modul utilitas industri [tm 6].docx

7/23/2019 Modul Utilitas Industri [TM 6].docx

1/8

\

MODUL PERKULIAHAN

UtilitasIndustri

Efsiensi boiler

FakultasProgram

Studi

Tatap

MukaKod MK Disusun Ol!

Teknik Teknik Mesin

"#MK$%"#$ Nurato, ST.,MT

A&stra't KomptnsiEfisiensi boiler Mampu menjelaskan dan menghitung

efisiensi boiler


2/8

6. Efsiensi boiler

Efisiensi adalah suatu tingkatan kemampuan kerja dari suatu lat. Sedangkan

efisiensi pada boiler adalah prestasi kerja atau tingkat unjuk kerja boiler atau ketel uap yang

didapatkan dari perbandingan antara energi yang dipindahkan kea tau diserap oleh fluida

kerja adalah didalam ketel dengan masukan energy kimia dari bahan bakar. Untuk tingkat

efisiensi pada boiler atau ketel uap tingkat efisiensinya berkisar antara 70% hingga 90%

(agung N, 2007).

Terdapat dua metode pengkajian efisiensi boiler

Metode langsung energy yang didapat dari fluida kerja !air dan steam"

dibandingkan dengan energy yang terkandung dalam bahan bakar boiler. Metode tidakj langsung efisiensi merupakan perbedaan antara kehilangan

dan energy yang masuk.

Pembakaran

#embakaran yang terjadi se$ara proses kimia antara bahanbahan yang mudah

berbakar dengan oksigen dari udara untuk menghasilkan energy panas yang dapat

digunakan untuk keperluan lain. &omponen utama bahanbahan yang mudah terbakar

adalah $arbon' hydrogen dan $ampuran lainnya. (alam proses pembakaran komponen ini

terbakar menjadi karbondioksida dan uap air. Sejimlah sulfur juga terdapat pada sebagian

bear bahan bakar. (sugeng, 1991)

#ada proses pembakaran jumlah oksigen yang digunakan dapat mempengaruhi

kualitas pembakaran. )ksigen merupakan salah satu elemen udara yang jumlahnya

men$apai *0'9% seluruh komponen dari udara . +ahan bakar akan terbakar pada keadaan

normal jika terdapat udara yang $ukup.

Neraca kalor

#arameter kinerja boiler' seperti efisiensi dan rasio penguapan berkurang terhadap

,aktu disebabkan buruknya pembakaran' kotoran permukaan penukar panas dan buruknya

operasi dan pemeliharaan. +ahkknya an untuk boiler yang baru sekalipun ' alasan seperti

buruknya kualitas bahan bakar dan kualitas air dapat mengakibatkan buruknya kinerja boiler.

-era$a panas dapat membantu dalam mengidentifikasikan kehilangan panas yang dapat

atau tidak dapat dihindari. Uji efisiensi boiler dapat membantu dalam menemukan

penyimpangan efisiensi boiler dari efisiensi terbaik dan target area permasalahan untuk

tindakan perbaikan.

($) 2

Utilitas IndustriPusat *a!an A+ar dan Larning

-urato' ST.' MT http,,,.mer$ubuana.a$.id


3/8

#roses pembakaran pada boiler dapat digambarkan dalam bentuk diagram alir

energy. (iagram ini menggambarkan se$ara grafis tentang bagaimana energy masuk dari

bahan bakar di ubah menjadi aliran energy dengan berbagai kegunaan dan menjadi

alirankehilangan panas dan energy. #anah tebal menunjukkan jumlah energy yang

dikandung dalam aliran masingmasing. !U-E#'*00/"

Gambar neraca panas energy boiler

-era$a panas merupakan keseimbangan energy total yang masuk boiler terhadap

yang meningggalkan boiler dalam bentuk yang berbeda. ambar diba,ah ini memberikan

gambaran berbagai kehilangan yang terjadi untuk pembangkitan steam. !U-E# *00/"

Gambar kehilangan pada pada boiler

(ari skema dapat dijabarkan kerugiankehilangan (heat loss)adalah sebagai berikut

($) 3




4/8

&ehilangan panas karena gas buang kering !12"' gas asap hasil pembakaran yang

keluar dari boiler memiliki kalor yang tinggi. &alor yan tinggi berasal dari gas buang

tersebut dimanfaatkan kembali dengan menggunakan media air heater' yaitu

berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran. as asap yang keluar dari air

heaterjuga masih memiliki klalor' tetapi sudah tidak dapat dimanfaatkan kembali. 3al

ini menimbulkan kerugian yang disebut kehilangan panas karena terba,a gas buang

kering.

