SCTY Document Document Perawang CO-GEN
SCTY
BAB VII ECONOMIZER DAN AIR PREHEATER
7.1 Ringakasan Economizer an Air Pre!ea"er
Economizer Economizer dan air preheater preheater adalah pemanasan pemanasan permukaan permukaan yang sangat penting pada sumber energi moderen boiler. Karena mereka intinya dilengkapi dengan dengan ductin ducting g flue flue gas pada pada konvek konveksi si bagian bagian belaka belakang ng permuk permukaan aan pemana pemanass superheater dan reheater, jadi biasa disebut permukaan pemanas bagian belakang. Endapan debu, erosi dan temperatur rendah karat pada permukaan pemanas bagian belakang adalah masalah utama dalm operasi. Permukaan pemanas bagian belakang memiliki dua jenis kerangka: tingkatan tunggal dan dan tingkatan ganda.
1. ancan ancangan gan !ingkat ingkatan an !ung !unggal gal "ingle "ingle stage stage lay out ditunj ditunjukk ukkan an digamb digambar ar #$1%a& #$1%a&,, terdiri terdiri atas atas satu tingka tingkatan tan econom economizet izet dan sebuah sebuah air prehea preheater ter satu tingka tingkat. t. 'mumny 'mumnya, a, pemanas udara( air preheater dilengkapi dibelakang economizer untuk mendapatkan temperatur rendah flue gas dan meningkatkan efisiensi boiler, sementara penyimpanan heating surface sebuah economizer yang mana mahal dan mencegah karat dari economizer. ancangan tunggal permukaan bagian belakang sangatlah simpel) temperatur udara yang panas hanya dapat mencapai *++o.. dan tidak dapat lebih tinggi. -gar mendapatkan temperatur panas yang lebih tinggi tanpa meningkatkan flue gas heat loss, rancangan ganda dapat diadopsi.
. anc ancan anga gan n !ing !ingka kata tan n /anda /anda ancangan tingkatan ganda ditunjukkan digambar #$1%b&, ia terdiri dari dua tingkat economizer economizer dan dua tingkat tingkat air preheater preheater.. Economizer Economizer dengan temperatur rendah dilengkapi diantara air preheater temperatur rendah dan aiar preheater temperatur tinggi. Economizer temperatur tinggi berada diatas
1*0
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
preheater temperatur tinggi. Karena peralatan air preheater temperatur tinggi terletak didaerah temperatur flue gas tinggi, temperatur udara dapat lebih tinggi dari pemanas udara di tingkatan tunggal alaupun temperatur flue gas terbatas. "ebagai tambahan, perbedaan transfer temperatur panas economizer dan aiar preheater besar pada rancangan ini, yang meningkatkan transfer panas pada permukaan pemanas.
/ambar #.1 7ayout Permukaan ecovery Panas 8agian 8elakang
7.# Economizer
2ni merupakan sebuah pentransfer panas konfeksi yang memanaskan feedwater . !emperatur air dari
superheater 3P adalah pada 10+$1+ o,
sedangkan temperatur air jenuh pada boiler kira$kira *1#,perbadaan temperatur besar. 4engan economizer , air yang diberikan dapat dipanaskan hingga temperatur jenuh. Feedwater menguap seketika memasuki waterwall melalui drum, hingga kemampuan menguap boiler meningkat secara menakjubkan. Pada saat yang sama, economizer dapat mendinginkan flue gas, yang kira$kira 0++$#++ o pada saluran keluar superheater tetapi hanya 5+$6++ o dari bagian temperatur rendah economizer. Panas yang besar diserap oleh economizer, sehingga efisiensi boiler meningkat.
1*#
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
-pabila air yang keluar dari economizer mendapatkan temperatur jenuh dibaah tekanan drum, air yang diberikan secara parsial akan menguap pada economizer, economizer jenis ini disebut boiling economizer . 8oiling economizer memproduksi sedikit uap, jumlah uap yang terdapat dalam feedater adalah boiling rasio. 8iasanya boiling rasio 1+9$+9, sebaiknya tidak melampaui +9. Pada saat sekarang ini, economizer yang non boiling digunakan secara luas untuk boiler dengan kapasitas besar dan menengah. 1. Ti$e s"r%k"%r economizer : ada tipe yang dibalut baja dan tipe tube baja
berdasarkan material) jenis sirip dan selaput berdasarkan struktur. 1& Economizer casting iron, seperti terlihat pada gambar #$ dan #$*, memiliki dinding yang tebal dan ditutupi oleh casting layer , sehingga ia menjadi keras dan anti air, anti karat, dan dapat digunakan untuk aktu yang lama. -kan tetapi, prosesnya kompleks, biayanya tinggi, dan sulit untuk diraat dan tidak tahan water hammer . 8iasanya digunakan untuk boiler dengan kapasitas kecil. Flue gas
Water outlet
Water intlet
Flue gas
/ambar #. 2ron asting Economizer
/ambar #.* "truktur 2ron asting Economizer
1*
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
& "tell !ube Economizer, seperti ditunjukkan pada gambar #$6, mudah diproses dan diraat, biayanya rendah dan tahan terhadap ater hammer. 8anyak digunakan pada boiler dengan kapasitas besar dan medium. -kan tetapi lemah dalam ketahanan air dan ketahanan terhadap karat.
