Indonesia bisa menghasilkan 10–11 juta ton PKS per tahun, sementara boiler stoker rantai 6–35 t/jam kian lazim menyalakannya dengan efisien dan emisi rendah. Kuncinya: penanganan yang rapi, pembakaran bertahap, dan desain ketel yang pas.
Di Asia Tenggara, cangkang inti sawit (palm kernel shells/PKS) — selubung biji keras berserat yang tersisa setelah ekstraksi kernel — sudah lama jadi energi murah di pabrik kelapa sawit. Pabrik rutin membakar PKS (sering dicampur serat mesokarp) di ketel uap untuk kebutuhan energi di lokasi www.zbgboiler.com www.researchgate.net. Contohnya, sebuah pabrik 30 t/jam di Indonesia yang hanya memakai serat dan cangkang menghasilkan 18 t/jam uap, dengan surplus PKS 441,5 ton/bulan — cukup untuk menyuplai ~734 kW listrik www.researchgate.net.
Skalanya besar: Indonesia sendiri bisa memproduksi sekitar 10–11 juta ton PKS per tahun (hampir 3,5 juta ton diantaranya diekspor) www.en.infosawit.com www.qualitasertifikasi.com. Produsen ketel seperti ZOZEN melaporkan boiler chain-grate untuk Indonesia (kapasitas 6–35 t/jam, 1–2,5 MPa) berbahan PKS menghasilkan keluaran termal tinggi dengan emisi rendah en.zozen.com en.zozen.com.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Ketersediaan dan arah pasar
Potensi yang besar (dibanding volume ekspor yang masih moderat) memicu dorongan pemerintah mengembangkan industri PKS — termasuk peletisasi untuk pasar tarif feed-in premium seperti Jepang www.qualitasertifikasi.com www.en.infosawit.com. Di sisi pembangkit, PLN mulai menguji cofiring PKS di unit 25 MW CFB (circulating fluidized bed/ketel arus sirkulasi fluida) www.researchgate.net.
Karakteristik bahan bakar PKS
PKS adalah biomassa berkadar karbon tinggi dan volatilitas tinggi. Analisis ultimat (komposisi unsur) menunjukkan sekitar 50–57% karbon, ~11% hidrogen, nitrogen rendah (~0,5–3%), sisanya oksigen www.researchgate.net www.researchgate.net. Secara proksimat (kadar lembap, volatile, fixed carbon, abu dalam basis kering), PKS umumnya berkelembapan rendah (~2–8%), volatile sangat tinggi (~40–70%), fixed carbon tinggi (~50–55%), dan abu sekitar 2–4% link.springer.com www.zbgboiler.com.
Nilai kalor HHV (higher heating value/nilai kalor atas) berada sekitar 16–18 MJ/kg (LHV ~15–17 MJ/kg) saat kering www.researchgate.net www.researchgate.net. Satu pengukuran mencatat HHV 17 MJ/kg (dry, ash-free), dan uji kalorimetrik PKS Nigeria sekitar 15,2 MJ/kg (mencerminkan abu 3%) link.springer.com www.researchgate.net. Kelembapan biasanya rendah (<5–15%); satu laporan mencatat kadar lembap pengiriman tipikal ~15% (dan bahan bakar yang dikeringkan <8%).
Densitas curah alami longgar cenderung rendah (sekitar 200–350 kg/m³) sehingga PKS kerap dipeletisasi atau dipadatkan; bahkan tanpa proses, cangkang berukuran kecil, ringan, “small size, light weight, not easy to break, convenient for storage and transportation”, dengan densitas pelet hingga ~1,1 g/cm³ www.zbgboiler.com. Kandungan sulfur sangat rendah dan nitrogen moderat, sehingga emisi SO₂ (sulfur dioksida) minimal dan NOₓ (oksida nitrogen) moderat. Studi cofiring menunjukkan pengurangan emisi gas buang yang besar dibanding batubara — misalnya ~30–80% lebih sedikit volume gas buang dan penurunan SO₂ 32% dibanding batubara pada 950°C www.researchgate.net. Abu PKS kaya silika/alkali; garam kalium dalam abu dapat memicu slagging/fouling jika tak dikelola link.springer.com link.springer.com.
Penanganan dan pengumpan ke ketel
Di praktiknya, PKS datang ke ketel berupa bongkahan kasar dari stasiun pemecah biji. Bahan diangkut dari stasiun kernel via konveyor (rantai atau sabuk) ke silo atau hopper. Sizing penting: cangkang oversize bisa di-screen atau dihancurkan; partikel seragam (beberapa mm) memperbaiki aliran dan pembakaran. Satu studi bahkan mendapatkan ukuran optimal ~5,5 mm untuk pembakaran stabil link.springer.com.
