BAB V Perhitungan Efisiensi Dan Kapasitas Produksi Uap Serta Peluang Meningkatkan Efisiensi Boiler
5.1 Spesifikasi Ketel Uap di PT.KIMIA FARMA Semarang
Merek
:
Loos Gunzenhausen
Negara pembuat Model / Type
: :
No. Seri Tahun
Jerman Barat
UL 3200 :
:
Kapasitas uap maksimal
32706 dan 32707 1967 :
3200 kg/jam
Bahan bakar
:
Heavy Oil
Tekanan maksimal
:
18 kg/cm2
Luas Pemanas
:
80 m²
Temperatur uap keluar pada ketel
:
3500C
Temperatur air masuk ketel
:
1030C / 2150F
Temperatur gas buang pada cerobong
:
Temperatur udara luar
:
300C
Tekanan udara luar
:
1 atm
5.2 Data Ketel Uap di PT.KIMIA FARMA Semarang
200 0C
Bahan bakar yang digunakan adalah heavy oil (residu) dengan komposisi sebagai berikut: – Karbon (C)
:
85,6%
– Hidrogen (H)
:
9,7%
– Oksigen (O)
:
1%
– Nitrogen (N)
:
1%
– Belerang (S)
:
2,3%
– Abu/ash (A)
:
0,12%
– Kelembaban/moisture (Mm)
:
0,28%
Dari data operasional kebutuhan bahan bakar IDO untuk ketel uap, tiap jamnya rata-rata memerlukan 210 kg/jam (M bb = 210 kg/jam). Sedangkan debit airnya rata-rata 50 m3/24 jam = 2,083 m 3/jam.
5.3 Perhitungan Pembakaran 5.3.1 Nilai Pembakaran Bahan Bakar
a. Nilai Pembakaran Tinggi Dengan menggunakan persamaan (4.1a) dan data-data di atas kita dapatkan nilai kalor pembakaran tinggi (HHV) sebesar: HHV = 7986C + 33575(H - O/8) + 2190S HHV = 7986×0,856+33575(0,097-0,018)+2190×0,023 = 10101,192 kcal/kgBB = 10101,192 x 4,187 = 42293,690 kJ/kg
b. Nilai Pembakaran Rendah
Dari Dari persam persamaan aan (4.1b) (4.1b) maka maka nilai nilai kalor kalor pembak pembakaran aran rendah rendah adalah adalah sebaga sebagaii berikut: LHV = HHV – 600(9H + M m) LHV = 10101,192-600(9×0,097+0,0028) = 9575,716kcal/kgBB = 9575,712 x 4,187 = 40082,87 kJ/kgBB 5.3.2 Kebutuhan Udara Bahan Bakar a. Dari persamaan (4.2a) maka didapatkan kebutuhan udara teoritis (Ut):
Ut
= 11,5C + 34,5(H – O/8) + 4,32 S (kg/kgBB)
Ut
= 11,5×0,856+34,50,097-0,018+4,32×0,003 = 13,247 kg/kgBB
b. Dan dari persamaan (4.2b) didapatkan kebutuhan udara pembakaran sebenarnya
(Us): Us
= Ut (1+ α) (kg/kgBB)
Us
= 13,247(1 + 0,18) = 15,631 kg/kg
Dimana α = faktor kelebihan udara 18%
5.3.3 Perhitungan Gas Asap a. Dari persamaan (4.3b) maka didapatkan berat gas asap teoritis (G t)
Gt
= Ut + (1 – A)(kg/kgBB)
Gt
= 13,247 + (1 – 0,00012) = 14,246 kg/kgBB
b. Berat Berat gas gas asap asap hasi hasill pemba pembakar karan an W SO2
= 2S = 2 x 0,0023 = 0,0046 kg/kg BB
W CO2
= 3,666 C
= 3,666 x 0,856 = 3,133 kg/kg BB W H2O
= 9 x H2 = 9 x 0,097 = 0,873 kg/kg BB
W O2
= (23% x 18% )U t = 0,23 x 0,18 x 13,246 = 0,545 kg + 0,01 = 0,548 kg/kg BB
W N2
= 77% x U s = 77% x 15,631 = 12,036 kg/kg BB
Dari persamaan (4.3a) didapatkan berat gas asap (basah) sebenarnya (G s) adalah sebagai berikut: Gs
= W CO2 + W SO2 + W H2O + W N2 + W O2
Gs
= 0,0046 + 3,133 + 0,873 + 0,548 + 12,036 = 16,636 kg/kg BB
Atau dengan persamaan 4.3c: Gs
= Us + (1 – A)
Gs
= 15,631 + (1 – 0,0012) = 16,629 kg/kg BB
c. Anal Analis isaa gas gas asap asap basa basah: h: Kadar gas = (W gas tersebut / W total gas) x 100% SO2w=0,004616,636×100%=0,028% CO2w=3,13816,636×100%=18,83% (H2O)w=0,87316,636×100%=5,25% O2w=0,55516,636×100%=3,29% N2w=11,95416,636×100%=72,35%
Berat gas asap kering: Gs kering
= Gs basah – w H2O = 16,636 – 0,873
