BAB I PENDAHULUAN
1 . 1 Latar Belakang
Keberhasilan suatu proses produksi tidak hanya ditentukan oleh kesempurnaan alat- alat dan sistem produksi, tetapi harus ditunjang juga dengan sistem utilitas yang baik. Salah satu contoh dari sistem utilitas tersebut adalah unit penyedia steam, yang lebih dikenal dengan nama boiler. Keberadaan boiler dalam industri kertas mutlak harus ada. Steam yang dihasilkan dari unit penyedia uap ini digunakan untuk berbagai keperluan dalam industri kertas. Contoh, proses pemasakan bahan kimia ( mixing ) pada stock preparation, preparation, pengeringan lembaran kertas pada paper machine, pema pe masa saka kan n baha ba hann baha ba han n coat co atin ing g ,, pengeringan kertas setelah mengalami coating, callendering dan glossing. Salah satu parameter yang dapat menunjukkan baik tidaknya proses produksi steam oleh boiler, dapat dilihat dari nilai efesiensi boiler itu sendiri. Setiap industri mengharapkan boiler selalu beroperasi dengan nilai efesiensi yang tinggi agar tigak merugikan industri.
1 . 2 Perumusan Masalah
Untuk mengetahui besarnya efesiensi dari suatu boiler maka harus dihitung terlebih dahulu besanya aliran energi yang masuk dan aliran energi yang keluar dari boil bo iler er.. Ener En ergi gi yang ya ng masu ma suk k dapa da patt dike di keta tahu huii deng de ngan an meng me ng hitu hi tung ng juml ju mlah ah ener en er gi per pe r kilogram batubara yang masuk ke dalam boiler. Untuk energi yang keluar dari boiler diperoleh dengan menghitung besar entalpi steam yang yang dihasilkannya. 1 . 3 Tujuan
Untuk mengetahui besar efesiensi boiler batubara yang memiliki kapasitas 15 ton/shift, dalam setiap operasi hariannya.
1 . 4 Ruang Lingkup
Nera Ne ra ca ener en ergi gi pada pa da boil bo iler er hany ha nyaa diba di bata tasi si untu un tuk k menc me ncar arii besa be sarn rn ya efes ef esie iens nsii dari da ri boil bo iler er batu ba tuba bara ra berk be rkap apas asit itas as 15 ton/ to n/sh shif ift, t, deng de ngan an memp me mper erhi hitu tung ngan an ener en er gi dari da ri batu ba tuba bara ra yan g masu ma suk k dan da n ener en er gi yang ya ng dimi di mili liki ki stea st eam m yan g kelu ke luar ar boil bo iler er..
1
BAB il TINJAUAN PUSTAKA
Boiler merupakan salah satu unit utilitas yang penting bagi keperluan proses industri. Boiler berfungsi sebagai pesawat konversi energi ( potensial ) dari bahan bakar menjadi energi panas. Boil er te rdiri dari dua komponen utama. Bagian pert ama adalah dapur ( furnace ), yaitu bagian yang mengubah energi kimia manjadi energi panas. Bagian kedua adalah alat penguapan yang mengubah energi pembakaran ( ener gi panas ) menjadi energi pontensi al uap. Bagia n penghantar panas sebuah boiler, terdiri dari alat penguap, pemanas la njut, pemanas ulang dan penguap yang disebut bidang pemanas primer , sedang bidang pemanas udara dan ekonomiser disebut sebagai bidang pemanas sekunder. Untuk mengetahui besar efesiensi dari suatu boiler dilakukan dengan menghitung jumlah panas total fluida kerja dalam ekonomiser, evaporator, pemanas lanjut dan pemanas ulang, dibagi dengan total energi perkilogram batubara setelah dibakar. Atau dengan kata lain efesiensi adalah jumlah energi total pembentukan uap dibagi dengan total energi yang masuk. Efesiensi boiler dapat didefinisikan sebagai berikut: Efesiensi = energi pembentukan uap Total energi masuk Energi pembentukan uap
M t (h s - h fw ) = M t [(h s - Cp(t fw - t w )]
Total energi masuk
= m f . cv f
2.1 2.2 2.3
Dari persamaan 2.1 dan 2.3 akan diperoleh pers amaan sebagai berikut : Efesiensi
= Mt (h s - h fw ) m f . cv f
dimana : MT
: laju alir uap yang dihasilkan (kg/jam)
h s : entalpi steam (kJ/kg) h fw : entalpi air umpan C p : kalor spesifik air pada temperatur tertentu (kJ/kg. o C) t fw : temperatur air umpan boiler (°C) t w : temperatur air awal sebelum dicampur kondensat ( o C) m f : laju alir massa batubara (kg/jam)
2.4
c vf : nilai pembakaran batubara (kJ/kg) BAB III PERHITUNGAN
Secara garis besarnya proses aliran massa dan energi yang terjadi pada boiler batubara milik PT. Papyrus Sakti Paper Mill seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini. Dari data-data yang tersedia pada laporan harian boiler kapasitas 15 ton/shif't PT. Papyrus Sakti Paper Mill, tanggal 1 5 Maret 2001, maka efesiensi boiler dapat dihitung. Perhitungan efesiensi boiler tersebut sebagai berikut. Diketahui m f
