7 bab iii ama d

BAB IIITUGAS KHUSUS

3.1 Judul Tugas Khusus

Menghitung Efisiensi Boiler pada Package Boiler 2011UB menggunakan

metode American Petroleum Institute” Utilities Power Station-II Pertamina RU-

III

3.2 Latar Belakang

PT. Pertamina (Persero) UP (Unit Pengolahan) III merupakan salah satu

perusahaan yang mengelola sumber energi yang sangat dibutuhkan oleh

masyarakat seperti bahan bakar minyak dan gas. Minyak dan Gas Bumi sebagai

sumber energi memegang peranan sangat penting didalam menunjang

perkembangan dan kemajuan industri pada saat ini. Selain dari pada itu minyak

dan gas bumi sebagai sumber devisa negara juga memegang peranan yang tak

kalah pentingnya di dalam menunjang laju pembangunan nasional. Sektor industri

migas merupakan konsumen terbesar dalam memakai energi dibandingkan dengan

sektor industri lain. Dengan demikian biaya yang ditimbulkan akan semakin besar

pula. Bila tidak dapat memanfaatkan energi dengan sebaik mungkin maka akan

menimbulkan kerugian yang sangat besar.

Setiap perusahaan yang bergerak di bidang industri, terutama industri yang

mengelola minyak dan gas sangat membutuhkan sumber energi penunjang yang

sangat memebantu dalam kelancaran proses produksi guna meningkatkan hasil

produksinya. PT. Pertamina (Persero) UP III memiliki beberapa bagian yang

berperan sangat penting dalam kelancaran proses produksi, salah satu dari bagian

tersebut adalah bagian Utilities.

Bagian Utilities terutama unit penyedia uap merupakan suatu unit yang

tidak dapat terpisahkan dari proses utama dari suatu kilang minyak maupun

industri yang menggunakan uap sebagai sarana penunjang. Pertamina UP III

memiliki dua pembangkit tenaga uap yaitu Power Station I dan Power Station II.

Kedua pembangkit tenaga uap itu saling menunjang untuk menyediakan uap

43

44

sebagai salah satu sarana penunjang operasi. Uap bertekanan yang dihasilkan

digunakan untuk penggerak, pemanas dan membantu dalam proses, salah satu

peralatan penghasil uap yang dimiliki oleh Pertamina UP III adalah boiler.

Boiler yang baik adalah boiler yang mempunyai efisiensi dan efektifitas

yang tinggi, sehingga dapat dijadikan tolak ukur dalam memilih boiler untuk

kebutuhan operasional. Semakin tinggi efisiensi boiler, maka akan semakin tinggi

penghematan pemakaian bahan bakar sehingga biaya operasional yang

dikeluarkan rendah..

3.3 Tujuan

1. Memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan kerja praktek di Pertamina

RU-III.

2. Melakukan pengolahan data dan perhitungan mengenai efisiensi dari

Boiler tersebut.

3. Memberi gagasan untuk penghematan biaya operasi yang ada di

PT. Pertamina (Persero) RU-III Plaju dalam meningkatkan kegiatan

kilang, khususnya Bag. UTL-Unit Produksi II

3.4 Manfaat

1. Dapat mengetahui cara menghitung efisiensi boiler.

2. Mengetahui besar kinerja proses pada alat package boiler 2011UB.

3.5 Pembatasan Masalah

1. Pendataan dan perhitungan mengenai efisiensi package boiler 2011UB

berdasarkan data operasi boiler dan komposisi bahan bakar

(laboratorium)

2. Untuk menunjang pengolahan dan pembahasan data, maka dalam

laporan ini juga menghitung berat komponen bahan bakar, komponen

flue gas yang terbuang ke cerobong asap.

45

3.6 Tinjauan Pustaka

3.6.1 Boiler

Boiler adalah suatu bejana tertutup yang terbuat dari baja yang digunakan

untuk menghasilkan uap. Didalam dapur (furnace), energi kimia dari bahan bakar

di ubah menjadi panas melalui proses pembakaran. Dan panas yang dihasilkan

sebagian besar di berikan kepada air yang berada di dalam boiler dan air akan

berubah menjadi uap. Uap yang dihasilkan dari sebuah boiler dapat digunakan

sebagai fluida kerja atau media pemanas untuk bermacam keperluan. Boiler

mengacu kepada peraturan-peraturan sebagai berikut : Undang-undang uap /

peraturan uap tahun 1930 dan Undang-undang No I tahun 1970 tentang

Keselamatan Kerja.

Adapun prinsip kerja dari boiler adalah sebagai berikut : Panas yang

dihasilkan dari pembakaran bahan bakar (padat, cair maupun gas) yang terjadi

didalam dapur (furnace), kemudian panas tersebut dipindahkan melalui suatu

perantara logam untuk selanjutnya panas ini dipindahkan ke air dalam boiler

secara konveksi, sehingga air tersebut berubah fase cair menjadi fase uap pada

tekanan dan suhu yang dikehendaki.

3.6.2 Klasifikasi Boiler

1. Menurut Isi tubenya

Menurut isi tubenya pada dasarnya boiler terbagi atas :

a. Boiler Pipa Api (Fire Tube)

Pada boiler jenis ini, nyala api dan gas panas yang diperoleh

dari hasil pembakaran bahan bakar untuk mentransfer panasnya. Gas

panas dilewatkan melalui tube-tube yang di sekitar dinding luarnya

dikelilingi oleh air atau uap yang telah terbentuk. Lorong api di buat

bergelombang agar bertambah besar luas permukaan yang dipanaskan

di samping itu dapat di pergunakan agar dapat lebih kaku dan mengatasi

stres akibat pemuaian dan penyusutan yang mendadak.

46

Agar transfer panas dari api atau gas panas ke air lebih efektif maka

susunan tub-tube di dalam boiler ini dapat dibuat pass per pass, yang

artinya setiap pass mempunyai satu arah aliran dari gas panas terhadap

burnernya (alat pembakaran).

b. Boiler Pipa Air (Water Tube)

Boiler yang termasuk golongan ini ialah boiler yang peredaran

airnya terjadi di dalam pipa-pipa yang dikelilingi oleh nyala api dan gas

panas dari luar susunan tube. Konstruksi pipa yang dipasang di dalam

boiler dapat lurus (straight tube) dan juga dapat berbentuk pengkolan

(bend tube) tergantung dari jenis boilernya.

Tube-tube yang lurus dipasang secara paralel di dalam boiler

dihubungkan dengan dengan dua buah header. Dan header tersebut

juga dihubungkan dengan steam drum (bejana uap) yang di pasang

secara horisontal di atas susunan tube.

2. Menurut Jumlah Tubenya

Menurut jumlah tubenya boiler dapat digolongkan menjadi :

a. Single Tube

Pada boiler single tube, hanya terdapat satu fire tube atau water

tube saja.

b. Multi Tube

Pada boiler multi tube, terdapat dua atau lebih fire tube atau

water tube yang termasuk ketel golongan ini adalah Ketel scoth marine,

ketel locomotive dan ketel comont.

3. Menurut Posisi Furnace

a. Internal Fired

Pada boiler internal fired, furnace di tempatkan sheel boiler.

Kebanyakan boiler fire tube adalah internal fired. Karena di dalam

pembakaran bahan bakar di dalam shell itu sendiri dan langsung hasil

pembakarannya diterima oleh shell.

