New LAPORAN AKHIR KERJASAMA LITBANG SERVICE FOR … AKHIR MURC.pdf · 2020. 3. 12. · laporan akhir kerjasama litbang service for energy through agro centre for agro kerjasama balai

LAPORAN AKHIR KERJASAMA LITBANG SERVICE FOR ENERGY THROUGH AGRO CENTRE FOR AGRO

KERJASAMA BALAI BESAR INDUSTRI AGRO

DENGAN

MINISTRY OF ENVIRONTMENT JAPAN

TIM :

1. Dheni Mita Mala, S.TP, M.Eng, Ph.D 2. Krisna Septiningrum, S.Si, M.Si, Ph.D

3. Mulhaquddin Sastrayunirat. M.Si 4. Drs. Eddy Sapto Hartanto

5. Nobel Christian Siregar, M.Eng 6. M.Norman Erwindi Hasibuan, S.TP

7. Ainun Khoiriyah, S.T. 8. A.F Nugroho, S.T. 9. Ade Herman Suherman, S.T

BALAI BESAR INDUSTRI AGRO

BADAN PENELTIAN DAN PENGEMBANGAN INDUSTRI

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN

Jl. Ir. H. Juanda No 11 Bogor 16122 Telp : 0251- 8324068, Fax : 0251-8323339

Email : [email protected] 2019

mailto:[email protected]

Daftar isi

Pendahuluan ...............................................................................................................1

1. Metode sederhana untuk mengevaluasi boiler batubara ....................................3

1.1 Rekaman input batubara, suplai air, dan tekanan uap..................................3

1.2 Efisiensi produksi uap dan efisiensi pembakaran ........................................3

1.3 Konduktivitas listrik air umpan, air kondensat dan blowdown water untuk boiler uap batubara ...............................................................................................10

1.4 Angin blower untuk stalker .........................................................................15

2. Lokasi penanganan utama .................................................................................16

3. Item tindakan terpisah .......................................................................................21

3.1 Jumlah input batubara .................................................................................21

3.2 Kuantitas udara blower................................................................................33

3.3 Konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang ........................................41

3.4 Tekanan uap .................................................................................................45

3.5 Air umpan ....................................................................................................50

3.6 Air blowdown ..............................................................................................54

3.7 Lain-lain .......................................................................................................56

PEND AHULU AN

LATAR BELAKANG

Indonesia sedang mengalami modernisasi sosial dan industri yang pesat, tetapi

konsumsi energi juga meningkat pesat seiring dengan modernisasi. Indonesia

telah berubah dari negara penghasil minyak menjadi negara pengonsumsi

minyak, karena hal ini maka sebagai sumber energi di bidang industri

menggunakan batubara yang secara melimpah diproduksi, memiliki nilai kalor

yang rendah dan harga unit yang murah.

Dengan kata lain, dalam bidang industri di Indonesia, kami berkontribusi

dalam edukasi industri agar dapat memamfaatkan energi yang lebih murah

daripada minyak.

Namun, dari sudut pandang promosi penanggulangan pemanasan global

berdasarkan konvensi Paris, negara-negara yang telah menandatangani konvensi

menyatakan permasalahan tentang penggunaan batubara yang mengeluarkan

dalam jumlah besar gas rumah kaca. Oleh karena itu, penghematan energi yang

efektif diperlukan untuk fasilitas boiler yang menggunakan batubara sebagai

sumber energi.

Selain itu, dengan menggiatkan penghematan energi, sebagai dampak

positifnya kuantitas konsumsi energi, atau biaya pembelian bahan bakar dapat

dikurangi dan biaya produksi dapat diturunkan.

PENANGANAN LINGKUNGAN DAN "COST DOWN" MELALUI

PENDEKATAN CO-BENEFIT

Kementerian Lingkungan Hidup Jepang dan Kementerian Lingkungan Hidup

dan Kehutanan Indonesia telah menandatangani nota kesepahaman tentang kerja

sama bilateral kedua negara sejak 2017 (Jepang: Memorandum kerja sama teknis

antara Kementerian Lingkungan Hidup, Direktorat Lingkungan Hidup Air dan

Udara Jepang dan Direktorat Jenderal Pengendalian Pencemaran dan Kerusakan

Lingkungan Republik Indonesia terkait pelaksanaan usaha penanganan

1

2

lingkungan dengan model Co-benefit dalam bidang udara) dengan tujuan untuk

mempromosikan kerjasama penanganan polusi udara dan perubahan iklim di

Indonesia. Telah dilakukan kerjasama untuk promosi pendekatan Co-benefit

untuk penanganan kedua masalah tersebut diatas melalui penghematan energi.

Secara kongkritnya, utamanya menargetkan industri yang menggunakan boiler

berbahan bakar batu bara dan memamfaatkan sistem uap, berfokus pada pada

proyek percontohan dengan melakukan diagnosa item penanganan terkait hemat

energi dan reduksi emisi gas dan memberikan panduan praktis untuk tujuan

tersebut, dan dalam rangka pembinaan sumber daya manusia yang akan

bertanggung jawab untuk kegiatan-kegiatan tersebut di Indonesia, maka untuk

tujuan ini, kami telah membuat buku panduan yang merangkum metode

pendekatan Co-benefit untuk engineer dan untuk operator (atau untuk manajer

utiliti).

Buku pegangan ini mengekstrak esensi terpenting dari buku pegangan untuk

operator yang telah disiapkan selama ini dan kami tambahkan masukan yang

diperoleh dari proyek percontohan tahun ini. Pastikan buku panduan ini dapat

menjadi rujukan dalam menemukan permasalahan dari boiler yang anda

operasikan, silahkan lanjutkan upaya-upaya perbaikan efisiensi untuk menuju

penanganan lingkungan dan reduksi biaya.

Jika Anda ingin mengetahui informasi dan penanganan lebih rinci, silakan

merujuk ke buku panduan untuk engineer dan operator yang dibuat pada tahun

sebelumnya. Untuk bidang yang memerlukan teknologi lebih khusus, seperti

boiler bubuk batubara dan boiler minyak, silakan merujuk ke literatur-literatur

spesialis seperti karangan saudara Herri.

1. METO D E SEDERH AN A UN TU K MENGEVALU AS I BO ILER

BATU B ARA

Anda dapat menilai kinerja boiler uap batu bara dengan mempraktikkan hal-hal

berikut.

1.1 REK AMAN INPU T BA TU B ARA, SU PLAI AIR, D AN TEK ANAN

U AP

Diharapkan untuk melakukan pencatatan jumlah input batubara, jumlah suplai

air (jumlah uap), dan tekanan uap dalam satuan jam.

Pastikan dilakukan pencatatan nilai baca meter input batubara per bucket,

volume suplai air, uap dan tekanan uap, dan kalau memungkinkan dikonversi ke

file elektronik Excel. Dan, bila anda melakukan blowdown water secara manual,

lakukan pencatatan waktu blowdown water-nya.。

Dengan adanya catatan ini, maka anda akan dapat mengevaluasi kondisi

operasi boiler saat ini.

1.2 EFISIENSI PRO DUK SI U AP DAN EFISIENSI PEMBAK ARAN

(1) Efisiensi produksi uap per input batubara

Pertama, pastikan berapa banyak uap yang dihasilkan dengan 1 ton batubara.

Dihitung dengan berapa ton uap yang dihasilkan atau air yang disuplai dibagi

dengan jumlah input batubara. Nilai ini bervariasi tergantung pada jenis dan

ukuran boiler, kualitas bahan bakar, dan hal lainnya adalah lingkungan

pengoperasian, di mana dapat dilanjutkan dengan penetapan angka target dari

hasil tindakan perbaikan setelah melakukan bench-marking pada perusahaan lain

ataupun bench-marking sebelum dan sesudah tindakan.

Kolom: target efisiensi produksi uap (volume produksi uap per 1 ton batubara)

Misalnya, jika nilai kalori batubara adalah ＸＸ Kilo kalori / kg

Spek boiler

3 sekitar 7.6ｔ/ｔ

4

Cth setelah tindakan

Cth boiler sebelum tindakan sekitar 6~７ｔ/ｔ

sekitar 5 (t(uap)/t(batubara))

Pertama pahami kondisi Angka target saat ini Nilai target akhir

Ada banyak kasus

tingkat efisiensi seperti

ini di perusahaan yang

belum melakukan

tindakan

・Level-nya kira-kira

seperti ini untuk

perusahaan yang telah

melakukan tindakan

atau perusahaan yang

telah menerima panduan

perbaikan

pengoperasian selama

beberapa bulan.