= 15,763 kg/kg BB d. Anal Analis isaa gas gas asap asap keri kering ng Kadar gas = (W gas tersebut / W total gas) x 100% SO2w=0,004615,763×100%=0,029% CO2w=3,13815,763×100%=19,88% O2w=0,55515,763×100%=3,48% N2w=11,95415,763×100%=76,36%
5.3.4 Perhitungan Karbon yang Tidak Terbakar
Dari persamaan (4.4a) dan (4.4b) didapatkan didapatkan massa solid refuse refuse dan prosentase prosentase solid refuse abu sebagai berikut: m bb + Us
= Gs + Msr
Msr
= (m bb + Us) - Gs
Msr
= (1 + 15,631) – 16,629 = 0,002 kg/kgBB
Ar=mbb.AMsr×100% Ar=1×0,00120,002×100%
= 60% Maka Maka dengan dengan persam persamaan aan (4.4c) (4.4c) jumlah jumlah karbon karbon yang yang tidak tidak terbak terbakar ar dalam dalam terak/jelaga adalah: Cr
= 100% - Ar
Cr
= 100% - 60% = 40% dari solid refuse = 40% x 0,002 = 0,0008 kg/kgBB
Jumlah massa refuse yang terjadi tiap jamnya (persamaan 4.4d) adalah: Mr
= Cr.M bb (kg/jam)
Mr
= 0,0008 x 210 = 0,168 kg/jam
5.3.4 Karbon Aktual yang Habis Terbakar (C 1)
Guna Guna mendap mendapatk atkan an banyak banyaknya nya karbo karbon n sesung sesunggu guhny hnyaa yang yang habis habis terbak terbakar ar didapatkan dengan menggunakan persamaan (4.5): C1=Mbb×persentase karbon-Mr×crMbb×100
C1=210×85,6-0,168×40210×100
= 0,856 kg/kg BB
5.4 Perhitungan Kerugian Kalor 5.4.1 Kalor Jenis Berdasarkan Senyawa-Senyawa Penyusunnya
Harga kalor jenis gas asap pada temperatur temperatur 1900C (463K), yaitu penjumlahan kalor jenis senyawa penyusun-penyusunnya. penyusun-penyusunnya. Dengan rincian sebagai berikut: Cgas C(CO2)
= kadar gas asap basah x C p gas = 0,1883 x Cp(CO2) = 0,1883 x 0,845 = 0,160 kJ/kg K
C(H2O)
= 0,0525 x Cp(H2O) = 0,0525 x 1,867 = 0,0986 kJ/kg K
C(SO2)
= 0,00028 x Cp(SO2) = 0,00028 x 0,644 = 0,000179 kJ/kg K
C(O2)
= 0,0329 x Cp(O2) = 0,0329 x 0,917 = 0,0328 kJ/kg K
C(N2)
= 0,7235 x Cp(N2) = 0,7235 x 1,038 = 0,75 kJ/kg K
Sehingga Cp gas asap adalah 1,0504 kJ/kg K
5.4.2 Kerugian Kalor Karena Kelambaban Bahan Bakar
Kerugian ini disebabkan karena adanya kandungan air di dalam bahan bakar. Dari table B-2 dan B-1a buku Termodinamika Teknik, Willian C. Reynold Dan Henry
C. Perkins, didapatkan: hg
= entalpi uap super panas pada temperatur gas buang T = 190 0C = 3740F pada tekanan atmosfer (1 atm), yaitu 1229,714 btu/lb
hf
= entalpi pada temperatur udara ruang T = 30 0C = 860F, yaitu 54 btu/lb
sehingga dari persamaan 4.6a besar kerugian kalor karena kelembaban bahan bakar didapat: Q1
=Mm.(hg-hf)
Q1
= 0,0028(1229,714 – 54) = 3,292 btu/lb BB x 0,556 x 4,187 = 7,6637 kJ/kg BB
Dan apabila kerugian ini dinyatakan dalam prosentase (persamaan 4.7), maka: Q1*
= Q1LHV×100%
Q1*
= 7,663740093,515×100% = 0,0191%
5.4.3 Kerugian Kalor Untuk Menguapkan Menguapkan Lembab Yang Terjadi Akibat Hidrogen (H) Yang Terdapat Dalam Bahan Bakar
Q2
= 9Hy(hg – hf ) = 9 x 0,097 (1229,714 – 54) = 1026,3983 x 0,556 x 4,187 = 2389,4265 kJ/kg
Q2*
= Q2LHV×100%
Q2*
= 2389,426540093,515×100% = 5,956%
5.4.4 Kerugian Kalor Untuk Menguapkan Air Dalam Udara Pembakaran
Dengan mengasumsikan bahwa udara yang diserap oleh blower masuk ke dalam ruang ruang bakar bakar mengal mengalami ami pengua penguapan pan sebesa sebesarr 70% dan dari dari Table Table XVIII XVIII Buku
Steam Air And Gas Power, Williams Servens untuk T = 300C = 860F diperoleh berat air dalam udara kering = 0,027586 maka: Q3
=Us.Mv.0,6(tg-ta)
Q3
= 15,631 x 0,7 x 0,027586 x 0,46(374 – 86) = 39,71629 btu/lb BB = 93,0897kJ/kg BB
