Jurnal Teknologika 15.
Issue 2 .
857-867 Jurnal Teknologika Journal homepage:
https://jurnal.
id/index.
php/teknologika/index ISSN: 2715-4645
E-ISSN: 1693-2978
Analisis Efisiensi Pembakaran pada Burner Berbahan Bakar LNG dalam Menghasilkan Uap Panas Combustion Efficiency Analysis of LNG-Fueled Burners in Producing Hot Steam1 Vini Noviani1.
Tarya1 .
Yosa Nizar Fernanta1 .
Choirul Anwar1 .
Amri Abdulah1.
Irwan Suriaman1,* Program Studi Teknik Mesin.
STT Wastukancana.
Purwakarta.
Indonesia Abstrak: Pembakar pada mesin Continuous Sheet Line (CSL) berperan penting dalam menghasilkan panas untuk proses produksi Namun, dalam kondisi operasional, masalah seperti ledakan dan pembakaran tidak sempurna sering ditemukan akibat rasio udara-gas yang tidak sempurna.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kinerja pembakar berbahan bakar LNG pada tungku CSL, mengevaluasi pengaruh Air Flue Ratio (AFR), distribusi udara dan gas terhadap efisiensi pembakaran di setiap zona, dan mengkaji peran material casing sebagai isolator terhadap efisiensi termal tungku.
Data yang dipelajari meliputi tekanan gas dan udara, laju alir, temperatur tungku, dan konsumsi LNG.
Perhitungan dilakukan untuk menentukan laju alir gas, laju alir udara.
Qinput.
Qthermal.
AFR, dan efisiensi pembakar di setiap zona (H2-D dan H2-W).
Selain itu, analisis termal dilakukan pada berbagai material isolasi seperti papan serat keramik, kalsium silikat, dan silika mikropori untuk mengkaji pengaruhnya terhadap kehilangan panas akibat konduksi dan radiasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi pembakar tidak selalu berbanding lurus dengan nilai AFR teoritis.
Pada zona H2-D dengan AFR yang relatif tinggi .
,55Ae15,.
, efisiensinya mencapai 69 82%, sedangkan pada zona H2-W dengan AFR yang lebih rendah .
,86Ae11,.
efisiensinya menurun menjadi 5963%.
Selain itu, pada beberapa zona seperti zona 1, 7, dan 8, terdapat penyimpangan rasio udara-gas dari nilai ideal, dengan laju aliran udara rata-rata yang lebih rendah dari standar teoritis.
Dari sisi termal, penggunaan material insulasi dengan konduktivitas rendah seperti silika mikropori mampu mengurangi kehilangan panas hingga lebih dari 80% dibandingkan material standar.
Peningkatan ketebalan insulasi juga terbukti dapat mengurangi kehilangan panas hingga 50%, terutama pada area dengan paparan panas tinggi.
Kata kunci: Ruang bakar.
kerugian panas Abstract: The burner in the Continuous Sheet Line (CSL) machine plays a crucial role in generating heat for the steel production However, under operational conditions, problems such as explosion and imperfect combustion are often found due to imperfect air-gas ratios.
This study aims to analyze the performance of LNG-fueled burners in CSL furnaces, evaluate the influence of Air Flue Ratio (AFR), air and gas distribution on combustion efficiency in each zone, and assess the role of casing materials as insulators on furnace thermal efficiency.
The data studied included gas and air pressure, flow rate, furnace temperature, and LNG consumption.
Calculations are performed to determine gas flow, airflow.
Qinput.
Qthermal.
AFR, and burner efficiency in each zone (H2-D and H2-W).
In addition, thermal analysis was performed on various insulating materials such as ceramic fiberboard, calcium silicate, and micropore silica to assess their effect on heat loss due to conduction and The results show that burner efficiency is not always directly proportional to the theoretical AFR value.
In the H2-D zone with a relatively high AFR .
55Ae15.
, the efficiency reached 6982%, while in the H2-W zone with a lower AFR .
86Ae11.
the efficiency decreased to 5963%.
In addition, in some zones such as zones 1, 7, and 8, there is an aberration of the air-gas ratio from the ideal value, with the average airflow being lower than the theoretical standard.
From the thermal side, the use of insulation materials with low conductivity such as microporous silica is able to reduce heat loss by more than 80% compared to standard materials.
Increased insulation thickness has also been shown to reduce heat loss by up to 50%, especially in areas with high heat exposure.
Keywords: Burner.
heat loss Pendahuluan Seiring dengan perkembangan teknologi dan meningkatnya kesadaran akan efisiensi energi, industri terus berupaya untuk mengoptimalkan penggunaan bahan bakar dalam proses produksinya.