・Jika dari awalnya

pada level ini,

pengoperasian relatif

baik

・Namun, ada ruang

untuk perbaikan lebih

lanjut karena hal-hal

perbaikan lainnya.

・Secara teoritis,

perbaikan sampai level

ini dimungkinkan.

・Manargetkan level ini

untuk jangka menengah

dan panjang

Cth1) Input batubara per jam: 1.200 kg (4 bucket * 300 kg / bucket)

Jumlah suplai air: 7 (㎥ / jam) Suhu suplai air 60 (° C)

5

Nilai kalori batubara：5,000（kcal/kg）

Tekanan uap：8bar (tekanan gauge)

Rasio blowdown water：5%

Di sini, bila tidak ada blowdown water, semua air umpan karena menjadi uap,

Jumlah uap yang bisa dihasilkan dengan 1 ton batubara

=Air suplai（㎥/h）/ input batubara(kg)=7/1,200*1000=5.8(t/t)

Jumlah batubara yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 ton uap

1-1-1 Rumus

= Input batubara(kg)/ air suplai（㎥/h）=1200/7=171(kg/t)

1-1-2 Rumus

(2) Rasio pembakaran boiler

Efisiensi bahan bakar juga dapat dievaluasi dengan efisiensi pembakaran

boiler. Dari hasil survei dan demo selama ini, angka-angka berikut dapat

dijadikan rujukan.

Kolom: target efisiensi pembakaran

Misalnya, jika nilai kalori batubara XX Kilo kal / kg

Cth boiler sebelum tindakan

sekitar 30～50％

Cth setelah tindakan

sekitar 70～80％

Spek boiler

sekitar 80～90％(*)

Pertama pahami

kondisi

Angka target saat ini Nilai target akhir

・Contoh kasus

sebelumnya sekitar level

ini

・Umumnya menjadi

rendah karena faktor sbb

Rasio pengoperasian

rendah

Injeksi udara

berlebihan

（konsentrasi O2

tinggi）

・Level-nya kira-kira

seperti ini untuk

perusahaan yang telah

melakukan tindakan

atau perusahaan yang

telah menerima panduan

perbaikan

pengoperasian selama

beberapa bulan.

・Jika dari awalnya

pada level ini,

pengoperasian relatif

baik

・Namun, ada ruang

untuk perbaikan lebih

lanjut karena hal-hal

perbaikan lainnya。

* Nilai desain boiler

yang dipasang

・Secara teoritis,

perbaikan sampai level

ini dimungkinkan.

・Manargetkan level ini

untuk jangka menengah

dan panjang.

6

Efisiensi termal boiler dapat dengan mudah dihitung sebagai berikut.

Misalnya, entalpi uap 8bar dapat dihitung di URL berikut.

https://www.tlv.com/global/TI/calculator/steam-table-pressure.html

Jumlah kalori yang diperlukan untuk menghasilkan uap 8bar adalah 602 kkal /

kg sebagai berikut:

Entalpi uap 8bar (662 (kkal / kg)) - entalpi suplai air (60 ℃, 60kkal) =

602kkal / kg

Efisiensi termal sederhana dari boiler ini adalah,

Efisiensi termal boiler

= kalori yang digunakan untuk menghasilkan uap (kkal) / kalori batubara

yang terbakar (kkal) * 100

=5.8*602/5,000*100=69.8%

1-1-3 Rumus

Namun, efisiensi termal ini adalah efisiensi termal yang mengabaikan rasio

blowdown water. Karena di sini rasio blowdown water adalah 5%,

Efisiensi termal boiler setelah koreksi blowdown water

= Efisiensi termal boiler * (1-rasio blowdown / 100)

1-1-4 Rumus

=69.8*(1-5/100)=66%

7


Selain rasio blowdown, perlu untuk koreksi nilai kalori batubara dan koreksi

densitas air umpan, tetapi perhitungan kasar efisiensi termal dapat dihitung

menggunakan rumus 1-1-4.

Cth 2) Target nilai kalori batubara dan kuantitas produksi uap

Dengan asumsi efisiensi termal boiler 80%, kuantitas produksi uap per nilai

kalor batubara dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Namun, tekanan uap adalah 8bar, suhu air umpan adalah 60 ℃, dan rasio

blowdown konstan pada 5%.

Jumlah produksi uap

= Nilai kalori batubara * Nilai termal boiler / (entalpi uap- entalpi air

umpan) 1-1-5 Rumus

Berdasarkan 1-1-5 rumus,

Jumlah kalori batubara

4,000kcal/kg


5,000kcal/kg


6,000kcal/kg

⇒ 4,000*0.8/(662-60)*(1-

0.05)

⇒ 5,000*0.8/(662-60)*(1-

0.05)

⇒ 6,000*0.8/(662-60)*(1-

0.05)

= 5.3t/t(steam)

≒

190kg/steam(t)

= 6.3t/t(steam)

≒

160kg/steam(t)

= 7.6t/t(steam)

≒130kg/steam(t)

Ini akan menjadi panduan untuk mengetahui kondisi pengoperasian boiler.

Melakukan simulasi perhitungan dengan kuantitas pemakaian batubara dan

volume suplai air boiler di perusahaan sendiri, bilamana di bawah volume

produksi uap di atas, maka kemungkinan selama ini menggunakan batubara

secara boros.

8

Kolom: Jenis batubara di Indonesia

Batubara menurut urutan sedikitnya volume karbon tetap dibagi empat jenis

batubara yakni : lignit, batubara subbituminous, batubara bitumen, dan antrasit.

Nilai kalori terendah untuk lignit dengan jumlah karbon paling sedikit dan

tertinggi untuk antrasit.

Kualitas batubara Indonesia sebagian besar adalah batubara dengan kalori <

6100 kal, mencakup sekitar 90% dari total.

(billion tons) Kualitas batubara Indonesia

Source: Geological Agency of Indonesia, 2013

Dikutip dari material

JOGMEC(http://www.jogmec.go.jp/content/300199588.pdf)

9

http://www.jogmec.go.jp/content/300199588.pdf

1.3 K OND UK TIVI TAS LISTRI K A IR U MPAN , AIR KO N D EN SAT

D AN BLOW DOWN W ATER UN TU K BO ILER U AP BATU B ARA

(1) Air umpan untuk boiler

Karena boiler menguapkan air yang merupakan air umpan, uap yang

terkondensasi adalah air suling.

Jika air umpan walaupun sedikit mengandung kalsium, dll., yang dapat

mengakibatkan kerak, zat-zat ini terkonsentrasi dan mengakibatkan kerak pada

permukaan heat exchanger boiler, selanjutnya akan memperburuk bodi boiler.

Akibatnya, jumlah pemakaian batubara menjadi boros.

Kualitas air umpan untuk boiler dapat dengan mudah diketahui melalui

konduktivitas listrik

Berikut ini adalah panduan air umpan yang direkomendasikan oleh pabrikan

boiler.

Konduktivitas listrik dari air umpan：< 200μS/c m

Jika konduktivitas listrik air umpan jauh melebihi nilai ini, maka perlu

dipertimbangkan "water treatment" untuk air boiler.

(2) Air kondensat uap

Air kondensat yang terkondensasi dari uap, biasanya adalah air yang sangat

bersih tanpa kandungan garam.

Secara umum, konduktivitas berikut adalah panduan untuk air kondensat.

Konduktivitas listrik dari air kondensat：< 10μS/cm

Jika kondensat melebihi nilai ini, itu mungkin karena masalah seperti

kontaminasi air mendidih boiler atau lubang kecil atau kebocoran pada heat

exchanger dll, perangkat yang menggunakan uap, untuk itu perlu dilakukan

pemeriksaan faktor penyebabnya.

10

11

Terutama dalam proses di mana kualitas uap langsung mempengaruhi kontrol

kualitas produk, diperlukan kehati-hatian dalam pemamfaatan ulang kondensat

yang telah tercemar.

