LEMBAR PENGESAHAN EFISIENSI BOILER DI UTILITY COLD ROLLING MILL (CRM) Cilegon, Agustus 2009 Menyetujui: Manajemen Energi dan Manajemen Energi dan Sumber Daya, Sumber Daya, M. Yusuf Marhaban Aries Setiadi Manager Pembimbing Dinas Administrasi Diklat Asmariah Superintendent i
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LEMBAR PENGESAHAN
EFISIENSI BOILER DI UTILITY COLD ROLLING MILL (CRM)
Cilegon, Agustus 2009
Menyetujui:
Manajemen Energi dan Manajemen Energi dan
Sumber Daya, Sumber Daya,
M. Yusuf Marhaban Aries Setiadi
Manager Pembimbing
Dinas Administrasi Diklat
Asmariah
Superintendent
Mengetahui :
Teknik Konversi Energi Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung Politeknik Negeri Bandung
Ketua, Pembimbing,
Ign. Riyadi Mardiyanto, MT. Teguh Sasono, M . T
NIP. 132 137 955 NIP. 132 140 882
i
LEMBAR EVALUASI
MAHASISWA JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Setelah melakukan Kerja Praktek di PT. Krakatau Steel, yang dimulai sejak
Tgl. 21 Juli 2009 s/d 30 Agustus 2009, maka :
NAMA : Esti Purnamasari
NIM : 07221009
JURUSAN : Teknik Konversi Energi
Tempat Kerja Praktik : PT. Krakatau Steel (Persero)
No Aspek yang dinilai Parameter Nilai*
1
Beradaptasi
Kehadiran
2 Motivasi
3 Substansi
4
Komunikasi Verbal
Tugas KP
5 Kreativitas/Ide
6 Penguasaan Materi
7 Komunikasi Tertulis Laporan KP
(*) Nilai :
A. (85-100)
B. (70-84)
C. (60-69)
D. (<60)
Dinyatakan berhasil dengan Nilai Akhir : ( A, B, C, D )
Cilegon, Agustus 2009
Hormat Kami,
(.............................................)
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat-NYA dan
karunia-NYA penulis dapat menyelesaikan laporan kerja praktik ini. Laporan ini
merupakan syarat dalam menempuh mata kuliah kerja praktek di Jurusan Teknik Konversi
Energi, Program Studi Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.
Dalam penulisan laporan kerja praktik ini, penulis menyadari atas segala
kekurangan yang ada mengingat keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki
oleh penulis. Oleh karena itu, dengan lapang hati penulis bersedia menerima segala
kritikan dan saran yang membangun untuk kemajuan dimasa yang akan datang.
Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada berbagai
pihak yang telah membantu dan membimbing dalam menyelesaikan laporan ini, terutama
kepada:
1. Kedua orang tua yang senantiasa bersabar memberikan bimbingan dan dukungan.
Berkat kesabaran, kasih sayang dan doanya penulis dapat menyelesaikan laporan
ini.
2. Bapak Ign. Riyadi Mardiyanto, selaku Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi.
Sebelum penyalaan terjadi, gas-gas yang berada di ruang bakar harus didorong
keluar terlebih dahulu. Langkah pembersihan ini dilakukan dengan mengidupkan kipas
yang memasukkan udara ke ruang bakar sehingga gas-gas akan keluar. Setelah tombol
start pada panel pengontrol ditekan, kipas dan pompa bahan bakar mulai bekerja. Udara
akan masuk ke ruang bahan bakar dalam jangka waktu tertentu yang diatur oleh time relay
dengan keadaan katup bahan bakar dan gas masih tertutup.
Setelah pembilasan selesai, time relay mulai bekerja dan percikan listrik pada busi
mulai bekerja. Pada saat yang sama, katup elektromagnetik gas mulai termagnetisasi dan
kemudian gas masuk ke ruang bakar sehingga terjadi pembakaran mula. Jika nyala gas
menyentuh elektroda pendeteksi yang dipasang pada pembakar mula, maka signal
dikirimkan ke panel kontrol untuk menunjukkan bahwa pembakar mula telah bekerja.