47

b. External Fired

Pada boiler external fired, furnance ditempatkan di bawah boiler

di dalam ruangan yang dikelilingi oleh dinding batu tahan api, boiler

water tube adalah external fired furnance yang dapat dikatakan terpisah

dari boiler ini yang mempunyai ruang pembakaran yang cukup besar,

sehingga kemampuan untuk memancarkan panas lebih besar

4. Menurut Sumbu Shellnya

a. Vertikal shell

Pada ketel ini poros shellnya membujur vertikal atau tegak

lurus, yang termasuk golongan ketel ini adalah : ketel simple vertikal

dan ketel coxhron.

b. Horizontal shell

Pada ketel ini poros shellnya adalah horisontal yang termasuk

golongan ini adalah boiler lancashine, boiler cornis dan boiler

locomotive.

5. Menurut Metode Sirkulasi Air Dan Steam

Menurut metode sirkulasi air dan steamnya, ketel ini dapat

digolongkan menjadi :

a. Natural circulation

Pada boiler ini menggunakan metode natural circulation.

Sirkulasi air dan steamnya dilakukan oleh arus konveksi alam (gerakan

gelembung-gelembung air). Didalam pipa akibat perpindahan panas

dari cairan panas ke cairan dingin yang dilakukan sepanjang pemanas.

Pada boiler ini kebanyakan boiler terdapat natural sirkulasi sebab ini

terjadi dengan sendirinya dalam perpindahan panas.

b. Forced Circulation

Pada boiler ini menggunakan metode sirkulasi air dan steamnya

dilakukan dengan menggunakan bantuan pompa sirkulasi yang

digerakkan oleh tenaga dari luar (turbine, motor listrik). Penggunaan

48

metode ini kebanyakan digunakan pada boiler yang tekanan tinggi

seperti boiler comant boiler wanson dan boiler walcon.

6. Menurut Sumber Panasnya.

Ketel uap ini dapat juga digolongkan menurut sumber panas yang

digunakan untuk menghasilkan steam atau uap. Sumber panas ini mungkin

berupa hasil pembakaran langsung bahan bakar (padat, cair, gas) atau

karena menggunakan gas panas bebas, yang termasuk jenis ketel ini ialah :

a. Boiler uap air biasa menggunakan panas pembakaran bahan bakar di

dalam dapur kepunyaan boiler uapnya sendiri dan kebanyakan boiler

uap menggunakan panas hasil pembakaran langsung bahan bakar.

b. Waste heat boiler adalah boiler yang menggunakan panas dari

buangan gas panas yang telah dipergunakan sebelumnya. Jadi boiler

ini memanfaatkan sisa panas buangan gas panas. Boiler jenis ini

biasanya mengambil panas dari cerobong asap atau exhaust turbin

gas.

3.6.3 Peralatan Utama Boiler

Boiler adalah suatu pesawat yang dipakai untuk menghasilkan uap karena

proses yang diperlukan uap ini pada umumnya diperoleh dan hasil pembakaran

bahan bakar, oleh karena itu bagian boiler yang sangat penting untuk

menimbulkan panas adalah furnance atau dapat kontruksi dapur ini berbagai

macam bentuknya tergantung tekanan yang tinggi..

Bagian – bagian boiler yang ada di dalam uap itu sendiri juga ikut

menentukan kelancaran operasi dan kinerja, misalnya saja :

1. Susunan tube.

2. Superheater

3. Economizer

4. Peralatan kebakaran.

49

Peralatan penunjang dan pengaman juga selalu diikutsertakan untuk

dipasang pada sebuah boiler, dengan maksud agar boiler dapat bekerja dengan

aman dan sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki, bahkan peralatan yang

terpisah dari boiler seperti peralatan pemurniaan air umpan di boiler yang sangat

diperlukan dan besar sekali pengaruhnya terhadap kerja suatu boiler.

Bagian-bagian dari boiler tersebut sebagai berikut :

1. Steam Drum

Pada Steam drum berfungsi sebagai panampung air umpan ketel

dan uap saturated selanjutnya air di distribusikan ke pipa-pipa ketel.

2. Superheater

Superheater adalah suatu bagian yang penting dari boiler yang

bertujuan untuk memanaskan uap air dari suhu uap saturated menjadi uap

super heated, tidak semua peralatan ini dipasang pada sebuah boiler pada

umumnya. Superheter adalah bagian integral dari ketel uap yang

ditempatkan sedemikian rupa untuk mengambil panas dari gas panas hasil

proses pembakaran bahan bakar panas yang diambil dari gas panas

dipergunakan untuk memanaskan lebih lanjut uap yang telah dihasilkan.

3. Attemperature / Desuperheater

Berfungsi untuk menjaga kestabilan suhu uap yang keluar dari

primary superheater, bila suhu uap melebihi setting, maka katup

attemperator ini akan membuka dan menyemprotkan air dan bila suhu uap

sama atau kurang dari setting, maka katup attemperator akan menutup.

Letak attemperator ini diantara primary dan secondary superheater.

4. Economizer

Economizer adalah suatu alat yang digunakan untuk memanaskan

air umpan boiler (boiler feed water) dengan menggunakan panas dari gas

bekas sebelum meninggalkan cerobong asap.

50

Sebagaimana yang diberikan, economizer adalah sebuah alat

penghemat panas dari sebuah boiler yang praktis menghemat pemakaian

bahan bakar yang digunakan. Dengan menggunakan ekonomizer di dalam

boiler akan memberikan keuntungan antara lain :

a. Dapat menghemat bahan bakar sekitas 15-20%.

b. Menaikan jumlah uap atau kapasitas boiler, sebab dapat

memperpendek waktu yang diperlukan untuk merubah air menjadi

uap.

c. Dapat mencegah pembentukan kerak di dalam boiler pipa air, sebab

kerak tersebut terbentuk dalam economizer yang dapat dibersihkan

secara mudah.

Perbedaan temperatur air umpan dengan temperatur air boiler tidak

begitu jauh, sehingga kerusakan atau keretakan pada sambungan

sambungan di hindari.

5. Dapur (Furnace)

Dapur (Furnance) adalah suatu ruangan yang digunakan sebagai

tempat pembakaran disamping itu ia dilengkapi dengan alat-alat

pembakaran seperti burner atau stoker. Dalam merencanakan sebuah

furnace tidak dapat dikerjakan tanpa melibatkan ketergantungan peralatan

lain demi keberhasilan dalam merencanakan sebuah furnace perlu

memperhatikan faktor – faktor yang penting seperti :

a. Type dari alat pembakaran

b. Sifat bahan bakar yang digunakan, khususnya viskositas.

c. Penyediaan udara.

d. Jenis ketelnya.

6. Forced Draft Fan ( FDF)

Berfungsi untuk mengisap udara luar atmosfer dan menambah

tekanannya masuk kedalam ruang dapur yang digunakan sebagai udara

pembakaran yang dialirkan ke burner winbox, peralatan tersebut

51

digerakkan oleh motor listrik dan turbin. Untuk normal operasi hanya

turbin posisi operasi dan motor stand by. Adapun data-datanya sebagai

berikut :

F.D Fan 2011 UA/UB

a. Manufacture : HOWDEN SIROCCO LIMITED

b. Fan Size : 1250 AC5

c. Fan Type : Centifugal

d. Pressure : 595 mm WG (design)

: 400 mm WG (MCR (O))

: 381 mm WG (MCR (G))

e. Volume : 17,90 m /sec (design)

: 14,51 m /sec (MCR (O))

: 14,19 m /sec (MCR (G))

f. Temperatur : 30 deg. C

g. Rpm : 1480

Motor

a. Manufacture : GEC large Machines Ltd.

b. Daya : 150 KW

c. Putaran : 1490 Rpm

d. Tegangan : 380 Volt

e. Full load amphere : 270 Ampere

f. Lube : Shell Alvania R3

7. Pilot & Main Burner

Burner berfungsi untuk mengkabutkan bahan bakar ke dalam

ruang pembakaran (furnace) dan tercampur dengan udara sehingga bisa

terbakar dengan sempurna.