Install welding seal
/ambar #.6 "truktur =verall "teel !ube Economizer
*& 8agi fin economizer & membrant , terlihat pada gambar #$5. Economizer fin dapat dilas ataupun digulung) yang sebelumnya murah tetapi banyak membutuhkan kerja, yang terkhir, sebaliknya. Kedua jenis ini tidak memiliki perbedaan yang mendasar) economizer membrant disatukan dengan welded fin dibaris yang sama. ;ereka dapat meningkatkan di deaerah transfer panas, mengurangi aliran flue gas, dan mengurangi gesekan pada steel tube.
/ambar #.5 >in Economizer dan ;embrane Economizer
1*<
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
#. Per&in%ngan Economizer 'e&ama '"ar"%$
Pada tahap aal start$up boiler, intermiten water supply dipakai, ketika water supply berhenti, air pada di economizer tidak mengalir. "edikit air akan menguap karena pemanasan yang berkelanjutan pada flue gas bertemperatur tinggi, dan uap akan menempel pada dinding tube atau berkumpul di bagian atas economizer , yang menyebabkan local water tube memiliki overheat dan rusak. ?adi, economizer harus dilindungi. ;etode perlindungan yang umum adalah pemasangan tube resirkulasi yang tidak diharuskan memanasi antara masukan economizer dan dasar drum, yang mana valve sirkulasinya terpasang, lihat gambar $*. Ketika water supply berhenti selama boiler start$up, buka valve resirkulasi, dan loop resirkulasi air alami diantara drum, resirkulasi tube dan economizer. Ketika boiler pada tahap pengisian atau pada operasi, valve resirkulasi atau economizer harus ditutup, melindungi arus pendek air yang diberikan kedalam drum melalui tube resirkulasi yang akan merusak economizer yang kekurangan air. 8eberapa boiler memasang pipa kembalian dengan valve diantara keluaran economizer dan deareator atau tangki drain untuk perlindungan, lihat gambar $ 16. Ketika tidak ada supply air ke drum, operasikan valve untuk membiarkan air leat melalui pintu masuk economizer kedalam daeareator atau tangki drain melalui pipa pengembalian. ?adi selama proses start$up, aliran air didalam economizer harus memiliki tekanan yang terus menerus untuk melindungi economizer. 'ntuk boiler dengan kapasitas pembangkit energi modern, jumlah kecil yang tetap dari persediaan air diadakan untuk melindungi economizer.
16+
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
1.
Aalve pengatur otomatis)
.
Aalve pemeriksa)
*.
Aalve masuk)
6.
Aalve resirkulasi)
5.
Pipa resirkulasi
/ambar #.0 !ube esirkulasi 4rum dan Economizer
1.
-utomatic governing valve
.
heck valve
*.
2nlet valve
6.
Economizer
5.
4eaerator
0.
ecirculation pipe
#.
ecirculation valve
.
