-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Upaya peningkatan efisiensi pada boiler dapat dilakukan
dengan
menggunakan supercritical boiler dan dengan meningkatkan
temperatur udara
sebelum masuk ke dalam boiler. Udara yang memiliki temperatur
tinggi mampu
menghasilkan proses pembakaran yang sempurna. Pemanasan awal
udara ini
dapat menggunakan instrumen air heater yang memanfaatkan sistem
heat
exchanger antara gas buang yang akan dikeluarkan ke cerobong
dengan udara
yang akan dimanfaatkan untuk proses pembakaran pada furnace.
Semua instrumen sistem pembangkit tenaga listrik termasuk air
heater yang
digunakan secara berkelanjutan akan mengalami performa yang
semakin menurun
disebabkan oleh adanya korosi, kebocoran udara (air leakage),
pressure drop,
heat loss sehingga operasinya tidak optimal seperti semula.
Dalam penanganan
korosi pada heating element dari air heater terutama bagian cold
end layer dapat
diatasi dengan menggunakan proses pelapisan enamel dan penurunan
tekanan
pada sistem soot blower.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimakah pengaruh lapisan enamel dan penurunan tekanan soot
blower
terhadap efisiensi air heater PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI?
1.3 Batasan Masalah
Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode
eksperimental.
Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai
berikut:
1. Variabel bebasnya adalah temperatur inlet dan outlet flue gas
dan combustion
air, tekanan soot blower sebelum dilapisi enamel 1 MPa dan
sesudah dilapisi
enamel 0,6 MPa, heating element sebelum dan sesudah dilapisi
enamel.
2. Variabel terikatnya adalah efisiensi air heater pada sisi gas
buang dan udara.
3. Variabel kontrolnya adalah sebagai berikut.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
2
a. Putaran rotor air heater 1 rpm.
b. Data sebelum pelapisan enamel dan penurunan tekanan soot
blower diambil
rata-rata pada bulan Juni - Juli 2012 dan data sesudah pelapisan
enamel dan
penurunan tekanan soot blower diambil rata-rata pada bulan
Januari - Februari
2014.
c. Temperature udara masuk air heater diasumsikan tetap
31oC.
d. Prosentase kebocoran pada air heater 3A dan 3B diasumsikan
sama, hal ini
diakibatkan oleh :
Data O2 diambil dari O2 analyzer di area output economizer dan
output ID
fan (FGD inlet).
Kondisi seal plate antara air heater 3A dan 3B sama setelah
penggantian
pada bulan Desember 2013.
e. Data temperature yang diambil di area air heater menggunakan
probe
instrument yang telah terpasang di area tersebut.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh lapisan enamel terhadap efisiensi Air
heater.
2. Mengetahui pengaruh penurunan tekanan soot blower terhadap
efisiensi Air
heater.
3. Mengetahui perbandingan efisiensi air heater sebelum dan
sesudah pelapisan
enamel dan penurunan tekanan pada soot blower.
1.5 Manfaat Penelitian
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan ini, maka
diharapkan
penelitian ini dapat diambil manfaatnya, antara lain :
1. Dapat mengetahui efisiensi tertinggi dari berbagai variasi
yang dilakukan.
2. Dapat diaplikasikan secara berkelanjutan dalam pemenuhan
efisiensi yang
maksimal.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
3
1.6 Sistematika Penulisan
Bagian awal terdiri dari lembar pengesahan, kata pengantar,
daftar isi, daftar
gambar, daftar table, daftar lampiran.
Bagian isi terdiri dari 5 bab, yaitu Bab I Pendahuluan berisi
tentang latar
belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat
penelitian dan sistematika penulisan. Bab II Tinjauan Pustaka
berisi tentang
PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI dan teori dasar yang berhubungan
dengan Air
heater. Bab III Metodologi Penelitian berisi spesifikasi alat,
variabel penelitian,
diagram alir penelitian. Bab IV Hasil dan Pembahasan berisi
pengolahan data,
perhitungan data, data hasil perhitungan, studi kasus dan
pemecahan masalah,
analisa perhitungan. Bab V Penutup berisi kesimpulan dari hasil
penelitian dan
saran-saran yang dapat mendukung pengembangan dalam penelitian
selanjutnya.
Bagian akhir laporan berisi tentang daftar pustaka dan
lampiran-lampiran
yang mendukung penjelasan di dalam pembahasan.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Data Umum Perusahaan
2.1.1 Latar Belakang Perusahaan
Kebutuhan energi listrik adalah hal yang paling vital dalam
seluruh aktivitas
kehidupan manusia guna meningkatkan kesejahteraan dan kemakmuran
hidup.
Untuk memnghasilkan energi listrik harus melalui suatu proses
yang panjang dan
rumit. Energi listrik sangat mempermudah dalam pemenuhan
kebutuhan manusia,
mengingat sifat dari energi listrik yang mudah disalurkan dan
dikonversikan ke
dalam bentuk energi yang lain,seperti energi cahaya , energi
mekanik, energi
kalor, dan sebagainya.
Perkembangan penduduk yang semakin pesat, mengakibatkan
peningkatan
konsumsi teknologi serta dunia usaha, sehingga kebutuhan akan
energi listrik
terus meningkat. kebutuhan ini bahkan belum mamapu dipenuhi
secara optimal
oleh PLN, oleh karena itu sejak diberlakukannya UU No. 15 Tahun
1985, PP No.
10 Tahun 1989 dan Keputusan Presiden Nomor 37 Tahun 1992
memberikan ijin
kepada piha swasta unuk ikut berpartisipasi dalam usaha
ketenagalistrikan di
bidang Pembangkit transmisi dan Distribusi.
Sesuai dengan PERPRES 71 / Thn 2006, pemerintah telah
menugaskan
kepada PT. PLN untuk melakukan Percepatan Pembangunan Pembangkit
Tenaga
Listrik yang menggunakan bahan bakar Batubara. Pembangunan PLTU
Batubara
dibagi menjadi 2 tahap yaitu Tahap I kapasitas sekitar 10,000 MW
untuk
menggantikan PLTU berbahan bakar minyak dan 10,000 MW tahap II
untuk
menjaga sebagian besar demand beban khususnay di Pulau Jawa
Madura Bali
yang akan dibangun baik oleh PT. PLN maupun Swasta.
Salah satu perusahaan listrik swasta adalah PT. Paiton Energy
dan
PT.Edison Mission Operation ang Maintenance Indonesia yang
mengoperasikan
dan memelihara PLTU Paiton Unit 7 dan 8. Namun sejak Desember
2004, PT.
Edison Mission Operation and Maintenance Indonesia (PT. EMOMI)
digantikan
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
5
oleh PT. Internasional Power Mitsui Operation and Maintenance
Indonesia (PT.
IPMOMI).
Pada proses pembangkitann tenaga listrik diperlukan kontinuitas
produksi
energi listrik. Hal ini disebabkan karena PT. IPMOMI sendiri
merupakan salah
satu Pembangkit Listrik yang mensuplai llistrik untuk wilaya
Jawa dan Bali.
Dengan kapasitas total 1230 MW net atau 615 Mw net untuk per
unitnya, PLTU
Paiton Unit 7 dan 8 diharapkan mampu memenuhi kebutuhan listrik
masyarakat
wilayah Jawa dan Bali. Dalam mensuplai listrik untuk kebutuhan
wilayah Jawa
dan Bali tersebut, PLTU Paiton Unit 7 dan 8 dilengkapi dengan
peralatan yang
mendukung dalam sistem PLTU secara keseluruhan.
