Upload
riefqymuhamma8939
View
117
Download
0
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
ANALISIS PENGGUNAAN BOILER PADA PRODUKSI PUPUK
DI PT PUPUK SRIWIDJAJA
Muhammad Riefqi (0906489611) dan Hanif Fikri Fakhrurrozi (0906489593)
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Abstraction
This journal was made to completely task in industrial facilities lecture. It has a purpose in understand the application and implementation of industrial facilities study, especially the utilization of industrial facilities in the fertilizer industry in the well known fertilizer factory
in Indonesia PT PUPUK SRIWIDJAJA.
The research itself has been done by study lecture in library and also by browsing through internet seek for material that can be used as references. In making this journal, the writers focus in explaining the components, kinds, and utilization of boiler to support the production
process of fertilizer that occurred in PT PUPUK SRIWIDJAJA from raw materials until being finished goods.
Keywords: boiler, industrial facilities, PT PUPUK SRIWIDJAJA
.
Latar belakang
Peningkatan populasi penduduk
dan makin meningkatnya kegiatan industri
menyebabkan kebutuhan akan energi
makin meningkat. Baik itu adalah
pemakaian energi listrik maupun energi
fosil. Oleh karena itu kebutuhan akan alat
pengkonversi energi semakin meningkat.
Salah satu alat yang banyak digunakan
adalah ketel uap (boiler) yang digunakan
untuk mengubah energy potensial pada
bahan bakar fosil menjadi energi potensial
uap. Uap merupakan salah salah satu
bagian yang tak terpisahkan dari sebuah
industri. Setiap industri pasti akan
membutuhkan uap untuk melangsungkan
proses produksinya. Ketel uap (boiler)
adalah suatu bejana tertutup dimana uap
diproduksi secara langsung dengan
menyerap kalor yang diberikan oleh bahan
bakar yang kemudian digunakan untuk
menghasilkan uap air.
1
PT. Pupuk Sriwidjaja dalam hal ini
menggunakan ketel uap pipa air sebagai
alat penghasil uap untuk keperluan
industrinya. Dalam pabrik Pupuk
Sriwijaya, uap air diperlukan untuk
melangsungkan beberapa proses
produksinya antara lain reforming unit,
pada proses pembentukan ammonia dan
lain-lain. Ketel uap adalah alat yang dapat
menggunakan berbagai jenis bahan bakar
tergantung pada sumber daya yang ada,
seperti batu bara, minyak bumi maupun
gas alam. Yang dalam hal ini, bahan bakar
yang digunakan oleh PT. Pupuk Sriwidjaja
adalah gas alam. Komposisi yang terbesar
yang dikandung oleh gas alam yang
digunakan oleh PT. Pupuk Sriwidjaja
adalah Metana (82.45% volume)
Dalam hal ini, kami sebagai
penulis akan membahas mengenai boiler
yang dipakai di PT Pupuk Sriwijaya,
termasuk mengenai macam-macam boiler,
komponen-komponen pada boiler yang
ada di pabrik PT Sriwijaya, proses
pembentukan uap, sirkulasi air pada boiler,
bahan bakar yang digunakan pada boiler,
reaksi kimia pada pembakaran pada boiler,
dan nilai efisiensi dari boiler.
I. Komponen-komponen boiler
Pada boiler, secara umum terdapat
komponen-komponen sebagai berikut:
1. Ruang Bakar (Incinerator):
Yaitu alat yang berfungsi sebagai tempat
berlangsungnya proses pembakaran bahan
bakar atau tempat awal terbentuknya gas
asap.
2. Bagian Penguapan (Evaporating
section)
Bidang pemanas ini berfungsi
sebagai tempat berlangsungnya
perpindahan panas antara gas hasil
pembakaran yang membawa energy panas
dengan air ataupun uap. Alat penguapan
ini terdiri dari susunan pipa yang berisi air
panas yang berasal dari economizer, air
tersebut diubah menjadi uap air pada
evaporating section.