Setelah menerima signal dari flame relay, katup elektromagnetik untuk bahan bakar
termagnetisasi sehingga bahan bakar mengalir pada alat pembakaran. Bahan bakar bertemu
dengan nyala gas, sehingga terjadi pembakaran. Pada saat yang sama, percikan listrik pada
busi berhenti. Setelah bahan bakar terbakar, pengindra nyala (flame detector) mengirimkan
photo electrons karena cahaya dari nyala api dan mengirimkan signal ke panel pengontrol
pembakar utama yang telah berlangsung.
Jika seting pada time relay telah tecapai, katup gas akan tertutup dan katup bahan
bakar utama tetap terbuka. Dengan demikian, pembakaran bahan bakar utama tetap
berlangsung. Jika pemakaian uap berkurang, maka tekanan di dalam boiler akan naik dan
akan mencapai tekanan yang telah ditetapkan. Dengan tercapainya tekanan tersebut,
pengindra tekanan (pressure detector) akan bekerja sehingga operasi beban menjadi
sebagian dan akhirnya tercapai keseimbangan antara masukan (input) dan keluaran
(output). Jika tidak ada pemakaiaan uap, maka pengindra tekanan akan memberikan signal
untuk menutup katup bahan bakar. Demikian juga dengan alat-alat pengontrol yang lain
akan bekerja dengan cara yang sama.
22
3.2.3 Operasi dan Perawatan Boiler
Perawatan pada boiler sudah dijadwalkan dengan ketat, baik perawatan rutin maupun
perawatan total. Untuk menjamin keamanan inspeksi boiler diperlukan pengesahan dari
lembaga yang ditunjuk oleh pemerintah yang melakukan sertifikasi operasi boiler di CRM
setiap 4000jam.
Perawatan-perawatan yang dilakukan sendiri oleh unit boiler CRM biasanya hanya
bersifat pencegahan atau preventive maintenance. Walaupun boiler masih baru,
pembersihan perlu dilakukan karena kotoran-kotoran yang mungkin terjebak. Untuk boiler
yang telah beroperasi, biasanya pada sisi air terjadi kerak (scaling). Kerak terjadi karena
pengolahan air dari WTP yang tidak sempurna. Adanya kerak dapat menimbulkan
pemanasan yang berlebih. Sifat merugikan garam-garam pembentuk kerak timbul karena
garam-garam tersebut larut pada temperatur rendah tetapi tidak larut pada temperatur
tinggi.
Pada pembersihan boiler digunakan udara bertekanan untuk mengusir larutan
pembersih. Untuk mencegah adanya tegangan-tegangan termal yang dapat menimbulkan
keretakan, laju pemanasan dan pendinginan tidak boleh melebihi harga tertentu.
Pembilasan selalu dilakukan pada saat air hampir maksimum.
Kadang-kadang diperlukan tekanan air pengisian dengan tekanan yang lebih dari
biasanya untuk mempertahankan produksi uap. Jika hal tersebut terjadi, katup-katup dan
pipa-pipa pengisian hrus diperiksa karena kemungkinan terjadi penyumbatan. Jika
permukaan air pada kaca penduga tidak tampak, harus dilakukan langkah-langkah berikut:
Hentikan aliran bahan bakar.
Teliti permukaan air dengan try cock dan katup pembuangan water column. Jika
permukaan air terlalu bawah, tutup katup uap dan air pengisian.
Jangan matikan blower sehingga terjadi pendinginan yang terkontrol.
Jika temperatur terlalu dingin, periksa adanya kebocoran pada pipa.
Jika kebocoran tidak tampak, lakukan uji statik. Boiler diisi dengan air sampai
tekanannya 1,5 kali tekanan operasi yang diijinkan. Kemudian teliti adanya
kebocoran.