Foto menunjukkan kerak yang terjadi pada permukaan steam header, dalam

contoh kasus ini, air mendidih boiler mendidih secara berlebihan lalu tercampur

masuk dalam pipa uap karena peningkatan permintaan uap yang bersifat temporer

dari proses produksi dalam pabrik.

Scale

Foto 1-1 The scale of steam header which seems to have been caused by boiling water contamination into steam

(3) Konduktivitas listrik blowdown water

Blowdown water diperkaya dengan air umpan dan bahan kimia untuk

meningkatkan kualitas air umpan. Kualitas blowdown water ini juga dapat

diperiksa dengan konduktivitas listrik. Standar konduktivitas listrik blowdown

water adalah sebagai berikut.

Konduktivitas listrik blowdown water: < 7,000μS/cm

Jika kualitas air umpan baik, ada banyak contoh kasus di lakukan blowdown

secara reguler biasanya agar menjadi < 4.000 μS / cm.

12

Rasio Blowdown: Dapat dihitung dengan jumlah blowdown water / jumlah air

umpan x 100 (%).

Jika rasio blow down ini menjadi tinggi, banyak air mendidih bersuhu tinggi

akan terbuang, efisiensi termal boiler akan berkurang, dan konsumsi batubara

akan meningkat.

Biasanya, diharapkan disetting < 3%, bila kualitas air umpan buruk perlu hati-

hati karena melewati nilai target.

Kolom: Pentingnya kontrol kualitas air boiler

Untuk mengoperasikan pabrik boiler dengan aman dan efisien, selain dilakukan

perawatan secara mekanis dan perawatan secara kimia dan dalam waktu yang

sama penting untuk mengendalikan kualitas air setiap hari sehingga kualitas air

dari air boiler selalu terjaga pada kondisi optimal.。

Kontrol boiler dimulai dengan menetapkan nilai target kontrol kualitas air

untuk air suplai dan air boiler berdasarkan model boiler, tekanan, jenis air

umpan, syarat pengoperasian dll.

Selanjutnya, menentukan metode pengolahan air untuk mempertahankan target

kualitas air, bahan kimia untuk pengolahan yang optimal dan jumlah aditif-nya,

rasio blowdown dll.

Setelah itu, penting untuk melakukan peninjauan ulang rasio blowdown, jumlah

aditif, dan bahan kimia, metode pengolahan air, dan nilai target kontrol

kualitas air dll., secara tepat waktu dengan melakukan analisis kualitas air

berkala dan inspeksi bongkar boiler dsb.

Substansi Fenomena Masalah Tindakan

Hardness

(Ca2+、Mg2+)

・Proses kerak pada permukaan

bagian dalam drum dan

permukaan heat transfer.

・Efisiensi boiler menurun,

sementara biaya bahan bakar

meningkat

・Adakalanya menyebabkan

penyumbatan, penonjolan dan

pecahnya tabung evaporasi.

・water softener

・cleansing agent

・dispersant

Silika

(SiO2)

・desalinisasi

・cleansing agent

・dispersant

・Pengendalian

konsentrasi air boiler

Jumlah pakai

asam pH4.8

komponen

–）

・CO2 dihasilkan karena

dekomposisi, dan pH sistem

kondensat menurun maka korosi

berlanjut.

・Pirolisis dalam boiler

menyebabkan alkali berlebihan

・cleansing agent

・Pengendalian

konsentrasi air boiler

・anti korosif

kondensat

Besi

(Fe)

・Menjadi penyebab korosi bodi

boiler dan sistem kondensat, uap,

dan suplai air.

・dispersant

・Treatment

sedimentasi koagulasi

・Filtrasi aerasi

(HCO3

13

Gas terlarut

(O2、CO2)

・Membuat buruk kinerja resin

penukar ion

・Menyebabkan korosi sekunder

di dalam boiler

・material deoksidasi

・Antikorosif

kondensat

・Deaerasi

Residu

evaporasi

・Menyebabkan carrier-over

・Kontaminasi resin penukar ion

・Mengendap dalam boiler,

sebabkan kerak

・kontrol konsentrasi

air boiler

・treatment filtrasi

・Treatment

sedimentasi koagulasi

Komponen

minyak

・Menyebabkan carrier-over

・Proses kerak permukaan heat

transfer

・treatment filtrasi

karbon aktif

・Separasi floating

Sumber: Dikutip dari Kurita Kogyo HP

（https://kcr.kurita.co.jp/wtschool/068.html）

Kolom: Kualitas air boiler di Jepang （JIS B 8223-2015） ← Periksa

dengan JISC karena ada hubungan hak cipta.

Item kontrol kualitas air

14

https://kcr.kurita.co.jp/wtschool/068.html

1.4 AN G IN BLOWER UN TU K STALK ER

Dalam boiler batubara tipe stalker, batubara dibakar sepenuhnya dengan

mengblower udara dari bawah sambil menggerakkan batubara sebagai bahan

bakar di atas stalker.

Jika udara yang dikirim ke stalker tidak memadai, batubara yang tidak terbakar

akan tetap berada di abu pembakaran dan konsumsi batubara akan meningkat.

Coal

Debu yang terbakar secara sempurna

Debu batubara dengan batubara yang tidak terbakar

Stoker

Air Throttle Air

Blower

Blasting udara yang bagus Blasting udara tidak bagus

Gambar1-4-1 Contoh blower udara ke stalker untuk pembakaran

15

2. LOK ASI PEN ANG AN AN U TAMA

Saat melakukan kegiatan co-benefit dengan boiler batubara, utamanya yang

dipertimbangkan adalah investigasi dan penanggulangan di enam lokasi berikut

sebagaimana di bawah ini. Diagram tersebut adalah diagram skematis dari boiler

tabung asap tabung tungku, tetapi isi survei adalah sama juga untuk boiler tabung

air.

Gambar2-1-1 Diagram skematik dari boiler tabung asap

①Kuantitas input batubara

Kuantitas input batubara adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk

menghasilkan uap, dll.

Penting untuk mengetahui dan mencatat kecepatan rotasi (frekuensi) stalker

dan konveyor tipe sekrup, jumlah input per jam dan jumlah input per hari.

②Volume blower

Jumlah udara yang dibutuhkan untuk membakar batubara. Penting untuk

mencatat frekuensi inverter.

16

＊Dengan menganalisis komponen batubara, mengukur kecepatan aliran di

cerobong asap, konsentrasi oksigen, suhu gas buang, dll., dapat menetapkan

hitungan volume blower udara pada frekuensi tersebut.

③ Konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang

Dengan mengukur dan mencatat konsentrasi oksigen dan suhu setelah

membakar batubara, jumlah energi yang dibuang oleh gas buang dapat

diketahui.

④Tekanan uap

Jumlah energi yang digunakan untuk menghasilkan uap dapat dihitung dari

tekanan uap.

⑤Air umpan

Dengan mengukur dan mencatat flow rate, suhu, dan konduktivitas listrik air

umpan, akan dapat mengetahui jumlah uap yang dihasilkan, konsumsi energi,

blowdown dll.

⑥Blowdown water

Merupakan air panas yang bersuhu sama dengan uap. Jika jumlah air

blowdown besar, maka efisiensi termal boiler berkurang.

Metode berikut dapat digunakan untuk memperkirakan rasio blowdown

dengan mudah.

Metode perkiraan dari konduktivitas listrik air umpan dan air blowdown.

Perkiraan dapat dihitung dengan rumus berikut

rasio blowdown

= konduktivitas listrik air umpan/ konduktivitas listrik air blowdown * 100

2-1-1Rumus 17

Sebagai contoh, pada Foto 2-1-1, konduktivitas listrik air umpan 393 μS / cm,

dan konduktivitas listrik air blowdown 1.984 μS / cm, maka dari rumus 2-1-1,

adalah 19.8%.

Rasio blowdown = 393/1984*100 = 19.8%

Selanjutnya, rasio blowdown ini merupakan hasil perhitungan dari rasio

konsentrasi air umpan. Oleh karena itu, sejumlah air mendidih yang terbuang dari

pipa steam selain dari katup blowdown juga dihitung ke dalam jumlah

blowdown.