Penyimpanan massal dilakukan tertutup di silo atau timbunan; kontrol level memastikan feed kontinu. Karena bahan bakar kering, kontrol debu (konveyor tertutup, vent filter) disarankan. Dari penyimpanan, screw/auger feeder atau vibrating conveyor mengukur laju PKS ke tungku. Sistem modern memakai feeder dan airlock otomatis untuk feed terkendali en.zozen.com. PKS dapat membentuk jembatan (bridging) di hopper jika tanpa agitasi; desain biasanya menyertakan pengaduk atau bukaan lebar untuk mencegah sumbatan.
Secara umum, penanganannya mirip residu pertanian lain: konveyor padat dengan pretreatment minimal sudah memadai, meski peletisasi (hingga ~600 kg/m³) lazim saat pengapalan/ekspor. Insentif di Indonesia mendorong produksi pelet hilir untuk menaikkan densitas curah dan keluaran kalor www.en.infosawit.com.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Kinetika pembakaran dan udara bertahap
PKS mudah menyala; kelembapan rendah dan volatile tinggi memberi pengapian serta perambatan nyala cepat. Saat dipanaskan, devolatilisasi terjadi kira-kira 200–500°C, menyisakan arang yang terbakar hingga ~600–800°C. Uji TGA (thermogravimetric analysis/analisis penurunan massa dengan pemanasan) menegaskan PKS kehilangan sebagian besar massa pada 400°C www.researchgate.net. Karena kandungan volatile tinggi (~44%), pembakaran bertingkat dengan udara primer–sekunder lazim dipakai. Tuning rasio udara primer/sekunder krusial; satu studi ketel bergrate menemukan rasio 40:60 memberi suhu nyala puncak ~1058 K dan CO sangat rendah (~285 ppm) link.springer.com.
Efisiensi energi dan angka rujukan
Uji pembakaran skala laboratorium menunjukkan ruang perbaikan efisiensi: hanya ~25–32% energi kimia PKS yang dipulihkan sebagai panas berguna; sisanya hilang lewat gas buang panas www.researchgate.net. Penyebabnya: pencampuran udara–bahan bakar yang kurang dan pembakaran arang yang belum tuntas. Di praktik, boiler yang didesain baik dapat mencapai efisiensi jauh lebih tinggi (~80–90% efisiensi ketel). Sebagai contoh, cofiring 15 t/jam PKS menghasilkan sekitar 34,5 MW termal www.researchgate.net, yang kira-kira berkorelasi ke 75–80% efisiensi untuk generasi uap. Output listrik aktual bergantung pada efisiensi siklus ketel/uap (turbogenerator tipikal ~20–30% efisiensi listrik).
Emisi dan pengendalian partikulat
Karena abu rendah fixed carbon dan sulfur, partikulat serta SO₂ cenderung lebih rendah dibanding batubara, meski NOₓ tetap terbentuk dari nitrogen residu. Kebijakan Indonesia menuntut debu dan NOₓ rendah; boiler PKS modern kerap memakai siklon atau baghouse filter. Dalam uji cofiring, membakar PKS ketimbang batubara menurunkan NOₓ (~1% pada 950°C) dan SO₂ (–32%) www.researchgate.net www.researchgate.net. Di beberapa pabrik, unit multi-siklon (contoh ReCyclone MH) dipasang untuk menangkap abu halus dan menekan emisi saat membakar campuran serat mesokarp–biomassa www.environmental-expert.com.
Desain ketel untuk PKS
Tipe paling lazim untuk PKS adalah stoker chain-grate atau travelling-grate. Ketel bergrate lebih toleran terhadap ukuran kecil–tak beraturan dan titik leleh abu rendah ketimbang fluidized bed. Seri SZL dari Zozen (6–35 t/jam uap, 1–2,5 MPa, 184–350°C) secara eksplisit dikonfigurasi untuk PKS dan biomassa sejenis en.zozen.com.
Fitur kunci meliputi: hopper bahan bakar yang disesuaikan dengan densitas curah PKS, dengan injector/valve untuk menyebar merata di atas grate — Zozen menyesuaikan hopper dan lebar grate dengan ukuran butir PKS en.zozen.com; grate berjalan panjang untuk zona pengeringan–devolatilisasi–burnout, dengan bagian pendingin guna mencegah pelelehan abu; port udara primer (mendinginkan grate dari bawah) dan udara sekunder di atas bed, bahkan tiga tahap di desain modern — temuan laboratorium (40% primer : 60% sekunder) membantu set-point awal link.springer.com. Kontrol feed bahan bakar otomatis menjaga kedalaman bed; sensor tekanan uap atau sight port nyala mengatur laju feed.