Bila dinyatakan dalam prosentase: Q3*
= Q3LHV×100%
Q3*
= 93,089740093,515×100% = 0,2322%
5.4.5 Kerugian Karena Pembakaran Tidak Sempurna Dari persamaan (4.6d) didapatkan: Q4
=COCO2+CO×10160C1
Q4
= 00,19165+0×10160C1 =0
Q4*
= Q4LHV×100% =0
5.4.6 Kerugian Karena Terdapatnya Unsur Karbon Yang Tidak Ikut Terbakar Dalam Sisa Pembakaran. Dari persamaan 4.6e didapatkan Q5
=14540MrCrMbb
Q5
= 14540×0,3704×0,40463,05 = 4,65 btu/lb x 0,556 x 4,187 = 10,833 kJ/kgBB
Bila dinyatakan dalam prosentase: Q5*
= Q5LHV×100%
Q5*
= 10,83340093,515×100% = 0,027%
5.4.7 Kerugian Cerobong Untuk menghitung kerugian cerobong ini didapatkan dari persamaan 4.6f: Q6
=Gs.Cptg-ta
Q6
= 16,629 x 1,0504(463 – 303)K = 2794,74 kJ/kg BB
Bila dinyatakan dalam prosentase: Q6*
= Q6LHV×100%
Q6*
= 2794,7440093,515×100% = 6,97%
5.4.8 Kerugian Karena Radiasi Dan Lain-Lain
Besarnya didapatkan dengan menggunakan persamaan 4.6g: Q7
= 4% x 40093,515 = 1603,355 kJ/kg BB
Bila dinyatakan dengan prosentase: Q7*
= 4%
5.5 Perhitungan Efisiensi Ketel Uap
Efisiensi ketel uap dapat dicari dengan menggunakan persamaan 4.8: ηku
= 100% - (Q1*+ Q2* + Q3* + Q4* + Q5* + Q6* + Q7*)
ηku
= 100% - (0,0191 + 5,9596 + 0,2322 + 0 + 0,027 + 6,97 + 4)% = 82,794%
5.6 Perhitungan Kapasitas Produksi Uap
Untuk mengetahui kapasitas produksi uap ini didapatkan dari persamaan 4.9. Diketahui debit air (Qair ) = 2,083 m3/jam dan ρair pada suhu 30 0C = 995,26 kg/m 3 (J.P. Holman, perpindahan kalor, table A-9), sehingga dapat diperoleh kapasitas uap yang dihasilkan: Laju air
=ρxQ = 995,26 kg/m 3 x 2,0834 m 3/jam = 2073,53 kg/jam
Faktor koreksi terhadap kotoran/endapan F = 0,93 (syamsir A. Muin, pesawat pesawat konversi energi 1 (ketel uap), gbr.10-11) Mu
= 2073,52 x 0,93 = 1928,38 kg/jam
Jadi perbandingan jumlah uap yang dihasilkan dengan bahan bakar yang dihabiskan adalah 1928 : 210 = 9,18 : 1 kg uap/kg BB
5.7 Efisiensi Berdasarkan Berdasarkan Neraca Kalor
η= Q1+Q2Q3×100% Data: T1
: 800C
T2
: 3500C
m
: 2073,53 kg/jam = 4571,35 lbm/jam
hfg
: 1935,0 kJ/kg
Cp
: 1,86 kJ/kgK
M bb
: 210 kg/jam
LHV LHV
: 400 40093 93,5 ,515 15 kJ/k kJ/kg g BB BB
➢
Kalor pada perubahan temperature (Q1) Q1
= m x Cp x ΔT = 2073,53 kg/jam x 1,86 kJ/kgK x (350 – 80)K = 1041326,766 kJ/jam
➢
Kalor pada perubahan entalpi (Q2) Q2
= m x h fg = 2073,53 kg/jam x 1935 kJ/kg = 4012280,55 kJ/jam
➢
Kalor pada bahan bakar (Q3) Q3
= Mbb x LHV = 210 kg/jam x 40093,515 kJ/kg = 8417612,7 kJ/jam
Sehingga : η
= Q1+Q2Q3×100%
η
= 1041326,766+4012280,558417612,7×100% = 60,036%
5.8 Peluang Meningkatkan Meningkatkan Efisiensi Boiler
Sete Setela lah h meng menghi hitu tung ng bera berapa pa besa besarr efis efisie iens nsii boil boiler er,, sela selanj njut utny nyaa kita kita menghitun menghitung g peluang peluang untuk untuk meningkatk meningkatkan an efisiensi efisiensi energi hubungan hubungannya nya dengan dengan pembakaran pembakaran perpindah perpindahan an panas, panas, kehilangan kehilangan yang dapat dihindarkan dihindarkan,, konsumsi konsumsi energi untuk alat pembantu, kualitas air dan blowdown. Kehi Kehilan langa gan n energ energii dan dan pelu peluan ang g efisi efisien ensi si ener energi gi dala dalam m boil boiler er dapa dapatt dihubu dihubung ngkan kan dengan dengan pembak pembakaran aran,, perpin perpindah dahan an panas, panas, kehila kehilang ngan an yang yang dapat dapat