Dalam contoh kasus ini, air blowdown dianggap sangat mempengaruhi

efisiensi termal boiler.

ブロー水の電気伝導度 1,984μS/cm

補給水

ブロー水

補給水の電気伝導度

393μS/cm

Photo 2-1-1 Example of measuring electrical conductivity of feed water and blowdown water

Metode perhitungan dari diameter katup blowdown dan tekanan uap

Dari teorema Bernoulli, perkiraan perhitungan dapat dibuat dari perhitungan

flow rate air yang mengalir melalui pipa tekanan yang ditunjukkan di bawah ini.

Metode ini dapat menghitung jumlah air blowdown yang terbuang dari buka

tutup katup, tetapi tidak dapat menghitung jumlah air mendidih yang bercampur

dalam pipa uap.

18

ndisi berikut.

0.8）

Flow rate (㎥ / dtk)

= Koefisien aliran keluar * area aliran * (2 x Tekanan diferensial / densitas air) ^

0,5 2-1-2Rumus

Koefisien aliran keluar：sekitar 0.6～0.8

area aliran：（㎡）

Tekanan, tekanan diferensial：（Pa）

Densitas air：(kg/㎥)

Cth hitung）Coba menghitung flow rate blowdown dengan ko

Koefisien aliran keluar：0.7 （nilai rata-rata 0.6～

Diameter jalur aliran katup：diameter 40mm

Tekanan uap：9bar（9*10^5Ｐａ）

Suhu air blowdown：180℃

Densitas air blowdown：886.8(kg/㎥)

2-1-1 Bila dibuatkan rumusnya sbb;

Flow rate（㎥/sec）

=0.7*3.14*0.04^2/4*(2*9*100000/886.8)^(1/2)=0.0396

Contoh katup

untuk blowdown

19

Boiler

Blowdown valve

Condensed water mixed with boiling water

Gambar2-1-2 ilustrasi konsep air Blowdown illustration

Sebagaimana digambarkan dalam gambar 2-1-2, Jumlah air blowdown juga

perlu memperhitungkan air mendidih yang tercampur dalam pipa uap.

20

3. I TEM TIN D AK AN TERPIS AH

3.1 JU MLAH IN PU T BA TU B ARA

(1) PEN GU RANG AN VOLU ME KAD AR AIR BATU B ARA

Hubungan kadar air dengan batubara

Bila kita minta analisa batubara, akan dikirimkan hasil analisa seperti gambar

3-1-1.

Standarnya hasil pengukuran adalah “Standard analysis items”, kita juga dapat

minta pengukuran “Additional analysis items”.

Dalam gambar ar adalah “as received basis” dan ADB adalah “air dried basis”.

Secara nilai kalori batubara, dapat menggunakan apa adanya nilai “as received

basis”.

Nilai kalori dilaporkan dalam ar dan ADB, tetapi Sulfur hanya dilaporkan pada

ADB.

Standard analysis items

Additional analysis items

Gambar3-1-1 Coal analysis results

【cara menghitung sulfur dari as received basis】

Dengan rumus ini dapat menghitung sulfur ar.

21

Total sulfer(ar%)

= (100-Moisture(ar%))/(100-Moisture(adb%))*Total sulfur(adb%)

3-1-1Rumus

= (100-11.6) / (100-7.0)*0.79 = 0.75%

Sama juga, kita coba hitung nilai kalori ar.

Nilai kalori adb, menjadi seperti di bawah ini 5,064kcal/kg, menjadi angka

yang sama dengan angka laporan.

= (100-11.6) / (100-7.0)*5,328 = 5,064kcal/kg

Diagram skema metode perhitungan adalah seperti yang ditunjukkan pada

Gambar. 3-1-2. Dengan menggunakan rumus ini, nilai kalori dan kandungan

komposisi dalam berbagai kadar air dapat dihitung untuk batubara ini.

100%

Moisture(adb Sulfur(adb%)

Sulfur(ar%)=(100-Moisture(ar%))/(100-Moisture(adb%))*Sulfur(ar%)

100%

Moisture(ar%) Sulfur(ar%)

Gambar3-1-2 Konsep koreksi dengan konten kadar air seperti nilai sulfur batubara

batubaraue

22

1) Alasan perlunya tindakan

Ketika batubara dimasukkan ke dalam boiler dengan sejumlah besar kadar air,

maka kadar air menguap di dalam tungku dan menjadi uap, tetapi uap ini

terbuang bersama dengan gas buang pembakaran.

Stockyard batubara

Batubara 1kg

3,850kcal/kg(HHV)

Pembakaran

Uap 0.62kg

Panas akan terbuang:

335kcal/kg(8.7%)

3,515kcal/kg (LHV)

Kelembaban 35%

Energi yang dapat digunakan

untuk menghasilkan uap

※Umumnya brown coal kadar air 11.9%、karbon 54.4%、hidrogen4.09%、

oksigen 17.85%、kalori 5,232kcal/kg.

HHV：Nilai kalor aktual adalah nilai kalor lebih tinggi (Higher Heating Value)

LHV：Kadar air yang terkandung dalam bahan bakar dan panas penguapan dari

uap yang dihasilkan oleh pembakaran tidak berkontribusi terhadap

pembentukan uap yang dihasilkan oleh boiler. Nilai panas yang dihilangkan

dari nilai kalori bahan bakar ini disebut nilai panas rendah. (Nilai Pemanasan

Lebih Rendah)

23

Sebagai contoh, membandingkan batubara dengan kelembaban 5% dan 35%

dengan kualitas batubara yang sama, adalah sebagai berikut.

Batubara 1kg Batubara 1kg

5,642kcal(HHV)⇒ 5,401kcal(LHV

)

3,850kcal(HHV)⇒ 3,515kcal(LHV)

2.15kgCO2/kg 1.47kgCO2/kg

Kadar air 5% Kadar air 35%

Diasumsikan bahwa batubara dengan kualitas yang sama, kadar air 35% dan

nilai kalori 3.850 kkal / kg, dibeli 10.000 ton per tahun dengan harga 730Rp./kg.

《Sebelum tindakan》

Kadar air 35% jumlah pembelian batubara： 10,000t/thn (3,850kcal/kg

HHV)

Energi yang digunakan untuk produksi uap： 35,150(Gcal/thn)(LHV)

thn) = 35,150(Gcal/thn)

Harga pembelian：7,300MRp./thn

10,000t/thn*730kRp./t=7,300MRp./thn

3,515(Mcal/t)*10,000(t/

Volume emisi gas CO2 /thn： 14,725 tCO2/thn 1.47

tCO2/t*10,000t/thn

《Setelah tindakan》

Kadar air 5% Harga pembelian batubara： 6,508t/thn

35,150(Gcal/thn)/5,401kcal/kg=6,508t/thn

Harga pembelian： 6,962MRp./thn

24

5,642(Mcal/t)*6,508(t/thn)/(3,850(Mcal/t)/730(kRp./t))

Emisi gas CO2 /thn： 14,006 tCO2/thn 2.15

tCO2/t*6,508t/thn

《Contoh efek tindakan》

Volume reduksi batubara setahun： 3,492t/thn (34.9%)

Nilai reduksi biaya pembelian： 338MRp./thn (4.6%)

Volume reduksi CO2：

719 tCO2/thn

(4.9%)

Dengan kata lain, jika Anda membeli batubara berdasarkan berat sementara

mengandung banyak kadar air, anda akan membayar biaya bahan bakar ekstra

hanya untuk porsi penguapan percuma terhadap kadar air yang terkandung.

25

2) Metode penanganan utama

① Pencacahan batubara dengan membeli mesin pencacah/crusher

Dengan mencacah di pabrik sendiri, dapat menghemat biaya pencacahan dan

juga dapat mengurangi kesalahan penimbangan volume input batubara yang

diakibatkan oleh fluktuasi nilai kadar air.

② Pengeringan di stockyard

Dalam waktu tertentu bila menggunakan batubara dengan sebelumnya

dikeringkan di stockyard maka kadar air akan berkurang, sehingga kesalahan

penimbangan volume input batubara akan berkurang.

