Buku Panduan Promosi Cobenefit Untuk Menejer Utiliti (Draft) Panduan Promosi Cobenefit BBIA...

Buku Panduan Promosi Cobenefit

Untuk Menejer Utiliti (Draft)

Daftar isi

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

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

1.1 Rekaman input batubara, feed water, dan tekanan uap ................................................3

1.2 Rasio pembangkitan uap dan efisiensi termal ...............................................................3

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

batubara ....................................................................................................................................9

1.4 Angin blower untuk stalker............................................................................................13

2. Lokasi penanganan utama ................................................................................................. 14

3. Item tindakan terpisah ........................................................................................................ 18

3.1 Kuantitas input batubara ...............................................................................................18

3.2 Kuantitas udara blower .................................................................................................29

3.3 Konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang ........................................................35

3.4 Tekanan uap .................................................................................................................38

3.5 Air umpan ......................................................................................................................41

3.6 Air blowdown .................................................................................................................44

3.7 Lain-lain .........................................................................................................................45

４．Item Tindakan Terkait ......................................................................................................... 54

4.1 Generator tekanan diferensial uap ...................................................................................54

4.2 Kompresor kinerja tinggi ...................................................................................................58

1

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Indonesia sedang mengalami modernisasi sosial dan industri yang pesat, tetapi konsumsi energi juga

meningkat pesat seiring dengan modernisasi. Indonesia telah berubah dari negara penghasil minyak

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

menggunakan batubara yang secara melimpah diproduksi, memiliki nilai kalor yang rendah dan harga

unit yang murah.

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

dapat memamfaatkan energi yang lebih murah daripada minyak.

Namun, dari sudut pandang promosi penanggulangan pemanasan global berdasarkan konvensi

Paris, negara-negara yang telah menandatangani konvensi menyatakan permasalahan tentang

penggunaan batubara yang mengeluarkan dalam kuantitas besar gas rumah kaca. Oleh karena itu,

penghematan energi yang efektif diperlukan untuk fasilitas boiler yang menggunakan batubara sebagai

sumber energi.

Selain itu, dengan menggiatkan penghematan energi, sebagai dampak positifnya kuantitas konsumsi

energi, atau biaya pembelian bahan bakar dapat dikurangi dan biaya produksi dapat diturunkan.

PENANGANAN LINGKUNGAN DAN "COST DOWN" MELALUI PENDEKATAN CO-BENEFIT

Kementerian Lingkungan Hidup Jepang dan Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan

Indonesia telah menandatangani nota kesepahaman tentang kerjasama bilateral kedua negara sejak

2017 (Jepang: Nota kerjasama tentang kerjasama lingkungan antara Kementerian Lingkungan Hidup

Jepang dan Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Indonesia) dengan tujuan untuk

mempromosikan kerjasama penanganan polusi udara dan perubahan iklim di Indonesia. Telah

dilakukan kerjasama untuk promosi pendekatan Co-benefit untuk penanganan kedua masalah tersebut

diatas melalui penghematan energi.

Secara kongkritnya, utamanya menargetkan industri yang menggunakan boiler berbahan bakar batu

bara dan memamfaatkan sistem uap, berfokus pada pada proyek percontohan dengan melakukan

diagnosa item penanganan terkait hemat energi dan reduksi emisi gas dan memberikan panduan

praktis untuk tujuan tersebut, dan dalam rangka pembinaan sumber daya manusia yang akan

bertanggung jawab untuk kegiatan-kegiatan tersebut di Indonesia, maka untuk tujuan ini, kami telah

membuat buku panduan yang merangkum metode pendekatan Co-benefit untuk engineer dan untuk

operator (atau untuk manajer utiliti).

Buku pegangan ini mengekstrak esensi terpenting dari buku pegangan untuk operator yang telah

disiapkan selama ini dan kami tambahkan masukan yang diperoleh dari proyek percontohan tahun ini.

Pastikan buku panduan ini dapat menjadi rujukan dalam menghadapi permasalahan dari boiler yang

anda operasikan, silahkan lanjutkan upaya-upaya perbaikan efisiensi untuk menuju penanganan

lingkungan dan reduksi biaya.

Jika ingin mengetahui informasi dan metode tindakan yang lebih rinci, silahkan merujuk ke buku

pegangan untuk engineer dan operator yang dibuat pada tahun sebelumnya. Untuk bidang yang

membutuhkan teknologi lebih teknis seperti boiler serbuk batubara dan boiler minyak, silahkan merujuk

ke literatur teknis seperti yang disusun oleh Profesor Herri.

Selain itu, karena buku pegangan ini ditujukan untuk manajer utiliti, buku ini juga memperkenalkan

langkah-langkah penghematan energi seperti perangkat mesin terkait boiler uap ataupun kompresor

yang digunakan di banyak pabrik, karenanya silahkan mamfaatkan buku ini secara efektif.

3

1. METODE SEDERHANA UNTUK MENGEVALUASI BOILER BATUBARA

Boiler uap berbahan bakar batubara digunakan sebagai sumber panas di berbagai bidang industri, dan

penulis berpikir ada banyak orang yang ingin mengetahui lebih jauh mengenai kinerjanya.

Anda dapat menilai kinerja boiler uap batubara dengan mempraktikkan hal-hal berikut.

1.1 REKAMAN INPUT BATUBARA, FEED WATER, DAN TEKANAN UAP

Diharapkan untuk melakukan pencatatan kuantitas input batubara, kuantitas feed water (kuantitas

uap),dan tekanan uap dalam satuan jam.

Pastikan dilakukan pencatatan nilai baca meter input batubara per bucket, volume feed water, uap

dan tekanan uap, dan kalau memungkinkan dikonversi ke file elektronik Excel. Dan, bila anda

melakukan blowdown water secara manual, lakukan pencatatan waktu blowdown water-nya.。

Dengan adanya catatan ini, maka anda dapat mengevaluasi kondisi operasi boiler saat ini.