Untuk memenuhi target pemerintah / PLN dalam hal penyediaan
tenaga
listrik di Jawa Madura Bali pada percepatan pembangunan
pembangkit listrik
Tahap II maka PT. Paiton Energy ditunjuk pemerintah untuk projek
perluasan /
Expansion Project PLTU di Paiton dengan membangun PLTU Unit
#3
berkapasitas 1 x 815 NMW. Sehingga total PLTU Batubara yang
dikelola oleh
PT. Paiton Energy adalah 2045 NMW di Paiton, Probolinggo
1.2 Deskripsi Umum Perusahaan
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Paiton unit 7 dan 8
merupakan dua
unit pembangkit listrik yang menggunakan turbo generator
berbahan bakar
batubara sebagai penghasil uap panas (steam) dengan kapasitas
maksimum 2 x
645 NMW (net) atau 2 x 670 GMW (gross). Kedua unit ini
beroperasi dengan
factor kemampuan rata rata 85% per tahun. Dengan memproduksi
energy listrik
rata rata 9,158,580 MWH per tahun dan mengonsumsi betubara kira
kira 4,6
juta ton per tahun (bila HHV : 4800 Kcal / Kg & Heat Rate
2447 Kcal/Kwh).
Batubara tersebut didatangkan dari tambang batubara Adaro dan
Kideco di
Kalimantan Timur dengan menggunakan tongkang maupun kapal.
Batubara
tersebut ditampung di penimbunan batubara (coal stock pile) di
lokasi PLTU
Paiton. PLTU Paiton unit 7 dan 8 ini dimiliki oleh Paiton Energy
Company yang
dioperasikan PT. International Power Maintenance and Operation
Indonesia
(IPMOMI). Pembangunan proyek ini ditujukan untuk memenuhi
kebutuhan
energy listrik Jawa dan Bali. Proyek ini adalah implementasi
dari kebiijaksanaan
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
6
pemerintah Indonesia dalm pertumbuhan diversifikasi energi.
Dalam hal ini,
kandungan batubara yang ada di Indonesia akan dimanfaatkan
sebagai sumber
pembangkit tenaga listrik, dan mengurangi ketergantungan
terhadap minyak bumi.
PLTU unit 3 Paiton merupakan salah satu proyek percepatan
pembangunan
pembangkit listrik tahap II dengan kapasitas 1 x 815 NMW yang
berbahan bakar
batubara. Bilamana kemampuan beroperasi 90% dalam setahun maka
perkiraan
total energy yang dihasilkan adalah : 6,425,460 MWH / tahun dan
mengonsumsi
batubara sebesar 3,06 juta ton pertahun (bila HHV : 4800 Kcal /
Kg & Heat Rate
2286 Kcal/Kwh).
Hingga saat ini Perusahaan Konsorsium dari PT. Paiton Energi
yang
memiliki saham dari proyek PLTU Paiton unit 7 dan 8 serta unit
3, antara lain :
Gambar 2.1 Pemegang Saham PT. Paiton Energy
Sumber : PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI
2.1.2 Struktur Organisasi
Organisasi merupakan sarana dalam menunjang tercapainya suatu
tujuan.
Dalam pengertian dinamis, organisasi adalah tempat dan alat bagi
sekelompok
badan usaha baik swasta maupun instansi pemerintah yang lebih
menekankan
pada subyek atau pelaku yaitu interaksi antara orang-orang yang
berada dalam
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
7
organisasi tersebut. Dengan adanya struktur organisasi akan
memberikan suatu
penjelasan terhadap pendelegasian tugas dan wewenang pada
anggota organisasi,
dengan demikian akan membantu kelancaran aktivitas organisasi
tersebut.
Struktur organisasi di PT. IPMOMI, PLTU Paiton unit 7 dan 8
dibagi atas
delapan departemen yaitu: Fuel and Ash Department, Production
Manager,
Community and Human Resources Department, Healthy Safety System
and
Compliance Department, Procurement Department, Engineering
Manager,
Maintenance Manager, Finance dan Coorporate Service Department,
dimana
masing masing departemen tersebut dipimpin langsung oleh seorang
Manager
yang membawahi Supervisor atau Shift Supervisor, Engineer,
Senior Optech,
Teknisi, Sekretaris serta beberapa Administrasi.
Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa struktur organisasi
yang efektif
menjamin keberhasilan perusahaan dari mutu kerja setiap karyawan
yang
berusaha konsisten terhadap tujuan organisasi, yaitu perbaikan
terus menerus
menuju kesempurnaan operasi dan integritas. Bagan struktur
organisasi PT.
IPMOMI yang saat ini sudah berlaku dapat dilihat pada gambar
berikut :
Gambar 2.2 Stuktur Organisasi PT. IPMOMI Paiton
Sumber : PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
8
2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
2.2.1 Definisi PLTU
PLTU atau Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah pembangkit
yang
mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi
listrik. Bentuk
utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang
dihubungkan ke
turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap
panas/kering. Pembangkit
listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar
terutama batu bara
dan minyak bakar serta MFO (Marine Fuel Oil) untuk start up
awal.
2.2.2 Prinsip Kerja PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI
Prinsip kerja PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI secara umum
adalah
pembakaran batubara pada boiler untuk memanaskan air dan
mengubah air
tersebut menjadi uap yang sangat panas yang digunakan untuk
menggerakkan
turbin dan menghasilkan tenaga listrik dari kumparan medan
magnet di
generator.
Gambar 2.3 Skema PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI
Sumber : PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
9
Proses berawal dari air yang dipompa ke condenser, kemudian
dari
condenser dipompa ke polisher untuk diproses agar korosi dan
pengendapan
hilang, setelah itu dipompa ke feed water heater 1, 2, 3 dan 4
untuk
dipanaskan dan kemudian dialirkan ke deaerator untuk
menghilangkan gas gas
O2 dan CO2 kemudian dipompa lagi menuju ke feed water heater 6,
7, 8 yang
selanjutnya akan diteruskan di economizer untuk dinaikan
temperaturnya dan
selanjutnya menuju ke water separator untuk dipisahkan antara
uap dan air,
setelah itu super heated steam yang ada akan melalui first super
heater, secondary
super heater dan membentuk super heated steam yang akan
digunakan untuk
memutar HP turbine sehingga tekanan dan temperaturnya akan turun
sehingga SH
steamnya perlu pemanasan ulang yang terjadi di reheater, dari
reheater ini SH
Steam akan dikembalikan untuk memutar IP dan LP turbine. Di
dalam turbine ini
akan terjadi konversi energi thermal dari Steam menjadi energi
mekanis berotasi
yang menyebabkan rotor turbin berputar. Perputaran Rotor ini
yang akan
menggerakkan generator dan akhirnya oleh generator energi
mekanis akan diubah
menjadi energi listrik.
PLTU Paiton Unit 3 PT.IPMOMI menggunakan supercritical boiler,
steam
turbine, generator, dll. Plant Unit 3 ini dapat menghasilkan 815
NMW dengan
voltage 27 kV dan menggunakan generator step-up transformer
serta terkoneksi
ke 500 kV grid. Keuntungan dari penggunaan supercritical power
plant ini yaitu :
1. Mengurangi emisi CO2 secara signifikan.
2. Mengurangi biaya bahan bakar guna meningkatkan efisiensi.
3. Bisa menggunakan biomassa.
4. Mengurangi emisi NOx, SOx, dll
5. Bisa dikombinasikan dengan teknologi penangkap CO2 secara
tepat.
6. Biaya plant sebanding dengan sub-critical technology.
7. Ketersediaannya sangat baik sebanding dengan sub-critical
plant.
Adapun spesifikasi boiler supercritical yang digunakan pada PLTU
Paiton
Unit 3 ini adalah sebagai berikut.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
10
Tabel 2.1 Spesifikasi Boiler Supercritical Unit 3 PT.IPMOMI
Sumber : Manual book Boiler pressure part, main steam and reheat
steam system
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
11
2.3 Air heater
2.3.1 Definisi Air heater
Air heater (AH) adalah sebuah istilah umum yang sering digunakan
untuk
menggambarkan suatu perangkat/alat yang dirancang untuk
memanaskan udara
sebelum masuk ke furnace dengan tujuan utama untuk meningkatkan
efisiensi
thermal dari suatu proses yang sedang berlangsung.