=utlet Aalve
/ambar #.# ecirculation Aalve 8eteen Economizer B 4eaerator
7.( Air Pre!ea"er
2ni merupakan penukar panas %heat exchanger & yang digunakan untuk memanaskan udara. Ketika flue gas meninggalkan economizer dalam bagian temperatur yang rendah, dengan temperatur 5+ @ 6++o, oleh karenanya, ini merupakan pemborosan bahan bakar ketika flue flue gas ini meninggalkan boiler tanpa dimanfaatkan. Flue gas dingin dengan udara yang temperaturnya rendah %kira$kira + pada temperatur normal&, akan mengurangi temperatur flue gas secara efisien. !emperatur gas buang dari preheater pembuangan flue gas, dapat
161
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
dikurangi hingga dibaah 15+ o. 8oiler yang menggunakan air preheater akan mengurangi 9 konsumsi bahan bakar dari yang sebenarnya, dan temperatur udara setelah dipanaskan akan menjadi 1#+$6++
o
. ?ika udara yang telah
dipanaskan dipakai sebagai udara pembakaran, temperatur di furnace akan meningkat secara menakjubkan, pembakaran dipertinggi dan ditingkatkan, kerugian akibat ketidaksempurnaan pembakaran kimia dan mekanis dapat dikurangi. 7ebih jauh lagi, pembakaran yang menguntungkan dapat di capaai dengan menjaga kelebihan rasio udara tetap rendah, yang tidak hanya meningkatkan efisiensi termal boiler, tapi juga mengurangi konsumsi listrik aliran udara dari fan. "ebagian dari udara yang dipanaskan dikirim ke sistem coal pulverized untuk mengeringkan kelembapan pada batubara untuk meningkatkan hasil pulverizer. !urbular -ir Preheater. 2a terbuat dari tube box dengan tube-tube yang di$ weld dengan tube plate pada kedua ujungnya, seperti ditunjukkan di gambar #$. Turbular Air reheater dengan tube verti!al disebut verti!al tubular air preheater , yang sering digunakan pada "oal ulverized #oiler , seperti ditunjukkan pada gambar #$<. Turbular Air reheater dengan tube horizontal disebut horizontal tubular air preheater , yang sering digunakan pada boiler oil $ fired , seperti ditunjukkan pada gambar # @ 1+. Turbular Air reheater tidak memiliki bagian yang berputar, dan dia sederhana, ketat, dapat dipercaya, dan mudah diproduksi dan diraat, selain, jika dia tidak dapat dilindungi dari erosi pada temperatur rendah dan abrasi, kebocorannya cuma 59. !api ia banyak memakan tempat dan mengkonsumsi lebih banyak baja. "ebagai tambahan, kebocoran udara akan meningkat dengan cepat saat terjadi erosi temperatur rendah dan gesekan yang terus menerus.
16
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
/ambar #. !ubular -ir Preheater %a& Aertical "ection %b& "truktur 8oC !ube 1.8oiler "tructure
#. Dall of air preheater
.!ube of air prehetaer
. ECpantion joint
*. -ir crossover enclose
<. onnecting flange on cold air duct
6. 4eflector
1+. 7oer tube plate
5. onnecting flange of air duct
11. ;iddle tube plate
0. 'pper tube plate
F l u e g a s f o w
Flue gas fow
Air Upper tube plate Air
Air
Tube
Air
Air bae plate
Lower tube plate
/ambar #.< Aertical !urbular -ir Preheater
Air Flue gas fow
/ambar #.1+ 3orizontal !urbular -ir Preheater
16*
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
7.) Ash Deposition* Erosion an Low Temperature Corrosion ari Rear Heat Recovery Surface 7.4. Ena$an A+% , Ash Deposition- $aa Rear Heat Recovery Surface
1. Endapan abu dan kerusakannya Ketika flue gas dengan fly ash meleati heating surface, bagian partikel abu mengendap di permukaan pemanas, dan fenomena ini disebut ash deposition. -pabila ada pengendapan di permukaan pemanas, karena koeffisien pemanas abu kecil, penyerapan panas pada permukaan pemanas menurun, yang membuat temperatur gas meningkat dan kehilangan panas meningkat, dan efisiensi pemanas boiler menurun. Ketika pengendapan serius dan menghambat jalan flue gas, tahanan flue gas akan meningkat, menyebabkan meningkatnya konsumsi listrik pada 24$fan bahkan kapasitas penyampaian tidak cukup, menyebabkan kapasitas penyampaian boiler menurun atau boiler shutdown karena dilakukan pembuangan abu. Karena temperatur flue gas meningkat disebabkan pengendapan abu, pengoperasi yang aman pada heating surface akan terganggu.
. Pengukuran untuk mengurangi dan melindungi pengendapan abu -gar mengurangi pengendapan abu pada heating surfac e, pengukuran berikut dapat diterapkan pada struktur, layout dan operasi: 1& ;emilih kecepatan flue gas yang sesuai. Kecepatan flue gas tidak harus lebih rendah dari 0m(s, umumnya tetap pada $1+ m(s pada rata$rata beban, terlalu besar akan menambah erosi. & 4esain dan susun sootblower secara tepat, dan buatlah sistem blowing yang sesuai. "ecara periodik blowing harus dilakukan sesuai dengan operasi. *& /unakan tube bundle diameter yang kecil, pitch yang kecil dan susunan yang berurutan, yang akan meningkatkan sapuan dan turbulansi pada aliran gas, sehingga mengurangi endapan abu.