Glosari 1) Apakah itu blow: Boiler mendidihkan air pada suhu tinggi untuk menguapkannya menjadi

uap. Namun, boiler walaupun sedikit mengandung berbagai macam kotoran, dan kotoran ini tidak

menguap dan tetap berada di dalam boiler. Melepaskan sebagian atau semua air yang tidak perlu ini

disebut blow-off. Salah satu item manajemen harian utama boiler, biasanya disingkat sebagai blow.

1.2 RASIO PEMBANGKITAN UAP DAN EFISIENSI TERMAL

(1) Rasio pembangkitan uap

Maksudnya adalah kuantitas pembangkitan uap berdasarkan input batubara, dan memastikan

berapa banyak uap yang dapat dihasilkan dengan 1 ton batubara. Jika kuantitas uap tidak diukur,

kuantitas air yang dipasok ke boiler digunakan sebagai kuantitas uap.

Mengevaluasi dengan metode menghitung (kuantitas produksi uap) / t (kuantitas input batubara)

kuantitas produksi uap atau feed water dibagi dengan kuantitas input batubara.

Nilai ini bervariasi tergantung pada jenis dan ukuran boiler, kualitas bahan bakar, dan hal lainnya

adalah kondisi pengoperasian, di mana dapat dilanjutkan tindakannya dengan penetapan nilai target

dari hasil perbaikan setelah melakukan studi komparatif pada perusahaan lain ataupun studi komparatif

sebelum dan sesudah tindakan.

Glosari 2) Rasio produksi uap: adalah kuantitas uap yang dapat dihasilkan dengan memasok 1ton

batubara ke dalam boiler. Evaluasi didasarkan pada asumsi bahwa nilai kalor batubara yang digunakan

dan tekanan (suhu) uap adalah konstan.

Rasio produksi uap berfluktuasi karena pengaruh kondisi pembakaran seperti kualitas batubara,

kualitas feed water, dan volume pengiriman angin, sehingga dapat digunakan sebagai indikator dasar

untuk kontrol pemeliharaan boiler pada umumnya.

Contoh 1) Contoh perhitungan rasio produksi uap

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

Feed water: 7 (㎥ / jam)

Di sini, dengan asumsi tidak ada blowdown, dan air umpan diasumsikan semua menjadi uap.

Kuantitas uap yang bisa dihasilkan dengan 1 ton batubara

4

= Feed water (㎥ / jam) / Input batubara (kg) = 7 / 1.200 * 1000 = 5,8 (t / t)

rumus 1-1-1

Kuantitas batubara yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 ton uap

= Input batubara (kg) / Feed water (㎥ / jam) = 1200/7 = 171 (kg / t)

Rumus 1-1-2

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

Misalnya, jika nilai kalori batubara adalah 5,000 Kilo kalori / kg

Pertama pahami kondisi Angka target saat ini Nilai target akhir

Ada banyak kasus tingkat efisiensi

seperti ini di perusahaan yang

belum melakukan tindakan

・Level-nya kira-kira seperti ini

untuk perusahaan yang telah

melakukan tindakan atau

perusahaan yang telah menerima

panduan perbaikan pengoperasian

selama beberapa bulan.

・Jika dari awalnya pada level ini,

pengoperasian relatif baik

・Namun, ada ruang untuk

perbaikan lebih lanjut karena hal-

hal perbaikan lainnya.

・Secara teoritis, perbaikan

sampai level ini dimungkinkan.

・Manargetkan level ini untuk

jangka menengah dan panjang

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

Kuantitas feed water: 7 (㎥ / jam) Suhu feed water 60 (° C)

Nilai kalori batubara：5,000（kcal/kg）

Tekanan uap：8bar (tekanan gauge)

Rasio blowdown water：5%

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

Kuantitas uap yang bisa dihasilkan dengan 1 ton batubara

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

Kuantitas batubara yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 ton uap

= Input batubara(kg)/ air suplai（㎥/h）=1200/7=171(kg/t) 1-1-2 Rumus

(2) Efisiensi termal boiler

Cth setelah tindakan

sekitar 6~７ｔ/ｔ Cth boiler sebelum tindakan

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

Spek boiler

sekitar 7.6ｔ/ｔ

5

Efisiensi bahan bakar dihitung dengan rumus berikut ini menggunakan metode evaluasi nilai kalor

batubara yang dibakar di boiler dan nilai kalor uap yang dihasilkan dari boiler (disebut enthalpy).

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

yang terbakar (kkal) * 100 1-1-3 rumus Efisiensi termal boiler = kalori yang digunakan untuk

menghasilkan uap (kkal) / kalori batubara yang terbakar (kkal) * 100

1-1-3 rumus

Dalam hal ini, kuantitas kalor yang digunakan untuk menghasilkan uap (kkal) = kuantitas uap jenuh

yang dihasilkan (kg) * (kuantitas kalor uap jenuh yang dihasilkan (entalpi)

(kkal / kg) - nilai kalori air jenuh yang dipasok ke boiler (entalpi) (kkal / kg))

rumus 1-1-4

Nilai kalor dari batubara yang terbakar (kkal) = kuantitas batubara yang dibakar oleh boiler (kg) *

nilai kalor dari batubara (kkal / kg)

Rumus 1-1-5

Glosari 3) Enthalpy: Disebut juga konten panas. Fungsi termodinamika yang

didefinisikan sebagai produk tekanan dan volume tambahan energi internal.

Maksudnya adalah energi panas dari uap dan air.

Glosari 4) Uap jenuh dan air jenuh: Uap dan air dalam keadaan di mana air fase

cair dan air fase gas (uap) saling berdampingan. Boiler menghasilkan uap dengan

air mendidih, sehingga menjadi uap jenuh dan air jenuh.

Berdasarkan hasil survei dan demo selama ini, nilai-nilai pada kolom berikut

dapat secara umum digunakan sebagai referensi untuk efisiensi termal boiler

batubara di Indonesia.