dihindarkan, konsumsi energi yang tinggi untuk alat-alat pembantu, kualitas air dan
blowdown Berb Berbag agai ai maca macam m pelu peluan ang g efis efisie iens nsii ener energi gi dala dalam m sist sistim im boil boiler er dapa dapatt dihubungkan dengan: 1. Pengen Pengendal dalian ian suhu suhu cerobo cerobong ng 2. Pemanasan awal air umpan menggunakan economizers
3. Pemana Pemanass awal awal udara udara pembak pembakaran aran 4. Minima Minimalis lisasi asi pembak pembakara aran n yang tidak tidak sempurn sempurnaa 5. Pengen Pengendal dalian ian udara udara berleb berlebih ih 6. Penghinda Penghindaran ran kehilan kehilangan gan panas panas radiasi radiasi dan konveksi konveksi 7. Pengendalian blowdown secara otomatis
8. Pengurang Pengurangan an pembent pembentukan ukan kerak dan kehilan kehilangan gan jelaga jelaga 9. Pengur Pengurang angan an tekan tekanan an steam steam di di boiler boiler 10. Pengendalian kecepatan variabel untuk untuk fan, blower blower dan pompa 11. Pengendal Pengendalian ian beban boiler 12. Penjadwalan Penjadwalan boiler boiler yang tepat 13. Pengganti Penggantian an boiler boiler Semua hal diatas tersebut dijelaskan pada bagian dibawah ini.
5.8.1 Pengendalian Suhu Cerobong Suhu cerobong harus serendah mungkin. Walau demikian, suhu tersebut tidak tidak boleh boleh terlal terlalu u rendah rendah sehing sehingga ga uap air akan akan mengem mengembun bun pada pada dindin dinding g cerobong. Hal ini penting bagi bahan bakar yang mengandung sulfur dimana pada suhu rendah akan mengakibatkan korosi titik embun sulfur. Suhu cerobong yang lebih besar dari 200°C menandakan adanya potensi untuk pemanfaatan kembali kembali limbah limbah panasnya. panasnya. Hal ini juga menandakan menandakan telah terjadi pembentuk pembentukan an kerak pada peralatan perpindahan/ pemanfaatan panas dan sebaiknya dilakukan
shut down lebih awal untuk pembersihan air / sisi cerobong.
5.8.2 Pemanasan Awal Air Umpan menggunakan Economizers menggunakan Economizers
Biasanya, gas buang yang meninggalkan shell boiler modern 3 pass bersuhu 200 hingga 3000C. Jadi, terdapat potensi untuk memanfaatkan kembali panas dari gas-gas tersebut. Gas buang yang keluar dari sebuah boiler biasanya dijaga dijaga minima minimall pada pada 2000C, sehing sehingga ga sulfur sulfur oksid oksidaa dalam dalam gas buang buang tidak tidak mengembun dan menyebabkan korosi pada permukaan perpindahan panas. Jika digunakan bahan bakar yang bersih seperti gas alam, LPG atau minyak gas, ekonomi pemanfaatan kembali panasnya harus ditentukan sebagaimana suhu gas buangnya mungkin dibawah 200 0C. Potensi Potensi penghematan penghematan energinya tergantung tergantung pada jenis boiler terpasang terpasang dan bahan bakar yang digunakan. Untuk shell boiler dengan model lebih tua, dengan suhu gas cerobong keluar 260 0C, harus digunakan sebuah economizer untuk menurukan suhunya hingga 200 0C, yang yang akan akan mening meningkat katkan kan suhu suhu air umpan sebesar 15 0C. Kenaikan dalam efisiensi termis akan mencapai 3 persen. persen. Untuk shell shell boiler modern dengan 3 pass yang berbahan bakar gas alam dengan suhu gas cerobong yang keluar 140 0C, sebuah sebuah economizer pengembu pengembun n akan menurunkan suhu hingga 65 0C serta meningkatkan efisiensi termis sebesar 5 persen.