(apat dijabarkan sebagai berikut kehilangan panas karena adanya gas buang

kering/heat loss due to dry gas (L1) = [dry gas x specific heat of flue gas x (flue

gas temperature reference air temperature)]

&ehilangan panas karena karena adanya kandungan air dalam bahan bakar' air

dalam bahan bakar tidak akan bereaksi dalam proses pembakaran dan akan

menyerap sebagian kalor dari hasil pembakaran. 4kibatnya akan mengurangi kalor

yang digunakan oleh boiler untuk menguapkan air umpan. (feed water) kerugian ini

yang disebut sebegai kehilangan panas karena adanya kandungan air dalam bahan

bakar.

&ehilangan panas karena kadar air untuk pembakaran hydrogen dalam bahan

bakar.' unsure hydrogen yang ada dalam bahan bakar menyebabkan terjadinya uap

air !3*)" pada proses pembakaran. 4kibatnya kalor yang timbul akibat pembakaranbahan bakar di boiler sebagian diserap oleh uap air ini' sehingga mengurangi kalor

yang digunakan oleh bopiler untuk menguapkan air umpan (feed water) 3al ini

menimbulkan kerugian yang berdampak terhadap penurunan efisiensi boiler' dan

disebut sebagai kehilangan panas karena kadar air untuk pembakaran hydrogen

dalam bahan bakar.

&ehilangan panas karena kandungan air didalam udara pembakaran' udara

pembakaran yang diambil dari udara bebas' selalu mengandung uap air. Uap air ini

tidak bereaksi selama proses pembakaran tetapi hanya akan ber$ampur dengan

gasgas asap hasil pembakaran. Uap air ini akan menyerap sebagian kalor yang

dihasilkan oleh pembakaran dalam boiler' sehingga mengurangi kalor yang

digunakan oleh boiler untuk menguapkan air umpan (feed water) . kerugian inilah

yang disebut sebagai kehilangan panas karena kandungan air dalam udara

pembakaran.

($) 4




5/8

&ehilangan panas karena uap untuk pengabutan bahan bakar' uap steam digunakan

untuk menspray atau mengalomisasi bahan bakar residu sehingga dapat

menyemprot kedalam rang bahan bakar. 4kan tetapi uapsteam ini akan ber$ampur

dengan gasgas hasil dari pembakaran dan ikut menyerap sebagian kalor dari hasil

pembakaran. 4danya uap air ini dapmengurangi kalor yang digunakan oleh boiler

untuk menguapkan air umpan (feed water) . kerugian ini yang disebut sebagai panas

karena uap untuk pengabutan bahan bakar.

&ehilangan panas karena terdapatnya unsure karbon monoksida' kerugian panas

yang terjadi karena abu atau terak yang masih mengandung kalor yang masih dapat

digunakan. &erugian ini disebut sebagai kehilangan panas karena terdapatnya

unsure karbon monoksida.

&ehilangan panas karena perpindahan panas atau radiasi' radiasi panas yang keluar

dari dinding dinding boiler ikut mengurangi kalor yang digunakan oleh boiler untuk

menguapkan air umpan (feed water) 3al ini menimbulkan kerugian pula yang

disebut kehilangan panas karena perpindahan panas atau radiasi.

ea! "#changer

3eat e5$hanger adalah alat untuk memindahkan energy panas dari suatu fluida ke

fluida lain. 6luida panas memberikan panasnya ke fluida dingin melalui suatu media atau

se$ara langsung sehingga akan terjadi perubahan sesuai dengan yang diini terjadi

kehendaki' baik penurunan maupun kenaikan temperature. #ada umumnya perpindahan

panas ini terjadi .se$ara kombinasi antara konduksi dan koneksi.

#arameterparameter unjuk kerja dari boiler seperti halnya effisiensi' rasio

penguapan dan lainlain akan selalu mengalami penurunan yang disebabkan oleh buruknya

proses pembakaran' permukaan komponen heat transfer yang kotor dan tentunya

disebabkan juga oleh pengoperasian serta pemeliharaan yang tidak sesuai dengan S)#.#erhitungan efisiensi boiler akan membantu untuk mengetahui tingkat efisiensi !%"

efektifitas dari energy panas yang digunakan untuk mengkonersi feed ,ater menjadi

steam' yang selanjutnya akan akan digunakan sebagai alat untuk memonitoring deiasi

eefisiensi ' yaitu dengan metode langsung (direct method) serta metode tidak langsung

(indirect method)' kedua metode tersebut memiliki kekurangan dan keunggulan masing

masing.