Kemudian, efisiensi termal dari boiler yang menggunakan gas alam atau bahan

bakar cair lebih dari 95%.

Kolom: patokan efisiensi pembakaran

Misalnya, jika nilai kalori batubara 5,000 Kilo kal / kg

Pertama pahami kondisi Angka target saat ini Nilai target akhir

・Contoh kasus sebelumnya

sekitar level ini

・Umumnya menjadi rendah

karena faktor sbb

・Level-nya kira-kira seperti ini

untuk perusahaan yang telah

melakukan tindakan atau

* Nilai desain boiler yang dipasang

・Secara teoritis, perbaikan

sampai level ini dimungkinkan.

Cth boiler sebelum tindakan

sekitar 30～50％

Cth setelah tindakan

sekitar 70～80％

Spek boiler

sekitar 80～90％(*)

6

Rasio pengoperasian rendah

Injeksi udara berlebihan

（konsentrasi O2 tinggi）

perusahaan yang telah menerima

panduan perbaikan pengoperasian

selama beberapa bulan.

・Jika dari awalnya pada level ini,

pengoperasian relatif baik

・Namun, ada ruang untuk

perbaikan lebih lanjut karena hal-

hal perbaikan lainnya。

・Manargetkan level ini untuk

jangka menengah dan panjang.

Oleh karena itu, kita dapat mengevaluasi efisiensi termal dari boiler dengan menghitung nilai kalor dari

input batubara ke boiler dan nilai kalor yang dikonversi menjadi steam. Nilai kalor batubara dan entalpi

uap diperoleh sebagai berikut.

① Nilai kalori batubara

Nilai kalor batubara kadangkala diukur secara internal di perusahaan, tetapi umumnya perusahaan

melakukan pengukuran ke lembaga analisa profesional.

Jika memungkinkan, ukur setidaknya sekali atau dua kali setahun atau, jika ada masalah dengan biaya,

minta kepada pemasok yang memasok batubara menginformasikan nilainya dan menggunakan nilai

tersebut.

Di sini, kita coba hitung senilai 5.000 kcal.kg.

② Nilai kalori uap (entalpi)

Entalpi uap dapat dengan mudah dihitung dari URL berikut.

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

Sebagai contoh, hasil perhitungan untuk entalpi uap 8 bar ditampilkan sebagai berikut.

Tekanan uap

Entalpi uap jenuh


7

Entalpi uap pada 8bar adalah 662 kkal / kg.

Entalpi air make-up sebelum dimasukkan ke boiler dihitung dari suhu air. Tepatnya, dihitung

dari tabel uap dengan cara yang sama dengan entalpi uap. Biasanya,

Enthalpy air jenuh pada 60 ℃ = 60kcal / kg

Tidak ada masalah dengan perhitungan seperti di atas.

③ Perhitungan efisiensi termal boiler

Coba kita hitung efisiensi termal boiler dengan rasio produksi uap 5,8kg / kg.

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

sebagaimana berikut.

Entalpi uap 8bar (662 (kkal / kg)) - entalpi feed water (60 ℃, 60kkal) = 602kkal / kg

Efisiensi termal boiler ini adalah berdasarkan rumus 1-1-4 dan 1-1-5,

Efisiensi termal boiler = nilai kalori yang digunakan untuk memproduksi uap (kkal) / nilai kalori

dari batubara yang dibakar (kkal) * 100 ＝ 5.8 * 602 / 5.000 * 100 = 69,8%.

Namun, efisiensi termal ini adalah efisiensi termal yang mengabaikan rasio blowdown. Penting

dilakukan koreksi rasio blowdown.

Di sini, karena rasio blowdown 5%, maka 5% dari feed water terbuang, sehingga kuantitas uap

yang dihasilkan berkurang.

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

Rumus 1-1-6

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

Selain rasio blowdown, perlu untuk koreksi nilai kalori batubara dan koreksi densitas air umpan,

tetapi perhitungan kasar efisiensi termal dapat dihitung menggunakan rumus 1-1-6.

Cth 2) Patokan nilai kalori batubara dan kuantitas produksi uap

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

dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

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

5%.

Kuantitas produksi uap

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

(1 - rasio blowdown/ 100)

Rumus 1-1-7

Berdasarkan rumus 1-1-7,

Kuantitas kalori batubara 4,000kcal/kg ⇒ 4,000*0.8/(662-60)*(1-0.05) = 5.3t/t(steam)

≒ 190kg/steam(t)


≒ 160kg/steam(t)


≒130kg/steam(t)

8

Ini akan menjadi panduan untuk mengetahui kondisi pengoperasian boiler.

Perhitungan dari kuantitas feed water boiler dan kuantitas pemakaian batubara, jika kuantitas uap

yang dihasilkan di bawah kuantitas uap yang disebutkan di atas, berarti ada kemungkinan batubara

digunakan secara sia-sia.

Kolom: Jenis batubara di Indonesia

Batubara menurut urutan sedikitnya volume karbon tetap dibagi empat jenis batubara yakni : lignit,

batubara subbituminous, batubara bitumen, dan antrasit.

Nilai kalori terendah untuk lignit dengan kuantitas karbon paling sedikit dan tertinggi untuk antrasit.

Kualitas batubara Indonesia sebagian besar adalah batubara dengan kalori < 6100 kkal/kg,

mencakup sekitar 90% dari total.

Source: Geological Agency of Indonesia, 2013

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

Kualitas batubara Indonesia (*108t)

9

1.3 KONDUKTIVITAS LISTRIK AIR UMPAN, AIR KONDENSAT DAN

BLOWDOWN WATER UNTUK BOILER UAP BATUBARA

Untuk mengoperasikan boiler uap secara stabil, penting pengendalian kualitas air dari feed water.

Konduktivitas listrik yang mudah diukur adalah penting sebagai indikator pengendalian kualitas air.

