Perancangan Alat Proses Perancangan Alat Proses “ Boiler “ “ Boiler “ Disusun oleh : Disusun oleh : Farista Galuh Sandra Farista Galuh Sandra 03121403003 03121403003 Putri Ayu Elisa Putri Ayu Elisa 03121403005 03121403005 Cinthya Roito Cinthya Roito 03121403057 03121403057 FAKULTAS TEKNIK FAKULTAS TEKNIK TEKNIK KIMIA TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SRIWIJAYA UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2014 2014
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Perancangan Alat ProsesPerancangan Alat Proses“ Boiler ““ Boiler “
Disusun oleh :Disusun oleh :
Farista Galuh Sandra Farista Galuh Sandra 0312140300303121403003
Putri Ayu ElisaPutri Ayu Elisa 0312140300503121403005
Cinthya Roito Cinthya Roito 0312140305703121403057
FAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIKTEKNIK KIMIATEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS SRIWIJAYAUNIVERSITAS SRIWIJAYA20142014
2
What is a Boiler?
IntroductionIntroduction
• Bejana tertutup yang digunakan untuk memisahkan fluida antara fase gas (steam) dan fase cair (air)
• Bejana atau ketel yang memanaskan air menjadi air panas atau uap
• Air panas atau uap yang digunakan untuk mentransfer panas ke suatu proses
3
Tiga bagian dasar dari pengendalian boiler :
1. Pengendalian level
2. Pengendalian pemanasan
3. Menghubungkan boiler ke pipa induk steam
IntroductionIntroduction
Komponen-komponen boiler : FurnaceSteam DrumSuperheaterAir HeaterEconomizerSafety valveBlowdown valve
4
IntroductionIntroduction
BURNERBURNERWATER WATER
SOURCESOURCE
BRINEBRINE
SOFTENERSSOFTENERSCHEMICAL FEEDCHEMICAL FEED
FUELFUELBLOW DOWN BLOW DOWN SEPARATORSEPARATOR
VENTVENT
VENTVENTEXHAUST GASEXHAUST GASSTEAM TO STEAM TO PROCESSPROCESS
STACKSTACK DEAERATORDEAERATOR
PUMPSPUMPS
Figure: Schematic overview of a boiler room
BOILERBOILER
ECO-ECO-NOMI-NOMI-ZERZER
5
Classification of BoilersClassification of Boilers
Klasifikasi Boiler Berdasarkan tipe pipa: Fire Tube Water Tube
Klasifikasi Boiler Berdasarkan bahan bakar yang digunakan:Solid FuelOil FuelGaseous FuelElectric
Klasifikasi Boiler Berdasarkan kegunaan boiler:Power BoilerIndustrial BoilerCommercial BoilerResidential BoilerHeat Recovery Boiler
Klasifikasi Boiler Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar:Stoker CombustionPulverized CoalFluidized CoalFiring Combustion
6
Design Principles of a BoilerDesign Principles of a Boiler
1. Mengetahui kebutuhan uap air yang ingin diproduksi oleh boiler
tersebut. Menentukan berapa tekanan uap air yang keluar dari
boiler dan temperatur kerjanya.
2. Menentukan nilai BTUs per pound dari uap yang dibutuhkan
berdasarkan tabel dibawah ini
Penentuan BTUs per pound Uap Air
7
Design Principles of a BoilerDesign Principles of a Boiler
3. Menentukan nilai Boiler Horsepower (BTUs per hour) yang
dibutuhkan untuk menentukan ukuran boiler
4. Menentukan luas area perpindahan panas boiler. Nilai luas
permukaan perpindahan panas yang didapat digunakan untuk
menghitung desain boiler yang tersusun atas beberapa tube yang
berbentuk silinder.
5. Menentukan jenis material yang digunakan berdasarkan tekanan
kerja uap air di dalam pipa-pipa boiler
6. Menentukan ketebalan material pipa yang digunakan.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Prinsip Perancangan :1. Supply air2. Qualitas air3. Bahan bakar
8
Pengkajian tentang boilerPengkajian tentang boiler
Heat BalanceProses pembakaran dalam boiler dapat digambarkan dalam bentuk diagram alir
energi. Diagram ini menggambarkan secara grafis tentang bagaimana energi masuk
dari bahan bakar diubah menjadi aliran energi dengan berbagai kegunaan dan manjadi
aliran kehilangan panas dan energi. Neraca panas merupakan keseimbangan energi
total yang masuk boiler terhadap yang meninggalkan boiler dalam bentuk yang
berbeda.