5.8.3 Pemanasan Awal Udara Pembakaran Pema Pemana nasa san n awal awal udar udaraa pemb pembak akar aran an meru merupa paka kan n sebu sebuah ah alter alterna nati tif f terhadap pemanasan air umpan. Dalam rangka untuk meningkatkan efisiensi termis sebesar 1 persen, suhu udara pembakaran harus dinaikkan 20 0C. Hampir kebanyakan burner minyak minyak bakar dan gas yang digunakan digunakan dalam sebuah plant boiler tidak dirancang untuk suhu pemanas awal udara yang tinggi. yang mode modern rn dapa dapatt taha tahan n terh terhad adap ap pema pemana nass awal awal udar udaraa Burner yang pembakaran
yang
lebih
tinggi,
sehingga
memu emungkinkan
untuk
memper mempertim timban bangka gkan n unit unit seperti seperti itu sebaga sebagaii penuka penukarr panas panas pada pada gas buang buang keluar, sebagai suatu alternatif terhadap economizer , jika ruang atau suhu air umpan kembali yang tinggi memungkinkan.
5.8.4 Pembakaran yang Tidak Sempurna Pembakaran yang tidak sempurna dapat timbul dari kekurangan udara atau kelebihan bahan bakar atau buruknya pendistribusian bahan bakar. Hal ini nyata terlihat dari warna atau asap, dan harus segera diperbaiki. Dalam sistim pembakaran minyak dan gas, adanya CO atau asap (hanya untuk sistim pembakaran minyak) dengan udara normal atau sangat berlebih menandakan adanya masalah pada sistim burner. Terjadinya pembakaran yang tidak sempurna disebabkan jeleknya pencampuran udara dan bahan bakar pada Jeleknya pembakaran pembakaran minyak dapat diakibatka diakibatkan n dari viskositas viskositas yang burner . Jeleknya tidak tidak tepat, tepat, ujung ujung burner yang yang rusak, rusak, karbon karbonisa isasi si pada pada ujung ujung burner dan kerusakan pada diffusers atau pelat spinner. Pada Pada pemb pembak akar aran an batu batuba bara ra,,
karb karbon on yang yang tida tidak k terb terbak akar ar dapa dapatt
merupakan kehilangan yang besar. Hal ini terjadi pada saat dibawa oleh grit atau adanya karbon dalam abu dan dapatmencapai lebih dari 2 persen dari panas yang dipasok ke boiler. Ukuran bahan bakar yang tidak seragam dapat juga menjadi penyebab tidak sempurnanya pembakaran. Pada chain grate chain grate stokers , bongkahan besar besar tidak akan terbakar terbakar sempurna, sempurna, sementara potongan potongan yang kecil dan halus apat apat mengha menghamba mbatt aliran aliran udara, udara, sehing sehingga ga menyeb menyebabk abkan an burukn buruknya ya distrib distribusi usi udara. Pada sprinkler stokers, kondisi grate stoker , distributor bahan bakar, penga pengatur turan an udara udara dan sistim sistim pembak pembakara aran n berleb berlebiha ihan n dapat dapat mempen mempengar garuhi uhi kehi kehila lang ngan an
karb karbon on..
Meni Mening ngka katn tnya ya
part partik ikel el
halu haluss
pada pada
batu batuba bara ra
juga juga
meningkatkan kehilangan karbon.
5.8.5 Pengendalian Udara Berlebih Tabel Tabel dibawa dibawah h member memberika ikan n jumlah jumlah teorit teoritis is udara udara pembak pembakaran aran yang yang diperlukan untuk berbagai jenis bahan bakar.
Udara Udara berleb berlebih ih diperl diperluka ukan n pada pada seluru seluruh h prakte praktek k pembak pembakaran aran untuk untuk menjamin menjamin pembakaran pembakaran yang sempurna, sempurna, untuk memperoleh memperoleh variasi variasi pembakaran pembakaran dan untuk menjamin kondisi cerobong yang memuaskan untuk beberapa bahan bakar. Tingkat optimal udara berlebih untuk efisiensi boiler yang maksimum terj terjad adii bila bila juml jumlah ah kehi kehila lang ngan an yang yang diak diakib ibat atka kan n pemb pembak akar aran an yang yang tida tidak k semp sempur urna na dan dan kehi kehila lang ngan an yang yang dise diseba babk bkan an oleh oleh pana panass dala dalam m gas gas buan buang g diminimalk diminimalkan. an. Tingkatan Tingkatan ini berbeda-bed berbeda-bedaa tergantung tergantung rancangan rancangan tungku, tungku, jenis bahan bakar bakar dan variab variabel el proses proses.. Hal ini dapat ditent ditentuk ukan an dengan dengan burner , bahan melaku melakukan kan berbag berbagai ai uji dengan dengan perban perbandin dingan gan bahan bahan bakar bakar dan udara udara yang yang berbeda-beda.