3. Alat Penguapan lanjut (Steam
superheater)
Yaitu berfungsi sebagai alat
penguap lanjut yang terdiri atas susunan
pipa-pipa yang berisikan uap jenuh, yang
kemudian dipanaskan oleh gas asap hasil
pembakaran bahan bakar sehingga didapat
panas lanjut yang uapnya sudah kering.
4. Economizer
Gas asap setelah meninggalkan
superheater, temperaturnya masih sangat
tinggi sehingga merupakan kerugian panas
yang besar bila gas asap tersebut langsung
begitu saja melalui cerobong. Gas asap
yang masih panas ini dapat dimanfaatkan
untuk memanasi air terlebih dahulu
sebelum dimasukkan ke dalam drum ketel,
sehingga air telah mengalami pemanasan
terlebih dahulu, tempat pemanasan air
2
awal ini biasa disebut Economizer/Water
PreHeater. Economizer sekaligus
berfungsi sebagai alat untuk pemanasan
awal air ketel yang terdiri dari pipa-pipa
air yang dipanaskan.
5. Air Heater
Ketel uap biasanya dilengkapi
dengan suatu alat yang berfungsi sebagai
pemanas udara yang digunakan untuk
pembakaran, sehingga pembakaran dapat
berlangsung lebih cepat
6. Cerobong
Alat yang digunakan sebagai
tempat keluar gas asap sisa pembakaran ke
udara sekitar.
7. Desuperheater
Desuperheater adalah suatu alat yang
digunakan untuk mencampur steam
dengan air yang dikabutkan
(disemprotkan). Banyaknya air yang akan
disemprotkan dikontrol oleh valve sesuai
dengan temperatur steam yang diperlukan.
Desuperheater dibuat dari bahan Cr dan
Mo. Alat ini terletak setelah outlet
superheater, untuk mengontrol temperatur
agar tetap pada kondisi yang diinginkan.
II. Macam-macam boiler
Ada banyak sekali macam boiler yang
ada saat ini, akan tetapi secara umum
boiler dapat diklasifikasikan seperti yang
ada di bawah ini:
a. Fire tube boiler
Pada fire tube boiler, gas panas
melewati pipa-pipa dan air umpan boiler
ada didalam shell untuk dirubah menjadi
steam. Fire tube boilers biasanya
digunakan untuk kapasitas steam yang
relative kecil dengan tekanan steam rendah
sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube
boilers kompetitif untuk kecepatan steam
sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan
sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat
menggunakan bahan bakar minyak bakar,
gas atau bahan bakar padat dalam
operasinya. Untuk alasan ekonomis,
sebagian besar fire tube boilers
dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit
oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.
b. Water tube boiler
Pada water tube boiler, air umpan
boiler mengali rmelalui pipa-pipa masuk
kedalam drum. Air yang tersirkulasi
dipanaskan oleh gas pembakar membentuk
steam pada daerah uap dalam drum. Boiler
ini dipilih jika kebutuhan steam dan
tekanan steam sangat tinggi seperti pada
3
kasus boiler untuk pembangkit tenaga.
Water tube boiler yang sangat modern
dirancang dengan kapasitas steam antara
4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan
sangat tinggi. Banyak water tube boilers
yang dikonstruksi secara paket jika
digunakan bahan bakar minyak bakar dan
gas. Untuk water tube yang menggunakan
bahan bakar padat, tidak umum dirancang
secara paket.
Karakteristik water tube boilers sebagai
berikut:
- Forced, induced dan balanced draft
membantu untuk meningkatkan efisiensi
pembakaran
- Kurang toleran terhadap kualitas air yang
dihasilkan dari plant pengolahan air.
- Memungkinkan untuk tingkat efisiensi
panas yang lebih tinggi.
c. package boiler
Disebut boiler paket sebab sudah
tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada
saat dikirim ke pabrik, hanya memerlukan
pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar
dan sambungan listrik untuk dapat
beroperasi. Paket boiler biasanya
merupakan tipe shell and tube dengan
rancangan fire tube dengan transfer panas
baik radiasi maupun konveksi yang tinggi.
Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:
- Kecilnya ruang pembakaran dan
tingginya panas yang dilepas
menghasilkan penguapan yang lebih cepat.
- Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter
kecil membuatnya memiliki perpindahan
panas konvektif yang baik.
- Sistim forced atau induced draft
menghasilkan efisiensi pembakaran yang
baik.
- Sejumlah lintasan/pass menghasilkan
perpindahan panas keseluruhan yang lebih
baik.
4
- Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih
tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.
d. Boiler pembakaran dengan Fluidized
Bed (FBC)
Pembakaran dengan fluidized bed
(FBC) muncul sebagai alternatif yang
memungkinkan dan memiliki kelebihan
yang cukup berarti dibanding sistim
pembakaran yang konvensional dan
memberikan banyak keuntungan
rancangan boiler yang kompak, fleksibel
terhadap bahan bakar, efisiensi
pembakaran yang tinggi dan berkurangnya
emisi polutan yang merugikan seperti SOx
dan NOx.
Bahan bakar yang dapat dibakar
dalam boiler ini adalah batubara, barang
tolakan dari tempat pencucian pakaian,
sekam padi, bagas & limbah pertanian
lainnya. Boiler fluidized bed memiliki
kisaran kapasitas ya ng luas yaitu antara
0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam.
Bila udara atau gas yang
terdistribusi secara merata dilewatkan
keatas melalui bed partikel padat seperti
pasir yang disangga oleh saringan halus,
partikel tidak akan terganggu pada
kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan
udaranya berangsur-angsur naik,
terbentuklah suatu keadaan dimana
partikel tersuspensi dalam aliran udara –
bed tersebut disebut “terfluidisasikan”.
Dengan kenaikan kecepatan udara
selanjutnya, terjadi pembentukan
gelembung, turbulensi yang kuat,
pencampuran cepat dan pembentukan
permukaan bed yang rapat. Bed partikel
padat menampilkan sifat cairan mendidih
dan terlihat seperti fluida - “bed
gelembung fluida/ bubbling fluidized bed”.
Jika partikel pasir dalam keadaan
terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu
nyala batubara, dan batubara diinjeksikan
secara terus menerus ke bed, batubara akan
terbakar dengan cepat dan bed mencapai
suhu yang seragam. Pembakaran dengan
fluidized bed (FBC) berlangsung pada
suhu sekitar 840OC hingga 950OC.
Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu
fusi abu, maka pelelehan abu dan
permasalahan yang terkait didalamnya
dapat dihindari. Suhu pembakaran yang
lebih rendah tercapai disebabkan tingginya
koefisien perpindahan panas sebagai
akibat pencampuran cepat dalam fluidized
bed dan ekstraksi panas yang efektif dari
bed melalui perpindahan panas pada pipa
dan dinding bed.
Kecepatan gas dicapai diantara
kecepatan fluidisasi minimum dan
kecepatan masuk partikel. Hal ini
menjamin operasi bed yang stabil dan
menghindari terbawanya partikel dalam
jalur gas.
e. Pressurized Fluidized Bed
Combustion (PFBC) Boiler
5
Pada tipe Pressurized Fluidized
bed Combustion (PFBC), sebuah
kompresor memasok udara Forced Draft
(FD), dan pembakarnya merupakan tangki
bertekanan. Laju panas yang dilepas dalam
bed sebanding dengan tekanan bed
sehingga bed yang dalam digunakan untuk
mengekstraksi sejumlah besar panas.
Hal ini akan meningkatkan
efisiensi pembakaran dan peyerapan sulfur
dioksida dalam bed. Steam dihasilkan
didalam dua ikatan pipa, satu di bed dan
satunya lagi berada diatasnya. Gas panas
dari cerobong menggerakan turbin gas
pembangkit tenaga. Sistim PFBC dapat
digunakan untuk pembangkitan kogenerasi
(steam dan listrik) atau pembangkit tenaga
dengan siklus gabungan/ combined cycle.
Operasi combined cycle (turbin gas &
turbin uap) meningkatkan efisiensi
konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8
persen.
f. Atmospheric Fluidized Bed
Combustion (AFBC) Boiler
Kebanyakan boiler yang beroperasi
untuk jenis ini adalah Atmospheric
Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler.