FUEL INPUT STEAM OUTPUT
Stack Gas
Ash and Un-burnt parts of Fuel in Ash
Blow Down
Convection & Radiation
StochiometricUdara berlebihTidak terbakar
Gambar. Kehilangan pada Boiler yang Berbahan Bakar Batubara (Bambang S, 2011)9
Assessment of a BoilerAssessment of a Boiler
Heat BalanceGambar dibawah menunjukkan keseimbangan energi total yg
masuk ke boiler terhadap energi yg meninggalkan boiler dalam
bentuk lain
Heat in Steam
BOILER
Heat loss due to dry flue gas
Heat loss due to steam in fuel gas
Heat loss due to moisture in fuel
Heat loss due to unburnts in residue
Heat loss due to moisture in air
Heat loss due to radiation & other unaccounted loss
12.7 %
8.1 %
1.7 %
0.3 %
2.4 %
1.0 %
73.8 %
100.0 %
Fuel
73.8 %
10
Assessment of a BoilerAssessment of a Boiler
Boiler Efficiency : Direct MethodBoiler efficiency () =
Heat Input
Heat Outputx 100
Q x (hg – hf)
Q x GCVx 100=
Boiler Efficiency : Indirect Method
Efficiency of boiler () = 100 – (i+ii+iii+iv+v+vi+vii)
Keterangan :
i = Gas cerobong yang kering
ii = Penguapan air yang terbentuk karena H2 dalam bahan bakar
iii= Penguapan kadar air dalam bahan bakar
iv = Adanya kadar air dalam udara pembakaran
v = Bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu terbang/fly ash
Vi = Bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu bawah/bottom ash
Vii = Radiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitung
Contoh PerhitunganSebuah boiler menggunakan bahan bakar minyak kualitas tinggi (hanya berisi hidrokarbon) yang memiliki
panas pembakaran standar – 43.515 J g-1 pada 25C dengan CO2(g) dan H2O(l) sebagai produk. Temperatur
bahan bakar dan minyak masuk ke ruang pembakaran pada 25C. Udara dianggap kering. Gas hasil
pembakaran keluar dari boiler pada 300C, dan analisis rata-ratanya adalah (basis kering) 11,2% CO2, 0,4%
CO, 6,2% O2 dan 82,2% N2. Berapa bagian dari panas pembakaran yang ditransfer sebagai panas ke boiler?
Jawab :
Basis: 100 mol gas hasil pembakaran kering:CO2 11,2 molCO 0,4 molO2 6,2 molN2 82,2 mol------------------------Total 100,0 molNERACA O2 Masuk O2 masuk (dalam udara) = 21,85 molKeluar Dalam CO2 = 11,20 molDalam CO = 0,20 molO2 sisa = 6,20 mol---------------------------------------------Total O2 selain H2O = 17,60 mol
Jadi O2 yang bereaksi membentuk H2O = 21,85 – 17,6 = 4,25 molH2O yang terbentuk = 2 (4,25) = 8,50 molTotal O2 yang bereaksi = 11,2 + 0,2 + 4,25 = 15,65 mol Neraca massa CkeluarSebagai CO2 = 11,20 molSebagai CO = 0,40 mol---------------------------------------Total = 11,60 molMasukMol C masuk = mol C keluar = 11,60 mol NERACA H2 KeluarSebagai H2O = 8,50 molMasukMol H2 masuk = mol H2 keluar = 8,50 molC dan H2 semuanya berasal dari bahan bakar, sehingga total berat bahan bakar yang masuk adalah = (11,60) (12) + (8,50) (2) = 156,2
JH 040.797.62,156515.43298
Jika semua bahan bakar terbakar sempurna membentuk CO2(g) dan H2O(l) pada 25C, maka panas pembakarannya adalah:
Analisis hasil pembakaran menunjukkan bahwa pembakaran berlangsung tidak sempurna dan H2O berupa gas bukan cairan.
Reaksi yang terjadiC11,6H17(l) + 15,65 O2(g) 11,2 CO2(g) + 0,4 CO(g) + 8,5 H2O(g)Reaksi di atas merupakan penjumlahan dari reaksi2 sbb.:C11,6H17(l) + 15,85 O2(g) 11,6 CO2(g) + 8,5 H2O(l)8,5 H2O(l) 8,5 H2O(g) 0,4 CO2(g) 0,4 CO(g) + 0,2 O2(g)
JH 740.309.64,0984.2825,8012.44040.797.6298
Panas reaksi standar total pada 25C:
Reaktan pada 1 bardan 25C: fuel 152,2 g O2 21,85 mol N2 82,20 mol
Produk pada 1 bardan 300C: CO2 11,2 mol CO 0,4 mol H2O 8,5 mol O2 6,2 mol N2 82,2 mol
T
T i
Pi
i
T
T
PiP dT
R
CnRdT
R
CRnH ii
00
0
30
320
20
11
32 TTDnTT
Cn
TT
Bn
TTAnRi
iii
iii
ii
iii
142,384i
ii An310134,76
iii Bn
0i
ii Cn5100617,10
iii Dn
15,29815,573142,384314,8PH
15,298
1110645,015,29815,57310134,76 5223
T
Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP:
= 940.660 JPHHH 298
= – 6.309.740 + 940.660 = – 5.369.080 JProses pembakaran ini merupakan proses alir tunak dengan:
•WS = 0EK = 0EP = 0 Maka: H = QQ = – 5.369.080 J merupakan panas yang ditransfer ke boilerJadi fraksi panas pembakaran yang ditransfer ke boiler adalah:
%0,79%100040.797.6
080.369.5
Related Documents