Corresponding author : irwansuriaman@wastukancana.
https://doi.
org/10.
51132/teknologika.
Received : 14-10-2025 Accepted : 16-10-2025 Available online : 30-11-2025 Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 Salah satu komponen penting dalam sistem pemanasan industri adalah pembakar, yang merupakan alat penghasil haba melalui proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar .
, 2, .
Pada mesin Continuous Sheet Line (CSL), pembakar berfungsi sebagai sumber panas utama yang digunakan untuk memanaskan lembaran baja pada tahap proses produksi.
Proses ini sangat penting karena mempengaruhi kekuatan, ketahanan deformasi, dan kualitas akhir dari produk baja yang dihasilkan.
Namun, dalam kondisi operasional, berbagai masalah sering muncul seperti pembakaran yang tidak sempurna dan ledakan pada pembakar.
Fenomena ini disebabkan oleh rasio udara dan gas yang tidak ideal, yang mengakibatkan nyala api yang tidak stabil dan penurunan efisiensi pembakaran.
Pembakaran yang tidak lengkap juga menghasilkan gas buang yang mengandung jelaga dan asap hitam Kondisi ini tidak hanya mengurangi efisiensi energi, tetapi juga berdampak negatif pada lingkungan melalui peningkatan emisi karbon serta potensi risiko keselamatan bagi pekerja dan peralatan produksi .
, 5, .
Untuk mencapai hasil pembakaran yang optimal, industri umumnya menggunakan bahan bakar gas alam seperti Liquefied Natural Gas (LNG).
LNG adalah campuran hidrokarbon alami yang didominasi oleh metana (CHCE), dengan kandungan lain seperti cA.
NCC.
COCC.
He, dan HCCS tergantung pada sumbernya .
, 9, .
LNG dikenal sebagai bahan bakar fosil terbersih dan paling efisien, dan memiliki karakteristik yang aman saat disimpan atau diangkut.
Meskipun demikian efisiensi pembakaran tetap sangat bergantung pada keseimbangan pasokan udara dan gas yang masuk ke Jumlah LNG yang masuk ke ruang bakar akan menjadi penentu terkait apakah pembakaran yang terjadi merupakan proses pembakaran kaya atau proses pembakaran miskin.
Proses pembakaran kaya merupakan kondisi burner yang didominasi LNG, sedangkan proses pembakaran miskin apabila ruang bakar didominasi oleh udara pembakaran.
Proses pembakaran dalam ruang bakar akan menentukan tingkat efisiensi yang terjadi.
Ketidakseimbangan antara keduanya dapat menyebabkan inefisiensi energi, nyala api yang tidak stabil, dan pemborosan bahan bakar .
, 12, 13, .
Selain masalah dengan sistem pembakaran, efisiensi panas tungku juga dipengaruhi oleh sistem isolasi termal.
Tungku sendiri merupakan tungku industri yang berfungsi untuk menghasilkan suhu tinggi melalui proses pembakaran.
Komponen-komponen ini digunakan di berbagai sektor, seperti manufaktur, metalurgi, dan pembangkit listrik .
, 17, .
Dalam struktur tungku, bahan isolator memainkan peran penting dalam menekan kehilangan panas akibat konduksi dan radiasi.
Jenis isolator yang umum digunakan termasuk serat keramik, kalsium silikat, glasswool, dan lapisan steel stainless.
Setiap bahan memiliki karakteristik konduktivitas termal dan ketahanan panas yang berbeda, sehingga pemilihan jenis dan ketebalan isolator sangat menentukan efisiensi termal pada sistem ruang bakar secara keseluruhan .
, 7, 8, 10, .
Masalah yang sering dihadapi dalam tungku industri adalah ketidakcocokan antara suhu parameter dan suhu sebenarnya di tungku.
Kondisi ini menyebabkan konsumsi bahan bakar menjadi lebih tinggi dari yang seharusnya.
Oleh itu analisis pengaruh bahan selubung sebagai penebat dan prestasi pembakar berbahan bakar LNG adalah perkara penting yang perlu dilakukan.
Analisis ini akan memberikan gambaran tingkat energi yang dihasilkan dalam ruang bakar, selain itu akan meberikan data yang akurat terkait jumlah bahan bakar yang digunakan dan kebutuhan udara pembakaran.
Dengan memahami mekanisme pembakaran, rasio udara-gas, dan karakteristik isolator termal, penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi pembakaran, mengurangi kehilangan panas, mengurangi emisi karbon, dan menjaga stabilitas suhu tungku .