Alat ini hanya berupa shell boiler
konvensional biasa yang ditambah dengan
sebuah fluidized bed combustor. Sistim
seperti telah dipasang digabungkan dengan
water tube boiler/ boiler pipa air
konvensional.
Batubara dihancurkan menjadi
ukuran 1 – 10 mm tergantung pada
tingkatan batubara dan jenis pengumpan
udara ke ruang pembakaran. Udara
atmosfir, yang bertindak sebagai udara
fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan
dengan tekanan, setelah diberi pemanasan
awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa
dalam bed yang membawa air pada
umumnya bertindak sebagai evaporator.
Produk gas hasil pembakaran melewati
bagian super heater dari boiler lalu
mengalir ke economizer, ke pengumpul
debu dan pemanas awal udara sebelum
dibuang ke atmosfir.
g. Atmospheric Circulating Fluidized
Bed Combustion Boilers (CFBC)
Dalam sistim sirkulasi, parameter
bed dijaga untuk membentuk padatan
melayang dari bed. Padatan diangkat pada
fase yang relatif terlarut dalam pengangkat
padatan, dan sebuah down-comer dengan
sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi
padatan. Tidak terdapat pipa pembangkit
steam yang terletak dalam bed.
Pembangkitan dan pemanasan berlebih
steam berlangsung di bagian konveksi,
dinding air, pada keluaran pengangkat/
riser.
Boiler CFBC pada umumnya lebih
ekonomis daripada boiler AFBC, untuk
penerapannya di industri memerlukan
lebih dari 75 – 100 T/jam steam.
6
Untuk unit yang besar, semakin
tinggi karakteristik tungku boiler CFBC
akan memberikan penggunaan ruang yang
semakin baik, partikel bahan bakar lebih
besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk
pembakaran yang efisien dan penangkapan
SO2 yang semakin besar pula, dan
semakin mudah penerapan teknik
pembakaran untuk pengendalian NOx
daripada pembangkit steam AFBC.
h. Stoker Fired Boilers
Stokers diklasifikasikan menurut
metode pengumpanan bahan bakar ke
tungku dan oleh jenis grate nya.
Klasifikasi utama nya adalah spreader
stoker dan chain-gate atau traveling-gate
stoker.
Spreader stokers
Spreader stokers memanfaatkan
kombinasi pembakaran suspense dan
pembakaran grate. Batubara diumpankan
secara kontinyu ke tungku diatas bed
pembakaran batubara. Batubara yang halus
dibakar dalam suspensi; partikel yang
lebih besar akan jatuh ke grate, dimana
batubara ini akan dibakar dalam bed
batubara yang tipis dan pembakaran cepat.
Metode pembakaran ini memberikan
fleksibilitas yang baik terhadap fluktuasi
beban, dikarenakan penyalaan hampir
terjadi secara cepat bila laju pembakaran
meningkat. Karena hal ini, spreader stoker
lebih disukai dibanding jenis stoker
lainnya dalam berbagai penerapan di
industri.
Chain-grate atau traveling-grate stoker
Batubara diumpankan ke ujung
grate baja yang bergerak. Ketika grate
bergerak sepanjang tungku, batubara
terbakar sebelum jatuh pada ujung sebagai
7
abu. Diperlukan tingkat keterampilan
tertentu, terutama bila menyetel grate,
damper udara dan baffles, untuk menjamin
pembakaran yang bersih serta
menghasilkan seminimal mungkin jumlah
karbon yang tidak terbakar dalam abu.
Hopper umpan batubara memanjang di
sepanjang seluruh ujung umpan batubara
pada tungku. Sebuah grate batubara
digunakan untuk mengendalikan kecepatan
batubara yang diumpankan ke tungku
dengan mengendalikan ketebalan bed
bahan bakar. Ukuran batubara harus
seragam sebab bongkahan yang besar tidak
akan terbakar sempurna pada waktu
mencapai ujung grate.
i. Pulverized Fuel Boiler
Kebanyakan boiler stasiun
pembangkit tenaga yang berbahan bakar
batubara menggunakan batubara halus, dan
banyak boiler pipa air di industri yang
lebih besar juga menggunakan batubara
yang halus. Teknologi ini berkembang
dengan baik dan diseluruh dunia terdapat
ribuan unit dan lebih dari 90 persen
kapasitas pembakaran batubara merupakan
jenis ini.