Jika pada waktu operasi diketahui adanya pipa yang bocor, maka perlu dilakukan langkah-
langkah berikut:
Matikan aliran bahan bakar.
23
Ambil langkah-langkah untuk mencegah terjadinya kebakaran.
Untuk mempercepat pendinginan, jangan hentikan aliran udara
Tutup non return valve.
Jika hal tersebut terjadi, harus diperhatikan bahwa ada kemungkinan air yang masuk ke
boiler akan menjadi lebih besar karena kebocoran. Hal tersebut dapat menyebabkan boiler
yang lain kekurangan air. Untuk menghindari hal tersebut, pompa pengisi air cadangan
perlu dijalankan.
3.2.4 Kemungkinan Permasalahan pada Boiler
Kemungkinan pemasalahan yang dapat timbul pada proses pembakaran dan
kemungkinan penyebabnya dapat dilihat pada tabel berikut:
Sistem Kemungkinan permasalahan Kemungkinan penyebab
Pembakaran
1. Excess air/ ekses udara (O2)
1. Pengoperasian sistem kontrol tidak tepat
2. Tekanan suplai bahan bakar rendah3. Heating value bahan bakar berubah4. Viskositas bahan bakar berubah5. Keterbatasan kerja blower6. Temperatur udara sekitar bertambah
2. Gas CO dan emisi dari gas yang mudah terbakar
1. Seting pengatur udara yang tidak tepat2. Distribusi udara yang tidak sesuai3. Penyumbatan pada burner gas4. Distribusi udara/bahan bakar tidak
seimbang
Perpindahan Panas
1. Temperatur gas buang tinggi
1. Prosedur pengolahan air yang kurang baik
2. Pengoperasian sootblower yang kurang baik
Tabel 3.1 Kemungkinan Permasalahan pada Boiler
BAB IVPENGOLAHAN DATA
24
3.3 Data Hasil Pengukuran
Dari hasil pengamatan pada boiler di Utility CRM, maka didapatkan parameter-
parameter sebagai berikut :
4.1.1 Data hasil pengukuran pada boiler A
Parameter Nilai Keterangan
Laju alir bahan bakar (Mb) 202,2 Nm3/jam Nm3 : normal meter kubik
Temperatur bahan bakar 39,97 oC
Laju alir air pengisi (Ma) 8,7 Nm3/jam
Temperatur air umpan (Ta) 100 oC
Laju alir udara 37000 Nm3/jam
Temperatur udara sekitar (Tu) 37 oC
Temperatur uap (Tua) 178 oCTekanan uap 8 bar
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada boiler A
4.1.2 Data hasil pengukuran pada boiler C
Parameter Nilai Keterangan
Laju alir bahan bakar (Mb) 533.3 Nm3/jam Nm3 : normal meter kubikTemperatur bahan bakar 39,97 oC
Laju alir air pengisi (Ma) 9,7 m3/jam
Temperatur air umpan (Ta) 100 oC
Laju alir udara 37000 m3/jam
Temperatur udara sekitar (Tu) 37 oC
Temperatur uap (Tua) 178 oC Tekanan uap 8 bar
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran pada boiler C
3.4 Perhitungan Efisiensi Boiler
Pada Cold Rolling Mill terdapat tiga buah boiler. Akan tetapi, hanya dua boiler yang
dioperasikan secara bersamaan sedangkan boiler yang lain dalam keadaan standby. Pada
25
saat pengambilan data, boiler yang sedang beroperasi yaitu boiler A dan Boiler C, sehingga
untuk boiler B tidak dilakukan pengambilan data.
