5.Tugas Khusus Furnace-5

TUGAS KHUSUS PERHITUNGAN EFISIENSI BAHAN BAKAR DI FURNACE-5 SECARA SECARA TEORITIS

A. DATA PERHITUNGAN FURNACE

Data diambil pada hari senin,12 Mei 2014





FURNACE

-

Temperatur badan furnace badan furnace

=816,2oC = 1501,16 oF

-

Temperatur stack Temperatur stack

= 400 C = 752 F

-

Temperatur dinding dalam furnace dalam furnace

= 797.2 C = 1466,96 F

-

Temperatur dinding luar furnace luar furnace

= 60 C = 140 F

o

o

o

o

o

o

CRUDE CRUDE OIL o

3

3

-

Specific gravity 15 gravity 15 C, kg/m

= 0,8430 kg/m

-

o

=

API



  

  

 -

Temperatur crude oil masuk oil masuk

= 123 oC = 253.4 oF

-

Temperatur crude oil keluar oil keluar

= 340 oC = 644 oF

-

Tekanan crude oil masuk oil masuk

= 11,26 kg/cm

-

Tekanan cude oil keluar oil keluar

= 0,252 kg/cm

- Flow rate masuk



2 2

3

= 330 m /hari = 330.000 L/hari

F U E L OI OI L

-

Specific gravity 15 gravity 15oC, kg/m3

= 0.9106 kg/m3

-

o

=

-

Temperatur fuel Temperatur fuel oil masuk oil masuk

API



  o

- 131,5 = 23,8920 o

= 120 C = 248 F

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.









3

-

Tekanan fuel Tekanan fuel oil masuk oil masuk

= 3,4 kg/m

-

Water content (%wt) content (%wt)

= 0,3 % (dari Lab)

-

Flow rate masuk

= 289 L/jam 3

= 0,289 m /jam = 6936 L/Hari



-

Tekanan atmosfer

= 14,7 Psia

-

Temperatur atmosfer

= 30 C

o

FUEL GAS

-

Temperatur

= Ambiens (30 oC)

-

Tekanan umpan masuk dapur

= 0,3 kg/cm

-

Analisa fuel Analisa fuel gas

2

Berikut ini tabel analisa fuel analisa fuel gas : gas : Tabel 1. analisa fuel analisa fuel gas pada gas pada LPG : Komponen

(A)

(B)

(C)

(D)

(E)

(F)

BM

(% mol)

Fraksi

D= A x C

LHV*

F=C x E

Mol

Lb/lbmol

Btu/cuft

C3H8

44

49

0,49

21,56

2371

1161,79

C4H10

58

49

0,49

28,42

2977

1458,73

C5H12

72

2

0,02

1,44

3679

73,58

Total

∑D=51.42

∑F=2694,1

(*) LHV tiap komponen dapat dilihat pada tabel 9-18 ( Robert Robert Perry H .) .) ∑F adalah LHV dari bahan bakar gas ( fuel fuel gas) gas)

= 2694,1 btu/cuft

∑D adalah BM rata-rata rata-rata fuel fuel gas

= 51,42 lb/lb mol

Temperatur fuel Temperatur fuel gas masuk dapur

= 30 C = 86 F

Tekanan fuel Tekanan fuel gas masuk dapur

= 0,3 kg/cm g

0

0

2









gas Mencari jumlah f uel gas yang digunakan

Pemakaian fuel gas gas dapat dihitung menggunakan persamaan “Wax Mount” Hal.122 di buku Furnace buku Furnace Operation. Operation. Qs = 443,45

 x d 

2,667

 

Keterangan : Qs =Ws= Gas flow (SCF/day) flow (SCF/day)

S

= SG of gas

D

T

= Absolute of flowing gas ( gas ( R)

= Diameter (in)

P1 = inisial P (Psia)

0

Ts = Standard absolute T absolute T 0

P2 = final P L

0

0

= (0 C = 32 F + 460) R

= Length of line (miles)

Ps = Standar P (14,7 psia)

Specif i c Gravit y of gas Menghitung Specif

PV = nRT = -

 RT          = 0,1677 lb/cuft = lb/cuft       

 fuel gas

=



-

 udara

-

SG fuel SG fuel gas

=

Diketahui : P

= Tekanan fuel Tekanan fuel gas masuk dapur

= 0,062 lb/cuft

  =   = 2,705    



= 19,11 psia

 

R

= Konstanta gas ideal

= 10,731

BM

= Berat mol rata-rata

=

T

= Temperatur absolut gas

= 86 F + 460 = 546 R

   0

0









Data- data dari perhitungan Qs T = 546 R

Ps = 14,7 psia

P1 = 19,11 psia

Ts = 320F + 460 = 492 0R

P2 = 14,7 psia

D = 2 inchi

Maka :

 x d   x 2 Qs = 443,45  Qs = 443,45

2,667

       