Gambar 2.4 Air heater
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
2.3.2 Macam Macam Air heater
Air heater memiliki 2 macam, yaitu :
1. Regenerative Air heater
a) Rotation Plate Regenerative Air heater
Merupakan tipe heater dengan rotating plate yang terdiri dari
plat-plat yang
tersusun secara sedemikian rupa dan dipasang di dalam sebuah
casing yang
terbagi menjadi beberapa bagian yaitu dua bagian( bi-sector
type), tiga bagian (tri-
sector type) atau empat bagian (quart-sector type). Setiap
sector dibatasi dengan
seal yang berguna untuk membatasi aliran udara/gas yang
mengalir. Seal
memungkinkan elemen-elemen yang ada didalamnya dapat berputar
pada semua
sektor, tetapi tetap menjaga agar kebocoran gas/udara antar
sector dapat
diminimalisir sekaligus memberikan jalur pemisah antara udara
bakar dengan gas
buang.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
12
Gambar 2.5 Air heater Tipe Tri-sector, Tipe Quart-Sector, dan
Concentric-Sector
Sumber : Alstom, 1998 : 3.
Tri-sector adalah jenis yang paling banyak digunakan pada
pembangkit
modern saat ini . Dalam desain tri-sector, sektor terbesar
(biasanya mencangkup
sekitar setengah dari penampang casing) dihubungkan dengan
outlet boiler
(economizer) berupa gas buang yang masih memiliki temperatur
tinggi. Gas
buang mengalir diatas permukaan elemen, kemudian mengalir menuju
ke dust
collectors untuk menangkap debu-debu yang terbawa oleh gas buang
sebelum di
buang menjadi tumpukan gas buang. Sektor kedua, yang lebih kecil
dihembuskan
udara ambient oleh force draft fan (FDF) yang selanjutnya
melewati elemen
pemanas yang berputar dan udara mengambil panas darinya sebelum
masuk ke
dalam ruang bakar untuk pembakaran. Sektor ketiga, yang terkecil
digunakan
untuk pemanas udara ambient yang nantinya akan diarahkan ke
pulverizer oleh
primary air fan (PAF) membawa campuran batubara dengan udara ke
boiler
untuk pembakaran.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
13
Gambar 2.6 Rotation Plate Regenerative Air heater
Sumber : Anonymous 1, 2014
b) Stationary Plate Regenerative Air heater
Prinsip heat exchanger pada tipe ini sama seperti rotation plate
regenerative
air heater hanya saja pada tipe ini elemen penyerap/pelepas
panas bersifat statis
(tak bergerak). Table di bawah ini menunjukkan perbandingan
parameter desain
antara rotation plate dan stationary plate.
Tabel 2.2 Perbandingan parameter desain
Some Comparisons Between Rotating-plate and Stationary-plate
Regenerative Air heater s[7]
Rotating-plate Stationary-plate
Revolutions per minute 1.5 4.0 (a) 0.7 1.4 (b)
Gas flow area, % of total 40 50 50 60
Air flow area, % of total 35 45 35 45
Seal section area, % of total 8 17 5 10
(a) Revolutions per minute of the rotating plate element (b)
Revolutions per minute of the rotating air ducts
Sumber : Anonymous 2, 2014
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
14
Gambar 2.7 Stationary Plate Regenerative Air heater
Sumber : Anonymous 3, 2014
2. Tubular Air heater
Air heater jenis ini biasanya terdiri dari sejumlah tube steel
dengan diameter
40 sampai 65 mm dengan cara las dalam penyambungannya atau di
sambung pada
tube plate di ujungnya. Baik gas ataupun udara dapat mengalir
melalui tube.
Tubular Preheaters terdiri dari tabung-tabung yang disusun
sejajar (Straight tube
bundles) melewati saluran outlet dari boiler dan terbuka pada
setiap sisi akhir
saluran (ducting).
Ducting atau saluran gas buang yang berasal dari furnace
melewati seluruh
preheaters tubes, transfer panas yang terjadi dari gas buang
untuk udara bakar di
dalam preheater. Udara ambient di paksa oleh fan untuk melewati
di salah satu
ujung pada saluran dari tubular air heater dan udara yang
dipanasi pada ujung
lainnya dari dalam sudah 26 berupa udara panas yang mengalir ke
dalam boiler
dan digunakan untuk udara guna menaikkan efisiensi thermal
boiler.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
15
Gambar 2.8 Tubular air heater
Sumber : Anonymous 4, 2014
Air heater yang digunakan pada PLTU Paiton PT.IPMOMI unit 3
yaitu air
heater Ljungstrom tipe rotation plate regenerative air heater.
Air heater ini
memiliki rotor yang tersusun oleh ribuan lembaran plate biasa
disebut heating
element terbagi menjadi 3 lapis (hot end layer, intermediet
layer dan cold end
layer)
Prinsip kerjanya yaitu rotor berputar secara perlahan (1 rpm)
yang dilalui
oleh 2 aliran fluida yang berlawanan arah yaitu gas buang dan
udara. Gas buang
dari furnace mengalir masuk ke air heater menuju ke stack dengan
kondisi
temperature tinggi. Gas bertemperatur tinggi tersebut diserap
oleh heating element
sehingga elemen menjadi panas. Kemudian heating element ini
melepaskan panas
pada udara dengan kondisi temperature rendah yang dihembuskan
oleh FDF
(Force Draft Fan ) menuju ke furnace sebagai bahan pembakaran
dan PAF
(Primary Air Fan ) menuju ke pulverizer sehingga temperature
udara menjadi
lebih tinggi dibandingkan sebelumnya guna meningkatkan efisiensi
boiler.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
16
Gambar 2.9 Prinsip kerja Air heater
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
2.3.3 Bagian dan Fungsi Air heater
Gambar 2.10 Bagian Air heater
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
Bagian-bagian air heater Ljungstorm tipe rotation plate
regenerative air
heater PLTU Paiton PT.IPMOMI Unit 3 antara lain yaitu :
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
17
1. Rotor Assembly
Rotor assembly merupakan struktur yang berisi elemen heat
transfer
(heating element). Ini terdiri dari bagian-bagian yang tersusun
secara terpusat di
sekitar poros pusat yang disebut rotor post. Pembagi plate
disebut diaphragms, di
sisi dinding bagian ini disanggah oleh bilah axial seal dan
radial seal.
Gambar 2.11 Rotor assembly
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
Lembaran heating element tersusun dalam sebuah tempat yang
disebut
baskets. Baskets ditempatkan di dalam rotor yang tersusun
menjadi beberapa lapis
yakni hot end layer, intermediet layer dan cold end layer.
Basket cage terdiri dari
end plate, side bars dan lifting bars yang berisi heating
element. Metodenya
mudah dalam pemasangan dan pelepasan heating element dari
bagian-bagian
rotor.
Gambar 2.12 Basket
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
18
2. Rotor Sealing System
Air heater Ljungstrom ini merupakan heat exchanger dengan
aliran
berlawanan arah, memiliki kecenderungan mengalami energy loss
selama proses
heat transfer. Energy loss muncul dalam bentuk cross leakage
antara arus gas dan
udara. Untuk meminimalkan adanya energy loss ini maka digunakan
sealing
System. Seal System didesain guna menormalkan panas pada
struktur air heater
dan menggunakan System kombinasi rotation dan stationary agar
lebih efektif.
Jarak seal dapat diatur dan mudah dalam perawatannya.
Gambar 2.13 Rotor sealing System
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
3. Rotor Drive Unit
Rotor drive unit air heater Ljungstrom didesain untuk operasi
bebas
gangguan secara terus menerus. Motor yang digunakan adalah motor
AC yang
dipasang untuk menggerakkan poros dengan kecepatan tinggi
melalui gear
reducer. Pinion gear dipasang di keluaran poros dengan kecepatan
rendah yang
menggunakan pin rack di sekitar lingkar rotor shell plate. Motor
ini
menggerakkan rotor assembly kira-kira 1 rpm.
Rotor Drive Unit dilengkapi dengan auxiliary drive motor yang
dipasang
pada inputan poros secondary dari drive unit speed reducer.
Motor ini digunakan
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
19
ketika terjadi emergency seperti motor AC tidak beroperasi dan
selama adanya
proses perawatan termasuk penempatan ulang element baskets.