Adapun data-datanya sebagai berikut :

Gas & Oil Burner 2011 UA/UB

a. Manufacturer : Hamworthy Enggineering Limited

52

: Combustion Division, Fleets corner,

: Poole , Dorset BH17 7 LA.

b. Jumlah Burner : 2 buah

c. Ukuran register : DF615

d. Posisi Burner : Vertical centre line

e. Tipe Atomizer : Steam atomized

f. Oil viscosity at Burner (at 130 oc)

Light fuel oil : 3,5 cST

Heavy fuel oil : 16,0 cST

g. Atomising steam

h. Pressure : 8,4 Kg/cm2g

Main Burner 2011 UA/UB

a. Spesifikasi : IGNITER

b. Tipe : Gas / electric

c. Power supply : 120 V, 50 Hz

d. Ignition Gas Press : 0,3 Kg / Cm2g

e. Air Pressure to Igniter : 0,14 kg / cm2

f. Gas Consumption : 21 Nm3 / Hr Per Igniter

g. Air Consumption : 13,6 Nm3 / Hr Per Igniter

8. Soot blower

Soot blower berfungsi untuk membuang/ menghilangkan jelaga

yang menempel pada dinding bagian luar pipa-pipa air ke dalam boiler

dengan menggunakan steam 42 K.

9. Air Sealing

Air sealing berfungsi menyalurkan udara pada lubang intip untuk

melihat keadaan di dalam dapur dan juga sebagai media pendingin lubang

intip dan mencegah tekanan udara didalam dapur keluar saat lubang intip

dibuka.

53

10. Cerobong Asap (Stack)

Cerobong asap (Stack) berfungsi untuk menarik dan membuang

gas bekas hasil pembakaran bahan bakar dari dalam dapur ke udara

(atmosfir).

11. Deaerator

Berfungsi untuk memanaskan/menaikkan temperatur air,

mengurangi air O2 dan CO2 untuk mempercepat penguapan air dalam

boiler . Adapun data-datanya sebagai berikut :

Deaerator 2003-U

a. Manufacture : Hick, Hargreaves & Co.Ltd

b. Storage Vesel : 13150 mm T-T, x 3600 mm ID

c. Kapasitas : 129.5 m3

d. Material : Stailess / Carbon Steel

e. Design : 3.5 kg/ cm2.g + FV pada 315 oC

f. Deaerator Head : 3150 mm T-T, 2300 mm ID

g. Design : 3.57 kg/cm2 .g + FV pada 315 oC

h. Operating : 1.05 kg/cm2.g pada 121 oC

i. Spesifikasi :

1. Oksigen Max 0.005 ml/ltr air atau (0.007 ppm in solution)

2. Minimum kapasitas Deaerator storage cukup untuk 10 menit

jika totall BFW diperlukan = 460 m3/jam

3. Injeksi morpholin 5 ppm terhadap total BFW.

4. Injeksi Hydrazin 20 % full reaksi terhadap kandungan O2 =

0.005 ml/ltr BFW

11. Pompa Air Umpan Boiler (BFW. Pump)

Pompa air umpan boiler digunakan untuk memindahkan air umpan

dari deaerator tank dan menambah tekanannya untuk dialirkan ke drum

boiler, digunakan juga untuk spray water atau injeksi temperatur pada

54

uap. Tekanan air pada masing-masing pompa tersebut terkumpul dalam

satu header.

Data desain Pompa Air Umpan Boiler :

BFW Pump 2008-JA/JB/JC

a. Manufacture : Ebara Corp

b. Type : 150 SPD 8 MT – 8 stages

c. Kapasitas :

o Normal = 144 m3/jam, 70 kg/cm2.g

o Rated = 165 m3/jam

o Min. Flow = 45 m3/jam

d. Motor : Hitachi, 460 KW,3000 rpm untuk 2008-

JB/JC

e. Turbine : Shin Nippon H -138

Kapasitas :

o Normal = 408 KW, 2980 rpm

o Rated = 449 KW, 2980 rpm

f. Steam :

o Inlet = 42.2 kg/cm2.g, 385 oC

o Outlet = 3.5 kg/cm2.

12. Steam Purifier

Uap air yang dihasilkan dapat saja tidak sesuai dengan beberapa

tujuan penggunaannya, berdasarkan mutu dan kemurniaannya atau adanya

kandungan partikel yang terikut oleh aliran uap ke atas.

Uap air yang dipergunakan sebagai pengerak turbin memerlukan

superheated steam dan mempunyai tingkat kemurnian yang

tinggi.Terikutnya partikel dapat menyebabkan timbulnya masalah di dalam

pengoperasian turbine, pada kenyataanya untuk memperoleh uap air yang

tingkat kemurniaan yang tinggi, oleh karena itu diperlukan suatu peralatan

yang disebut steam purifier. Peralatan ini dipasang sebagai alat pembantu

55

di dalam ketel uap. Peralatan yang sejenis dipasang pada desalination unit

yang diletakkan di atas permukaan air yang menguap.

13. Alat Kontrol ( Instrumentasi )

Alat kontrol berfungsi untuk mengatur dan mengontrol kerja dari

peralatan-peralatan yang ada di ketel sehingga dapat diperoleh kondisi

operasi yang handal dan aman.

3.6.4 Peralatan Sistem Pengamanan Boiler

Kelancaran Operasi dari sebuah boiler tergantung pada peralatan dan

kelengkapan yang harus dipasang pada boiler tersebut. Peralatan yang dipasang

pada sebuah boiler dapat diistilahkan sebagai peralatan pengaman boiler

(Appendages) yang meliputi beberapa macam peralatan pengamanan yang harus

dipasang secara langsung pada boiler dengan maksud agar dalam

pengoperasiannya dapat dijamin keselamatanya

Berikut ini yang merupakan peralatan (Appendages) antara lain :

1. Gelas Duga (Water Level Indikator)

Gelas penduga (Water Level Indikator) adalah alat yang

digunakanuntuk mengetahui tinggi rendahnya permukaan air didalam

drum boiler.

2. Manometer (Pressure gauge)

Manometer ( Pressure gauge ) adalah alat yang digunakan untuk

mengukur tekanan uap yang ada di dalam boiler.

3. Katup pengaman (Safety valve)

Katup pengaman (safety valve) yang dipasang pada ruang uap

digunakan untuk mencegah ledakan yang dapat ditimbulkan akibat

tekanan uap dalam boiler berlebihan (melampaui batas tekanan maksimum

yang dikehendaki).

56

4. Katup Pemadam

Katup Pemadam (Stop valve) adalah alat yang digunakan untuk

mengalirkan / menutup aliran uap air secara sempurna bila dikehendaki.

5. Katup Balik (Check valve)

Katup balik (Check valve) adalah alat yang digunakan untuk

mencegah terjadinya aliran balik.