2,667

= 170106,3409 SCF S CF /hari Diketahui dalam kondisi standart (T = 320F, P =1 atm) atm) setiap 1 lb mol gas =359 cuft , maka fuel maka fuel gas dalam gas dalam berat adalah : =

    

x

  

= 24364,53496 lb/hari lb/hari = 1015,1889 lb/jam



Udara atomizing 2

 Tekanan umpan masuk dapur = 4,08 kg/cm

2

2

= 4,08 kg/cm g+1,033 kg/cm g 2

= 5,113 kg/cm g 0

0

 Temperature udara atomizing masuk dapur = 100 C = 212 F 

Udara pembakaran 0

0

 Temperature masuk dapur

= 30 C = 86 F

 Tekanan masuk dapur

= 1 atm









B. TAHAP PERHITUNGAN BAHAN BAKAR DI FURNACE -5 -5 SECARA TEORITIS

1.

Mencari nilai bakar fu el oil 0

3

-

SG 15 C,kg/m

= 0,9106

-

0

= 23,8920

-

Temperature fuel oil

= 248 F

-

Temperature basis

= 60 F

-

Mencari kandungan hidrogen dalam fuel dalam fuel oil dengan dengan asumsi fuel oil tidak

API

0

0

mengandung sulfur (Formula Robert (Formula Robert H.Perry pers. H.Perry pers. 9-8 ) -

H = 26 – 26 – 15 15 S Keterangan : H = kandungan Hidrogen (%wt) S = SG 60/60 fuel 60/60 fuel oil %wt H = 26 – 26 – 15 15 S = 26 – 26 – 15(0,9106) 15(0,9106) = 12,341 %wt C = 100 - %wt H = (100 – (100 – 12,341) 12,341) = 87,659

-

Dari tabel 5-1W.L.Nelson Mid boiling point fuel oil 8000F (data distilasi residu) Koreksi 72 0F  0

Av, Bp minyak bakar = 800 -72 = 728 F -

Dari Fig.5-23 Dari Fig.5-23 WL.Nelson , WL.Nelson , k= 11,75

-

Dari Fig.5-22 Dari Fig.5-22 WL.Nelson , WL.Nelson , Gross Gross Heating Value (GHV) Value (GHV) GHV = 19.190 Btu/lb









2.

ower H eating Value Mencari L owe (LHV) (LHV) fu el oil

(formula Robert (formula Robert H.Perry pers. H.Perry pers. 9-6) Dimana : QL =LHV (Btu/lb) QH= GHV (Btu/lb) H = Kandungan H (%wt) QL

= QH – QH – 92,7 92,7 H = 19.190 – 19.190 – 92,7 92,7 (12,341) = 18.045,9893 Btu/lb

Maka, GHV = 19.120 19.1 20 Btu/lb LHV = 18.045,9893 Btu/lb

3.

Menghitung panas masuk Furnace 0

Basis 1 jam operasi ,T dan P standar (P = 1 atm, T= 32 F) 1) Panas Pembakaran Fu el Oil (Q1) (Q1)

-

SG 60/60 fuel 60/60 fuel oil = 0,9106

-

 fuel oil



= SG 60/60 fuel 60/60 fuel oil x x air 3

= 0,9106 x 1000 kg/m 3

= 910,6 kg/m -

3

3

Kebutuhan fuel Kebutuhan fuel oil = = 0,289 m /jam x 917,6 kg/m x 2,205 lb/kg = 584,7360 lb/jam

-

Panas pembakaran fuel pembakaran fuel oil (Q1) (Q1) = kebutuhan fuel kebutuhan fuel oil x x LHV fuel LHV fuel oil = 584,7360 lb/jam x 18.045,9893 Btu/lb = 10.552.139,6 Btu/jam











-

Dari Fig.5-1 Dari Fig.5-1 WL.Nelson 0

0

Pada T 248 F didapatkan Cp fuel Cp fuel oil 0,54 0,54 Btu/lb. F 0

0

Pada T 32 F didapatkan Cp fuel Cp fuel oil 0,41 0,41 Btu/lb. F Maka Cp terkoreksi terko reksi fuel fuel oil = = -

 = 0,475 Btu/lb. 