Gambar 2.14 Rotor Drive Unit
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
4. Guide bearing Assembly
Puncak dari rotor air heater dikendalikan oleh radial spherical
roller-
bearing assembly. Guide bearing Assembly digunakan untuk
menyangga beban
radial dari beda tekanan antara saluran flue gas dan combustion
air. Guide
bearing Assembly dilumasi oleh oil bath yang beroperasi secara
terus menerus
selama bearing masih berjalan.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
20
Gambar 2.15 Guide bearing Assembly
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
5. Support Bearing Assembly
Bagian dasar air heater dikendalikan oleh radial spherical
roller-bearing
assembly. Komponennya digunakan untuk menyangga beban dari berat
heating
element dan struktur penyangganya sebaik beban radial yang
ditimbulkan oleh
beda tekanan antara saluran flue gas dan combustion air. Support
Bearing
Assembly dilumasi oleh oil bath yang beroperasi secara terus
menerus selama
bearing masih berjalan.
Gambar 2.16 Support Bearing Asseembly
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
21
6. Retractable Soot blower
Retractable Soot blower digunakan untuk membersihkan
kotoran-kotoran
yang terdapat pada heating element dari air heater. Pada
prinsipnya, soot blower
dilokasikan di sisi keluaran flue gas dari air heater untuk
membersihkan
tumpukan kotoran pada cold end heating element.
Ketika adanya kandungan yang bersifat combustible dan untuk
aplikasi SCR
maka soot blower dapat diinstal di sisi inlet gas dari air
heater guna
membersihkan hot end heating element.
Gambar 2.17 Retractable Soot blower
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
22
7. Stationary Water Washing Device
Water washing device digunakan ketika terjadi pembakaran pada
heating
element di mana soot blower tidak mampu untuk memadamkannya dan
dapat juga
sebagai tambahan alat pembersih air heater. Washing device
terdiri dari banyak
nozzle statis. Ini ditempatkan di sisi inlet gas air heater.
8. Lubricant Oil Circulation Unit
Air heater dilengkapi dengan lubricant oil circulation unit di
guide bearing.
Thermocouple dan atau thermo-switch terpasang di bearing housing
untuk
mengontrol pump motor yang melewati plant DCS. Unit ini
berfungsi untuk
mensirkulasikan oil sebagai pendinginan ketika temperature oil
di guide bearing
house mencapai batas yang telah diatur sebelumnya. Ketika
temperature oil
mencapai batas maka pump motor berjalan. Setelah temperature oil
turun dibawah
batas yang telah ditentukan maka pump motor tidak berjalan /
berhenti.
9. No Rotation Detecting System
Air heater telah dilengkapi dengan no rotation detecting System
(NRDS)
untuk mendeteksi apabila rotor berhenti atau lambat dalam
berotasi. Proximity
switch diletakkan di bagian bawah tengah air heater dan
diaktifkan oleh vane
yang diletakkan di poros motor utama.
Apabila vane gagal menjalankan proximity switch dalam waktu yang
telah
diatur sebelumnya. Penghitung di local control panel dianggap
bahwa rotor telah
berhenti berotasi dan menggerakkan alarm circuit. Control logic
dari no rotation
detecting System (NRDS) disatukan pada local control panel dari
air heater.
10. Sector Plate Drive Unit
Air heater Ljungstrom ini merupakan heat exchanger dengan
aliran
berlawanan arah, memiliki kecenderungan mengalami energy loss
selama proses
heat transfer. Energy loss muncul dalam bentuk cross leakage
antara arus gas dan
udara. Sebagian dari energy loss muncul dalam bentuk direct
leakage. Tekanan
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
23
tinggi dari udara melintasi inlet dan outlet dari rotor dan
tekanan rendah dari flue
gas tanpa melewati element disebut direct radial leakage.
Jumlah dari radial leakage secara langsung untuk memberikan
celah antara
radial seal dari rotor dan sector plate sealing surface. Pada
bagian hot end dari
rotor ini penting untuk meminimalkan ukuran dari celah untuk
meminimalkan
energy loss. Karena adanya temperature gradient yang melewati
ketebalan dari
rotor, rotor mengalami deformasi dari hot end sector plate
sealing surface ke arah
cold end sector plate sealing surface. Sedangkan radial seal
clearance berkurang
di bagian cold end dari rotor dan meningkat di bagian hot end
ari rotor. Radial
leakage meningkat pada temperature gradient dan seal clearance
juga meningkat.
Gambar 2.18 Sector Plate Drive Unit
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
24
11. Fire Detective Sistem
Berdasarkan pengalaman mengindikasikan bahwa sebagian besar air
heater
muncul api yang mula-mula pada area yang kecil dan disebabkan
oleh pengapian
dari bahan bakar yang terkumpul pada permukaan heating
element.
Laboratorium uji telah mengkonfirmasikan bahwa hot spot dapat
muncul
akibat pengapian dari heating element. Tujuan dari fire
detective System (FDD)
untuk memonitor temperature gas yang keluar dari air heater.
Jika hot spot
muncul di rotor air heater, temperature gas akan meningkat
drastic. Ketika FDD
mendeteksi temperature gas outlet yang meningkat drastis, System
mengirim
sinyal alarm ke operator. System ini didesain untuk memberitahu
operator agar
menginvestigasi dan memperbaiki masalah utama yang terjadi.
Gambar 2.19 Fire Detective Sistem
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
12. Fire Extingushing Device
Fire extingushing device terdiri dari banyak nozzle statis yang
dilokasikan di
saluran inlet gas dari air heater. Alat ini digunakan untuk
memadamkan api jika
terjadi kebakaran dalam air heater dan dibantu oleh water
washing device. System
ini didesain untuk menunjukkan ketinggian volume air diatas area
pusat dari
permukaan heating element.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
25
Gambar 2.20 Fire Extingushing Device
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
13. Ash Blow System
Ash blow System membersihkan ash pada sisi hot dari sector plate
yang
dilokasikan antara saluran inlet gas dan saluran outlet udara
primary untuk
mencegah gangguan dari sisi hot sector drive System operation.
System ini terdiri
dari nozzles, nozzle headers, air filters, dan manual valves.
Nozzle header dibagi
dalam bagian dalam blower dan bagian luar blower. Kumpulan ash
tergantung
pada kondisi operasi boiler, jadi frekuensi operasi dan waktu
blowig dari ash
blowing System meninjau secara teratur jika kepentingan untuk
menjaga operasi
bagus dari air heater.
Gambar 2.21 Ash Blow System
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
26
2.4 Losses
Adanya kerugian-kerugian (losses) yang terjadi mengakibatkan
penurunan
kinerja dari air heater. Kerugian-kerugian yang sering ditemukan
antara lain,
adanya faktor pengotoran (fouling factor), kebocoran udara (air
leakage),
kerugian aliran, heat loss.
2.4.1 Faktor Pengotoran (Fouling factor)
Selama dioperasikan dengan kebanyakan cairan dan gas, terbentuk
suatu
lapisan kotoran pada permukaan perpindahan-panas secara
berangsur-angsur.
Endapan ini dapat berupa abu (ash), sulfur yang menempel, atau
berbagai endapan
lainnya yang berasal dari gas buang dan dapat menyebabkan kerak
bahkan korosi.
Efeknya, yang disebut pengotoran (fouling) dapat mempertinggi
tahanan thermal.
Tahanan thermal dapat ditentukan dari hubungan :
Rd =
Keterangan :
U = konduktansi satuan penukar panas bersih,
Ud = konduktansi setelah terjadinya pengotoran,
Rd = tahanan termal satuan endapan.
2.4.2 Kebocoran Udara (Air leakage)
Kebocoran udara atau Air leakage adalah berat atau jumlah udara
yang ikut
terbawa keluar dari sisi udara bakar (air side) ke sisi gas
buang (gas side). Seluruh
kebocoran diasumsikan terjadi di antara sisi udara masuk (air
inlet) dan sisi keluar
gas buang (gas outlet).