Untuk batubara jenis bituminous,
batubara digiling sampai menjadi bubuk
halus, yang berukuran +300 micrometer
(μm) kurang dari 2 persen dan yang
berukuran dibawah 75 microns sebesar 70-
75 persen. Harus diperhatikan bahwa
bubuk yang terlalu halus akan
memboroskan energi penggilingan.
Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak
akan terbakar sempurna pada ruang
pembakaran dan menyebabkan kerugian
yang lebih besar karena bahan yang tidak
terbakar.
Batubara bubuk dihembuskan
dengan sebagian udara pembakaran masuk
menuju plant boiler melalui serangkaian
nosel burner. Udara sekunder dan tersier
dapat juga ditambahkan. Pembakaran
berlangsung pada suhu dari 1300 - 1700
°C, tergantung pada kualitas batubara.
Waktu tinggal partikel dalam boiler
biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel
harus cukup kecil untuk pembakaran yang
sempurna.
Sistem ini memiliki banyak
keuntungan seperti kemampuan membakar
berbagai kualitas batubara, respon yang
cepat terhadap perubahan beban muatan,
8
penggunaan suhu udara pemanas awal
yang tinggi.
III. Proses pembentukan uap
Air merupakan fluida yang sukar
untuk merambat panas, sehingga dengan
demikian perpindahan panas didalam air
yang ada didalan ketel uap hampir
berlangsung secara konveksi. Bila di
dalam sebuah tempat terdapat air dingin di
dalamnya, yang kemudian dipanasi air
akan menjadi panas karena berat jenisnya
menjadi berkurang, yang lalu naik keatas.
Pada bagian bawah akan digantikan oleh
air dingin di bagian atas, yang berat
jenisnya lebih besar dibandingkan dengan
air panas tersebut. Air yang tidak turut
beredar dalam ketel uap dinamai air yang
tidak bersirkulasi, jadi temperatur air ini
tidak secepat air yang beredar naiknya. Ini
dapat membahayakan bagi ketel karena air
didalam ketel tidak akan merata panasnya.
Pemuaian ketel tidak sama dan karena ini
mungkin terjadi tekanan-tekanan yang
besar dalam pelat-pelat ketel ataupun pada
sambungan-sambungannya.
Proses pembentukkan uap
diupayakan berada pada tekanan konstan
karena pembentukan uap bergantung pada
tekanan. Bila 1 kg air dengan temperatur
200C dipanaskan dalam sebuah bejana
tertutup dengan tekanan konstan (1atm),
maka selama pemanasan tingkat pertama
temperatur didih dicapai, uap mulai
terbentuk. Uap ini dinamakan uap basah
(saturated liquid), karena masih tercampur
antara uap dengan butir – butir air.
Apabila semua uap termasuk butir
– butir air yang tercampur dalam uap
basah dipanaskan lagi maka akan
didapatkan uap jenuh (saturated vapour)
yaitu keadaan dimana uap tersebut dapat
berwujud uap seluruhnya. Jumlah panas
yang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg air
mendidih menjadi uap jenuh pada tekanan
konstan dinamakan panas laten, bila
pemanasan dilanjutkan maka temperatur
uap jenuh itu menjadai naik dan uap itu
dinamakan uap panas lanjut (superheated
vapour).
Pada pembentukan uap pada ketel
uap, udara dan bahan bakar dimasukkan
kedalam dapur dan terjadi proses
pembakaran. Gas – gas hasil pembakaran
akan melewati evaporator, superheater,
air heater, dan akhirnya dibuang ke
atmosfir melalui cerobong asap.
Sedangkan air pengisi, setelah mengalami
pemanasan pada daerator, lalu dimasukkan
kedalam evaporator dan selanjutnya uap
jenuh dipanaskan lanjut pada alat yang
dinamakan superheater dan akhirnya
diperoleh uap panas lanjut atau
superheated steam.