, 21, 22, 23, 24, 25, .
Metodologi Penelitian 1 Bagan Alur Penelitian Tahapan Penelitian dapat dijabarkan pada Gambar 1.
Riset dilakukan dengan tahap awal melakukan studi lapangan di area burner, kemudian melakukan pengumpulan data lalu dianalisis.
Data yang sudah dianalisa kemudian disajikan dalam makalah untuk dipublikasi.
Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 Gambar 1.
Flowchart Riset dengan Tahapan Studi Lapangan Sampai Penulisan Makalah.
2 Objek Penelitian Penelitian ini dilakukan pada burner yang tampak pada Gambar 2, dengan bahan bakar LNG untuk menghasilkan uap panas.
Uap panas ini digunakan dalam proses pelapisan material pada kondisi temperatur dan ketebalan sesuai dengan permintaan konsumen.
Dalam penelitian ini dilakukan pada 14 area burner pada tipe Continuous Sheet Line (CSL) pada 2 tipe burner yaitu zona D dan W.
Pada burner ini saluran bahan bakar diijeksi melalui nozel dengan udara bahan bakar yang disalurkan pada pipa udara pembakaran dengan bantuan blower.
Sistem ini menghasilkan uap panas yang digunakan untuk menjaga temperatur di ruang pelapisan material.
Data yang diambil pada burner meliputi jumlah konsumsi bahan bakar dan jumlah udara pembakaran yang digunakan.
Selain itu juga diamati proses pembakaran yang menghasilakan uap panas dari pembakaran di burner.
Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 Gambar 2.
Objek Penelitian Burner CSL untuk Pengambilan Data Selama Proses Penelitian Hasil dan Pembahasan 1 Efisiensi Setiap Pembakar Efisiensi pembakar menunjukkan berapa banyak energi panas yang berhasil dimanfaatkan dari total energi yang tersedia dari bahan bakar LNG.
Faktor-faktor seperti kapasitas pembakar, laju aliran gas LNG dan udara pembakaran, serta suhu tungku di dalam dan di luar merupakan parameter penting dalam analisis kinerja burner CSL.
1 Menentukan Aliran Gas dan Aliran Udara Aliran gas adalah laju aliran bahan bakar gas yang melewati pipa menuju pembakar.
Aliran udara adalah laju aliran udara pembakaran yang masuk ke pembakar per satuan waktu.
Udara ini merupakan sumber oksigen (OCC) yang bereaksi dengan bahan bakar untuk menghasilkan panas.
Jumlah aliran udara akan menentukan Rasio Bahan Bakar Udara (AFR) dan Kelebihan Udara (EA), yang sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran .
, 27, 28, 29, .
Q = Laju aliran volumetrik, mA/jam 3600 = Faktor konversi dari jam ke detik ycc yu = Rasio diameter lubang dengan diameter pipa (=y.
yaycc = Koefisien pelepasan A = Luas penampang lubang, mA iP = Perbedaan tekanan.
Pa (N/mA) A= Kepadatan fluida, kg/mA 2 Menentukan ycEycEayceycycoycayco Q thermal adalah jumlah energi panas yang sebenarnya diserap oleh material/proses dari pembakaran bahan bakar .
, 32, 33, .
m = Massa bahan yang dipanaskan yaycy = Panas tipe rata-rata material, kJ/.
gA K) atau kkal/.
gAAC) OIycN = Perubahan suhu material .
cNycaycoEaycnyc Oe ycNycaycycayco ).
AC Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 t = Waktu proses pemanasan, jam 3 Menentukan Q input Q input adalah total energi panas yang tersedia dari pembakaran bahan bakar yang masuk ke sistem .
ungku atau pembaka.
sebelum kehilangan panas terjadi .
, 23, 35, 36, .
Aliran gas = Laju aliran bahan bakar.
NmA/jam LHV = Nilai Pemanasan Lebih Rendah , kJ/NmA atau kJ/kg.
4 Menentukan Efisiensi Burner
H2 - W - 12
H2 - W - 7
H2 - W - 6
H2 - W - 5
H2 - W - 4
H2 - W - 3
H2 - W - 2
H2 - D - 12
H2 - D - 07
H2 - D - 06
H2 - D - 05
H2 - D - 04
H2 - D - 03
H2 - D - 02
Persentase Efisiensi Burner Nama Burner Gambar 3.
Distribusi Efisiensi Burner CSL yang Terjadi pada Tipe D dan W.
Efisiensi Burner Tertinggi pada Tipe D Sebesar 82%.