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
27
Gambar 2.22 Jalur Aliran Kebocoran Air heater
Sumber : Power-Gen, 2010 : 2
Keterangan :
Jalur 1 : Aliran udara normal
Jalur 2 : Aliran gas buang normal
Jalur A : Udara ambient dari Forced Draft Fan (FDF) keluar
(Leaking)
secara langsung ke sisi gas outlet air heater.
Jalur B : Udara yang sudah dipanaskan keluar ke sisi gas outlet
air heater.
Jalur C : Udara ambient dari FD fan mengalami kebocoran di
sekeliling
air heater.
Jalur D : Gas buang panas keluar boiler.
Prosentase (%) kebocoran udara (air leakage) air preheater
didefinisikan
sebagai 100 dikalikan massa udara basah yang bocor ke sisi gas
buang (gas side)
dibagi dengan massa gas basah memasuki pemanas udara (air side).
Perhitungan
hubungan empiris menggunakan perubahan konsentrasi O2 dalam gas
buang.
Persamaan kebocoran udara dapat ditentukan dengan hubungan :
AL =
x 0,9 x 100%
Keterangan :
AL = Air heater Leakage (%)
= Prosentase masuk air heater (%)
= Prosentase keluar air heater (%)
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
28
2.4.2.1 Kebocoran Circumferential Seal
Circumferential seal adalah sealing yang terletak di seluruh
bagian yang
mengelilingi (circumference) rotor dari air heater, pada kedua
hot end dan cold
end dari air heater (Gb 2.9). Pada sisi flue gas dari air
heater, semua kebocoran
(Leakage) yang melewati celah di sekitar sisi circumferential
seal pada air heater
(melewati elemen perpindahan panas) dan keluar melalui hilir
circumferential
seals. Hasil dari kebocoran ini menyebabkan hilangnya transfer
enthalpi ke
element bundle, dan menyebabkan naiknya temperatur (serta actual
volume) pada
flue gas yang memasuki Induced Draft Fan s. Sisi air side pada
air heater volume
kebocoran (Leakage) yang melewati first set pada circumferential
seals, akan
memasuki annulus di sekeliling rotor, di mana Leakage akan
terpecah/terbagi
menjadi dua arah. Volume di setiap arahnya bergantung pada
differential pressure
antara titik keluarnya. Sebagian dari aliran akan terus mengalir
lurus dan keluar
melalui second set dari circumferential seals. Sisa dari aliran
akan diarahkan di
sekeliling rotor dan keluar ke dalam aliran/saluran gas buang
(melewati axials
seal) melewati gas side-cold end circumferential seals.
2.4.2.2 Kebocoran Radial Seal
Radial sealing sistem memberikan sealing di antara rotor dan
sector plates
pada kedua hot-end dan cold-end. Sealing ini mengurangi
kebocoran (Leakage)
udara yang digunakan untuk pembakaran dan ikut keluar bersama
gas buang pada
gas side. Kebocoran yang terjadi dari air side ke gas side pada
air preheater
melewati/melalui sela-sela di antara rotor dan sector plate pada
arah radial seperti
pada gambar 2.9. Ketika rotor berputar, radial seal ini bekerja
dengan permukaan
sector plate untuk menahan aliran yang terjadi pada air side to
gas side.
Kebocoran pada radial seal dinyatakan sebagai sebuah presentase.
Pada
dasarnya merupakan presentase suatu aliran gas (gas flow) dari
air heater yang
merupakan hasil dari massa udara masuk yang mengalami
kebocoran(leaks) dan
melewati air heater seals dalam aliran gas outlet.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
29
Gambar 2.23 Kebocoran Circumferential dan Radial
Sumber : Stephen, K.S, J. Guffre, 2010 : 14
2.4.3 Pressure drop
Pressure drop adalah penurunan tekanan yang terjadi dalam heat
exchanger
apabila suatu fluida melaluinya. Pressure drop merupakan
parameter penting
dalam desain alat penukar panas. Penurunan tekanan ini semakin
besar dengan
bertambahnya fouling factor pada heat exchanger karena usia
penggunaan alat
terlalu lama. Dalam pemanas udara tipe rotary, penurunan tekanan
pada sisi gas
(gas side) dan sisi udara (air side) muncul dari hambatan
(gesek) terhadap aliran
masuk dan keluar.
2.4.4 Heat loss Rate
Heat loss rate adalah panas yang hilang selama proses
perpindahan panas di
dalam alat penukar kalor berlangsung, dan disebabkan oleh
perbedaan suhu antara
sistem penukar kalor dengan lingkungan. Persaman heat loss rate
dapat ditulis
sebagai berikut :
qloss = qmax - qact
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
30
2.4.5 Korosi
Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai
zat di
lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tak
dikehendaki. Air
heater rentan terkena korosi karena adanya kondensasi asam
sulfat yang terbentuk
akibat adanya kandungan sulfur pada batu bara. Kandungan sulfur
batu bara
beroksidasi dengan oksigen menjadi sulfur dioksida.
S + O2 = SO2
(Sulfur) (Oxygen) (Sulfur dioxide)
Sebagian Sulfur dioxide (10%) beroksidasi dengan oksigen
membentuk Sulfur
trioxide. Sulfur trioxide bereaksi dengan air membentuk asam
sulfat pada
temperature dibawah titik embun dari gas buang (140oF atau
60
oC). Adapun
persamaannya adalah sebagai berikut.
SO2 +
O2 = SO3
(Sulfur dioxide) (Oxygen) (Sulfur trioxide)
SO3 + H2O = H2SO4
(Sulfur trioxide) (Water) (Sulfuric acid)
Sulfur trioxide dihasilkan dari beberapa factor yaitu adanya
kelebihan udara,
konsentrasi dari Sulfur dioxide, temperature, adanya katalis.
Korosi tidak dapat
dicegah, tetapi dapat dikendalikan seminimal mungkin. Metode
umum untuk
mengendalikan korosi, yaitu pelapisan (coating). Metode
pelapisan adalah suatu
upaya mengendalikan korosi dengan menerapkan suatu lapisan pada
permukaan
logam. Misalnya, dengan pengecatan menggunakan lapisan enamel.
Lapisan ini
dapat membentuk lapisan oksida yang tahan terhadap karat
(pasivasi) sehingga
besi terlindung dari korosi. Pasivasi adalah pembentukan lapisan
film permukaan
dari oksida logam hasil oksidasi yang tahan terhadap korosi
sehingga dapat
mencegah korosi lebih lanjut.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
31
2.5 Perpindahan Panas (Heat transfer)
Perpindahan panas (heat transfer) adalah ilmu yang
meramalkan
perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan
temperatur di antara
benda atau material. Berdasarkan hukum termodinamika yang telah
diketahui
bahwa energi yang dipindahkan itu dinamakan energi panas. Ilmu
perpindahan
panas tidak hanya mencoba menjelaskan bagaimana energi panas
berpindah dari
satu benda ke benda lain, tetapi juga untuk meramalkan laju
perpindahan yang
terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Istilah-istilah yang
digunakan untuk
menyatakan tiga modulus perpindahan panas antara lain, yaitu
konduksi,
konveksi, dan radiasi.
2.5.1 Perpindahan Panas Konduksi
2.5.1.1 Perpindahan Panas Konduksi pada Keadaan Steady
Perpindahan panas konduksi adalah proses perpindahan panas di
mana panas
mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang
bertemperatur
rendah dalam suatu medium baik itu padat, cair, maupun gas atau
antar medium
berlainan yang bersinggungan secara langsung. Jika pada suatu
benda terdapat
gradien suhu (temperatur gradient), maka akan terjadi
perpindahan energi dari
bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah. Hal ini bisa
dikatakan bahwa
energi berpindah secara konduksi dan laju perpindahan kalor
berbanding dengan
suhu normal.
Dalam aliran panas konduksi, perpindahan energi terjadi karena
hubungan
molekul secara langsung tanpa adanya perpindahan molekul yang
cukup besar.