DATA PEMBAKARAN TEORITIS–BAHAN BAKAR BOILER BIASA
(Badan Produktivitas Nasional, pengalaman lapangan) Bahan bakar
kg udara yang diperlukan/kg bahan bakar
Persen CO2 dalam gas buang yang dicapai dalam praktek
Bahan bakar padat Bagas
3,3
10-12
Batubara (bituminus)
10,7
10-13
Lignit
8,5
9 -13
Sekam Padi
4,5
14-15
Kayu
5,7
11,13
Minyak Bakar
13,8
9-14
LSHS
14,1
9-14
Bahan bakar cair
JUMLAH UDARA BERLEBIH UNTUK BERBAGAI BAHAN BAKAR
(Badan Produktivitas Nasional, pengalaman lapangan) Bahan bakar
Jenis Tungku atau Burners atau Burners
Udara Berlebih (persen berat)
Batubara halus
Tungku dengan pendingin air lengkap untuk penghilangan kerak pada
15-20
kran atau abu kering Tungku ngku
deng engan
pen pendin dingin gin
air air
15-40
sebagi sebagian an untuk untuk penghi penghilan langan gan abu kering
Spreader stoker
Batubara
Wate Waterr-co cool oler er
30-60
vibr vibrat atiing-g ng-gra rate te
30-60
trave traveli lingng-gra grate te
15-50
stokers Chain Chain-gr -grat atee
and
stokers
Bahan bakar minyak
Underfeed stoker
20-50
Burner minyak, jenis register
15-20
Burner multi-bahan bakar dan nyala
20-30
datar Gas alam
Burner tekanan tinggi
Kayu
Dutch Dutch over over (10-23 persen melalui
5-7 20-25
grate ) dan jenis Hofft Bagas
Semua tungku
25-35
Black liquor
Tubgku pemanfaatan kembali untuk
30-40
proses draft dan soda-pulping Peng Pengen enda dali lian an udar udaraa berl berleb ebih ih pada pada ting tingka katt yang yang opti optima mall sela selalu lu mengakibatkan penurunan dalam kehilangan gas buang; untuk setiap penurunan 1 persen udara berlebih terdapat kenaikan efisiensi kurang lebih 0,6 persen.
Berbagai macam metode yang tersedia untuk mengendalikan udara berlebih: ➢
Alat analisis analisis oksigen oksigen portable dan draft gauges dapat digunakan digunakan untuk membuat membuat pembacaan pembacaan berkala berkala untuk untuk menuntun menuntun operator menyetel menyetel secara manual aliran udara untuk operasi yang optimum. Penurunan udara berlebih hingga 20 persen adalah memungkinkan.
➢
Metode yang paling umum adalah penganalisis oksigen secara sinambung dengan dengan pembacaan pembacaan langsung langsung ditempat, dimana operator operator dapat menyetel aliran udara. Penurunan lebih lanjut 10 – 15% dapat dicapai melebihi sistim sebelumnya.
➢
Alat Alat analis analisis is oksig oksigen en sinamb sinambung ung yang yang sama sama dapat dapat memilik memilikii pneumatic dikedalikan dengan alat pengendali pengendali jarak jauh, damper positioned positioned yang dikedalikan dimana pembacaan data tersedia di ruang kendali. Hal ini membuat operator mampu mengendalikan sejumlah sistim pengapian dari jarak jauh secara serentak. Sistim Sistim yang yang paling paling canggi canggih h adalah adalah pengen pengendal dalian ian damper cerobong
otomatis, yang karena harganya hanya diperuntukkan bagi sistim yang besar.
5.8.6 Minimalisasi Kehilangan Panas Radiasi dan Konveksi Permukaan Permukaan luar shell boiler boiler lebih lebih panas panas daripa daripada da sekita sekitarny rnya. a. Jadi, Jadi, permukaan melepaskan panas ke lingkungan terga ntung pada luas permukaan dan perbedaan suhu antara permukaan dan lingkungan sekitarnya. Panas Panas yang yang hilang hilang dari dari shell boiler boiler biasanya biasanya merupakan merupakan kehilangan kehilangan energi energi yang yang sudah sudah tertent tertentu, u, terlepa terlepass dari dari keluar keluaran an boiler boiler . Dengan rancangan boiler yang modern, kehilangan ini hanya 1,5 persen dari nilai kalor kotor pada kecep kecepat atan an penu penuh, h, namu namun n akan akan meni mening ngka katt ke seki sekita tarr 6 pers persen en jika jika boil boiler er beroperasi hanya pada keluaran 25 persen. Perbaikan atau pembesaran isolasi dapat mengurangi kehilangan panas pada dinding boiler dan pemipaan.
5.8.7 Pengendalian Blowdown Pengendalian Blowdown Otomatis Blowdown kontinyu yang tidak terkendali sangatlah sia-sia. Pengendali blowdown otomatis dapat dipasang yang merupakan sensor dan merespon pada konduktivitas air boiler dan pH. Blowdown 10 persen dalam boiler 15 kg/cm2 menghasilkan kehilangan efisiensi 3 persen.