Burner Tipe W Efisiensi Tertinggi pada 63%.
Pada Gambar 3 dapat dijelaskan terkait efisiensi pada Burner.
Pada burner ada 2 jenis yaitu tipe D dan tipe W.
Untuk burner tipe D yaitu H2AeDAe02 hingga H2AeDAe12 memiliki efisiensi antara .
Ae .
% dengan rata-rata .
Ae.
Efisiensi tertinggi pada 82% di H2AeDAe04 terjadi karena pencampuran gas LGN dengan udara pembakaran yang optimal, sedangkan efisiensi terendah pada 69% di H2AeDAe07 disebabkan oleh ketidakseimbangan pasokan udara pembakaran dan bahan bakar LNG yang tinggi.
Burner tipe W yaitu H2AeWAe2 hingga H2AeWAe12 menunjukkan efisiensi yang lebih rendah, yaitu .
Ae.
% dengan rata-rata .
Ae.
Nilai tertinggi pada 63% untuk H2AeWAe6 dipengaruhi oleh pasokan udara pembakaran yang stabil, sedangkan efisiensi terendah yaitu 59% untuk buner H2AeWAe 4.
H2AeWAe5, dan H2AeWAe12 menunjukkan udara berlebih dan distribusi panas yang tidak merata.
2 Penggunaan gas pada pembakar di setiap zona Burner untuk mesin CSL menggunakan burner tipe gcwr b/e 160 sebesar 167 pcs dengan data distribusi burner dibagi menjadi 8 zona dan setiap zona dibagi dua sisi posisi burner yaitu sisi operator (OP) dan drive side (DS) dengan rincian seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 Tabel 1.
Distribusi Burner Untuk Pengambilan Data Penelitian.
Zona Burner Posisi Burner Jumlah Furnance 1 Laju aliran fluida Pelat lubang adalah perangkat yang berfungsi untuk mengukur dan mengontrol aliran fluida.
Dalam mengontrol aliran, pelat lubang digunakan sebagai penghalang untuk mengatur aliran fluida, atau mengurangi tekanan aliran pada ujungnya.
Rumus aliran lubang digunakan untuk menghitung tekanan pada saluran perpipaan gas dan udara sehingga diperoleh nilai (OI.
dan kemudian digunakan untuk menghitung aliran gas dan udara pada pembakar .
, 39, 40, .
OIycy .
ycE = yaycc ycu ya ycu Oo ycE Q = Laju aliran .
A/.
Cd = Koefisien pertukaran atau koefisien arus keluar Hi A = Luas penampang lubang = 4 x d2 OIp = Perbedaan tekanan (P.
P = Kepadatan fluida .
g/mA) Laju aliran gas .
3/ .
Flow .
Zone Burner CSL flow teori flow actual Gambar 4.
Aliran Gas Rata-Rata pada Zona Burner CSL.
Data Komparasi Laju Aliran Gas LNG secara Teoritis terhadap Laju Aliran Gas Aktual pada Burner.
Pada Gambar 4 dapat dijelaskan bahwa aliran gas rata-rata paling normal terjadi pada zona 4 dengan aliran gas per pembakar yang rendah sebesar 8,72 mA/jam.
Untuk aliran terkecil terdapat pada zona 7 dengan aliran gas rata-rata untuk tiap pembakaran sebesar 6,18 mA/jam.
Sedangkan aliran gas Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 terbesar terdapat pada zona 3 dengan aliran gas rata-rata untuk tiap proses pembakaran sebesar 9,21 mA/jam dari target teoritis sebesar 8,70 mA/jam.
Flow .
Flow Air .
A/.
Zone Burner CSL flow teori flow actual Gambar 5.
Aliran Udara Rata-Rata pada Zona Burner.
Data Komparasi Laju Aliran Udara secara Teoritis terhadap Laju Aliran Udara Pembakaran Aktual pada Burner.
Pada Gambar 5 dapat dijelaskan bahwa rata-rata aliran udara aktual tidak setara dengan aliran udara teoritis dengan pencapaian nilai aliran tertinggi terjadi pada zona 4 dengan anagka 82 mA/jam dan aliran udara terkecil terjadi pada zona 7 dengan aliran rata-rata 72,67 mA/jam.
3 Menentukan Kehilangan Panas Kehilangan panas adalah fenomena perpindahan panas dari sistem suhu tinggi ke lingkungan bersuhu lebih rendah karena perbedaan suhu.
Dalam konteks industri, terutama dalam sistem pemanas pada tungku, kehilangan panas merupakan salah satu parameter penting yang secara langsung mempengaruhi efisiensi energi dan konsumsi bahan bakar LNG.