9
Gambar diatas menunjukkan grafik T-s
pada pembentukan uap.
IV. Sirkulasi Air pada boiler
Peredaran air dalam pipa-pipa pada
suatu ketel uap adalah suatu hal yang
sangat penting. Ketel uap harus dirancang
sedemikian rupa sehingga dihindari
terbentuknya uap dan keluar dari pipa air
yang berasal dari drum uap. Dengan kata
lain, tidak boleh terjadi aliran balik.
Untuk mendapatkan pemanasan
yang rata dari semua bagian-bagian ketel,
terutama pada ketel uap pipa air, maka
peredaran air yang sempurna harus
dipertahankan agar tidak terjadi
gelembung-gelembung udara dan uap pada
dinding pipa serta penghentian
pengeluaran uap dari pipa. Terjadinya
gelembung-gelembung pada dinding pipa
serta penghentian pengeluaran uap dapat
menimbulkan korosi serta konsentrasi
garam yang dapat merusak dinding pipa.
Sirkulasi air dan uap dalam ketel uap
terjadi karena :
1. Perbedaan berat jenis antara air dan uap.
2. Adanya campuran air dan uap.
Adapun jenis sirkulasi air pada ketel uap
terdapat dua jenis, yaitu :
1. Sirkulasi Alamiah ( natural circulation )
Pada sirkulasi ini, air mengalir dari
drum atas melalui pipa-pipa turun
(downcomers) yang terletak pada bagian
ketel yang relatif dingin, turun ke bawah
ke drum lumpur (mud drum). Dari sini, air
atau uap mengalir kembali ke drum uap
setelah melalui pipa-pipa evaporator atau
pipa-pipa naik (riser).
2. Sirkulasi Paksa ( forced circulation )
Pada sirkulasi paksa ini, fluida
dipompakan melaluievaporator. Hal ini
menyebabkan ketel dapat bekerja dengan
tekanan yang sangat tinggi.
V. Bahan bakar pada Boiler
Secara teknis yang dimaksud dengan
bahan bakar adalah semua material yang
dapat terbakar. Sedangkan secara
komersial, yang disebut dengan bahan
bakar adalah setiap material yang memiliki
nilai kalor tertentu dan mampu bereaksi
dengan oksigen dalam udara untuk
mengahasilkan kalor. Umumnya bahan
bakar diklasifikasikan menjadi tiga jenis
utama, yaitu :
1. Bahan bakar padat (solid fuel)
2. Bahan bakar cair (liquid fuel)
3. Bahan bakar gas (gaseous fuel)
Berdasarkan proses terjadinya, bahan
bakar dapat dibedakan menjadi bahan
bakar alami dan bahan bakar buatan.
10
Selengkapnya dapat dilihat pada tabel di
bawah ini :
Jenis bahan bakar pada boiler
VI. Reaksi kimia pada
pembakaran di boiler
Untuk mengetahui nilai
pembakaran bahan bakar, maka harus
diketahui komposisi kimia bahan bakar
yang digunakan. Dalam hal inibahan akar
yang digunakan adalah gas alam (natural
gas). Dan komposisi kimia dari bahan
bakar yang digunakan dapat dilihat pada
tabel dibawah ini :
Jumlah udara yang dibutuhkan
untuk pembakaran sempurna adalah %
udara teoritis dikalikan dengan udara yang
dibutuhkan untuk pembakaran. Dimana
udara teoritis adalah jumlah 100% udara
dan excess air.
Untuk reaksi pembakaran dengan
100% udara teoritis dari bahan bakar gas
alam, jumlah udara yang dibutuhkan dapat
dihitung dengan persamaan reaksi berikut:
NG + 2,1964(O2 + 3,76 N2) 1,1496 CO2
+ 2,0936 H2O + 8,258464 N2
Perhitungan Nilai Pembakaran Atas
(Higher Heating Value)/LHV Bahan
Bakar
Dengan menggunakan persamaan :
Maka dapat dihitung nilai pembakaran atas
bahan bakar. Contohnya, misal dari
perhitungan di dapat nilai persentase C dan
H pada bahan bakar adalah :
% C = 71.5275%
% H = 22.8728 %
11
Perhitungan Nilai Pembakaran Bawah
(Lower Heating Value)/LHV Bahan
Bakar
Nilai pembakaran bawah bahan bakar
(LHV) dapat ditentukan dengan
persamaan:
Dimana :
HHV = nilai pembakaran atas bahan bakar
(Btu/lb)