0

F

Panas sensibel fuel sensibel fuel oil (Q2) (Q2) = Kebutuhan fuel Kebutuhan fuel oil x x Cp fuel Cp fuel oil x x (T2-T1) 0

0

= 584,7360 lb/jam x 0,475 Btu/lb. F x (248-32) F = 59.993,9136 Btu /jam

uel Gas 3) Panas Pembakaran F uel (Q3) 0

0

0

-

Temperatur fuel Temperatur fuel gas masuk gas masuk dapur = 30 C = 86 F = 546 R

-

Kebutuhan fuel Kebutuhan fuel gas

-

Panas spesifik masuk komponen dapat di cari dengan bantuan Fig bantuan Fig .9 Kern, .9 Kern,

= 170106,3409 SCF /hari

D.Q. 1983 D.Q. 1983 “Process Heat Transfer”

 x 14,22) + 14,7    = 18,966 psia x  

P = (0,3

= 1,2902 atm

-

2

0

Kebutuhan fuel Kebutuhan fuel gas pada gas pada tekanan 0,3 kg/cm g dan temperatur 30 C :









 x       = 6096,4886  = 146.315,7255

-

Jadi pembakaran fuel pembakaran fuel gas (Q3) = kebutuhan fuel kebutuhan fuel gas (V gas (V1) x LHV fuel LHV fuel gas

 x 2694,1   

= 6096,4886

= 16.424.549,94 btu/jam

4) Panas Sensibel F uel (Q4) uel Gas -

Temperatur Fuel Temperatur Fuel Gas masuk

= 30 °C = 86 °F = 546°R

-

Temperatur basis

= 32 °F

-

T = (86-32) °F

= 54 °F

-

Qs dalam berat

= 1015,1889 lb/jam

Tabel 2. Perhitungan Panas Masuk Dapur: E kompo

A

nen

(BM)

B

C

D

(%

(mol

(D=C x A

mol)

fraksi)

Lb/lbmol)

(berat)

x 

E=

Mass

F

(G) (panas

(cp)

sensible)

Btu/

G= E x F x

o

ΔT

lb F









Keterangan untuk table diatas : *kolom A : Berat molekul (BM) *kolom B : Kandungan komponen (molekul) % mol *kolom C : Kolom A x kolom B (Proporsi lb,

 = BM rata-rata)

*kolom D : Berat komponen (lb) *kolom E : Harga Cp komponen (Btu/lb°F)



*kolom F : Panas sensibel komponen, ko mponen, m.Cp. T (Btu/jam)

At omi zi ng Steam Steam 5) Panas Atomi (Q5) (Q5) 2



Tekanan atomizing steam masuk steam masuk dapur = 4,08 kg/cm g



Temperatur steam Temperatur steam masuk masuk dapur = 100 0C = 2120F Berdasarkan WL.Nelson, WL.Nelson, halaman 426, yang menyatakan bahwa fuel bertekanan 125 Psig, kebutuhan steam kebutuhan steam 0,2 0,2 – 0,5 lb/lb FO. oil bertekanan – 0,5 Maka diasumsikan kebutuhan steam kebutuhan steam 0,2 0,2 lb/lb FO. Kebutuhan fuel Kebutuhan fuel oil adalah adalah = (0,2 x 584,7360 lb/jam) = 116,9472 lb/jam x 0,454 kg/lb = 53,0940 kg/jam









6) Panas Udara Pembakaran (Q 6) -

Tekanan udara

= 1 atm

-

Temperatur udara masuk

= 30 °C

-

Mencari kebutuhan udara pembakaran : Komposisi minyak bakar Fuel bakar Fuel Oil (H (H2)

= 12,341 %

(C)

= 87,659 %

Artinya untuk setiap 1 kg Fuel kg Fuel Oil mengandung mengandung H2 = 0,12341 kg C = 0,87659 kg 

Menghitung udara teoritis (Wa) dalam kg/kg bahan bakar Wa = 11,59 C + 34,87 (H2 – O O2/8) + 4,35 S ( Kardjono, Kardjono, S.A. “ketel uap dan sistem tenaga uap persamaan”, 4-22, 4-22, hal.178) Maka, Wa = 11,59(0,87659) + 34,87 34,87 (0,12341-0/8) + 4,35(0) 4,35(0) Wa = 14,4629 kg/kg bahan bakar



Menghitung excess air Dengan diketahui komposisi ko mposisi Fuel Fuel Gas : Gas : Tabel 3. Komposisi Fuel Komposisi Fuel Gas Komponen CO2

% volume 11,57











Menghitung kebutuhan udara pembakaran Fuel pembakaran Fuel Gas sebenarnya Gas sebenarnya (WA) WA =

   x wa

( Kardjono, Kardjono, S.A. “Ketel Uap dan Sistem Tenaga Uap”)

WA =

  x 14,4629 kg/kg bahan bakar

= 19,3916 kg/kg bahan bakar



Penggunaan Fuel Penggunaan Fuel Oil : = Jumlah umpan Fuel umpan Fuel Oil x x SG. Fuel SG. Fuel Oil x Oil x  air 3