Foto3-1-1 Penyimpanan batubara dengan diberi atap

Gambar3-1-3 Ganti dengan waktu uji pengeringan batubara coklat

26

Gambar tersebut menunjukkan tingkat penguapan kelembaban yang diperoleh

dengan menyimpan lignit dalam ruangan pada sekitar 20 ° C.

Gambar tersebut menunjukkan bahwa kadar air batubara menguap secara linier

pada tingkat 1% dalam 10 jam.

Dari kurva ini, walaupun di dalam ruangan kita dapat melihat munculnya

perbedaan berat sekitar 2,5% setelah 24 jam dari penerimaan pengiriman.

Suhu tinggi di ruangan boiler dan stock yard umumnya di Indonesia,

pengeringan batubara dapat berlangsung > 2 kali lipat kecepatannya.

Dengan kata lain, bila menggunakan batubara setelah penerimaan pengiriman,

misalnya setelah 2 hari, walaupun dengan batubara yang sama akan ada

perbedaan berat antara 5% hingga 10%.

Sulit untuk mempercepat koefisien koreksi berat batubara yang dimasukkan ke

dalam bucket setiap waktu.

Ketika batubara dikeringkan di stock yard, sehingga menggunakan batubara

yang seragam kecepatan penguapannya, maka dapat dihitung volume input

batubara secara akurat.

③ Pembelian dengan menentukan nilai kalori batubara

Batubara pada umumnya diperdagangkan berdasarkan nilai kalori. Misalnya,

jika Anda membeli dengan kondisi > 5.000 kkal / kg, maka anda dapat membeli

batubara dengan kadar air rendah.。

Dimungkinkan juga untuk secara langsung membeli batubara berkualitas baik

dengan kadar air rendah yang disimpan di lokasi penambangan.

3) Efek yang diharapkan

① Reduksi volume batubara dan biaya

27

Reduksi kadar air 10％ →reduksi konsumsi energi 1.5％（pembelian

batubara reduksi > 10%）

（＝Biaya bahan bakar、CO2、SOx dsb, hampir dengan rasio yang sama

dapat direduksi）

② Memahami volume input batubara secara akurat

Banyak pabrik menghitung input batubara berdasarkan berat per bucket.

Perhitungan input batubara

Jumlah input * koefisien koreksi

Karena berat jenis bervariasi akibat kadar air, maka kesalahan terjadi pada

koefisien koreksi.

Secara umum, kesalahan perhitungan karena kadar air sekitar 10%, tetapi

kesalahan bisa lebih besar jika kandungan kadar airnya lebih tinggi.

Khususnya, perusahaan yang membayar biaya bahan bakar sesuai dengan

jumlah batubara yang digunakan harus berhati-hati.

(2) MEMAH AMI JU MLAH INPU T BA TU B ARA D AN U AP Y ANG

D IH ASILK AN

Dengan mencatat jumlah uap yang dihasilkan per batubara setiap jam atau

setiap hari, Anda dapat memeriksa faktor beban boiler, efisiensi termal, dll.

1) Metode tindakan utama

28

Gambar 3-1-4 menunjukkan perubahan dari waktu ke waktu dalam jumlah uap

yang dihasilkan oleh boiler 20 ton di sebuah pabrik dan jumlah uap yang

dihasilkan per batu bara.

Gambar3-1-4 hubungan antara jumlah uap yang dihasilkan dan jumlah uap yang dihasilkan

per batubara pada boiler batubara (20 tons)

Gambar tersebut menunjukkan bahwa jumlah uap yang dihasilkan dan jumlah

uap yang dihasilkan per batubara sangat bervariasi dari hari ke hari.

Jumlah uap yang dihasilkan per batu bara tampaknya sangat bergantung pada

jumlah uap yang dihasilkan per hari.


Jumlah uap yang dihasilkan per hari pada Gambar 1-2 adalah jumlah steam

yang dihasilkan oleh boiler 20t, sehingga rata-rata beban boiler per hari dapat

dihitung dari 24 jam / hari * 20 ton / jam = 480 ton / hari.

Gambar3-1-5 adalah diagram sebaran dari beban rata-rata harian boiler dan

jumlah uap yang dihasilkan per batubara.

29

Ketika faktor beban berkurang, jumlah uap

yang dihasilkan per batubara (efisiensi

termal) berkurang.

Gambar3-1-5 Hubungan antara faktor beban boiler dan uap yang dihasilkan per

batubara.

Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa ketika faktor beban boiler rendah,

jumlah uap yang dihasilkan per batubara berkurang.

Dari persamaan regresi pada gambar,

Produksi uap per batubara dengan faktor beban 50% : 0,0625 * 50 +

0,4994 = 3,6 t / t

Produksi uap per batubara dengan faktor beban 80%: 0,0625 * 80 + 0,4994 =

5,5 t / t

Dengan kata lain, bila boiler ini ditingkatkan faktor bebannya dari 50%

menjadi 80%,

(5.5-3.6)/3.6*100=53%・・・・・・・・・・・perbaikan efisiensi termal

53%！

Ini menunjukkan bahwa efisiensi termal dapat ditingkatkan hingga 53%.

Efek peningkatan ini adalah data selama 30 hari, yang dipengaruhi oleh kadar

air batubara dan selisih input angka, mengakibatkan perbedaan angka besar

terhadap hasil perhitungan simulasi, tetapi jika faktor beban boiler ditingkatkan,

adalah mungkin untuk secara signifikan mengurangi konsumsi bahan bakar.

Dengan cara ini, kiat penghematan bahan bakar dapat diperoleh dengan

merekam dan menganalisis data dalam satuan jam atau harian.

30

《Poin Hemat Energi》

i. Alasan efisiensi termal yang buruk ketika faktor beban boiler rendah

Bahkan jika boiler tidak menghasilkan uap, seperti yang ditunjukkan pada

gambar, untuk panas yang terbuang dari bodi boiler diperlukan sejumlah energi

terbuang sia-sia.

Energi limbah ini tidak terkait dengan faktor beban, jadi jika faktor beban

menurun, efisiensi termal boiler akan berkurang.

Energi limbah ini akan bertambah atau berkurang tergantung pada ukuran

boiler.

Energy terbuang

Energi yang dibutuhkan

walaupun tidak

menghasilkan uap

Rasio beban Energy untuk uap

Energy terbuang

100% Rasio beban

50%

Energy untuk uap

Boiler 20t Boiler 20t

ii. Multiple control boiler

Misalnya, bila memerlukan uap 24t,

31

Sebagaimana ditunjukkan dalam gambar, energi akan lebih efisien untuk

menghasilkan uap 20t dengan boiler 20t dan sisa 4t menggunakan boiler 5t yang

lebih sedikit energi terbuangnya daripada mengoperasikan dengan 2 unit boiler

berkapasitas 12t, efisiensi energi akan lebih baik.

Produksi uap 24t/h dengan 2 unit boiler 20t

Rasio beban

60%

12t

Energy terbuang

Energy untuk uap

Rasio beban

60%

12ｔ

Energy terbuang

Energy untuk uap

Boiler 20t Boiler 20t

Energy terbuang sedikit,

hemat energi

Produksi uap 24t/h dengan boiler 20t dan 5t

Energy terbuang

Rasio beban

100%

20t

Energy untuk uap

Boiler 20t

Rasio beban

80%

4ｔ

Energy terbuang

Energy utk uap

Boiler 5t

32

3.2 K U AN TI TAS U D ARA BLOWER

(1) RED UK SI UD ARA BERLEBIH D ALAM G AS BU ANG

PEMBAK ARAN

Biasanya, konsentrasi oksigen atmosfer selalu mengandung 21% oksigen.

Sejumlah oksigen dibutuhkan untuk bahan bakar tertentu, di mana jumlah

udara ditentukan, tetapi konsentrasi oksigen dalam gas pembakaran ini adalah

0%. Volume udara ini disebut volume udara teoritis.

Rasio volume udara berlebih dengan volume udara teoretis dapat dihitung

sebagai rasio udara (α) menggunakan rumus berikut.

Rasio udara (α) = 21 ÷ (21 - konsentrasi oksigen dalam gas buang)

3-2-1 Rumus

Jumlah udara berlebih dapat dihitung dengan rumus berikut.