=15 ton/shift =
= 1875
Condensat return adalah 75% dari steam yang dihasilkan M t = 22 ton/shift = 22
= 2500
cvf
= 5600 kJ/kg
t fw
= 85 o C
tw
= 30 o C
P steam
= 7 bar
Cp(30 o C) = 4174 kJ/kg. oC
Dari steam table diketahui : Tekanan steam 7 bar air dalam keadaan saturated steam hs
=
2762 kJ/kg
ts
= 165 °C
3
Hitungan : Besar efesiensi = 2500 kg/jam . [2762 kJ/kg - 4174 kJ/kg°C (85°C - 30°C)] (1875 kg/jam . 5600 kJ/kg) = 0,653827
Besar efesiensi boiler batubara kapasitas 15 ton per shift milik PT Papyrus Sakti Paper Mill adalah : 65,3827 %
4
BAB IV PEMBAHASAN
Besar nilai efesiensi boiler dengan kapasitas 15 ton/shift, adalah 65,3827 %. Nilai ters ebut untuk sebuah boil er batubara sudah cukup optimal. Akan te tapi dilihat dari aliran condensat return yaitu sebesar 75%, maka nilai efesiensi tersebut masih bisa diperbesar lagi. Karena jumlah kondensat yang digunakan untuk memanaskan feed waler (condensal relurn yang bercampur dengan fresh waler ) cukup besa r. Temperatur condensat relurn 90°C dicampur dengan fresh waler (t = 30°C) menghasilkan temperatur air umpan 85°C. Dilihat dari penurunan temperatur condensal return, maka jumlah fresh waler yang ditambahkan sedikit. Setelah mengalami pemanasan dalam boiler steam dihasilkan hanya memiliki temperatur 165 o C ( P steam = 7 bar). Perbedaan temperatur antara air umpan yang masuk boiler dengan sleam yang dihasilkan boiler hanya 80 oC. Berarti jumlah panas yang hilang dari pembakaran batubara untuk memanaskan aliran umpan cukup besar. Panas tersebut hilang dalam bentuk gas buang ( exhausted gas) dan batubara tidak terbakar sempurna. Batubara mengalami pembakaran tidak sempurna disebabkan oleh suplai udara pembakaran yang masuk ke dalam furnace kurang. Hal ini terjadi karena laju alir udara masuk yang berfluktuasi. Kehilangan panas yang tejadi pada gas buang terjadi karena adanya sejumlah steam yang dibuang pada saat pencampuran steam yang dihasilkan boiler dengan kapasitas 20 ton dan 15 ton. Boiler 20 ton menghasilkan steam dengan tekanan yang lebih besar dari 7 Bar. Pada saat dicampur dengan steam 7 Bar dari boiler 15 ton, sejumlah steam dibuang dengan tujuan menurunkan tekanan, agar tekanan 7 bar yang yan g diinginkan sebagai hasil pencampuran bisa tercapai. Disamping itu kehilangan panas juga diakibatkan oleh adanya pencampuran condensat return dengan fresh waler. Pada pencampuran ini terjadi penurunan suhu, yang mengakibatkan terjadinya penurunan enlalphi dari condensat return. Kualitas batubara juga bisa mengakibatkan efesiensi turun. Batubara kualitas rendah mengakibatkan terjadinya pembakaran yang tidak sempurna. Pembakaran tidak sempurna akan mengakibatkan hilangnya kalor dari batubara dalam jumlah yang besar. Kebutuhan udara pembakaran juga akan meningkat. Nilai moisture yang tinggi juga mengakibatkan lebih banyak panas yang dibutuhkan untuk membakar batubara tersebut.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari perhitungan yang telah dilakukan diperoleh nilai efesiensi boiler dengan kapasitas 15 ton sebesar 65,3827 %. Nilai ini menunjukan boiler telah beroperasi dengan baik. Akan letapi nilai efesiensi tersebut belum optimal Karena perbedaan temperatur antara feed water dengan steam keluar masih rendah ( 80 °C ).
5.2
Saran
Untuk meningkatkan nilai efesiensi boiler dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut: 1 Mengawasi jumlah udara yang dihembuskan blower ke dalam furnaee, agar jangan sampai terjadi fluktuasi yang besar. Ji ka pada se tiap pengamat an terjadi perubahan tekanan yang sangat besar, maka sebaiknya
blower
cadangan dijalankan. Untuk sementara blower utama diperbaiki. 2.
Mencegah batubara jangan sampai memiliki nilai moisture yang tinggi, dengan cara mengurangi kontak antara batubara dengan air sebelum dibakar. Kontak tersebut dapat terjadi karena batubara terkena air hujan atau air dari proses yang lain .
3.
Memastikan semua alat ukur bekerja dengan sempurna sehingga pencatatan variabel operasi dapat dilakukan dengan baik.