Menurut teori kinetik, suhu elemen suatu zat sebanding dengan
energi kinetik
rata-rata molekul-molekul yang membentuk elemen tersebut. Energi
yang dimiliki
oleh suatu elemen zat yang disebabkan kecepatan, dari posisi
relatif molekul-
molekulnya disebut energi dalam. Jadi semakin cepat molekul
molekul bergerak
semakin tinggu suhu maupun energi dalam elemen tersebut. Bila
molekul
molekul disuatu daerah memperoleh energi kinetik rata rata yang
lebih besar
dari pada yang dimiliki oleh molekul molekul di suatu daerah
yang berdekatan,
maka molekul molekul yang memiliki energi lebih besar tersebut
akan
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
32
memindahkan sebagian energinya kepada molekulmolekul di daerah
yang
bertemperatur lebih rendah.
Perpindahan energi tersebut dapat berlangsung dengan tumbukan
elastik
(elastic impact) atau dengan pembauran (difusi)
elektron-elektron yang bergerak
lebih cepat dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang
bersuhu lebih rendah.
Laju perpindahan panas dari suatu medium tergantung dari
dimensi, material, dan
perbedaan temperatur yang terjadi pada material tersebut. Untuk
kasus
perpindahan panas pada dinding datar hal ini dapat dirumuskan
dengan persamaan
berikut:
Keterangan :
Q = laju perpindahan panas konduksi (Watt)
k = konduktivitas termal (Watt/moC)
A = luas penampang pada sisi normal arah perpindahan panas
(m2)
X = tebal material (m)
T1-T2 = beda temperatur pada penampang (oC)
Gambar 2.24 Perpindahan Panas Konduksi Melalui Dinding
Sumber : Cengel, 2003 : 21
Sedangkan pada silinder homogen yang berlubang dan cukup
panjang
dengan mengabaikan pengaruh ujung-ujungnya dan suhu permukaan
dalamnya
konstan pada T1 sedangkan suhu luarnya dipertahankan seragam
pada T0 maka hal
ini dapat dituliskan dalam rumus :
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
33
Keterangan :
q = laju perpindahan panas (Watt)
k = konduktivitas termal (Watt/moC)
dT/dr = gradien suhu dalam arah radial (oC)
A = luas penampang (m2)
2.5.1.2 Perpindahan Panas Konduksi pada Keadaan Transient
Perpindahan panas konduksi pada keadaan transien terjadi ketika
suhu
dalam suatu objek berubah sebagai fungsi waktu. Dalam proses
pemecahan
masalahnya menggunakan teori yang berkaitan dengan perpindahan
panas
konduksi transien pada silinder yang berlubang.
Gambar 2.25 Silinder Berlubang
Sumber : Dasar teori praktikum fenomena dasar mesin FT UB
Dari gambar 2.4 di atas dapat dilihat bahwasanya perpindahan
panas terjadi
pada silinder berlubang 3 dimensi. Pada gambar terlihat bahwa
selain sumbu z dan
r, pada silinder berlubang tersebut terdapat sudut . Namun untuk
mempermudah
proses perhitungannya dan pemecahannya, sudut diabaikan dan
bernilai nol
sehingga nantinya dalam pemecahannya, perpindahan panas konduksi
transien
pada silinder berlubang dapat dicari dengan rumus :
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
34
Keterangan :
= massa jenis (kg/m3)
Cp = kapasitas panas spesifik pada tekanan konstan (J/kgoC)
k = konduktivitas termal (W/moC)
T = temperatur (oC)
t = waktu (s)
2.5.2 Perpindahan Panas Konveksi
Sebuah pelat logam panas akan cepat menjadi dingin apabila
ditempatkan
didepan sebuah kipas angin dibandingkan jika hanya dibiarkan di
udara diam.
Kita sebut bahwa kalor di konveksi keluar dan kita sebut
prosesnya perpindahan
kalor konveksi. Misalkan sebuah pelat dipanaskan seperti gambar
2.5 Suhu pelat
adalah Tw dan suhu fluida T, kecepatan aliran terlihat pada
gambar. Kecepatan
aliran berkurang sampai nol pada pelat karena efek gaya viskos.
Karena kecepatan
lapisan fluida pada dinding nol, kalor hanya ditransfer dengan
cara konduksi pada
titik ini. Karena itu kita bisa menggunakan persamaan (1.1)
dengan konduktivitas
termal fluida dan gradien temperatur fluida pada dinding. Namun
kita tetap
menyebutnya konveksi karena gradient temperatur bergantung atas
laju fluida
dalam mengambil kalor.
Gambar 2.26 Perpindahan kalor konveksi dari sebuah pelat
Sumber : Diktat perpindahan panas dan massa FT Universitas Darma
Persada
Efek keseluruhan konveksi, dirumuskan dengan Hukum Newton
tentang
pendinginan :
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
35
q = hA (Tw - T) (1.1)
Keterangan :
q = laju perpindahan panas dengan cara konveksi (W)
As = luas perpindahan panas (m2)
Tw = Temperatur permukaan benda padat (K)
T = Temperatur fluida mengalir (K)
h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2 K)
Pada persamaan ini, laju perpindahan kalor dikaitkan dengan
perbedaan
temperatur menyeluruh antara dinding dan fluida dan luas
permukaan. Besaran h
disebut koefisien perpindahan kalor konveksi. Untuk kondisi
kompleks, harga h
ditentukan secara eksperimen. Koefisien perpindahan kalor
kadang-kadang
disebut juga konduktansi film. Satuan h adalah watt per meter
kwadrat per derajat
celsius, jika aliran kalor dalam watt.
2.5.3 Perpindahan Panas Radiasi
Berbeda dengan perpindahan kalor konduksi dan konveksi
dimana
perpindahan energi terjadi melalui media, maka kalor juga bisa
dipindahkan
melalui ruang vakum. Mekanisme ini disebut radiasi
elektromagnetik. Radiasi
elektromagnetik yang dihasilkan oleh perbedaan temperatur
disebut radiasi
termal.
Dalam termodinamika, pembangkit panas ideal atau benda hitam
akan
memancarkan energi sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak
benda dan
berbanding lurus dengan luas permukaan, atau :
qpancaran = AT4
Keterangan :
= konstanta proporsional atau konstanta Stefan -Boltzmann
= 5,669 x 10-8 W/m2.K
4
A = luas permukaan (m2)
T = temperature benda hitam (K)
Energi radiasi bisa juga dirumuskan dengan:
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
36
q = F FG A(T14 T2
4)
Keterangan :
F = fungsi emisivitas
FG = fungsi faktor pandang geometri
2.5.4 Penukar Panas (Heat Exchanger)
Penukar panas adalah sebuah alat dimana dua aliran fluida saling
bertukar
panas tanpa keduanya bercampur. Contoh yang paling sederhana
dari alat penukar
panas adalah alat penukar panas tabung ganda (tube and shell),
yang terdiri dari
dua pipa konsentrik dengan diameter yang berbeda. Panas
ditranfer dari fluida
panas ke fluida dingin melalui dinding pipa yang memisahkan.
Persamaan konservasi massa pada kondisi steadi adalah jumlah
rate massa
yang memasuki sistem sama dengan rate massa yang keluar sistem.
Persamaan
konservasi energi dari alat penukar panas pada umumnya tidak
melibatkan
interaksi kerja ( w = 0), energi kinetik dan energi potensial
diabaikan ( ke 0,
pe 0) untuk setiap aliran fluida. Pertukaran panas yang
berhubungan dengan
alat penukar panas tergantung bagaimana volume atur yang dipilih
(batas sistem).
Pada umumnya batas yang dipilih adalah bagian diluar shell, hal
tersebut untuk
mencegah pertukaran panas fluida dengan lingkungan.