(1) Air umpan untuk boiler

Karena boiler menguapkan air yang merupakan air umpan, uap yang terkondensasi adalah air suling.

Jika air umpan walaupun sedikit mengandung kalsium, dll., yang dapat mengakibatkan kerak, zat-zat

ini terkonsentrasi dan mengakibatkan kerak pada permukaan heat exchanger boiler, selanjutnya akan

memperburuk bodi boiler. Akibatnya, kuantitas pemakaian batubara menjadi boros.

Kualitas air umpan untuk boiler dapat dengan mudah diketahui melalui konduktivitas listrik

Berikut ini adalah panduan air umpan yang direkomendasikan oleh pabrikan boiler.

Konduktivitas listrik dari air umpan：< 200μS/cm

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

treatment" untuk air boiler.

(2) Air kondensat uap

Air kondensat yang terkondensasi dari uap, biasanya adalah air yang sangat bersih tanpa kandungan

garam.

Secara umum, konduktivitas berikut adalah panduan untuk air kondensat.

Konduktivitas listrik dari air kondensat：< 10μS/cm

Jika kondensat melebihi nilai ini, itu mungkin karena masalah seperti kontaminasi air mendidih boiler

atau lubang kecil atau kebocoran pada heat exchanger dll, perangkat yang menggunakan uap, untuk

itu perlu dilakukan pemeriksaan faktor penyebabnya.

Terutama dalam proses di mana kualitas uap langsung mempengaruhi kontrol kualitas produk,

diperlukan kehati-hatian dalam pemamfaatan ulang kondensat yang telah tercemar.

Foto menunjukkan kerak yang terjadi pada permukaan steam header, dalam contoh kasus ini, air

mendidih boiler mendidih secara berlebihan lalu tercampur masuk dalam pipa uap karena peningkatan

permintaan uap yang bersifat temporer dari proses produksi dalam pabrik.

Glosari 5) Konduktivitas listrik adalah indeks yang menunjukkan kemudahan aliran listrik, dan nilainya

meningkat dengan meningkatnya konsentrasi elektrolit yang terkandung dalam larutan. Namun, suatu

zat yang tidak memiliki muatan (asam silikat) tidak mempengaruhi seberapapun banyaknya ia larut

dalam air. Sebagai skala meter konduktivitas listrik, mS / cm dan μS / cm sering digunakan. S adalah

kebalikan dari hambatan listrik (Ω).

10

(3) Konduktivitas listrik blowdown water

Blowdown water Air tiup diperkaya dengan air umpan dan bahan kimia untuk meningkatkan kualitas

air umpan. Kualitas blowdown water ini juga dapat diperiksa dengan konduktivitas listrik. Standar

konduktivitas listrik blowdown water adalah sebagai berikut.

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

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

agar menjadi < 4.000 μS / cm.

Rasio Blowdown: Dapat dihitung dengan kuantitas blowdown water / kuantitas air umpan x 100 (%).

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

termal boiler akan berkurang, dan konsumsi batubara akan meningkat.

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

nilai target.

Kolom: Pentingnya kontrol kualitas air boiler

Untuk mengoperasikan pabrik boiler dengan aman dan efisien, selain dilakukan perawatan secara

mekanis dan perawatan secara kimia dan dalam waktu yang sama penting untuk mengendalikan

kualitas air setiap hari sehingga kualitas air dari air boiler selalu terjaga pada kondisi optimal.。

Kontrol boiler dimulai dengan menetapkan nilai target kontrol kualitas air untuk air suplai dan air

boiler berdasarkan model boiler, tekanan, jenis air umpan, syarat pengoperasian dll.

Selanjutnya, menentukan metode pengolahan air untuk mempertahankan target kualitas air, bahan

kimia untuk pengolahan yang optimal dan kuantitas aditif-nya, rasio blowdown dll.

Foto 1-1 Kerak pada steam header yang tampaknya disebabkan oleh kontaminasi boiling water ke dalam steam.

Scale

11

Setelah itu, penting untuk melakukan peninjauan ulang rasio blowdown, kuantitas aditif, dan bahan

kimia, metode pengolahan air, dan nilai target kontrol kualitas air dll., secara tepat waktu dengan

melakukan analisis kualitas air berkala dan inspeksi bongkar boiler dsb.

Substansi Fenomena Masalah Tindakan

Hardness

(Ca2+、Mg2+) ・Proses kerak pada permukaan bagian

dalam drum dan permukaan heat transfer.

・Efisiensi boiler menurun, sementara biaya

bahan bakar meningkat

・Adakalanya menyebabkan penyumbatan,

penonjolan dan pecahnya tabung evaporasi.

・water softener

・cleansing agent

・dispersant

Silika

(SiO2)

・desalinisasi

・cleansing agent

・dispersant

・Pengendalian konsentrasi air

boiler

Kuantitas pakai asam

pH4.8 komponen

(HCO3–）

・CO2 dihasilkan karena dekomposisi, dan pH

sistem kondensat menurun maka korosi

berlanjut.

・Pirolisis dalam boiler menyebabkan alkali

berlebihan

・cleansing agent

・Pengendalian konsentrasi air

boiler

・anti korosif kondensat

Besi

(Fe)

・Menjadi penyebab korosi bodi boiler dan

sistem kondensat, uap, dan feed water.

・dispersant

・Treatment sedimentasi

koagulasi

・Filtrasi aerasi

Gas terlarut

(O2、CO2)

・Membuat buruk kinerja resin penukar ion

・Menyebabkan korosi sekunder di dalam

boiler

・material deoksidasi

・Antikorosif kondensat

・Deaerasi

Residu evaporasi

・Menyebabkan carrier-over

・Kontaminasi resin penukar ion

・Mengendap dalam boiler, sebabkan kerak

・kontrol konsentrasi air boiler

・treatment filtrasi

・Treatment sedimentasi

koagulasi

Komponen minyak ・Menyebabkan carrier-over

・Proses kerak permukaan heat transfer

・treatment filtrasi karbon aktif

・Separasi floating

Sumber: Dikutip dari Kurita Kogyo HP（https://kcr.kurita.co.jp/wtschool/068.html）

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

hubungan hak cipta.