3.4.1 Boiler A
Laju alir bahan bakar = 202,2 m3/jam x ρmethane
= 202,2 m3/jam x 0,717 kg/m3
= 144,98 kg/jam
Laju alir air umpan = 8,7 m3/jam x ρair
= 8,7 m3/jam x 958,4 kg/m3
= 8338,08 kg/jam
Laju alir udara = 37000 m3/jam x ρudara
= 37000 m3/jam x 1,14 kg/m3
= 42180 kg/jam
NHF= 8640 kcal/Nm3
= 50442,17 kJ/kg
Pada tabel A-2 diperoleh entalpi air (Ha) pada temperatur 100oC yaitu 419,04 kJ/kg
Pada tabel A-22 diperoleh entalpi udara (Hu) pada temperatur 37oC (310K) yaitu
310,24 kJ/kg
Pada tabel A-3 diperoleh entalpi uap (Hua) pada tekanan 8 bar yaitu 2769,1 kJ/kg
efisie nsi= energi pembentukanuapenergimasuk sistem
×100 %
efisiensi=Ma (Hua−Ha)
Mb. NHF+Ma. Ha+Mu . Hu× 100 %
η=8338,08
kgjam
(2769,1kJkg
−419,04kJkg
)
144,98kgjam
.50442,17kJkg
+8338,08kg
jam. 419,04
kJkg
+42180kgjam
.310,24kJkg
× 100%
η=82 %
3.4.2 Boiler C
Laju alir bahan bakar = 533,3 m3/jam x ρmethane
= 533,3 m3/jam x 0,717 kg/m3
26
= 382,38 kg/jam
Laju alir air umpan = 9,7 m3/jam x ρair
= 9,7 m3/jam x 958,4 kg/m3
= 9296,48 kg/jam
Laju alir udara = 37000 m3/jam x ρudara
= 37000 m3/jam x 1,14 kg/m3
= 42180 kg/jam
NHF= 8640 kcal/Nm3
= 50442,17 kJ/kg
Pada tabel A-2 diperoleh entalpi air (Ha) pada temperatur 100oC yaitu 419,04 kJ/kg
Pada tabel A-22 diperoleh entalpi udara (Hu) pada temperatur 37oC (310K) yaitu
310,24 kJ/kg
Pada tabel A-3 diperoleh entalpi uap (Hua) pada tekanan 8 bar yaitu 2769,1 kJ/kg
efisiensi=Ma (Hua−Ha)
Mb. NHF+Ma. Ha+Mu . Hu× 100 %
η=9296,48
kgjam
(2769,1kJkg
−419,04kJkg
)
382,38kgjam
.50442,17kJkg
+9296,48kgjam
. 419,04kJkg
+42180kgjam
.310,24kJkg
× 100%
η=60,2 %
3.5 Analisa
Pada perhitungan di atas, laju alir air pengisi dianggap sama dengan laju alir uap
yang dihasilkan karena energi yang masuk sistem sama dengan energi yang keluar sistem.
Berdasarkan data dan perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh nilai
efisiensi pada boiler A yaitu 82% dan efisiensi pada boiler C yaitu 60,2%.
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi boiler. Faktor-faktor tersebut
adalah sebagai berikut:
1. Excess air
27
Pembakaran di dalam sistem boiler selalu membutuhkan udara lebih dengan maksud
untuk mencapai pembakaran sempurna. Untuk meningkatkan efisiensi boiler,
besarnya excess air dapat diatur. Excess air yang rendah menyebabkan pembakaran
kurang sempurna sehingga terbentuk gas CO. Sedangkan excess air yang terlalu
tinggi dapat meningkatkan kerugian panas yang terbawa oleh gas buang yang keluar
melalui cerobong. Terdapat perbandingan tertentu antara udara pembakaran dengan
bahan bakar sehingga boiler akan bekerja dengan efisiensi terbaiknya.
2. Alat pembakar/burner
Burner berfungsi untuk mencampur udara pembakaran dengan bahan bakar.
Performansi burner mempunyai pengaruh yang penting terhadap efisiensi boiler
karena mempengaruhi kebutuhan excess air. Burner yang baik akan membentuk
campuran bahan bakar dan udara pembakaran dengan excess air yang minimum.
3. Temperatur gas buang/flue gas
Tingginya temperatur gas buang berarti bahwa tingginya panas yang dibawa gas
buang. Jika panas tersebut terbawa keluar cerobong oleh flue gas, maka hal ini
merupakan suatu kerugian.