Jumlah udara berlebih = Rasio udara (α) -1

3-2-2Rumus

Ratio udara optimal

Jumlah udara

teoritis

O2=0%

α =1.7

5

O2=9%

α =3.5

O2=15%

Udara berlebih =0.75

Udara berlebih =2.5

Gambar3-2-1 Diagram skematik jumlah udara teoritis, rasio udara dan kelebihan udara

Misalnya, volume udara teoretis (Ao) batubara coklat (kadar air 25,8%, karbon

45,84%, hidrogen 3,44%, oksigen 15,04%, sulfur 0,72%, nilai kalor 4,407 kkal /

kg) dihitung dari persamaan berikut (3): 4,5 N ㎥ per kg batubara.

33

Ao = 8.89*C + 26.7*(H - O/8) + 3.33*S (N ㎥/kg)

3-2-3Rumus

Volume udara teoretis (Ao)＝ 8.89*45.84/100 + 26.7*(3.44/100 –

15.04/100/8) + 3.33*0.72/100

≒ 4.5N ㎥/kg

Dengan kata lain, untuk membakar batubara ini dengan boiler pada konsentrasi

oksigen 9%, perlu untuk mengontrol blower untuk mengirimkan 7.880 ㎥ udara

per ton dengan blower.

Bila konsentrasi oksigen adalah 15%, itu berarti perlu mengirimkan udara dua

kali lebih banyak dari 15.740 ㎥.

34

Udara berlebih

11,240 ㎥

Batu bara 1t

Pembakaran

Konsentrasi O2：

Udara utk pembakaran

4,500 ㎥

Gambar3-2-2 Skema pembakaran batubara dan volume udara

1) Alasan perlunya tindakan

Jika udara yang melebihi dari yang dibutuhkan untuk pembakaran dikirim ke

boiler, udara berlebih dipanaskan dan dibuang, misalnya, jumlah uap yang

dihasilkan oleh boiler berkurang, berarti efisiensi termal boiler berkurang.

Misalnya, jika seharusnya membakar pada konsentrasi oksigen 9%, maka bila

membakar dengan 15%, berdasarkan gambar (4), berarti memanaskan dan

membuang udara berlebih 2.5-0.75 = 1.75 kali lipat.

Jumlahnya adalah 1,75 * 4,5 N ㎥ / kg = 7,88 N ㎥ / kg udara berlebih per 1 kg

batubara, yang akan dipanaskan dan dibuang.

Jumlah panas berikut diperlukan untuk memanaskan udara.

Nilai kalori yang diperlukan untuk pemanasan udara = 0.307 * Suhu udara +

2.92 * 10-5 * (Suhu udara) 2 (kkal / N ㎥)

3-2-4Rumus

Misalnya, jika suhu gas buang dipanaskan pada 200 ° C, jumlah panas yang

dibuang karena udara berlebih adalah 418 kkal / kg sebagaimana dihitung oleh

Persamaan (5), dan energi yang terbuang adalah sekitar 10% dari nilai kalori

batubara.

Gambar, adalah diagram skematis dari konsumsi energi batubara yang dibakar

dalam boiler.

35

36

Energi yang dikonsumsi oleh bodi boiler, abu pembakaran, dan air blowdown

hampir konstan, tetapi jika panas terbuang dari gas pembakaran meningkat,

energi yang digunakan untuk menghasilkan uap akan berkurang.

Panas terbuang dari bodi

boiler sekitar 5%

Gas pembakaran>5% ※Sangat berubah akibat

konsentrasi oksigen

economizer

Recovery panas sekitar 5%

Pembangkit panas batubara 100%

uap～

37

2) Metode tindakan utama

① Dengan asumsi bahwa jumlah input batubara konstan, ukur konsentrasi

oksigen dalam gas buang dan secara bertahap turunkan frekuensi blower

untuk mengurangi aliran udara sehingga konsentrasi oksigen dikurangi

menuju nilai target.

Metode kongkritnya adalah sbb :

i Setting nilai target konsentrasi oksigen

Konsentrasi oksigen ideal sesuai jenis boiler sbb :

Tabel3-2-1 Konsentrasi oksigen sesuai bahan bakar boiler dan volume lelebihan

udara

Jenis bahan bakar Kelebihan udara(%) Konsentrasioksigen(%)* A thracite 40 6

Coke oven gas 5-10 1-1.9 Naturalgas 5-10 1-1.9

Coke pulverized 15-20 2.7-3.5 Stoker batu bara 20-30 3.5-4.8

M inyak (№2and №6) 10 to 20 1.9-3.5 Sem ianthracite w ith hand firing 70 to 100 8.6-10.5 Sem ianthracite,w ith stoker 40 to 70 6-8.6

Sem ianthracite,w ith traveling grate 30 to 60 4.8-7.9 *Basis gas kering

Dari Tabel 3-2-1, sangat ideal bahwa rasio udara adalah 1,7 hingga 2,0

(konsentrasi oksigen 8,6 hingga 10,5%) bila mengoperasikan pembakaran secara

manual dengan tungku stalker. Namun, karena sulit mengendalikan disebabkan

fluktuasi beban boiler, dll., maka setting angka targetnya dengan toleransi.

(Misalnya, dalam kasus tungku stalker, jika sebelum tindakan sekitar 13%,

tetapkanlah target sekitar 9%.）

Jika sulit untuk menetapkan nilai target, ulangi langkah (2) dan targetkan

untuk mengoperasikan pada konsentrasi oksigen serendah mungkin.

38

ii Kontrol konsentrasi oksigen dengan menejemen pengoperasian

Tergantung pada tingkat permukaan air mendidih, air umpan disuplai secara

otomatis.

Kumpulkan data kecepatan input batubara (frekuensi stalker dan frekuensi

konveyor sekrup), frekuensi blower, tekanan uap dan konsentrasi oksigen di

awal, kemudian setelah itu setting frekuensi blower dan jumlah input batubara

(frekuensi) pada konsentrasi oksigen target.

Pekerjaan ini harus dilakukan dengan meminta saran dari engineer spesialis

boiler atau dengan meminta bantuan perusahaan servis maintenance.

＊Sebaiknya untuk memasang oksimeter dalam saluran gas buang segera setelah

saluran/ducting gas buang di mana atmosfer belum bercampur masuk ke dalam

gas buang. Pengukur konsentrasi oksigen dapat dibeli mulai dari 150.000 yen


Efek pengurangan konsentrasi oksigen dapat diperiksa dari gambar berikut.

Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar, ketika suhu gas buang adalah

200 ° C dan konsentrasi oksigen berkurang dari 12% menjadi 8%, bahan bakar

dapat dikurangi 4,5%.

17.5%

13%

200℃

Gambar3-2-4 Hubungan antara suhu gas buang dan rasio kerugian energi pada setiap

konsentrasi oksigen

39

Tabel ini sebaiknya dilampirkan karena setiap operator dapat memahami

efisiensi pembakaran dari waktu ke waktu dengan menempelkannya ke panel

display seperti konsentrasi oksigen.

40

air

3.3 K ON SEN TRASI O K SIG EN D AN SUHU D ALAM G AS BU ANG

1) Item tindakan utama

① Pengukuran suhu gas buang

Dengan mengetahui konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang

pembakaran dalam gas buang, akan dapat diketahui jumlah heat loss.

Suhu gas buang diukur pada inlet saluran gas buang bodi boiler.

Pipa Uap

Boiler Lokasi ukur suhu gas buang

Input batu bara

gas buang

Economizer

Air umpan

stalker Ke proses produksi

Blower Gambar 3-3-1 Titik ukur suhu gas buang

Kemudian pada Gambar 3-1, untuk economizer, jumlah energi panas yang

didapat oleh economizer dapat diperkirakan dengan mengukur suhu dan

konsentrasi oksigen pada inlet dan outlet gas buang.

Jika suhu outlet gas buang economizer adalah >130 ° C dengan faktor beban

boiler > 90% , dapat diperkirakan area luas heat exchanger economizer kurang.

Hal ini dapat terjadi pada sistem boiler yang selama ini mengggunakan air

umpan dengan suhu ruangan, lalu menggunakan air umpan yang telah dicampur

dengan air kondensasi untuk menaikkan suhu air.