166
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
7.4.! Low Temperature Corrosion $aa Rear Heat Recovery Surface
1. $ow temperature corrosion dan kerusakannya: ketika temperatur permukaan pemanas lebih rendah daripada flue gas temperatur condensate, karat %corrosion& yang disebabkan oleh uap sulfur asam pada flue gas yang memadat pada permukaan pemanas disebut $ow Temperature "orrosion. 7o temperature corrosion sering terjadi pada bagian pintu masuk dari preheater udara temperatur rendah. Kerusakan yang paling utama adalah: menyebabkan pelubangan preheater udara, membuat kuantitas besar kebocoran ke flue gas. 4i satu sisi, load %-fan meningkatkan dan konsumsi listrik juga meningkat) disisi yang lain, karena udara di furnace tidak cukup, memperburuk pembakaran dan mengurangi efisiensi boiler. Permukaan pemanas dengan skala besar perlu diganti ketika terjadi karatan yang serius, akan menyebabkan kerugian ekonomi. . Pengukuran untuk mengurangi low temperature corrosion. '( ;engurangi jumlah "=* yang diproduksi flue gas. 4esulfurisasi bahan bakar merupakan cara yang paling fundamental dalam mengurangi peranan "=* dari pyrite pada batu bara dapat dipisahkan denga metode separatoran gravitas) kegunaan hypoxia atau pembakaran oksigen rendah. ;engurangi jumlah udara yang digunakan untuk pembakaran dalam kondisi yang sesuai dari pembakaran yang sempurna atau efisiensi pembakaran yang sangat baik, yang dapat mengurangi sisa oksigen dalam flue gas, yang mengurangi jumlah "=*. ;engurangi kebocoran udara pada boiler juga merupakan ukuran yang penting untuk mengurangi sisa oksigen dalam flue gas. )( ;enerapkan desulfurisasi flue gas. *( ;eningkatkan temperatur dingin dinding preheater udara. ;emasang steam air preheater antara air heater dengan F-fan sebagai preheater depan, seperti gambar #$11 %a&. +team air heater adalah jenis permukaan pemanas yang memanaskan udara dengan turbin steam extraction, dan steam mengalir ke dalam tube ketika udara menyapu bundelan tube secara keseluruhan dari bagian luar tube. 'mumnya udara yang dingin dapat
165
SCTY Document Perawang CO-GEN
SCTY
dipanaskan hingga #+$+o dengan steam heater. !emperatur flue gas boiler meningkat dan efisiensi boiler menurun ketika memakai +team air heater . ;engirimkan bagian udara panas dari jalan keluar air preheater ke pintu keluar pemanas untuk meningkatkan temperatur udara yang masuk yang selanjutnya akan meningkatkan bagian dinding dingin pada pemanas. esirkulasi udara panas dapat dilihat dari metode, yang pertama menggunakan F-fan untuk resirkulasi) yang lainnya menggunakan fan untuk resirkulasi , dengan car ini, temperatur udara dingin dapat mencapai 5+$ 05o konsumsi daya >4$fan akan meningkat tanpa melihat pemilihan +team air heater atau resisrkulas air heater . ,( Pilihlah otary Air reheater . !emperatur dinding pemanas udara yang berputar adalah 1+$15o lebih tinggi daripada preheater udara tube pada kondisi yang sama %temperatur gas dan udara dingin&. ( ;emakai material tahan karat pada bagian dingin pemanas udara. Pada boiler yang membakar bahan sulfur yang tinggi, bagian pertukaran panas temperatur rendah pemanas yang berbentuk pipa dapat menggunakan tube gelas anti karat, tube berlapis, pipa tembaga +<, atau tube tube lainnya yang terbuat dari material tahan karat rendah. ;eskipun material anti karat dapat mengurangi lo temperature corrosion, dia tidak dapat mencegah pengendapan temperatur rendah) oleh karenanya sootbloer harus diperkuat. Flue
Hot
gas
air
Flue
Flue Cold
Hot
air
air
Hot
gas
gas
air
Cold air
Cold air
/ambar #.11 2nstall "team -ir 3eater and 3ot -ir ecirculation "ystem %a& 2nstall steam air heater %b& >4 fan for recirculation %c& 'se recirculation fan recirculation 1.steam air heater .>4 fan *./overning 6.ecirculating >an 5.-ir Preheater
160