Pada yang hilang pada tungku dapat melalui dua mekanisme panas yaitu akibat panas radiasi dari burner dan akibat panas konduksi dari insulasi pada sistem burner .
, 35, 38, .
1 Radiasi Radiasi adalah perpindahan panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik, terutama terjadi pada suhu tinggi di burner .
, 15, .
Proses ini tidak memerlukan media, dan mengikuti hukum Stefan-Boltzmann:
= emisivitas = Konstanta StefanAeBoltzmann = Luas permukaan = Suhu permukaan objek = Suhu sekitar 2 Komparasi Ketebalan Insulasi Dinding pada Burner Untuk menjaga temperatur dalam burner maka dalam riset ini dilakukan simulasi penggunaan insulasi untuk menjaga kondisi burner agar tidak terjadi kerugian panas.
Komparasi ini dapat Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 dijabarkan pada Tabel 2 dengan diberikan beberapa variasi ketebalan dan berdampak kehilangan panas yang dapat semakin ditekan dengan penambahan ketebalan insulasi yang digunakan .
, 30, .
= laju kehilangan panas konduksi (W) = konduktivitas termal material (W/mAK) = Luas permukaan perpindahan panas .
A) = perbedaan suhu antara sisi dalam dan luar (K) X = ketebalan bahan isolasi .
Tabel 2.
Komparasi Ketebalan Insulasi Burner untuk Meningkatkan Efisiensi Burner.
Ketebalan .
Rumus yang digunakan (Q) Kehilangan Panas .
W) 2,5 cm = 0,025 m
5 cm = 0,05 m
7,5 cm = 0,075 m
298,33
10 cm = 0,1 m
223,75
Kesimpulan Dari hasil penelitian dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:
Hasil penelitian terdapat penyimpangan aliran gas dan udara masih terjadi di beberapa zona .
Aliran gas di zona 1, 7, dan 8 berada lebih kecil dari nilai teoritis, sedangkan zona 3 dan 5 berada tepat di atas nilai teoretis.
Aliran udara di semua zona berada lebih kecil nilai teoritis, menunjukkan ketidakseimbangan pasokan udara-bahan bakar.
Konsumsi gas maksimum dan nilai blower aliran aktual juga masih lebih rendah dari standar dan teoritis, yang berdampak pada penurunan efisiensi pembakaran.
Rasio tekanan gas dan udara .
:4,.
kPa dan rasio kecepatan aliran gas-udara teoritis .
:11.
mA/ jam perlu disesuaikan untuk memperkirakan kondisi AFR yang optimal untuk pembakaran yang efisien dan stabil.
Untuk meningkatkan efisiensi pembakar dan stabilitas pemanasan material, langkah-langkah perbaikan yang direkomendasikan meliputi:
Pengaturan AFR dalam pada kisaran 10 sampai 12 dengan sedikit kelebihan air.
Perawatan pembakar secara teratur untuk mencegah penyumbatan dan kebocoran.
Pelatihan operator tungku untuk memahami keseimbangan udara-gas dan dampak kelebihan air terhadap efisiensi.
Pemantauan data real-time (AFR, suhu gas buang, emisi CO) untuk mendeteksi dan memperbaiki penyimpangan operasional dengan cepat.
Untuk bahan isolasi ditemukan bahwa kehilangan panas terbesar berasal dari perpindahan panas melalui casing tungku.
Jurnal Teknologika Volume 15.
Issue 2 .
857-867 .
Penggunaan bahan isolasi konduktivitas rendah .
ilika mikropor.
dapat mengurangi kehilangan panas lebih dari 80% dibandingkan dengan bahan standar seperti kalsium silikat atau serat keramik.
Menambahkan ketebalan isolator .
,5Ae.
cm dapat mengurangi kehilangan panas hingga 50%.
Kombinasi bahan konduktivitas rendah dan ketebalan optimal memberikan efisiensi termal terbaik.
Untuk meningkatkan efisiensi tungku dan pembakar LNG dapat ditingkatkan melalui pendekatan terintegrasi:
Optimasi sistem pembakaran (AFR, pasokan udara, dan ga.
Perbaikan sistem isolasi termal.
Kontrol operasional dan pemeliharaan rutin pada bagian burner secara secara konsisten.
Ucapan Terima Kasih Atas bantuan dan kerja sama dengan Sekolah Tinggi Teknologi Wastukancana yang memberikan ruang riset di Industri serta bimbingan dari para dosen sehingga kami dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah.
Daftar Pustaka