Item kontrol kualitas air

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

13

1.4 ANGIN BLOWER UNTUK STALKER

Dalam boiler batubara tipe stalker, batubara dibakar sepenuhnya dengan mengblower

udara dari bawah sambil menggerakkan batubara sebagai bahan bakar di atas stalker.

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

berada di abu pembakaran dan konsumsi batubara akan meningkat.

Glosari 6) Stalker: Diagram skematik diperlihatkan pada Gambar 1.4-1, dengan belt berbentuk

kisi, bahan bakar seperti batu bara dsb. diletakkan di atas belt, lalu udara dihembuskan dari

bawah, sambil bahan bakar dijalankan dilakukan pembakaran. Volume udara disesuaikan

dengan throttle yang dipasang di beberapa lokasi.

Stoker

Coal

Throttle

Blowdowner

Air

Abu insinerasi batubara dengan sisa batubara yang tidak terbakar

Air

Good air blast Inappropriate air blast

Abu insinerasi yang terbakar tuntas

Throttle

Gambar1-4-1 Hubungan pembakaran dengan udara yang dikirimkan ke stalker

14

2. LOKASI PENANGANAN UTAMA

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

dipertimbangkan adalah investigasi dan penanggulangan di enam lokasi berikut sebagaimana

di bawah ini. Diagram tersebut adalah diagram skematis dari boiler tabung asap tabung

tungku, tetapi isi survei adalah sama juga untuk boiler tabung air.

Foto 2-1 Tabung air dari boiler water tube dan drum

airhttp://www.jbanet.or.jp/faq/category/boiler_type.html

Glosari 7) Economizer: Heat Exchanger yang umumnya menggunakan panas terbuang dari gas buang

boiler untuk pemanasan awal seperti terhadap air umpan. Tabung digunakan untuk pertukaran panas

antara gas dan cairan, dan pelat digunakan untuk pertukaran panas dari gas ke cairan. Kinerja

pertukaran panas ditentukan, misalnya, oleh area di mana gas dan cairan bersentuhan. Selain itu,

Gambar2-1-1 Diagram skematik dari boiler water tube

15

kinerja dapat ditingkatkan dengan menggunakan logam dengan konduktivitas termal yang tinggi,

seperti tembaga.

Dalam boiler water tube ditunjukkan pada Foto 2-1, gas pembakaran bertukar panas dengan air dalam

water tube untuk menghasilkan uap.

① Kuantitas input batubara

Kuantitas input batubara adalah kuantitas energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan uap, dll.

Penting untuk mengetahui dan mencatat kecepatan rotasi (frekuensi) stalker dan konveyor tipe

sekrup, kuantitas input per jam dan kuantitas input per hari.

② Volume blower

Kuantitas udara yang dibutuhkan untuk membakar batubara. Penting untuk mencatat frekuensi

inverter.

＊Dengan menganalisis komponen batubara, mengukur kecepatan aliran di cerobong asap,

konsentrasi oksigen, suhu gas buang, dll., dapat menetapkan hitungan volume blower udara pada

frekuensi tersebut.

③ Konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang

Dengan mengukur dan mencatat konsentrasi oksigen dan suhu setelah membakar batubara,

kuantitas energi yang dibuang oleh gas buang dapat diketahui.

④ Tekanan uap

Dengan tekanan uap memungkinkan untuk menghitung entalpi uap dan memungkinkan perhitungan

kuantitas energi yang digunakan.

⑤ Air umpan

Dengan mengukur dan merekam debit, suhu, dan konduktivitas listrik air umpan, maka dapat

diketahui kuantitas uap yang dihasilkan, entalpi air umpan, dan rasio blowdown dan sebagainya.

.

⑥ Blowdown water

Air panas dengan suhu dan tekanan yang sama dengan uap. Jika kuantitas air blowdown besar,

maka efisiensi termal boiler berkurang.

Metode berikut dapat digunakan untuk memperkirakan rasio blowdown dengan mudah.

Metode perkiraan dari konduktivitas listrik air umpan dan air blowdown.

Perkiraan dapat dihitung dengan rumus berikut

rasio blowdown

= konduktivitas listrik air umpan/ konduktivitas listrik air blowdown * 100 2-1-1Rumus

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

air blowdown 1.984 μS / cm, maka dari rumus 2-1-1, adalah 19.8%.

16

Rasio blowdown = 393/1984*100 = 19.8%

Selanjutnya, rasio blowdown ini merupakan hasil perhitungan dari rasio konsentrasi air umpan. Oleh

karena itu, sekuantitas air mendidih yang terbuang dari pipa steam selain dari katup blowdown juga

dihitung ke dalam kuantitas blowdown.

Dalam contoh kasus ini, air blowdown dianggap sangat mempengaruhi efisiensi termal boiler.

Metode perhitungan dari diameter katup blowdown dan tekanan uap

Dari teorema Bernoulli, perkiraan perhitungan dapat dibuat dari perhitungan flow rate air yang

mengalir melalui pipa tekanan yang ditunjukkan di bawah ini.

Metode ini dapat menghitung kuantitas air blowdown yang terbuang dari buka tutup katup, tetapi

tidak dapat menghitung kuantitas air mendidih yang bercampur dalam pipa uap.

Flow rate (㎥ / dtk)

= Koefisien aliran keluar * area aliran * (2 x Tekanan diferensial / densitas air) ^ 0,5 2-1-2Rumus

Koefisien aliran keluar：sekitar 0.6～0.8

area aliran：（㎡）

Tekanan, tekanan diferensial：（Pa）

Densitas air：(kg/㎥)

Cth hitung）Coba menghitung flow rate blowdown dengan kondisi berikut.