Tambahan bila melakukan instalasi economizer , maka akan dapat lebih efisien

lagi dalam me-recovery energi yang terbuang.

41

② Pengukuran konsentrasi oksigen

Karena konsentrasi oksigen tidak akan berubah selama udara tidak bercampur,

maka dapat dilakukan pengukuran di manapun sesuai kondisi tersebut.


① Recovery panas terbuang dengan economizer

Sebagai contoh, jumlah panas yang diperoleh oleh economizer dengan suhu

gas buang inlet 230 ° C, suhu outlet 160 ° C, dengan konsentrasi oksigen 10%

(termasuk panas yang dilepaskan dari economizer) berdasarkan Gambar 2-4.

kira-kira 5% di-recovery.

Suhu gas buang inlet 230℃, O210%

Pre-heated air umpan

economizer

Air umpan 70℃

Suhu gas buang outlet 160℃

Dapat me-recovery panas terbuang setara

5% konsumsi batubara

Gambar 3-3-2 Diagram skematik recovery panas terbuang oleh economizer

42

Dikutip dari gambar 3-2-4

Selanjutnya, seperti yang ditunjukkan di bawah ini, jika economizer

ditambahkan dan suhu outlet mencapai 130 ° C, sekitar 2% dari panas terbuang

akan diperoleh kembali dari semua gambar.

43

44

Suhu gas buang inlet 230℃, O210%

Pre-heated air umpan

economizer

Economizer

tambahan

Air umpan70℃

Suhu gas buang outlet 130℃

Dapat me-recovery panas terbuang

setara 7% konsumsi batubara

Gambar3-3-3 Diagram skematik recovery panas terbuang dengan penambahan economizer

45

3.4 TEK AN AN U AP


Energi yang dimiliki uap, yaitu entalpi uap jenuh, dapat diketahui dari tekanan

uap. Selain itu, jika suhunya diketahui, entalpi air umpan dapat dihitung, dan

energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan uap dapat dihitung.

Tabel 3-4-1 menunjukkan hubungan antara tekanan uap, suhu, dan entalpi.

Tabel 3-4-1 Menunjukkan hubungan antara tekanan uap, suhu, dan entalpi.

蒸気圧(bar)

bar

温度

℃

蒸気潜熱

kcal/kg

飽和水の比エンタルピ

kcal/kg

飽和蒸気のエンタルピ

kcal/kg 0 99.6 539.6 99.8 639.3 1 120.2 526.2 120.6 646.8 2 133.5 517.1 134.2 651.3 3 143.6 509.9 144.5 654.4 4 151.8 503.8 153.0 656.8 5 158.8 498.5 160.3 658.7 6 165.0 493.7 166.6 660.3 7 170.4 489.3 172.3 661.6 8 175.4 485.3 177.5 662.8 9 179.9 481.5 182.3 663.7 10 184.1 477.9 186.7 664.6 11 188.0 474.5 190.8 665.3 12 191.6 471.3 194.7 666.0

*蒸気表より引用。なお、圧力はゲージ圧。

**1kcal=4.184kJとして算定。

Silakan kutip nilai terperinci dalam tabel dari URL di bawah ini.


Dari tabel, untuk menghasilkan 1kg uap 8bar, diperlukan nilai kalor 662,8 kkal

/ kg.

Namun, jika suhu air umpan yang digunakan untuk menghasilkan uap adalah

70 ° C, energi yang dibutuhkan oleh boiler adalah 592,8 kkal / kg seperti yang

ditunjukkan pada gambar.


46

Enthalpy 662.8kcal / kg uap 8 bar

Entalpi air umpan 70kcal/kg

Energi yang dibutuhkan boiler 662.8kcal/kg-70kcal/kg=592.8kcal/kg


① Reduksi batubara melalui tekanan uap yang tepat

Misalnya, bila menggunakan air panas 130 ° C dari uap melalui heat exchanger

di proses produksi, dibandingkan uap 8bar, 5bar dan 3bar. Di sini, efisiensi

termal boiler diperkirakan 80%.

Dari gambar 4-1, Uap 3bar ⇒ Pakai panas laten uap 509,9 kkal/kg Uap 5bar ⇒ Pakai panas laten uap 498.5kcal/kg Uap 8bar ⇒ Pakai panas laten uap 485.3kcal/kg

《Contoh perhitungan》

Reduksi 6.3%

Reduksi 3.4%

Uap 3bar : (509.9-485.3) /485.3/ (80% / 100) efisiensi boiler * 100 =

6.3%

Uap 5bar：(498.5-485.3)/485.3/(80%/100)efisiensi boiler*100 = 3.4%

Dengan kata lain, jika uap 3bar digunakan, jumlah batubara yang

digunakan dapat dikurangi sekitar 6,3%, dan jika 5bar digunakan,

pengurangan 3,4% dapat dicapai.

Untuk 8bar dan 5bar, entalpi uap adalah berdasarkan tabel,

(662.8-558.7)/662.8/(80%/100)efisiensi boiler*100 = 0.8%

Untuk uap 5bar adalah 0,8%, tetapi efisiensi energi ditingkatkan.

② Efek hemat energi dengan recovery kondensat

Air terkondensasi adalah air panas bersuhu dan bertekanan tinggi. Dengan

mengumpulkan air panas ini dan menggunakannya sebagai air umpan boiler,

dapat mengurangi pemakaian batubara yang digunakan dalam boiler.

《Contoh perhitungan》

47

Suhu recovery kondensat：100℃

Rasio recovery kondensat：60%

Suhu softener（Air penukar ion）：30℃

Tekanan uap yang dihasilkan：8bar

Efisiensi termal boiler：80%

Suhu air umpan boiler＝100℃*60%/100 + 30℃*40%/100 = 72℃

Nilai kalor yang diperlukan untuk menghasilkan uap tanpa recovery

kondensat：

662.8kcal/kg – 30kcal/kg =632.8kcal/kg

Nilai kalor yang diperlukan untuk menghasilkan uap setelah adanya recovery

kondensat：

662.8kcal/kg – 72kcal/kg =590.8kcal/kg

Efisiensi perbaikan＝(632.8kcal/kg-590.8kcal/kg)/

632.8kcal/kg*100/(80%/100) =8.3%

Dengan kata lain, dengan mengumpulkan air kondensat sebesar 60% dan

suhu 90 ° C, konsumsi bahan bakar akan berkurang sebesar 8,3%.

48

Entalpi uap 8bar,662.8kcal/kg

Entalpi air umpan

30kcal/kg

Energi untuk boiler

662.8kcal/kg-30kcal/kg=632.8kcal/kg

Sebelum recovery kondensat

Entalpi air umpan

72kcal/kg

Energi untuk boiler

662.8kcal/kg-72kcal/kg=590.8kcal/kg

Setelah recovery kondensat

49

3.5 AIR U MPAN


Dengan meningkatkan kualitas air umpan, maka dapat mengurangi air

blowdown yang dibuang, sehingga mengurangi jumlah bahan bakar yang

digunakan.

Standar kualitas air yang diinginkan untuk air umpan dievaluasi dengan jumlah

residu penguapan yang tersisa ketika air diuapkan.

Karena boiler selalu menguapkan air, bahan yang tetap berada di pipa dalam

boiler karena tidak menguap menjadi kerak dan sejenisnya, yang mengurangi

konduktivitas termal pipa dan menurunkan efisiensi termal ketel.

Konduktivitas listrik digunakan sebagai indeks untuk mengevaluasi residu

penguapan ini karena mudah diukur. Namun, metode ini adalah metode

perhitungan perkiraan.

Foto : Provided by SATO SHOUJI INC.

Kualitas air dengan konduktivitas listrik < 200μS / cm diharapkan sebagai air

umpan untuk boiler, tetapi pedoman ini bervariasi tergantung pada komponen

yang terkandung dalam air.

50

+

+


Meningkatkan kualitas air dan menurunkan konduktivitas listrik, rasio

blowdown berkurang, dan sebagai hasilnya akan mengurangi jumlah batubara

yang digunakan dalam boiler.