3

= 0,289 m /jam x 0,9106 x 1000 kg/m = 263,1634 kg/jam

Maka kebutuhan udara pembakaran Fuel pembakaran Fuel Oil : : = penggunaan fuel penggunaan fuel oil x x WA = 263,1634 kg/jam x 19,3916 kg/kg bahan bakar = 5103,1594 kg/jam Menghitung udara pembakaran fuel pembakaran fuel gas teoritis gas teoritis : Table 4. Data kebutuhan udara teoritis komponen











Kebutuhan udara pembakaran uap tiap komponen pada Tabel 9-18 Combustion Constant Kebutuhan udara pembakaran fuel pembakaran fuel gas sederhana gas sederhana : =

   x Excess x Excess air

= 1559,01 lb/jam lb/jam x 1,3455 = 2090,3829 lb/jam lb/jam x 0,454 kg/lb = 949,0338 kg/jam Maka kebutuhan udara pembakaran seluruhnya adalah : = Kebutuhan udara pembakaran FO + kebutuhan udara pembakaran fuel pembakaran fuel gas = 5103,1594 kg/jam + 949,0338 kg/jam









MA = berat air dalam udara kering ker ing = 0,027 (dari Humidity (dari Humidity Chart ) Cp = 1 kkal/kg°C Q7 = (WA x MA) x Cp air x (Takt ual – ual – Tbasis) Tbasis) Q7 = (6052,1932 kg/jam x 0,027 ) x 1 kkal/kg°C x (30-0) °C = 4902,2765 kkal/jam x 3,968 Btu/kkal = 19.452,2332 Btu/jam

4.

Perhitungan Panas Keluar Dapur

1) Panas terbawa gas asap kering (Q’1)

Tabel 5. Menghitung CP gas asap

Komponen

A

B

(BM)

(%Mol)

(Proposional) kg

 C= 

Fraksi

Cp komp.

berat

Kkal/Kg C

Gas

(E)

F=D×E

 

D=

0

Cp Flue











Jadi penggunaan bahan bakar berupa FO seluruhnya = 584,7360 lb/jam + 909,9983 lbFO/jam = 1458,7343 lb/jam = 1458,7343 lb/jam x 0,454 Kg/jam = 662,2654 Kg/jam



Besar gas asap per Kg bahan bakar WFG =

 C + 9H + 2S + 0,77WA + 0,0023Xwa  2

Diketahui : %Wt C

= 0, 8766

%Wt H2

= 0, 1234

X

= 34,078%

Wa

= 14,4629 Kg/kg bahan bakar

WA

= 19,3916 kg/kg bahan bakar









2) Panas terbawa oleh uap air dan gas asap karena kandungan air (H 2O)

dalam bahan bakar (Q’2) Q’2= W x Hsup x penggunaan bahan bakar Dimana : W = kandungan air (water (water content , %Wt) = 0,3 Hsup = 781,81 KKal/kg Penggunaan bahan bakar = 662,2654 Kg/ jam Q’2 = 0,3 x 781,81 KKal/kg KKal/kg x 662,2654 Kg/ jam = 155.329,7137 KKal/jam x 3,968 Btu/KKal = 616.348,304 Btu/jam

3) Panas terbawa oleh uap dalam gas asap karena adanya H 2 dalam bahan

bakar (Q’3) Q’3= 9H2 x H

x penggunaan bahan bakar









Q’4

= 19,3916 kg/kg bahan bakar x 0,027 x 781,81 KKal/kg x 662,2654 Kg/ jam = 271.088,2509 KKal/jam x 3,968 Btu/KKal = 1.075.678,179 Btu/jam

5) Panas hilang melalui dinding furnace (Q’5)

Q’5

= Hi x A x (T2 – T T1) KKal/jam

Dimana : A

= Luas permukaan dinding furnace dinding furnace



= 2 r(r+t) = 2 x 3,14 x 4,593 ft (4,593 ft + 24,442 ft) 2

= 837,4867 ft Hi

= koefisien perpindahan panas lewat dinding furnace dinding furnace

T1

= temperatur lingkungan lingkungan (°F)











= 56,6918 +179,48601 2

= 236,1778 Btu/jam*ft Btu/jam*ft



Mengetahui Hi Hi

 Btu/jam.ft . F    = 

=

2 o











Panas keluar

No.

Panas keluar

Not

Jumlah (Btu/jam) (Btu/jam)

1

Panas terbawa gas asap kering

Q’1 Q’1

5.101.005,295

2

Panas terbawa oleh uap air dan gas asap

Q’2 Q’2

616.348,304

Q’3 Q’3

2.281.721,421

karena kandungan air (H2O) dalam bahan bakar 3

Panas terbawa oleh uap dalam gas asap

5.Tugas Khusus Furnace-5

Recommend Documents