Koefisien aliran keluar：0.7 （nilai rata-rata 0.6～0.8）

Diameter jalur aliran katup：diameter 40mm

Tekanan uap：9bar（9*10^5Ｐａ）

Suhu air blowdown：180℃

Densitas air blowdown：886.8(kg/㎥)

2-1-2 Bila dibuatkan rumusnya sbb;

Flow rate（㎥/sec）=0.7*3.14*0.04^2/4*(2*9*100000/886.8)^(1/2)=0.0396

補給水の電気伝導度 393μS/cm

ブロー水の電気伝導度 1,984μS/cm

ブロー水

補給水

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

ブロー用バルブ例

17

Namun, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-2, perlu diperhatikan bahwa air blowdown adalah

air mendidih dan juga dapat bercampur masuk ke pipa uap dan header dan terbuang sebagai air

terkondensasi.

Sebagaimana digambarkan dalam gambar 2-2, Kuantitas air blowdown juga perlu memperhitungkan

air mendidih yang tercampur dalam pipa uap.

Boiler

Blowdown valve

Condensed water mixed with boiling water

Gambar2-1-2 Air mendidih boiler dikeluarkan dari steam trap

Ball Valve ブ例

Air bertekanan tinggi

tekanan:9bar densitas:886.8kg/m3

Tekanan atmosfer

debit：0.0396m3/sec ブ例

dia:40mm koefisien outflow:0.7

Kondensat yang dikeluarkan dari steam

traps di pipa steam dari boiler ke

header.Ini dianggap sebagai air

mendidih boiler, bukan kondensat yang

terjadi akibat radiasi panas dari

pipa.

18

Jika sekuantitas besar kondensat keluar dari steam trap di tengah pipa uap dari boiler ke header, dll.,

Ini dianggap sebagai boiling water boiler.∙

Untuk mencegah air mendidih masuk ke pipa uap, alat separator gas-cair seperti yang ditunjukkan

pada Gambar. 2-3 dapat dipasang di drum.

Gambar 2-3 Gambar garis besar alat separator gas-cair

3. ITEM TINDAKAN TERPISAH

3.1 KUANTITAS INPUT BATUBARA

(1) PENGURANGAN VOLUME KADAR AIR BATUBARA

Hubungan kadar air dengan batubara

Bila kita minta analisa batubara, akan dikirimkan hasil analisa seperti gambar 3-1-1.

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

“Additional analysis items”.

Dalam gambar ar adalah “as received basis” ( berdasar kedatangan) dan ADB adalah “air dried

basis” (berdasar udara kering).

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

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

19

【cara menghitung sulfur dari as received basis】

Dengan rumus ini dapat menghitung sulfur ar.

Total sulfer(ar%)

= (100-Moisture(ar%))/(100-Moisture(adb%))*Total sulfur(adb%) 3-1-1Rumus

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

Sama juga, kita coba hitung nilai kalori ar.

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

laporan.

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

Diagram skema metode perhitungan adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3-1-2. Dengan

menggunakan rumus ini, nilai kalori dan kandungan komposisi dalam berbagai kadar air dapat dihitung

untuk batubara ini.

Gambar3-1-1 Hasil analisa batubara

Standard analysis items

Additional analysis items

20

Sulfur(adb%) Moisture(adb

Moisture(ar%) Sulfur(ar%)

100%

100%

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

Gambar 3.1 2 Metode perhitungan konten sulfur (koreksi kadar air)

21

1) Alasan perlunya tindakan

Ketika batubara dimasukkan ke dalam boiler dengan sekuantitas besar kadar air, maka kadar air

menguap di dalam tungku dan menjadi uap, tetapi uap ini terbuang bersama dengan gas buang

pembakaran.

※Umumnya brown coal kadar air 11.9%、karbon 54.4%、hidrogen4.09%、oksigen 17.85%、kalori

5,232kcal/kg.

Glosari 8)

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

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

oleh pembakaran tidak berkontribusi terhadap pembentukan uap yang dihasilkan oleh boiler. Nilai

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

Pemanasan Lebih Rendah)

Kelembaban 35%

Pembakaran

Uap 0.62kg

Panas akan terbuang:

335kcal/kg(8.7%)

Batubara 1kg

Energi yang dapat digunakan

untuk menghasilkan uap

Stockyard batubara

Nilai kalori 3,850kcal/kg(HHV) 3,515kcal/kg (LHV)

22

Sebagai contoh, membandingkan batubara dengan kadar air 5% dan 35% dengan kualitas batubara

yang sama, adalah sebagai berikut.

Dengan asumsi bahwa 10.000 ton batubara dengan kadar air 35% dan 3.850 kkal / kg dibeli setiap

tahun dengan harga 730Rp./kg, Mari kita hitung bila diganti dengan batubara dengan kadar air 5% dan

5.410 kkal / kg dari konsumsi energi. Dalam hal ini harga unit energi dibuat sama. 111

《Sebelum tindakan》

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

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

3,515(Mcal/t)*10,000(t/thn) = 35,150(Gcal/thn)

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

Harga satuan batubara per kalori：5.274 kcal/Rp. 3850(kca/kg)/730Rp./kg

Volume emisi gas CO2 /thn： 14,725 tCO2/thn 1.47 tCO2/t*10,000t/thn

《Setelah tindakan》

Pembelian Batubara 5% Kadar air: 6.508 t / tahun (5.462 kkal / kg HHV)

Energi yang dapat digunakan untuk menghasilkan uap: 35.150 (Gkal / tahun)

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

Harga pembelian: 6.962 MRp / tahun 5.642 (Mcal / t) * 6.508 (t / tahun) /5.274

(kcal / Rp.)