$e!ode langsung (direct method)

($) 5




6/8

*oilr,'in'-

./

0

HatInput

HatOutput

1$""

2 1.!g 3!4/

2 1567

1$""

0

Metode se$ara langsung ini (direct method) atau biasa dikenal dengan sebagai metode

inputouput' adalah menentukan efisiensi boiler se$ara $epat dengan menggunakan

perbandingan antara panas yang dihasilkan oleh boiler berupa steam dengan laju inputan

bahan bakar

+oiler effisiensi !8" ms 5 !hg: hf" 5 200

fuel 5 $

&eterangan

ms laju aliran main steam tonjam

hg enthalpy saturasi feed ,ater kjkg

hf enthalpy saturasi main steam kjkg

fuel laju aliran bahan bakar batu bara ton jam

;< tipe batu bara dan ross $alorifie alue kjkg

#arameter yang dipantau =

>umlah uap yang dihasilkan perjam !?" dalam kgjam@

>umlah bahan bakar yang digunakan perjam !A" dalam kgjam

Tekanan kerja !dalam kg$m* !g0 dan suhu super heat !0;" jika ada

Suhu air umpan !0;"

>enis bahan bakar dan nilai kalo kotor bahan !;

Tekanan steam !gauge"suhu 20kg$m*!g"2/0o;

>umlah pemakaian batubara B'BC T#>

Suhu air umpan /0o;

($) 6




7/8

E,'in'- o4 &oilr ./ 0 $"" 3

.i8ii8iii8i98989i89ii/

;< batubara B*00 kkalkg

Entalpi steam pada tekanan 20 kg$m* DDC kkalkg !jenuh"

Entalpi of air umpan /C kkalkg

>a,aban

+oiler effi$ien$y !" ? 5 !hg : hf" ? 5 ;< 5 200%

20 5 !DDC/C" 5 2000 B'BC 5 B*00 5 2000

0'C20 5 200% C'20%

$e!ode !idak langsung (indirect method)

4da beberapa standar untuk melakukan analisa efisiesi boiler dengan metode tidak

langsung. Seperti !ritish "tandart# !" $%& ' 1$ dan Standart*meri+a yaitu *",- .0

%1 power test code steam generating units

Metode ini juga dikenal dengan istilah rugi panas (heat loss method) karena nilai dari

effisiensi boiler dengan metode ini dipengaruhi oleh rugi panas yang terjadi dalam system.

&eterangan

F gas $erobong yang kering

ii penguapan air yang terbentuk karena 3* dalam bahan bakar

iii penguapan kadar air dalam bahan bakar

i adanya kadar air dalam udara pembakaran

bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu terbangfly ash

i bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu ba,ahbottom ash

ii radiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitung

(ari rin$ian diatas terdapat bah,a heat loss yang disebabkan oleh kandungan

moisture didalam bahan bakar dan pembakaran dari hydrogen ialah tergantung dari jenis

bahan bakar dan tidak dapat diatur.

(ata yang dibutuhkan dalam melakukan perhitunga effisiensi boiler dengan metode indire$t

method adala sebagai berikut

($) 7




8/8

(ata ultimate analisis dari bahan bakar !3*')*'S';" kandungan moisture dan

abu

#rosentase kandungan oksigen dan karbon dioksida didalam flue gas

&elembaban udara

Temperature ambient

Temperature flue gas inlet

ross heating alue dalam batu bara

#rosentase abu yang terbakar

Datar Pustaka

2. #rinsiprinsip &onersi Energi' 4r$hie G ;ulp. >r.' #h.(.' Fr . (ar,in Sitompul'

M.Eng. #enerbit Erlangga.

*. #erhitungan effesiensi dan konersi dari bahan bakar solar ke gas pada boiler

E+4H4 3&1 2/00 &4' Elfita Iohana ' 4skhabulyamin' Hotasi uli *009.B. 4nalisa Teknis Ealuasi &inerja +oiler Type F3F 6G SH Single (rum akibat

&ehilangan #anas di #1TU #T >+ Unit #embangkit resik.. ,,,.google.$o.id

($)



modul utilitas industri [tm 6].docx

Documents