5.8.8 Pengurangan Pembentukan Kerak dan Kehilangan Jelaga Pada Pada boiler boiler yang yang berbah berbahan an bakar bakar minyak minyak dan batub batubara, ara, jelaga jelaga yang yang terbentuk pada pipa-pipa bertindak sebagai isolator terhadap perpindahan panas, sehingga endapan tersebut harusdihilangkan secara teratur. Suhu cerobong yang meningkat dapat menandakan pembentukan jelaga yang berlebihan. Hasil yang sama juga akan terjadi karena pembentukan kerak pada sisi air. Suhu gas keluar yang yang tinggi tinggi pada pada udara udara berleb berlebih ih yang yang normal normal menand menandaka akan n burukn buruknya ya kineja kineja perpindahan panas. Kondisi ini dapat diakibatkan dari pembentukan endapan secara bertahap pada sisi gas atau sisi air. Pembentukan endapan pada sisi air memerlukan memerlukan sebuah tinjauan pada cara pengolahan pengolahan air dan pembersiha pembersihan n pipa untuk menghilangkan endapan. Diperkirakan kehilangan efisiensi 1 persen terjadi pada setiap kenaikan suhu cerobong 22 0C. Suhu cerobong harus diperiksa dan dicatat secara teratur sebagai indikator pengendapan jelaga. Bila suhu gas meningkat ke sekitar 20 0C diatas diatas suhu boiler yang baru dibersihkan, dibersihkan, maka waktunya waktunya untuk membuang membuang endapan jelaga. Oleh karena itu direkomendasikan untuk memasang termometer jenis dial pada pada dasar cerobong untuk memantau suhu gas keluar cerobong. Dipe Diperk rkir irak akan an bahw bahwaa 3 mm jelag jelagaa dapa dapatt meng mengak akib ibatk atkan an kena kenaik ikan an pemakaian bahan bakar sebesar 2,5 persen disebabkan suhu gas cerobong yang meningkat. meningkat. Pembersiha Pembersihan n berkala berkala pada permukaan permukaan tungku tungku radiant , pipa-pipa pipa-pipa
boiler , economiz economizers ers dan pemanas udara mungkin perlu untuk menghilangkan endapan yang sulit dihilangkan tersebut
5.8.9 Penurunan Tekanan Steam pada Boiler Hal ini merupa merupakan kan cara yang yang efekti efektiff dalam dalam mengur mengurang angii pemaka pemakaian ian bahan bakar, jika diperbolehkan, sebesar 1 hingga 2 persen. Tekanan steam yang lebih lebih rendah rendah member memberika ikan n suhu suhu steam steam jenuh jenuh yang yang lebih lebih rendah rendah dan tanpa pemanfaatan kembali panas cerobong, dimana dihasilkan penurunan suhu pada gas buang. Steam dihasilkan pada tekanan yang sesuai permintaan suhu/tekanan tertinggi tertinggi untuk untuk proses proses tertentu. tertentu. Dalam beberapa kasus, proses proses tidak beroperasi beroperasi ssepan ssepanjan jang g waktu waktu dan terdap terdapat at jangka jangka waktu waktu dimana dimana tekana tekanan n boiler boiler harus harus dituru diturunka nkan. n. Namun Namun harus harus diinga diingatt bahwa bahwa penuru penurunan nan tekana tekanan n boiler boiler akan akan menurunkan volum spesifik steam dalam boiler,dan secara efektif mende-aerasi keluaran boiler. Jika beban steam melebihi keluaran boiler yang terdeaerasi, pemindahan air akan terjadi. Oleh karena itu, manajer energi harus memikirkan akibat akibat yang mungkin mungkin timbul timbul dari penurunan penurunan tekanan tekanan secara hati- hati, sebelum merekomendasikan hal itu. Tekanan harus dikurangi secara bertahap, dan harus dipertimbangkan tidak boleh lebih dari 20 persen penurunan.
5.8. 10 Pengendali Kecepatan Variable Fan, Blower dan Pompa Peng Pengen enda dali li
kece kecepa pata tan n
vari variab abel el
meru merupa paka kan n
cara cara
pent pentin ing g
dala dalam m
mendapatkan penghematan energi. Umumnya, pengendalian udara pembakaran dipengaruh dipengaruhii oleh klep penutup penutup damper yang yang dipasa dipasang ng pada pada fan forced dan tipe terdahu terdahulu lu berupa berupa alat alat kendal kendalii yang yang sederh sederhana ana,, induced induced draft draft . Dampers tipe kurang teliti, memberikan karakteristik kendali yang buruk pada kisaran operasi atas dan bawah. bawah. Umumnya, Umumnya, jika karakterist karakteristik ik beban boiler bervariasi, bervariasi, harus dievaluasi kemungkinan mengganti damper dengan VSD.