6. Peluit Bahaya (Flute)

Peluit bahaya (Flute) adalah yang berfungsi untuk memberi

peringatan kepada operator bahwa permukaan air didalam boiler turun

sampai batas minimum. Peluit bahya ini terdiri dari tabung yang pada

bagian atsanya diberi sebuah peluit. Lubang dari peluit ini ditutup oleh

sumbat lebur yang terbuat dari paduan metal yang mudah melebur.

7. Lubang lalu orang (Man Hole)

Setiap boiler harus selalu dilengkapi dengan lubang lalu orang

(Man Hole) yang kebanyakan berbentuk elips. Pada umumnya lubang ini

berada pada bagian atas boiler atau pada bagian samping boiler. Lobang

ini dimaksudkan untuk lalu orang pada saat dilakukan perbaikan atau

pembersihan.

8. Katup Pembuangan (Blowdown valve)

Fungsi utama pada katup pembuang (Blowdown Valve) dalah untuk

membuang lumpur, endapan atau sedimen yang terkumpul didalam boiler.

Digunakan pula untuk mengosongkan boiler jika akan dilakukan perbaikan

selain itu, katup ini berguna untuk mengatur tinggi dan rendahnya air

didalam drum uap pada saat start up. Jenis blowdown ini terbagi atas dua

macam diantaranya Continuous Blow down dan Intermittend Blow

down.

57

3.6.5 Boiler Feed Water

Yang dimaksud boiler feed water adalah air yang dibutuhkan untuk umpan

dan dimasukkan kedalam boiler yang akan diolah menjadi uap air. System

penyediaan boiler feed water adalah salah satu bagian yang penting untuk

menjaga kelancaran operasi boiler dengan hasil uap yang bermutu baik. Terutama

akibat mutu air yang kurang memenuhi syarat akan menimbulkan gangguan

operasi, kerusakan, dan penurunan performansi boiler.

Secara umum persyaratan air yang digunakan untuk umpan boiler adalah

yang tidak akan mengendapkan beberapa zat yang berbentuk kerak, tidak akan

mengakibatkan korosi, serta tidak akan menimbulkan kesulitan dalam operasi

(seperti misalnya foaming, carryover, dan lain sebagainya).

Pada umumnya boiler feed water berasal dari hasil proses pengolahan

boiler water diluar unit boiler (eksternal treatment) dan proses pengolahan air

didalam boiler (internal treatment). Sebelum masuk kedalam boiler, boiler feed

water harus benar-benar memenuhi spesifikasi yang diijinkan untuk menjaga

factor keamanan dan ekonomi.

3.6.6 Kendala Boiler Feed Water

Banyak sekali problem yang dihadapi dalam penyediaan boiler feed water

yang menyangkut segi mutu dan jumlahnya serta cara menangani air buangannya.

Berbagai macam boiler feed water harus dijaga mutunya sesuai dengan batasan-

batasan yang telah ditetapkan agar tidak mengganggu operasi dan proses produksi

uap. Sedang batasan mutu boiler feed water sangat tergantung pada jenis-jenis

boiler itu sendiri, pada umumnya ditekankan pada kekeruhan, kesadahan,

keasaman, alkalinitas, dan lain-lain.

Disamping itu juga bebas dari garam-garam mineral yang mudah

menimbulkan kerak serta bebas dari kotoran (zat yang tidak dikehendaki didalam

air) yang mudah menimbulkan korosi. Adanya zat-zat ini dapat mengakibatkan

dampak buruk terhadap peralatan yang menggunakan air (seperti boiler,

condenser, dan lain sebagainya).

58

3.6.7 Boiler Water dan spesifikasinya

Boiler water adalah air yang diolah didalam boiler menjadi steam.

Kemurnian boiler water akan tergantung dari berapa banyak air yang diuapkan,

konsentrasi senyawa dalam boiler water akan bertambah setelah proses

penguapan, disamping itu pada suhu yang tinggi akan menyebabkan terurainya

mineral dan dapat menyebabkan zat-zat lain sukar larut.

Pada umumnya air yang berhubungan dengan material yang panas akan

mengendapkan kotoran. Kotoran akan menimbulkan masalah dalam boiler,

misalnya pembentukan kerak, korosi, dan lain sebagainya. Untuk mencegah hal

tersebut maka perlu pengolahan boiler feed water yang bagus dan blowdown

continues secukupnya. Tabel 14 menunjukkan batasan jumlah impurities dalam

boler feed water dan boiler water

Tabel 14. Batasan Boiler Feedwater dan Boiler Water

Item Unit Feed water Boiler waterPH - 8 - 9,5 9,5 - 11Silica (SiO2) ppm < 0.2 < 20Phosphate (PO4) ppm - 15 - 30N2H4 ppm < 0.10 -Cl ppm - < 80Iron (Fe) - - -Total dissolved solid ppm < 9 2000 maxConductivity µs/cm Max 15 600 maxTotal Hardness ppm - -Alkalinity ppm - -(Sumber : Gunawan, Kertas Kerja Wajib Pertamina)

3.6.8 Proses Pembentukan Uap

Jika 1 Kg air pada suhu 0 0c dimasukkan kedalam tabung silinder piston

yang tersusun dengan beban, piston dan beban menjaga tekanan didalam silinder

tetap sebesar 1 Atm (1,033 kg/cm2). Jika air didalam tabung silinder tersebut

dipanaskan, temperaturnya akan naik terus menerus sampai mencapai titik

didihnya. Titik didih air pada tekanan 1 Atm adalah 100 0c, tetapi titik didih itu

akan naik jika tekanan dalam tabung silinder berada diatas 1 Atm. jika titik didih

sudah dicapainya dan temperatur tidak berubah pada tekanan yang konstan, maka

59

menguaplah air didalam tabung silinder dan mendorong piston keatas sebagai

akibat terjadinya ekspansi karena berubahnya air menjadi uap. Dengan demikian

dapat dikatakan pula bahwa volume spesifik uap naik, temperature pada saat air

mendidih atau terjadi penguapan pada tekanan yang diberikan dikenal sebagai

saturation temperature ( suhu jenuh ), dan tekanannya dikenal sebagai saturation

pressure (tekanan jenuh).

Panas yang diserap oleh air dari titik beku sampai titik didihnya, yakni dari

0 0C sampai 100 0C dikenal sebagai sensible heat of liquid (panas sensible cairan).

Juga disebut sebagai total heat of water. Pada tingkatan ini, air tidak berubah

menjadi uap secara keseluruhan, tetapi masih ada beberapa partikel air dalam

bentuk suspensi.

Panas yang dibutuhkan untuk merubah air pada titik didihnya sehingga

menjadi uap dikenal sebagai latent of vaporation (panas laten penguapan). Karena

panas laten yang belum diserap semuanya, maka uap yang terbentuk belum dapat

dikatakan uap kering. Jika uap basah dipanaskan lebih lanjut pada temperature

jenuhnya, maka partikel-partikel yang tersuspensi akan diuapkan secara

sempurna. Dengan demikian uap yang terbentuk disebut dry steam atau saturated

steam (uap kering atau uap jenuh). Uap jenuh sesungguhnya mempunyai sifat

seperti gas sempurna.