Emisi CO2 tahunan: 14.006 tCO2 / tahun 2,15 tCO2 / t * 6.508t / tahun

《Contoh efek tindakan》

Volume reduksi batubara setahun： 3,492t/thn (34.9%) 10,000t - 6,508t

Nilai reduksi biaya pembelian：338MRp./thn (4.6%) 7,300MRp. /tahun–

6,962MRp./tahun

Volume reduksi CO2：719 tCO2/thn (4.9%) 14,725tCO2/tahun – 14,006tCO2/tahun

Batubara 1kg Batubara 1kg

Kadar air 5% Kadar air 35%

3,850kcal(HHV)⇒3,515kcal(LHV) 5,642kcal(HHV)⇒5,401kcal(LHV)

2.15kgCO2/kg 1.47kgCO2/kg

23

Dengan kata lain, jika Anda membeli batubara berdasarkan berat sementara mengandung banyak

kadar air, anda akan membayar biaya bahan bakar ekstra hanya untuk porsi penguapan percuma

terhadap kadar air yang terkandung.

24

2) Metode penanganan utama

① Pencacahan batubara dengan membeli mesin pencacah/crusher

Dengan mencacah di pabrik sendiri, dapat menghemat biaya pencacahan dan juga dapat

mengurangi kesalahan penimbangan volume input batubara yang diakibatkan oleh fluktuasi nilai kadar

air.

② Pengeringan di stockyard

Dalam waktu tertentu bila menggunakan batubara dengan sebelumnya dikeringkan di stockyard

maka kadar air akan berkurang, sehingga kesalahan penimbangan volume input batubara akan

berkurang.

Gambar tersebut menunjukkan tingkat penguapan kelembaban yang diperoleh dengan menyimpan

lignit dalam ruangan pada sekitar 20 ° C.

Gambar tersebut menunjukkan bahwa kadar air batubara menguap secara linier pada tingkat 1%

dalam 10 jam.

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

2,5% setelah 24 jam dari penerimaan pengiriman.

Suhu tinggi di ruangan boiler dan stock yard umumnya di Indonesia, pengeringan batubara dapat

berlangsung > 2 kali lipat kecepatannya.

Dengan kata lain, bila menggunakan batubara setelah penerimaan pengiriman, misalnya setelah 2

hari, walaupun dengan batubara yang sama akan ada perbedaan berat antara 5% hingga 10%.

Foto3-1-1 Penyimpanan batubara dengan diberi atap

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

25

Sulit untuk mempercepat koefisien koreksi berat batubara yang dimasukkan ke dalam bucket setiap

waktu.

Ketika batubara dikeringkan di stock yard, sehingga menggunakan batubara yang seragam

kecepatan penguapannya, maka dapat dihitung volume input batubara secara akurat.

③ Pembelian dengan menentukan nilai kalori batubara

Batubara pada umumnya diperdagangkan berdasarkan nilai kalori. Misalnya, jika Anda membeli

dengan kondisi > 5.000 kkal / kg, maka anda dapat membeli batubara dengan kadar air rendah.。

Dimungkinkan juga untuk secara langsung membeli batubara berkualitas baik dengan kadar air

rendah yang disimpan di lokasi penambangan.

3) Efek yang diharapkan

① Reduksi volume batubara dan biaya

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

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

② Memahami volume input batubara secara akurat

Banyak pabrik menghitung input batubara berdasarkan berat per bucket.

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

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

besar jika kandungan kadar airnya lebih tinggi.

Khususnya, perusahaan yang membayar biaya bahan bakar sesuai dengan kuantitas batubara yang

digunakan harus berhati-hati.

(2) MEMAHAMI KUANTITAS INPUT BATUBARA DAN UAP YANG DIHASILKAN

Dengan mencatat kuantitas uap yang dihasilkan per batubara setiap jam atau setiap hari, Anda dapat

memeriksa faktor beban boiler, efisiensi termal, dll.

1) Metode tindakan utama

Gambar 3-1-4 menunjukkan perubahan dari waktu ke waktu dalam kuantitas uap yang dihasilkan

oleh boiler 20 ton di sebuah pabrik dan kuantitas uap yang dihasilkan per batu bara.

Kuantitas input * koefisien koreksi

Perhitungan input batubara

26

Gambar tersebut menunjukkan bahwa kuantitas uap yang dihasilkan dan kuantitas uap yang

dihasilkan per batubara sangat bervariasi dari hari ke hari.

Kuantitas uap yang dihasilkan per batu bara tampaknya sangat bergantung pada kuantitas uap yang

dihasilkan per hari.


Kuantitas uap yang dihasilkan per hari pada Gambar 3.1-4 adalah kuantitas steam yang dihasilkan

oleh boiler 20t, sehingga rata-rata beban boiler per hari dapat dihitung dari 24 jam / hari * 20 ton / jam =

480 ton / hari.

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

dihasilkan per batubara.

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

dihasilkan per batubara berkurang.

Dari persamaan regresi pada gambar,

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

dihasilkan per batubara pada boiler batubara (20 tons)

Ketika faktor beban berkurang, kuantitas

uap yang dihasilkan per batubara (efisiensi

termal) berkurang.

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

batubara.

27

Produksi uap per batubara dengan faktor beban 50% : 0,0625 * 50 + 0,4994 = 3,6 t / t

Produksi uap per batubara dengan faktor beban 80%: 0,0625 * 80 + 0,4994 = 5,5 t / t

Dengan kata lain, bila boiler ini ditingkatkan faktor bebannya dari 50% menjadi 80%,

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

Ini menunjukkan bahwa efisiensi termal dapat ditingkatkan hingga 53%.

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

selisih input angka, mengakibatkan perbedaan angka besar terhadap hasil perhitungan simulasi, tetapi

jika faktor beban boiler ditingkatkan, adalah mungkin untuk secara signifikan mengurangi konsumsi

bahan bakar.

Dengan cara ini, kiat penghematan bahan bakar dapat diperoleh dengan merekam dan menganalisis

data dalam satuan jam atau harian.