Heat loss karena blowdown11.1%

Diperlukan kalor

590,8 kkal / kg untuk menghasilkan uap

23kcal/kg = 614.8kcal/kg

Konduktivitas listrik dari air umpan

500μ S / cm ⇒ 100μ S /

cm

Efek pengurangan bahan bakar 3,2%

Heat loss karena blowdown 2.2%

Diperlukan kalor

590,8 kkal / kg untuk menghasilkan uap

4.1kcal/kg = 594.9kcal/kg

《Kondisi perhitungan》

Kondisi setting blowdown boiler：4500μS/cm

Konduktifitas listrik air umpan（softener）：500μS/cm

Tekanan uap：8bar、suhu uap175.4℃（kutipan dari tabel 4-1）

Entalpi uap：662.8kcal/kg

Suhu air umpan：72℃

Suhu softener：30℃

Entalpi air blowdown：177.5kcal/kg（dikutip dari tabel 4-1）

Perkiraan rasio blowdown：500(μS/cm) /4500(μS/cm)*100 = 11.1%

Jumlah heat loss per kg uap karena blowdown adalah,

Heat loss：11.1%/(100-11.1%)*(177.5kcal/kg-

30kcal/kg)/(80%/100)=23kcal/kg

51

Nilai kalori yang dibutuhkan menghasilkan uap：662.8kcal/kg-72kcal/kg +

23kcal/kg =614.8kcal/kg

Konduktivitas listrik air umpan setelah perbaikan：100μS/cm

Rasio blowdown setelah perbaikan：100(μS/cm) /4500(μS/cm)*100 = 2.2%

Sama juga,

Nilai heat loss：2.2%/(100-2.2%)*(177.5kcal/kg-

30kcal/kg)/(80%/100)=4.1kcal/kg

Nilai kalori yang dibutuhkan menghasilkan uap：662.8kcal/kg-72kcal/kg +

4.1cal/kg =594.9kcal/kg

Efek reduksi bahan bakar＝(614.8kcal/kg – 594.9kcal/kg)/614.8kcal/kg*100

= 3.2%

Untuk membuat air keperluan boiler < 100μS/cm, digunakan perangkat

produksi air jernih tipe membran RO , sebelum memasuki proses RO air mentah

perlu mendapatkan pre-treatment karbon aktif.

52

Perangkat membran Reverse osmosis

Source : Website of ORGANO COPORATION

Perangkat penyaringan Karbon Aktif otomatis penuh

Source : Website of ORGANO COPORATION

53

3.6 AIR BLOWD OWN

(1) PEN GUK URAN VOLU ME BLOWD OWN

Metode perhitungan dengan konduktifitas listrik

Air Blowdown adalah air panas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi yang

menghasilkan uap dalam jumlah besar ketika tekanannya dikurangi menjadi

tekanan atmosfer.

Ketika panas terbuang dari air blowdown di alihkan ke dalam softwater dengan

heat exchanger, tidak terjadi uap dan menjadi mungkin untuk mendapatkan

kembali panas terbuang ke dalam soft water, sehingga mengurangi konsumsi

bahan bakar.

Blow water

bersuhu tinggi

HE tipe shell dan tube

Pre-heated softwater

Ke tangka air umpan

softwater

Buang blow water suhu

rendah blowdowndown

Gambar 3-6-1 Diagram skematis recovery panas terbuang blow water

54

HE shell & tube HE U-tube

by Fuji Industry

by Fuji Industry

Gambar 3-6-2 Contoh Heat Exchanger

Source: Website of Fuji Industry Co.,Ltd

※HE U-tube dapat dilepas, mudah untuk maintenance


Bergantung pada rasio recovery heat exchanger, tetapi dapat dipulihkan sekitar

80% dari panas terbuang yang dihitung dengan “⑤ Air umpan”.

55

3.7 LAIN -LAIN

(1) PO IN PERH ATIAN PERAN GKA T PEN GO LAH AN G AS BU AN G

Peralatan pengolahan gas buang yang dipasang di boiler harus disetting untuk

memungkinkan pengoperasian yang berkelanjutan kecuali untuk keperluan

khusus,

Misalnya, dalam hal bag filter, filter dibagi menjadi beberapa ruangan dan

digunakan secara terus-menerus saat regenerasi secara bergantian.

Menghentikan boiler untuk meregenerasi bag filter atau menurunkan faktor

beban untuk menurunkan suhu gas buang yang diproses oleh filter akan

mengurangi efisiensi termal boiler.


Jika perlu untuk menurunkan suhu gas buang ke suhu di mana bag filter dapat

digunakan, economizer dapat ditambahkan untuk meningkatkan tingkat

pemulihan panas terbuang (lihat Gambar 3-3-3).

56

Gas

Udara kompresi

Filter sedang

proses gas

buang

Filter Filter sedang regenerasi

Gas buangans

Dust

Menggunakan bag filters sewaktu

sedang diregenerasi bergantian

Gambar 3-7-1 Gambar skematis bag filter

57

gas buang

Econo

(2) TIN D AK AN IN SULASI D E NGAN MA TERIAL IN SU LA SI

TERMAL

Bodi boiler dilakukan insulasi panas, tetapi ada banyak kasus di mana tindakan

insulasi tidak diterapkan untuk fasilitas setelahnya seperti saluran gas buang, pipa

kondensat, tangki suplai air, dll.

Khususnya, untuk saluran dari bodi boiler ke economizer, suhu gas buang

menurun karena panas terbuang, pada akhirnya jumlah panas terbuang yang dapat

dipulihkan berkurang.

Berkat tindakan insulasi ducting/saluran, maka karena suhu ruangan boiler

turun, tercipta perbaikan lingkungan kerja bagi operator.

Gambar 3-7-3 menunjukkan termografi dari saluran gas buang yang sama di

mana tindakan insulasi panas telah diterapkan dan yang di mana tindakan insulasi

panas belum diterapkan. Setelah diterapkan suhu berkurang hingga 40℃.

Uap Bagian yang diharapkan tindakan insulasi dilakukan

Input

batu bara

Boiler

mizer

stalker Ke alat pengolahan

Blower

Gambar3-7-2 Bagian yang diharapkan tindakan insulasi dilakukan

58

Belum insulasi

Gas buang

Sudah insulasi

Gambar3-7-3 Sebaran suhu yang sudah tindakan dan belum


Misalnya, langkah insulasi panas dari saluran dengan suhu permukaan 90 ° C

dan insulasi panas dengan ketebalan 2,5cm dan konduktivitas termal 0,049W

/ mK akan mengurangi jumlah panas yang dihamburkan lebih dari 80%, dan

suhu permukaan akan turun hingga sekitar 40 ° C.

Selain itu, dijual material insulasi model yang mudah dilepas.

59

Gambar 3-7-4 Contoh pengerjaan di katup uap dan tangka air panas dengan material

mudah dilepas

60

Quoted from Nichias Corporation's catalog

Gambar 3-7-5 Material insulasi berbentuk roll dengan coating alumunium pada permukaan

*dapat dikerjakan bebas dipotong

61

(3) TIN D AK AN TERH AD AP KEBO CORAN U AP D ARI STEAM TRAP

Dalam perpipaan uap, kondensat secara konstan dihasilkan, dan kondensat ini

perlu dipisahkan dari uap untu kemudian direcovery. Perangkat yang

memisahkan uap dan kondensat ini disebut steam trap.

Berbagai jenis steam traps dijual, seperti mekanis dan kontinu, tetapi seiring

waktu performa akan menurun dan terjadi kebocoran steam.

Pipa uap

Uap

Dryer etc Heat exchanger

Steam trap Kebocoran

Air kondensat Air kondensat

Boiler Pipa untuk air kondensat

Flash tank

Gambar 3-7-6 Skema steam trap dan kebocoran steam


Misalnya, langkah insulasi panas dari saluran dengan suhu permukaan 90 ° C

dan insulasi panas dengan ketebalan 2,5cm dan konduktivitas termal 0,049W /

mK akan mengurangi jumlah panas yang dihamburkan lebih dari 80%, dan suhu

permukaan akan turun hingga sekitar 40 ° C.

Selain itu, dijual material insulasi model yang mudah dilepas.

62

New LAPORAN AKHIR KERJASAMA LITBANG SERVICE FOR … AKHIR MURC.pdf · 2020. 3. 12. · laporan akhir kerjasama litbang service for energy through agro centre for agro kerjasama balai

Documents