H2 = persentase Hidrogen dalam bahan
bakar
W = kadar uap air yang terkandung dalam
Udara
Jadi nilai LHV bahan bakar adalah
22310.506 Btu/lb.
Perhitungan Energi Bahan Bakar
Jumlah keseluruhan energi bahan bakar
dapat dihitung dengan persamaan :
Dimana :
Qbb = energi bahan bakar yang digunakan
(MW) gas m& = jumlah aliran massa gas
(kg/s)
LHV = nilai pembakaran bawah (Lower
Heating Value) bahan bakar (Btu/lb)
VII. Efisiensi boiler
Efisiensi ketel uap adalah
perbandingan antara energy yang diserap
oleh sistem (energi uap) terhadap energi
yang diberikan pada sistem (energi bahan
bakar). Energi ketel uap dapat dihitung
menggunakan persamaan :
Dimana
η = efisiensi ketel uap (%)
Quap = energi uap (MW)
Qbb = energi bahan bakar (MW)
Kesimpulan
Ketel uap (boiler) adalah suatu
bejana tertutup dimana uap diproduksi
secara langsung dengan menyerap kalor
yang diberikan oleh bahan bakar yang
kemudian digunakan untuk menghasilkan
uap air. Boiler ini digunakan untuk
mengubah energi potensial pada bahan
bakar fosil menjadi energi potensial uap.
Secara umum kinerja dari boiler ini
diawali dari komponen incinerator yang
berfungsi sebagai tempat berlangsungnya
12
proses pembakaran bahan bakar atau
tempat awal terbentuknya gas asap.
Secara terpisah, pada komponen
selanjutnya evaporating section
mengubah air panas yang berasal dari
economizer menjadi uap air. Uap jenuh
tersebut lalu masuk ke steam superheater,
suatu susunan pipa-pipa yang kemudian
dipanaskan oleh gas asap hasil
pembakaran bahan bakar sehingga didapat
panas lanjut yang uapnya sudah kering.
Gas yang sangat panas ini dapat
dimanfaatkan untuk memanasi air terlebih
dahulu sebelum dimasukkan ke dalam
drum ketel. Air panas yang dihasilkan
masuk ke evaporating section seperti yang
telah dijelaskan. Kinerja boiler ditunjang
oleh berbagai komponen seperti air heater
yang berfungsi memanaskan udara
sehingga proses dapat berlangsung lebih
cepat. Terdapat juga cerobong sebagai
tempat keluar gas asap sisa pembakaran ke
udara sekitar. Selain itu terdapat
komponen desuperheater (terdapat setelah
outlet superheater)yang digunakan untuk
mencampur steam dengan air yang
dikabutkan (disemprotkan). Banyaknya air
yang akan disemprotkan dikontrol sesuai
dengan temperatur steam yang diperlukan.
Komponen ini digunakan untuk
mengontrol temperatur agar tetap pada
kondisi yang diinginkan.
Pada perkembangannya kemudian
boiler sudah dikembangkan menjadi
berbagai macam tipe yang masing-masing
dapat digunakan sesuai kebutuhan dan
spesifikasi tiap pabrik. Seperti pada PT
Pupuk Sriwidjaja ini yang menggunakan
package boiler tipe water tube untuk
menambah pasokan uap air yang
dibutuhkan pada proses pembuatan
amoniak.
Referensi
Gunn, D., and Horton, R. Industrial
Boilers, Longman Scientific & Technical,
New York
Elonka, Jackson M., and Alex Higgins,
Steam Boiler Room Questions & Answers,
Third edition
http://prajadillaatos.blogspot.com/
Fusito. 2010.Analisa Penurunan Efisiensi
Package Boiler Tipe Pipa Air pada Pabrik
PT Pupuk Sriwijaya,
13