Jika uap jenuh dipanaskan lebih lanjut pada tekanan konstan maka

temperaturnya akan naik, atau dengan kata lain jika uap yang temperaturnya

berada diatas temperature jenuhnya pada tekanan tertentu maka ia disebut uap

lewat jenuh (Superheated Steam). Selama tekanannya konstan, maka volume

spesifiknya akan menjadi lebih besar dan kandungan panasnya menjadi lebih

tinggi

3.6.9 Proses Pembakaran Bahan Bakar

Pembakaran bahan bakar dapat dinyatakan sebagai suau reaksi kimia

daripada oksigen di dalam udara atmosfir dan hidrokarbon. Pembakaran akan

terjadi dengan sempurna apabila oksigen yang diperlukan cukup sesuai dengan

kebutuhan reaksi.

60

Bahan bakar dapat diklasifikasikan dalam tiga bentuk umum :

Bahan bakar padat (solid fuel)

Bahan bakar cair (liquid fuel)

Bahan bakar gas (gaseous fuel)

Semua bahan bakar biasanya mengandung hidrogen, yang apabila dibakar

akan menghasilkan uap air. Panas yang dihasilkan sebagian akan digunakan untuk

mengubah air menjadi uap tentunya akan menghasilkan panas yang lebih dari

yang didapatkan, kemudian jumlah total panas yang dihasilkan per satuan bahan

bakar dinyatakan sebagai Gross atau Higher Heating Value (HHV)

Dalam bahan bakar pada umumnya mengandung beberapa senyawa, yaitu:

Kadar sulphur (dapat menurunkan panas pembakaran dan bersifat korosif)

Kadar abu (dapat membentuk deposit pada batu tahan api dan pada pipa

air boiler)

Kadar air (dapat membuat korosi pada pipa saluran dan tangki

penampung, panas pembakaran turun dan menurunkan efisiensi

pembakaran)

Didalam proses pembakaran bahan bakar penyedian oksigen yang cukup

dapat menghasilkan pembakaran yang sempurna. Pembakaran yang sempurna

akan menghasilkan jumlah panas yang maksimum dari panas pembakaran bahan

bakar. Massa oksigen yang diperlukan dapat dihitung melalui masing-masing

komponen gas yang dapat bereaksi dengan oksigen.

Dalam kebanyakan proses pembakaran bahan bakar oksigen yang

diperlukan diambilkan dari udara bebas dapat ditentukan kebutuhan udara untuk

pembakaran bahan bakar. Untuk perhitungan teknis komposisi udara adalah

sebagai berikut :

Komposisi berat Nitrogen : 77% dan Oksigen 23%

Komposisi volume Nitrogen : 79% dan Oksigen 21%

61

3.6.10 Performansi Boiler

Performansi sebuah boiler dapar diukur dengan istilah kapasitas

penguapannya. Kapasitas atau tenaga boiler atau jumlah air yang diuapkan atau

uap yang dihasilkan dalam satuan kg/jam, atau dapat juga dinyatakan dalam kg/kg

bahan bakar yang dibakar atau juga dalam kg/jam m2 luas permukaan panas.

Meskipun demikian, kapasitas penguapan dari dua buah boiler tidak dapat

dibandingkan jika kedua boiler tersebut tidak mempunyai kondisi yang sama

(temperature air umpan, tekanan kerja, bahan bakar dan kondisi akhir uap). Dalam

kenyataannya temperature air umpan dan tekanan kerja selalu berubah-ubah.

Dengan demikian jelas bahwa perbandingan dari dua buah boiler menjadi sulit

jika temperature umpan dan tekanan kerja yang standar tidak ditetapkan.

Temperatur air umpan biasanya ditetapkan 100 oC dan tekanan kerja

sebagaimana tekanan normal atmosfir.

Package Boiler 2011 UB

Package Boiler 2011 UB di utilities PS II Pertamina UP III Plaju termasuk

boiler pipa air (Water Tube).

Beberapa kelebihan boiler pipa air dibandingkan boiler pipa api yaitu :

Dapat menghasilkan uap dengan tekanan yang lebih tinggi

Lebih cepat menghasilkan uap

Permukaan yang dipanasi akan lebih besar

Kerusakan pada pipa airnya tidak menyebabkan kerusakan pada bagian yang

lainnya.

Disamping kelebihan, boiler pipa air juga mempunyai beberapa

kekurangan, antara lain :

Memerlukan perawatan yang lebih intensif

Syarat air umpannya sangat ketat, sehingga membutuhkan biaya yang mahal

untuk pengolahan air umpannya

Sulit untuk melakukan pembersihan pada pipa-pipanya

62

3.6.11 Efisiensi Boiler

Efisiensi boiler dinyatakan sebagai perbandingan panas sebenarnya yang

digunakan untuk memanaska air dan pembentukan uap terhadap panas hasil

pembakaran bahan bakar didalam dapur. Umumnya disebut juga sebagai efisiensi

thermis, dan secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

η boiler

=( NHV +Ha+Hfg )−(Qr+Qs )

NHV +Ha+Hfgx100 %

(API Recommended Practice 532, 1982 : 6)

Ha = Cp udara x (Ta – Td) x (udara yang dibutuhkan + berat

kelebihan udara)


Hfg = Cp fuel gas x (temperatur fuel gas – Td)


Qr = 2,5% x HV


Keterangan :

η boiler = efisiensi boiler (%)

NHV = Nilai kalori bersih bahan bakar (BTU/Lb)

Ha = Panas sensible untuk udara pembakaran (BTU/Lb)

Hfg = Panasa sensible untuk bahan bakar gas (BTU/Lb)

Qr = Panas yang hilang karena radiasi (BTU/Lb)

Qs = Panas yang hilang ke cerobong asap (BTU/Lb)

Cp = Panas Spesifik (BTU/Lb oF)

Ta = Temperatur udara luar (oF)

Td = Temperatur basis (oF)

BB = Bahan Bakar

63

3.6.12 Neraca Panas

Untuk mengevaluasi performansi sebuah boiler tidak cukup hanya dengan

mengetahui efisiensinya saja. Dengan mengetahui efisiensi boiler saja, maka

hanya dapat menyatakan bahwa boiler yang dievaluasi masih dapat bekerja

dengan baik atau tidak, atau dapat juga dikatakan jika boiler mengalami

penurunan efisiensi, masih dalam batas kewajaran atau tidak. Jadi jelas disini

bahwa efisiensi hanya menunjukkan kemampuan untuk menyerap panas dari hasil

pembakaran.

Boiler yang telah beroperasi beberapa lama umumnya akan mengalami

penurunan efisiensi, hal ini disebabkan oleh meningkatnya panas yang hilang.

Dalam hal operasi boiler, panas yang hilang dapat disebabkan oleh beberapa

faktor diantaranya adalah :

Kelebihan udara pembakaran

Udara pembakaran yang terlalu rendah dapat mengakibatkan pembakaran

tidak sempurna dan apabila terlalu tinggi juga dapat mengakibatkan

kerugian panas.

Kelebihan udara bakar harus diatur sedemikian rupa sehingga diperoleh

pembakaran yang sempurna pada boiler tersebut.

Alat Pembakar (Burner)

Alat pembakar berfungsi untuk mengabutkan antara bahan bakar dengan

uap sebagai atomizing agar diperoleh pembakaran yang sempurna (untuk

boiler yang menggunakan bahan bakar cair).

Beban Boiler

Besarnya beban boiler juga dapat mempengaruhi efisiensi dari boiler

tersebut.

Temperatur air umpan

Pemanasan awal daripada air umpan dapat mempengaruhi jumlah bahan

bakar yang digunakan, semakin temperaturnya mendekati titik didih air

maka nilai kalori yang dibutuhkan akan semakin kecil. Hal ini berarti

jumlah bahan bakar yang digunakan akan semakin sedikit.