2.6 Hukum Termodinamika
2.6.1 Hukum Termodinamika Ke-0
Hukum ini meletakkan konsep suhu pada dasar yang kokoh, yaitu
bila dua
sistem ada dalam kesetimbangan termal, maka keduanya mempunyai
suhu yang
sama, bila tak ada dalam kesetimbangan termal maka keduanya
mempunyai suhu
yang berbeda.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
37
Tinjau 3 sistem A, B dan C, Fakta eksperimental : bila sistem A
ada dalam
kesetimbangan termal dengan sistem B, dan sistem B juga ada
dalam
kesetimbangan termal dengan C maka A ada dalam kesetimbangan
dengan C:
TA = TB TA = TC
TB = TC
2.6.2 Hukum Termodinamika Pertama
Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat
berubah dari
satu bentuk ke bentuk lainnya. Secara matematis. hukum
termodinamika I pada
sistem tertutup, dinyatakan sebagai:
dU = dq + dw
U = q + w
Dengan kata lain, perubahan energi dalam sistem (U) setara
dengan panas
yang diberikan pada sistem (q) dan kerja yang dilakukan terhadap
sistem (w)
Jika hanya diberikan panas, berlaku : U = q
Jika hanya dilakukan kerja berlaku : U = w
2.6.3 Hukum Termodinamika Kedua
Panas secara alamiah akan mengalir dari suhu tinggi ke suhu
rendah, panas
tidak akan mengalir secara spontan dari suhu rendah ke suhu
tinggi (Clausius)
Tidak mungkin dalam satu siklus terdapat efisiensi 100%
(Carnot).
Hukum termodinamika II diformulasikan pada tahun 1860 melalui
penelitian
mesin kalor Carnot, mempelajari kecenderungan arah reaksi,
meramalkan
spontanitas reaksi.
2.6.4 Hukum Termodinamika Ketiga
Entropi kristal murni pada suhu nol absolut adalah nol. Pada
suhu nol
absolut (T = 0 K) yakni :
Tidak terjadi pergerakan atom.
Tidak ada kekacauan thermal dan struktur kristalin dianggap
sempurna.
A B C
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
38
2.7 Hukum Kontinuitas
Disebut juga hukum kekekalan massa, bahwa laju perubahan massa
fluida
yang terdapat dalam ruang yang ditinjau pada selang waktu (dt)
harus sama
dengan perbedaan antara jumlah massa yang masuk dan laju massa
yang keluar ke
dan dari elemen fluida yang ditinjau.
Persamaan kontinuitas untuk fluida tak termampatkan
Pada fluida tak termampatkan, massa jenis fluida selalu sama di
setiap titik
yang dilaluinya. Massa fluida yang mengalir dalam pipa dengan
luas penampang
A1 (diameter pipa besar) selama selang waktu tertentu:
; ;
;
;
Mengingat bahwa dalam aliran tunak, massa fluida yang masuk
sama
dengan massa fluida yang keluar, maka:
; ;
Jadi pada fluida tak termampatkan, berlaku persamaan
kontinuitas:
Keterangan :
Luas penampang 1
Luas penampang2
Kecepatanaliran fluida pada penampang 1
Kecepatan aliran fluida padapenampang 2
Lajualiran volume V/t alias debit
Persamaan kontinuitas untuk fluida termampatkan
Untuk kasus ini, massa jenis fluida berubah ketika
dimamapatkan.
:
Selang waktu aliran fluida sama:
Bedanya pada fluida tak termampatkan hanya terletak pada massa
jenis fluida.
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
39
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Spesifikasi Alat
Tabel 3.1 Spesifikasi Air heater Ljungstrom
Sumber : Vendor Manual Book AH Operation & Maintenance
Manual
PT.IPMOMI Unit 3
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
40
3.2 Variabel Penelitian
Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut
:
1. Variabel bebasnya adalah temperatur inlet dan outlet flue gas
dan combustion
air, tekanan soot blower sebelum coating 1 MPa dan sesudah
coating 0,6
MPa, element sebelum dan sesudah coating.
2. Variabel terikatnya adalah efisiensi air heater pada sisi gas
buang dan udara.
3. Variabel kontrolnya adalah sebagai berikut.
a. Putaran rotor air heater 1 rpm.
b. Data sebelum pelapisan enamel dan penurunan tekanan soot
blower diambil
rata-rata pada bulan Juni - Juli 2012 dan data sesudah pelapisan
enamel dan
penurunan tekanan soot blower diambil rata-rata pada bulan
Januari - Februari
2014.
c. Temperature udara masuk air heater diasumsikan tetap
31oC.
d. Prosentase kebocoran paa air heater 3A dan 3B diasumsikan
sama, hal ini
diakibatkan oleh :
Data O2 diambil dari O2 analyzer di area output economizer dan
output ID
fan (FGD inlet).
Kondisi seal plate antara air heater 3A dan 3B sama setelah
penggantian
pada bulan Desember 2013.
e. Data temperature yang diambil di area air heater menggunakan
probe
instrument yang telah terpasang di area tersebut.
3.3 Rumus Perhitungan
1. Menghitung kebocoran udara (Air leakage)
AL =
x 0,9 x 100
Keterangan :
AL = Air heater Leakage (%)
= Prosentase masuk air heater (%)
= Prosentase keluar air heater (%)
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
41
2. Menghitung temperatur gas outlet tanpa adanya kebocoran
(Leakage)
Tgnl =
+ Tgl
Keterangan :
Tgnl = Temperatur gas buang outlet tanpa adanya kebocoran
(oC)
Cpa = Kalor spesifik antara Tae dan Tgl
Tae = Temperatur udara inlet AH (oC)
Tgl = Temperatur gas outlet AH (oC)
Cpg = Kalor spesifik antara Tgl dan Tgnl
3. Menghitung efisiensi AH pada sisi gas buang berdasarkan
temperatur
GSE =
x 100%
Keterangan :
GSE = Efisiensi air heater pada sisi gas buang
Tgnl = Temperatur gas buang outlet tanpa adanya kebocoran
(oC)
Tae = Temperatur udara inlet AH (oC)
Tge = Temperatur gas buang inlet AH (oC)
4. Menghitung efisiensi AH pada sisi udara berdasarkan
temperatur
ASE =
x 100%
Keterangan :
ASE = Efisiensi air heater pada sisi gas buang
Tal = Temperatur udara outlet AH (oC)
Tae = Temperatur udara inlet AH (oC)
Tge = Temperatur gas buang inlet AH (oC)
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
42
3.4 Diagram Alir Penelitian (Flowchart)
Gambar 3.1 Flowchart penelitian
MULAI
, ,
Tae, Tal, Tge,
Tgl
Menghitung Air leakage
AL =
x 0.9 x 100
Hasil Perhitungan
AL, Tgnl, GSE, ASE
SELESAI
Menghitung Temp. Gas Out no Leakage
Tgnl =
+ Tgl
Menghitung Gas Side Efficiency
GSE =
x 100%
Menghitung Air Side Efficiency
ASE =
x 100%
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
43
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengolahan Data
Tabel 4.1 Performa AH sebelum dan sesudah dilapisi enamel dan
penurunan soot
blower
AH DESCRIPTION BEFORE AFTER
3A
Tge (oC) 374.248 390.853
Tgl (oC) 156.206 163.831
Tae (oC) 31 31
Tal (oC) 336.189 355.372
O2 gl 4.38514 4.38514
O2 ge 2.64444 2.64444
3B
Tge (oC) 361.754 384.738
Tgl (oC) 150.602 160.778
Tae (oC) 31 31
Tal (oC) 340.028 359.317
O2 gl 4.38514 4.38514
O2 ge 2.64444 2.64444
4.2 Perhitungan Data
A. Perhitungan efisiensi AH sebelum dilapisi enamel dengan
tekanan soot blower
1,18 MPa.