4. Temperatur feedwater boiler
Efisiensi boiler dapat dinaikkan dengan menaikkan temperatur feedwater. Dengan
menaikkan temperatur feedwater, berarti jumlah panas yang diserap oleh feedwater
dari flue gas untuk membentuk uap jadi berkurang. Dengan demikian, pemakaian
bahan bakar menjadi berkurang. Cara untuk menaikkan temperatur feedwater yaitu
dengan menggunakan ekonomiser.
5. Tekanan uap/ steam pressure
Keuntungan penurunan tekanan kerja operasi boiler akan menurunkan kerugian
panas akibat radiasi pada boiler, menurunkan konsumsi energi dari pompa feedwater
boiler dan memperkecil kehilangan energi pada terminal penurunan tekanan. Akan
tetapi, besarnya penurunan uap tekanan kerja operasi dibatasi oleh kebutuhan uap
dan pipa distribusi uap pada boiler.
Tekanan kerja boiler rata-rata di dinas utility CRM adalah 8 bar. Penurunan tekanan
hingga 5 bar dapat menaikkan efisiensi, tetapi dengan tekanan sekecil itu tentu saja
tidak akan mencapai kebutuhan uap yang diperlukan.
6. Pengaruh bahan bakar
28
Komposisi yang berbeda dari bahan bakar mempunyai pengaruh terhadap efisiensi
boiler. Pengaruh tersebut ditentukan oleh kandungan hidrogen dalam bahan bakar
yang akan menyebabkan perbedaan moisture content dalam flue gas dan perbedaan
jumlah panas yang dilepas pada pembakaran bahan bakar.
29
BAB VKESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan, dapat disimpulkan
bahwa :
Efisiensi pada boiler A yaitu 82%
Efisiensi pada boiler C yaitu 60.2%
Efisiensi pada boiler C lebih rendah daripada boiler C. Hal ini dapat terjadi dengan
beberapa kemungkinan, diantaranya yaitu :
1. Jika sistem diberi temperatur bahan bakar yang rendah dengan excess air yang
tinggi, maka temperatur flue gas yang dihasilkan sangat tinggi yang menyebabkan
kerugian panas. Sehingga efisiensi boiler akan rendah.
2. Jika sistem diberi temperatur bahan bakar yang tinggi dengan excess air yang
rendah menyebabkan pembakaran kurang sempurna, maka akan menghasilkan gas
CO. Sehingga efisiensi boiler rendah.
5.2 Saran
Untuk meningkatkan efisiensi pada boiler, maka dapat dilakukan dengan
memperhatikan hal-hal berikut :
Faktor kelebihan udara/excess air
Dengan menurunkan excess air, maka konsumsi bahan bakar akan menjadi lebih
sedikit. Dengan demikian, efisiensi boiler akan meningkat.
Temperatur flue gas
Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi boiler adalah dengan menurunkan
temperatur flue gas serendah mungkin sampai pada batas yang diijinkan, karena
temperatur flue gas yang terlalu rendah akan mengakibatkan korosi pada cerobong.
terdapat dua hal yang dapat menyebabkan tingginya temperatur flue gas, yaitu tidak
cukupnya pemukaan perpindahan panas dan buruknya permukaan perpindahan
panas. Permukaan perpindahan panas dapat ditingkatkan dengan menginstalasi air
preheater atau ekonomiser. Air preheater digunakan untuk meningkatkan temperatur
udara pembakaran dengan memanfaatkan panas flue gas. Ekonomiser digunakan
30
untuk meningkatkan temperatur air pengisi boiler dan juga menyerap panas dari flue
gas. Untuk memperbaiki permukaan perpindahan panas dapat dilakukan dengan
pembersihan pipa-pipa air dari kotoran
31
DAFTAR PUSTAKA
B. Johanes. 1991. Pelatihan Konservasi Energi. UPT LSDE BPP Teknologi &