64

Frekuensi Blow Down

Blow down adalah kerugian yang tidak dapat dihindari, besar kecilnya

blow down berpengaruh terhadap efisiensi boiler, karena energi panas

akan terbuang saat melakukan blow down.

Apabila sebuah boiler mengalami penurunan efisiensi maka kerja boiler

tersebut sudah kurang ekonomis lagi, hal yang demikian tidak disukai oleh suatu

industri komersial, oleh karena itu usaha untuk mengembalikan efisiensi seperti

semula mka langkah pertama yang dilakukan adalah dengan membuat suatu

neraca panas (heat balance) pada boiler yang diteliti.

Di dalam neraca panas yang dibuat terdiri dari dua kolom besar, satu

diantaranya menunjukkan jumlah panas yang masuk (input) dan yang satu lagi

menunjukkan panas yang keluar (output).

Panas yang masuk dan panas yang keluar harus terperinci dalam sektor-

sektornya atau komponen-komponennya, dengan maksud agar dapat dilihat

dengan jelas sektor mana yang banyak mengalami kerugian panas, sehingga

tindakan selanjutnya dapat dilakukan dengan tepat.

Didalam neraca panas, jumlah panas yang keluar harus sama dengan

jumlah panas yang masuk.

3.6.13 Data Teknis Package Boiler 2011UB

Diskripsi peralatan antara lain

Manufacture : Foster Wheeler Power Product Ltd

Type : MSI 4608 NX

Kapasitas : 50 Ton/jam (Rated Max Continuous)

44 kg/cm2,394 oC + 5 oC Superheated

Outlet, 121 oC BFW inlet temperatur

Burner : Hamworthy Combustion, Gas & oil firing

Kapasitas : Normal 48,985 NM3/jam

Design 64,440 NM3/jam,1487 rpm

Driver : Motor 150 KW, Turbin 135 Kw

Discharge pressure : 595 mm H2O

65

3.7 Pemecahan Masalah

3.7.1 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang dipakai, yaitu :

1. Studi lapangan meliputi :

Pengumpulan data historis dari file, dan log sheet.

Pengumpulan data aktual dari log sheet, shiftly / daily report

dan analisa laboratorium.

Perbandingan antara data historis, aktual dan target yang

ditentukan.

2. Studi literatur dari berbagai referensi, baik dari operation manual

book, kertas kerja wajib Pertamina RU-III, internet, dan literatur

lainnya.

3. Diskusi dan konsultasi langsung dengan operator lapangan, pengawas,

operation engineer, dan pembimbing.

3.7.2 Data Analisa Laboratorium

Tabel 15. Komposisi Bahan Bakar Gas (Laboratorium)

3.7.3 Data Operasi Package Boiler 2011UB

Tabel 16. Data Operasi Package Boiler 2011UB pada tanggal 4 Agustus 2015 –

11 Agustus 2015

Ket ParameterTanggal

04/08/ 2015

05/08/ 2015

06/08/ 2015

10/08/ 2015

11/08/ 2015

No Gas Komposisi (%vol)1 CH4 83,142 C2H6 6,863 C3H8 3,244 i-C4H10 0,475 n-C4H10 0,646 i-C5H12 0,247 n-C5H12 0,178 C6H14 0,049 CO2 5,2010 Rel Density 0,692412 Gross Heating Value (Btu/scf) 1.056

66

Udara masukP 1 1 1 1 1T 25 25 25 25 25F 38,85 39,63 39,8 39,4 40,74

Fuel gasP 3,5 3,53 3,5 3,5 3,5T 19,36 27,56 29,05 18,22 17,84F 2,03 2,07 2,14 2,07 2,17

BFWP 70,34 69,28 69,84 69,75 68,36T 118,32 118,32 118,34 118,34 118,31F 37,71 38,2 38,64 38,48 39,21

Steam ProdukP 39,29 38,17 37,82 39,05 39,11T 392,14 392,01 391,11 391,48 390,41F 33,25 35,48 34,98 34,3 35,52

Keterangan :

P = Tekanan (Kg/cm2)

T = Temperatur (oC)

F = Kapasitas (Ton/jam)

3.7.4 Perhitungan

1. Data basis yang dibutuhkan dalam perhitungan efisiensi boiler.

Diketahui :

1. Temperatur udara luar (32 oC) = 89,6 oF

2. Temperatur Basis (15,6 oC) = 60 oF

3. Temperatur fuel gas berdasarkan data yang didapat

4. Relatif Humidity (RH) = 60

5. NHV =

950 BTUSCF

x 1

0 ,0513866 lbSCF

=18487 , 309 BTUlb

6. Komposisi gas buangan untuk analisis O2 = 3% Vol.

2. Menghitung Kebutuhan Udara dan Pembentukan N2 Pada saat

Pembakaran Bahan Bakar.