Permukaan pemanas berupa water-wall panel atau pipa menyerap panas gas panas; superheater dan economizer memulihkan panas. Karena temperatur gas buang tinggi setelah pembakaran penuh, metalurgi pipa harus tahan 600–700°C. Pengeluaran abu: dengan hasil abu rendah (biasanya ≲3% berat), clinker dan bottom ash diangkat melalui raking grate atau screw conveyor; fly ash ditangkap siklon atau fabric filter, kadang ditambah multi-siklon (recycle cyclone/unit ReCyclone untuk menahan partikulat halus) www.environmental-expert.com. Otomasi mencakup feed bahan bakar, pengguncang grate, pembuangan slag, serta pemantauan O₂/CO untuk modulasi rasio udara–bahan bakar en.zozen.com.
Baca juga:
Pilihan skala besar dan cofiring
Untuk skala besar, CFB (circulating fluidized bed) atau ketel bahan bakar terserbuk telah diuji dengan PKS. PLN di Indonesia mulai cofiring PKS di unit CFB 25 MW www.researchgate.net. Namun, kadar kalium tinggi di abu PKS membuat FBC (fluidized bed combustor) rentan aglomerasi kecuali memakai bahan tambahan seperti kaolin atau MgO atau inventori bed khusus — “PKS shows a tendency of bed agglomeration due to its high alkali content” link.springer.com. Karena itu, grate furnace tetap jadi tulang punggung industri, sementara CFB dipakai untuk situs biomassa sangat besar atau cofiring. Ketel batubara dapat cofiring PKS hingga ~10–30% berdasarkan energi dengan modifikasi minor dan inventori pasokan tersertifikasi.
Desain performa menargetkan excess air yang cukup membakar volatile tak terbakar namun tidak berlebihan hingga mendinginkan nyala; O₂ gas buang tipikal sekitar 5–8%. Temperatur cerobong ditekan dengan economizer. Pengelolaan ash/slag krusial: abu PKS cenderung lengket jika kaya klorida/kalium, sehingga pembersihan berkala atau langkah anti-slagging digunakan.
Operasi dan perawatan penunjang
Selain sisi pembakaran yang disebut di atas, operasi ketel industri umumnya juga mengelola sisi air ketel untuk menjaga efisiensi permukaan pemanas dan umur peralatan; opsi pasar meliputi bahan kimia penangkap oksigen terlarut yang dirancang untuk proteksi korosi, seperti oxygen scavengers, serta program pengendalian kerak seperti scale-control pada loop ketel. Aplikasi bahan kimia tersebut lazim dilakukan dengan pompa injeksi laju tepat seperti dosing pump, dan pembersihan profesional tersedia melalui layanan seperti boiler-cleaning-service untuk mengembalikan performa permukaan pemanas. (Catatan: aspek ini berdiri terpisah dari desain pembakaran PKS di atas.)
Tren kebijakan dan pasar
Regulasi Indonesia mendorong energi terbarukan; PKS diklasifikasikan sebagai biomassa, dan asosiasi industri lokal (APCASI) bersama kementerian mempromosikan kogenerasi berbasis PKS. Ekspor PKS pelet ke pasar yang lapar biomassa seperti program FIT bersertifikasi ISCC di Jepang meningkat www.qualitasertifikasi.com www.en.infosawit.com. Produsen ketel melaporkan kenaikan pesanan unit siap-PKS di Indonesia en.zozen.com en.zozen.com. Desain ketel juga sebaiknya membuka opsi cofiring batubara (burner dual-fuel atau mill terpisah) bila dibutuhkan fleksibilitas, karena kebijakan ketenagalistrikan Indonesia kini mendukung cofiring biomassa moderat (rasio campur tipikal ~1–5%) di pembangkit besar www.researchgate.net.
Ringkasan langkah desain kunci
Intinya: integrasikan penanganan bahan bakar, manajemen udara pembakaran, dan pemulihan panas. Bukti industri dan eksperimen menunjukkan boiler PKS yang didesain baik dapat mencapai efisiensi termal tinggi dan emisi rendah setara sistem biomassa lain en.zozen.com link.springer.com. Langkah-langkah kunci yang terbukti: (1) pastikan feed merata dari cangkang yang bersih dan tersizing; (2) pilih grate/tungku yang match dengan laju; (3) tahapkan aliran udara untuk pembakaran tuntas; (4) buang abu dan partikulat segera; dan (5) tuning kontrol terhadap volatilitas tinggi dan karakter pelepasan panas PKS. Bila terpenuhi, pabrik sawit dapat memanfaatkan penuh cangkang dan serat untuk uap/listrik — sering melampaui kebutuhan internal dan membuka peluang penjualan surplus daya atau pelet.
Sumber: analisis akademik dan laporan industri. Rujukan utama mencakup analisis proksimat/ultimat PKS link.springer.com www.researchgate.net, studi pembakaran di furnace bergrate link.springer.com www.researchgate.net, spesifikasi dari pabrikan ketel www.zbgboiler.com en.zozen.com, serta studi emisi dan cofiring terbaru di Indonesia www.researchgate.net www.en.infosawit.com.