5.8.11 Pengendalian Beban Boiler
Efisiensi Efisiensi maksimum maksimum boiler boiler tidak terjadi pada beban penuh akan tetapi pada sekitar dua pertiga pertiga dari beban penuh. penuh. Jika beban pada boiler berkurang terus maka efisiensi efisiensi juga cenderung cenderung berkurang. berkurang. Pada keluaran nol, efisiensi efisiensi boilernya nol, dan berapapun banyaknya bahan bakar yang digunakan hanya untuk untuk memasok memasok kehilangan kehilangan-kehila -kehilangan. ngan. Faktor-fakto Faktor-faktorr yang mempengar mempengaruhi uhi efisiensi boiler adalah: ➢
Ketika beban jatuh, begitu juga halnya dengan nilai laju aliran massa gas buang yang melalui pipa-pipa. Penurunan dalam laju alir untuk area perpindahan panas yang sama mengurangi mengurangi suhu gas buang buang keluar keluar cerobong cerobong dengan jumlah jumlah yang kecil, mengurangi kehilangan panas sensible.
➢
Beba Beban n
diba dibawa wah h
sepa separu ruhn hnya ya,,
hamp hampir ir keba kebany nyak akan an peral peralat atan an pemb pembak akar aran an
memerlukan udara berlebih yang lebih banyak untuk membakar bahan bakar secara sempurna. Hal ini meningkatkan kehilangan panas sensible . Umumnya, efisiensi boiler berkurang dibawah 25 persen laju beban dan operasi boiler dibawah tingkatan ini harus dihindarkan sejauh mungkin.
5.8.12 Penjadwalan Boiler Tepat Waktu Karena efisiensi optimum boiler terjadi pada 65-85 persen dari beban penuh, biasanya akan lebih efisien, secara keseluruhan, untuk mengoperasikan lebih lebih sediki sedikitt boiler boiler pada pada beban beban yang yang lebih lebih tinggi tinggi daripa daripada da mengop mengoperas erasika ikan n dalam jumlah banyak pada beban yang rendah
5.8.13 Penggantian Boiler Potensi penghematan dari penggantian sebuah boiler tergantung pada perubahan yang sudah diantisipasi pada efisiensi keseluruhan. Suatu perubahan dalam boiler dapat menarik secara finansial jika boiler yang ada: ➢
Tua dan tidak efisien
➢
Tidak mampu mengganti bahan bakar yang lebih murah dalam pembakarannya
➢
Ukurannya melampaui atau dibawah persyaratan yang ada
➢
Tidak dirancang untuk kondisi pembebanan yang ideal Studi kelayakan harus menguji seluruh implikasi bahan bakar jangka panjang dan rencana pertumbuhan perusahaan. Harus dipertimbangkan seluruh faktor keuangan dan rekayasa. Karena plant boiler boiler secara tradisiona tradisionall memiliki memiliki umur pakai lebih dari 25 tahun, penggantian harus dipelajari secara hati-hati.
5.8.14 Aturan umum (“Rules of Thumb”) ➢
Penuru Penurunan nan 5 persen persen udara udara berleb berlebih ih mening meningkat katkan kan efisien efisiensi si boiler boiler sebesa sebesarr 1 per perse sen n (ata (atau u 1 pers persen en penu penuru runa nan n resi residu du oksi oksige gen n dala dalam m gas gas cero cerobo bong ng meningkatkan efisiensi boiler sebesar 1 persen).
➢
Penurunan suhu gas buang sebesar 22 °C meningkatkan efisiensi boiler 1 persen.
➢
Kenaikan 6 °C suhu air umpan karena penggunaan economizer /pemanfaatan /pemanfaatan kembali kondensat, terdapat penghematan bahan bakar boiler 1 persen.
➢
Kena Kenaik ikan an 20 °C suhu suhu udar udaraa pemb pembak akar aran an,, yang yang dipa dipana nask skan an awal awal oleh oleh pemanfaatan kembali limbah panas, menghasilkan penghematan bahan bakar 1 persen.
➢
Lubang berdiameter 3 mm pada pipa steam 7 kg/cm 2 akan memboroskan 32.650 liter bahan bakar minyak per tahun.
➢
Pipa steam 100 m yang terbuka dengan diameter 150 mm yang membawa steam jenuh jenuh pada tekana tekanan n 8 kg/cm2 kg/cm2 akan akan membor memborosk oskan an 25 000 liter bahan bahan bakar bakar minyak per tahun.
➢
Kehilangan panas sebesar 70 persen dapat diturunkan dengan mengambangkan bola plastik polipropilen berdiameter 45 mm pada permukaan cairan/kondensat panas bersuhu 90 °C.
➢
Fim udara setebal 0,25 mm memberikan resistansi terhadap perpindahan panas yang sama dengan dinding tembaga dengan setebal 330 mm.
➢
Endapan Endapan jelaga 3 mm pada permukaan permukaan perpindah perpindahan an panas dapat menyebabk menyebabkan an kenaikan pemakaian bahan bakar sebesar 2,5 persen.
➢
Endapan kerak setebal 1 mm pada sisi air dapat meningkatkan pemakaian bahan bakar 5 hingga 8 persen.