Reaksi pembakaran gas Metana

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

16 lb/mol CH4 : 64 lb/mol O2 44 lb/mol CO2 : 36 lb/mol H2O

1 lb/mol CH4 : 4 lb/lb B.B O2 2,75 lb/lbBB Co2 : 2,25 lb/lb B.B H2O

67

Kebutuhan udara pembakaran bahan bakar =100

23x 4

lb/lb B.B O2

= 17,39 lb/lb B.B

Pembentukan N2 =77

100x

Kebutuhan udara pembakaran bahan bakar

=77100

x 17 ,39lb/lb BB

= 13,39 lb/lb Bahan Bakar

Reaksi pembakaran gas Etana

C2H6 + 3,5 O2 2 CO2 + 3 H2O

30 lb/mol C2H6 : 112 lb/mol O2 88 lb/mol CO2 : 54 lb/mol H2O

1 lb/mol C2H6 : 3,73 lb/lb BB O2 2,93 lb/lb BB Co2 : 1,8 lb/lb BB H2O


23x 3 ,73

lb/lb BB O2

= 16,21 lb/lb BB

Pembentukan N2 =77

100x


=77100

x 16 ,21lb/lb BB

= 12,48 lb/lb BB

Reaksi pembakaran gas Propana

C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O


1 lb/mol C3H8 : 3,63 lb/lb BB O2 3 lb/lb BB CO2 : 1,63 lb/lb BB H2O

68


23x 3 ,63

lb/lb BB O2

= 15,78 lb/lb BB

Pembentukan N2 =77

100x


=77100

x 15 ,78lb/lb BB

= 12,15 lb/lb BB

Reaksi pembakaran gas Butana

C4H10 + 6,5 O2 4 CO2 + 5 H2O


1 lb/mol C4H10 : 3,58 lb/lb BB O2 3,03 lb/lb BB CO2 : 1,55 lb/lb BB

H2O


23x 3 ,58

lb/lb BB O2

= 15,56 lb/lb BB

Pembentukan N2 =77

100x


=77100

x 15 ,56lb/lb BB

= 11,98 lb/lb BB

Reaksi pembakaran gas Pentana

C5H12 + 8 O2 5 CO2 + 6 H2O



H2O

69


23x 3 ,56

lb/lbBB O2

= 15,48 lb/lb BB

Pembentukan N2 =77

100x


=77100

x 15 , 48lb/lb BB

= 11,92 lb/lb BB

Reaksi pembakaran gas Heksana

C6H14 + 9,5 O2 6 CO2 + 7 H2O



H2O


23x 3 ,53

lb/lb BB O2

= 15,34 lb/lb BB

Pembentukan N2 =77

100x


=77100

x 15 ,34lb/lb BB

= 11,81 lb/lb BB

Reaksi pembakaran gas Iso Butana

i C4H10 + 6,5 O2 4 CO2 + 5 H2O


1 lb/mol C4H10 : 3,58 lb/lb BB O2 3,03 lb/lb BB Co2 : 1,55 lb/lb BB

H2O


23x 3 ,58

lb/lb BB O2

70

= 15,56 lb/lb BB

Pembentukan N2 =77

100x


=77

100x 15 ,56

lb/lb BB

= 11,98 lb/lb BB

Reaksi pembakaran Iso Pentana

i C5H12 + 8 O2 5 CO2 + 6 H2O


1 lb/mol C5H12 : 3,56 lb/lb BB O2 3,05 lb/lb BB Co2 : 1,50 lb/lb BB

H2O


23x 3 ,56

lb/lb BB O2

= 15,48 lb/lb BB

Pembentukan N2 =77

100x


=77100

x 15 , 48lb/lb BB

= 11,92 lb/lb BB

Tabel 17. Komponen Bahan Bakar

71

No.Komponen Bahan

Bakar Gas

Fraksi

Volume

(1)

Berat

Molekul

(2)

Berat. Tot

(Lbs)

(3) = 1 x 2

NHV

(Btu/Lb)

1 Metana (CH4) 0,8314 16 13,3024

18487,309

2 Etana (C2H6) 0,0686 30 2,058

3 Propana (C3H8) 0,0324 44 1,4256

4 Butana (C4H10) 0,0064 58 0,3712

5 Pentana (C5H12) 0,0017 72 0,1224

6 Heksana (C6H14) 0,0004 86 0,0344

7 Iso Butana (iC4H10) 0,0047 58 0,2726

8 Iso Pentana (iC5H12) 0,0024 72 0,1728

9 CO2 0,0520 44 2,2880

Total 1,0000 - 20,0474

Tabel 18. Kebutuhan Udara Pembakaran Bahan Bakar dan

Pembentukannya

72

NoKomponen Bahan

Bakar GasCP

(Btu /

lb oF)

Keb. Udara

(Lb/Lb B.B)

(6)

Keb. dara

(Lbs)

(7) = 3 x 6

Pembentuka

n CO2

(Lb/Lb B.B)

(8)

Pembentuk

an CO2

(Lbs)

(9) = 3 x 8

1 Metana (CH4) 0,527 17,39 231,33 2,75 36,58

2 Etana (C2H6) 0,409 16,21 33,36 2,93 6,03

3 Propana (C3H8) 0,388 15,78 22,5 3,00 4,27

4 Butana (C4H10) 0,397 15,56 5,77 3,03 1,12

5 Pentana (C5H12) 0,397 15,48 1,89 3,05 0,37

6 Heksana (C6H14) 0,390 15,34 0,53 3,06 0,10

7 Iso Butana (iC4H10) 0,397 15,56 4,24 3,03 0,82

8 Iso Pentana (iC5H12) 0,397 15,48 2,67 3,05 0,53

9 CO2 0,248 - - - 2,288

Total 3,55 - 302,29 - 52,708

Rata-rata 0,39 -302 ,2920 ,0474

= 15,01

-52 ,70820 , 0474

= 2,63

Tabel 19. Pembentukan Komponen Flue gas

No Komponen

Bahan Bakar

H2O

Terbentuk

H2O

Terbentuk

N2

Terbentuk

N2 Terbentuk

73

Gas(lb/lb BB)

(10)

(lbs)

(11) = 3 x 10

(lb/lb BB)

(12)

(lbs)

(13) = 3 x 12

1 CH4 2,25 29,93 13,39 178,12

2 C2H6 1,80 3,70 12,48 25,68

3 C3H8 1,63 2,32 12,15 17,90

4 C4H10 1,55 0,57 11,98 4,45

5 C5H12 1,50 0,18 11,92 1,46

6 C6H14 1,46 0,05 11,81 0,40

7 iC4H10 1,55 0,42 11,98 3,26

8 iC5H12 1,50 0,26 11,92 2,06

9 CO2 - - - -

Total 37,43 233,34

Rata-rata37 , 4320 , 0474

= 1,87

233 , 3420 ,0474= 11,64

3. Menghitung Panas yang hilang

Kerugian panas yang terjadi diakibatkan oleh radiasi (Heat Loss

Radiation) dapat dihitung dengan persamaan :

Qr = 2,5 % x HV

(API Recomended Practice 532, 1982 : 9)

Qr = 0,025 x 18487,309 BTU/Lb BB

= 462,182 BTU/Lb BB

Campuran H2O dalam udara

= Pvapour14 ,696

x RH100

x 1828 ,85


Ket : P vapour = Tekanan uap air pada temperatur ambient

(dalam steam tabel, pada temperatur 89,6 oF didapat

P vapour = 0,6907 psia)

74

Sehingga =0 , 6907

14 , 696x60

100x18

28 ,85=0 , 017

lb H2O / lb udara kering

Berat udara basah didalam udara / berat BB yang dibutuhkan

= udara kering yang dibutuhkan

1 – campuran H2O dalam udara

=15 , 011−0 ,017

= 15,26 lb

Berat campuran H2O didalam udara / berat bahan bakar

= (15,26 – 15,01) lb

= 0,25 lb

Berat H2O / Berat bahan bakar (dalam flue gas)

= H2O terbentuk + Berat campuran H2O dalam udara

Berat bahan bakar

= 1,87 + 0,25

= 2,12 lb

Koreksi excess air (kelebihan udara)

Berat excess air / Berat Bahan Bakar

(28,85 x%O 2 )( N 2terbentuk28

+ CO2 terbentuk44

+ H 2O terbentuk28 )

=

(23−%O 2 )(1,6028 Berat H 2OBerat udarabasah yang didalamudara )+1


=(28 , 85 x 3 )(11 , 64

28+2 ,63

44+1 ,87

18 )(23−3)(1 , 6028 x 0 ,25

15 , 26+1)

=2 ,434

75

Jadi %excess air = Berat excess air / Berat Bahan Bakar x100%

Udara yang dibutuhkan

=2 , 43415 , 01

x100 %

=16 ,21 %Maka total berat H2O / Berat Bahan Bakar

% excess air x Berat H2O Dalam Udara + Berat H2O

= 100 Berat BB Berat BB

=(16 , 21

100x0 , 25)+2 ,12

= 2,16 lb/lb Bahan Bakar

Tabel 20. Komponen Flue gas yang terbawa ke cerobong asap

No

Komponen yang

terbawa ke

cerobong asap

Berat Komponen yang

dibentuk/Berat bahan

bakar

(1)

Enthalpy pada Tc =

429,08 oF (Btu/lb yang

dibentuk)

(2)

Heat

Content

(Btu/lb BB)

(3) = 1 x 2

1 CO2 2,63 90 236,7

2 Udara 15,01 85 1275,85

3Uap air 2,434 165 401,61

4 N2 11,64 93 1082,52

Total 2996,48

Maka rugi panas yang keluar ke cerobong asap adalah

Qs = 2966,48 Btu/lb BB

4. Menghitung Panas Sensibel untuk Udara Pembakaran (Ha) dan Bahan

Bakar Gas (Hfg)

76

Untuk menghitung panas sensibel untuk udara pembakaran (Ha) dapat

dihitung dengan rumus :

Ha = Cp Udara x (Ta – Td) x (berat udara yang dibutuhkan + excess air)


= 0,24 Btu/lboF x (89,6 – 60) oF x (15,01 + 2,434)

= 123,92 Btu/lb BB

Cp udara didapat dari interpolasi tabel specific heat udara dan Cp fuel gas

didapat dari tabel specific heat of gases.