- AH 3A :
1. Menghitung kebocoran udara (Air leakage)
AL =
x 0,9 x 100
AL =
x 0,9 x 100
AL = 9.4291 %
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
44
2. Menghitung temperatur gas outlet tanpa adanya kebocoran
(Leakage)
Tgnl =
+ Tgl
Tgnl =
+
Tgnl = 168.0114 oC
3. Menghitung efisiensi AH berdasarkan temperatur
GSE =
x 100%
GSE =
x 100%
GSE = 60.0839 %
4. Menghitung efisiensi AH pada sisi udara berdasarkan
temperatur
ASE =
x 100%
ASE =
x 100%
ASE = 88.9121 %
- AH 3B :
1. Menghitung kebocoran udara (Air leakage)
AL =
x 0,9 x 100
AL =
x 0,9 x 100
AL = 9.4291 %
2. Menghitung temperatur gas outlet tanpa adanya kebocoran
(Leakage)
Tgnl =
+ Tgl
Tgnl =
+ 150.602
Tgnl = 161.879 oC
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
45
3. Menghitung efisiensi AH berdasarkan temperatur
GSE =
x 100%
GSE =
x 100%
GSE = 60.4301 %
4. Menghitung efisiensi AH pada sisi udara berdasarkan
temperatur
ASE =
x 100%
ASE =
x 100%
ASE = 93.4316 %
B. Perhitungan efisiensi AH sesudah dilapisi enamel dengan
tekanan soot blower
0,6 MPa.
- AH 3A :
1. Menghitung kebocoran udara (Air leakage)
AL =
x 0,9 x 100
AL =
x 0,9 x 100
AL = 9.78488 %
2. Menghitung temperatur gas outlet tanpa adanya kebocoran
(Leakage)
Tgnl =
+ Tgl
Tgnl =
+
Tgnl = 176.808 oC
3. Menghitung efisiensi AH berdasarkan temperatur
GSE =
x 100%
GSE =
x 100%
GSE = 59.5155 %
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
46
4. Menghitung efisiensi AH pada sisi udara berdasarkan
temperatur
ASE =
x 100%
ASE =
x 100%
ASE = 90.1345 %
- AH 3B :
1. Menghitung kebocoran udara (Air leakage)
AL =
x 0,9 x 100
AL =
x 0,9 x 100
AL = 11.8829 %
2. Menghitung temperatur gas outlet tanpa adanya kebocoran
(Leakage)
Tgnl =
+ Tgl
Tgnl =
+ 160.7784
Tgnl = 176.056 oC
3. Menghitung efisiensi AH berdasarkan temperatur
GSE =
x 100%
GSE =
x 100%
GSE = 59.1955 %
4. Menghitung efisiensi AH pada sisi udara berdasarkan
temperatur
ASE =
x 100%
ASE =
x 100%
ASE = 92.7888 %
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
47
4.3 Data Hasil Perhitungan
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan
AH DESCRIPTION BEFORE AFTER
3A
Tge (oC) 374.248 390.853
Tgl (oC) 156.206 163.831
Tae (oC) 31 31
Tal (oC) 336.189 355.372
O2 ge 4.38514 4.38514
O2 gl 2.64444 2.64444
AL 9.42906 9.42906
Tgnl 168.011 176.355
GSE 60.0839 59.6071
ASE 88.9121 90.1402
3B
Tge (oC) 361.754 384.738
Tgl (oC) 150.602 160.778
Tae (oC) 31 31
Tal (oC) 340.028 359.317
O2 ge 4.38514 4.38514
O2 gl 2.64444 2.64444
AL 9.42906 12.9661
Tgnl 161.879 177.606
GSE 60.4301 58.5553
ASE 93.4316 92.8135
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
48
4.4 Studi Kasus dan Pemecahan Masalah
Terjadi kerusakan pada heating element (cold end layer).
Gambar 4.1 Heating element sebelum dan sesudah korosi
Sumber : PLTU Paiton PT.IPMOMI Unit 3
Hal ini disebabkan karena adanya sulfur yang terkandung dalam
bahan bakar
bereaksi dengan H2O dari hembusan soot blower atau temperature
outlet flue gas
berada pada titik embunnya sehingga mengakibatkan adanya asam
sulfat (H2SO4)
pada heating element.
Pemecahan masalah yang dapat diterapkan yaitu dengan metode
pelapisan
pada heating element menggunakan lapisan enamel. Lapisan ini
dapat membentuk
lapisan oksida yang tahan terhadap karat (pasivasi) sehingga
besi terlindung dari
korosi. Pasivasi adalah pembentukan lapisan film permukaan dari
oksida logam
hasil oksidasi yang tahan terhadap korosi sehingga dapat
mencegah korosi lebih
lanjut.
Gambar 4.2 Heating element dilapisi enamel
Sumber : PLTU Paiton PT.IPMOMI Unit 3
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
49
4.5 Analisa Perhitungan
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Pengaruh Coating dan Penurunan
Tekanan Soot
blower terhadap Efisiensi Air heater 3A
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Pengaruh Coating dan Penurunan
Tekanan Soot
blower terhadap Efisiensi Air heater 3B
60.08386407 59.60707805
88.91209997 90.14017517
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Sebelum coating, tekanan sootblower 1.18 MPa
Sesudah coating, tekanan sootblower 0.6 MPa
Efis
ien
si A
H (
%)
Grafik Hubungan Pengaruh Coating dan Penurunan
Tekanan Soot Blower terhadap Efisiensi Air heater 3A
GSEASE
60.43006055 58.55532668
93.43159989 92.81345908
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Sebelum coating, tekanan sootblower 1.18 MPa
Sesudah coating, tekanan sootblower 0.6 MPa
Efis
ien
si A
H (
%)
Grafik Hubungan Pengaruh Coating dan Penurunan
Tekanan Soot Blower terhadap Efisiensi Air heater 3B
GSE
ASE
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
50
Berdasarkan gambar grafik 4.1 dan 4.2 di atas menyatakan bahwa
dengan
adanya lapisan enamel dan penurunan tekanan soot blower menjadi
0,6 MPa,
efisiensi air heater 3A dan 3B pada sisi gas buang dan udara
mengalami sedikit
penurunan (0,5-1)%. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi masih di
dalam batas
normal.
Faktor yang menyebabkan penurunan efisiensi ini bisa disebabkan
oleh
waktu pengoperasian yang sudah lama sehingga timbul adanya
kenaikan air
leakage, kenaikan pressure drop akibat adanya fouling factor dan
korosi,
kenaikan heat loss. Dan juga konduktivitas thermal dari heating
element menjadi
rendah akibat adanya lapisan tambahan (enamel). Namun dengan
adanya lapisan
enamel ini mampu mengurangi tingkat korosi yang disebabkan oleh
kondensasi
asam sulfat yang terbentuk dari reaksi SO3 dan H2O pada
temperature di bawah
titik embun gas buang (140 oF atau 60
oC).
-
KULIAH KERJA NYATA - PRAKTEK
PT. Paiton Energy Company,
PT. International Power Mitsui Operation & Maintenance
Indonesia
Jl. Raya Surabaya-Situbondo KM 141 Paiton
PO BOX 78 Paiton Probolinggo 67291
51
BAB V
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
1. Dengan adanya lapisan enamel pada heating element dan
penurunan tekanan
soot blower menjadi 0,6 MPa, efisiensi air heater 3A dan 3B pada
sisi gas
buang dan udara mengalami sedikit penurunan (0,5-1)%. Hal ini
menunjukkan
bahwa kondisi masih di dalam batas normal.
2. Faktor yang mempengaruhi penurunan efisiensi air heater yaitu
disebabkan
oleh adanya kenaikan air leakage, kenaikan pressure drop akibat
adanya
fouling factor dan korosi, kenaikan heat loss, dan juga
konduktivitas thermal
dari heating element menjadi rendah akibat adanya lapisan
enamel.
3. Pengambilan data pada penelitian ini disesuaikan berdasarkan
instrument yang
telah terpasang pada area tertentu, sehingga mempengaruhi
tingkat
keakurasian hasil analisa.
5.2 SARAN
1. Pemberian lapisan enamel sebaiknya lapisan yang memiliki
konduktivitas
thermal tinggi agar mampu menghantarkan panas dengan baik.
2. Frekuensi soot blower sebaiknya ditingkatkan menjadi 4 kali
dalam sehari
guna mengurangi pressure drop akibat dari fouling factor dan
korosi.
3. Ketika melakukan pengambilan data, sebaiknya dilakukan pada
semua area
air heater agar data penelitian yang diperoleh lebih akurat dan
teliti.