Untuk menghitung panas sensibel untuk bahan bakar gas (Hfg) dapat

dihitung dengan rumus :

Hfg = Cp fuel gas x (Temperatur fuel gas – Td)


= 0,39 Btu/lboF x (66,84 – 60) F

= 2,67 Btu/lb BB

Hasil perhitungan Panas Sensibel untuk bahan bakar gas (Hfg) untuk

tanggal 4 Agustus - 11 Agustus 2015 ditabulasikan dengan cara yang sama dan

didapat :

Tabel 21. Perhitungan Panas Sensibel untuk bahan bakar gas (Hfg) Tanggal 4-11

Agustus 2015

No. Tanggal Temperatur fuel gas

(oF)

Panas Sensibel (Hfg)

Btu/lb BB

1 4 Agusuts 2015 66,84 2,67

2 5 Agustus 2015 81,6 8,42

3 6 Agustus 2015 84,29 9,47

4 10 Agustus 2015 64,79 1,87

5 11 Agustus 2015 64,11 1,60

Rata-Rata 72,326 4,806

5. Menghitung Efisiensi Boiler

Untuk menghitung efisiensi boiler digunakan persamaan American

Petroleum Institute (API) , efisiensi boiler dapat dihitung dengan rumus :

77

η Boiler =

( HV + Ha+Hfg )−(Qr+Qs )HV +Ha+Hfg

x100%


=(18487 ,309+123 , 92+2 ,67 )−( 462 ,182+2996 , 48 )18487 ,309+123 , 92+2 , 67

x 100 %

=15155 , 23718613 , 899

x100 %

= 81,4189 %

Hasil perhitungan Efisiensi package boiler 2011UB untuk tanggal 4

Agustus - 11 Agustus 2015 dengan cara yang sama dan didapat :

Tabel 22. Hasil Perhitungan Efisiensi package Boiler 2011UB pada Tanggal 4-11

Agustus 2015

Tanggal Efisiensi Boiler

(%η)

4 Agustus 2015 81,4189

5 Agustus 2015 81,4246

6 Agustus 2015 81,4257

10 Agustus 2015 81,4181

11 Agustus 2015 81,4178

Rata-Rata 81,418

3.8 Pembahasan

1. Efisiensi package Boiler 2011UB

78

4/1/2015

5/1/2015

6/1/2015

7/1/2015

8/1/2015

9/1/2015

10/1/2015

11/1/2015

81.39581.4

81.40581.41

81.41581.42

81.42581.43

Efisiensi Boiler

Efisiensi Boiler

Gambar 10. Efisiensi package boiler 2011UB pada tanggal 4 Agustus – 11

Agustus 2015.

Berdasarkan gambar dapat terlihat efisiensi package boiler 2011UB tiap

harinya hanya mengalami sedikit perbedaan kinerja terlihat dari range perubahan

efisiensi package boiler 2011UB yang sangat kecil, kinerja paling tinggi terdapat

pada tanggal 6 Agustus 2015 pada jam 10:00 WIB, yaitu sebesar 81,4257%

(Tabel 22). Hal ini menunjukkan package boiler 2011UB masih memiliki kinerja

yang cukup baik..

2. Perbandingan Efisiensi Aktual dan Teoritis

Berdasarkan data teknis alat package boiler 2011UB , efisiensi maksimal

yang bisa dicapai boiler sebersar 86,36% , dari pengumpulan data dan perhitungan

data aktual didapat kinerja package boiler 2011UB yang paling tinggi yaitu

sebesar 81,4257% (Tabel 22) , hal ini dapat disebabkan karena lama pemakaian

boiler , boiler yang telah digunakan selama bertahun-tahun dapat mengalami

penurunan efisiensi dan kemungkinan adanya kerak pada dinding alat atau

penurunan kinerja burner yang memanaskan air menjadi uap (Steam). Kelebihan

udara / excess air juga mempengaruhi efisiensi dari boiler , smakin besar nilai

excess air/kelebihan udara maka semakin menurun kinerja dari boiler tersebut.

3. Performance Boiler

79

Untuk mengevaluasi performansi sebuah boiler tidak cukup hanya dengan

mengetahui efisiensinya saja. Dengan mengetahui efisiensi boiler saja, maka

hanya dapat menyatakan bahwa boiler yang dievaluasi masih dapat bekerja

dengan baik atau tidak, atau dapat juga dikatakan jika boiler mengalami

penurunan efisiensi, masih dalam batas kewajaran atau tidak. Jadi jelas disini

bahwa efisiensi hanya menunjukkan kemampuan untuk menyerap panas dari hasil

pembakaran.

Boiler yang telah beroperasi beberapa lama umumnya akan mengalami

penurunan efisiensi, hal ini disebabkan oleh meningkatnya panas yang hilang.

Udara pembakaran yang terlalu rendah dapat mengakibatkan pembakaran tidak

sempurna dan apabila terlalu tinggi juga dapat mengakibatkan kerugian panas.

Kelebihan udara bakar harus diatur sedemikian rupa sehingga diperoleh

pembakaran yang sempurna pada boiler tersebut.

Alat pembakar berfungsi untuk mengabutkan antara bahan bakar dengan

uap sebagai atomizing agar diperoleh pembakaran yang sempurna (untuk boiler

yang menggunakan bahan bakar cair).

Pemanasan awal daripada air umpan dapat mempengaruhi jumlah bahan

bakar yang digunakan, semakin temperaturnya mendekati titik didih air maka nilai

kalori yang dibutuhkan akan semakin kecil. Hal ini berarti jumlah bahan bakar

yang digunakan akan semakin sedikit.

Blow down juga sangat mempengaruhi efisiensi boiler , blow down adalah

buangan hasil pemanasan air / kerugian yang tidak dapat dihindari, besar kecilnya

blow down berpengaruh terhadap efisiensi boiler, karena energi panas akan

terbuang saat melakukan blow down dan mengakibatkan berkurangnya kalor pada

produk steam.

3.9 Kesimpulan

80

Selama melakukan praktik di lapangan dan hasil perhitungan yang ada,

maka dapat disimpulkan:

Dari hasil perhitungan didapat rata-rata efisiensi boiler 2011 UB sebesar

81,421%

Pengoperasian dan pemeliharaan boiler 2011 UB sudah cukup baik karena

boiler 2011 UB telah beroperasi cukup lama, akan tetapi inerjanya masih baik

Semakin besar excess air maka efisinesi yang didapat akan semakin kecil,

karena excess air sangat berpengaruh terhadap kinerja boiler itu sendiri.

3.10 Saran

Agar kinerja dari boiler itu tetap baik, maka harus dilakukan evaluasi rutin

terhadap kinerja boiler itu sendiri.

Sedapat mungkin excess air harus dikurangi, agar efisiensi yang didapat

semakin baik.

Kalibrasi pada peralatan instrumentasi yang terdapat pada boiler sangatlah

penting agar kita bisa mengetahui bagus atau tidaknya kondisi pada boiler

tersebut.

7 bab iii ama d

Documents