《Poin Hemat Energi》

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

Walaupun boiler tidak menghasilkan uap, seperti yang ditunjukkan pada gambar, diperlukan

terbuangnya energi dengan kuantitas tetap dikarenakan radiasi panas dari badan boiler dsb..

Karena energi terbuang ini tidak berhubungan dengan faktor beban, jadi jika faktor beban menurun,

efisiensi termal boiler juga akan berkurang.

Energi terbuang ini akan bertambah atau berkurang tergantung pada ukuran boiler.

ii. Multiple control boiler

Rasio beban

100% Rasio beban

50%

Energy terbuang

Energy untuk uap

Energi yang dibutuhkan

walaupun tidak

menghasilkan uap

Energy untuk uap

Energy terbuang

Boiler 20t Boiler 20t

28

Misalnya, bila memerlukan uap 24t,

Sebagaimana ditunjukkan dalam gambar, energi akan lebih efisien untuk menghasilkan uap 20t

dengan boiler 20t dan sisa 4t menggunakan boiler 5t yang lebih sedikit energi terbuangnya daripada

mengoperasikan dengan 2 unit boiler berkapasitas 12t, efisiensi energi akan lebih baik.

Energy terbuang sedikit,

hemat energi

Energy terbuang

Rasio beban

100%

20t

Energy untuk uap

Boiler 20t

Energy terbuang Rasio beban

80%

4ｔ

Energy utk uap

Boiler 5t

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

Energy terbuang

Rasio beban

60%

12t

Energy untuk uap

Boiler 20t

Energy terbuang

Rasio beban

60%

12ｔ

Energy untuk uap

Boiler 20t

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

29

3.2 KUANTITAS UDARA BLOWER

(1) REDUKSI UDARA BERLEBIH DALAM GAS BUANG PEMBAKARAN

Biasanya, konsentrasi oksigen atmosfer selalu mengandung 21% oksigen.

Sekuantitas oksigen dibutuhkan untuk bahan bakar tertentu, di mana kuantitas udara ditentukan,

tetapi konsentrasi oksigen dalam gas pembakaran ini adalah 0%. Volume udara ini disebut volume

udara teoritis.

Di sisi lain, kuantitas teoritis udara tidak cukup untuk pembakaran yang sebenarnya, dan untuk

membakar bahan bakar secara sempurna, perlu untuk disuplai porsi udara yang kurang. Kuantitas

udara yang kurang ini disebut kuantitas udara berlebih.

Keseimbangan kuantitas udara teoretis dan kuantitas udara berlebih adalah kuantitas udara yang

digunakan untuk pembakaran sebenarnya, dan disebut kuantitas udara sebenarnya, tetapi rasio

kuantitas udara sebenarnya terhadap kuantitas udara teoritis adalah

Rasio volume udara berlebih dengan volume udara teoretis dapat dihitung sebagai rasio udara (α)

menggunakan rumus berikut.

Rasio udara (α) = 21 ÷ (21 - konsentrasi oksigen dalam gas buang) 3-2-1 Rumus

Kuantitas udara berlebih dapat dihitung dengan rumus berikut.

Kuantitas udara berlebih = Rasio udara (α) -1 3-2-

2Rumus

Misalnya, volume udara teoretis (Ao) batubara coklat (kadar air 25,8%, karbon 45,84%, hidrogen

3,44%, oksigen 15,04%, sulfur 0,72%, nilai kalor 4,407 kkal / kg) dihitung dari persamaan berikut (3):

4,5 N ㎥ per kg batubara.

Ao = 8.89*C + 26.7*(H - O/8) + 3.33*S (N ㎥/kg) 3-2-3Rumus

Volume udara teoretis (Ao)＝ 8.89*45.84/100 + 26.7*(3.44/100 – 15.04/100/8) + 3.33*0.72/100

≒ 4.5N ㎥/kg

Dengan kata lain, untuk membakar batubara ini dengan boiler pada konsentrasi oksigen 9%,

Rasio udara：21÷(21-9) ＝ 1.75

Kuantitas udara berlebih：1.75 - 1 = 0.75

α=3.5

O2=15%

Kuantitas

udara teoritis

O2=0%

α=1.75

O2=9%

Rasio udara optimal

Udara berlebih =0.75

Udara berlebih =2.5

Gambar3-2-3 Diagram skematik kuantitas udara teoritis, rasio udara dan kelebihan udara

30

Kuantitas udara sebenarnya：4.5 + (4.5*0.75) = 7.875N ㎥/kg

Demikian perhitungannya, perlu untuk mengontrol blower untuk mengirimkan 7.880 ㎥ udara per ton

dengan blower.

Bila konsentrasi oksigen adalah 15%, itu berarti perlu mengirimkan udara dua kali lebih banyak dari

15.740 ㎥.

31

1) Alasan perlunya tindakan

Jika udara yang melebihi dari yang dibutuhkan untuk pembakaran dikirim ke boiler, udara berlebih

dipanaskan dan dibuang, misalnya, kuantitas uap yang dihasilkan oleh boiler berkurang, berarti

efisiensi termal boiler berkurang.

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

15%, berdasarkan gambar dan rumus 3-2-2, berarti memanaskan dan membuang udara berlebih 2.5-

0.75 = 1.75 kali lipat.

Kuantitasnya adalah 1,75 * 4,5 N ㎥ / kg = 7,88 N ㎥ / kg udara berlebih per 1 kg batubara, yang akan

dipanaskan dan dibuang.

Kuantitas panas berikut diperlukan untuk memanaskan udara.

Nilai kalori yang diperlukan untuk pemanasan udara = 0.307 * Suhu udara + 2.92 * 10-5 * (Suhu

udara) 2 (kkal / N ㎥)

Rumus 3-2-4

Misalnya, jika suhu gas buang dipanaskan pada 200 ° C, kuantitas panas yang dibuang karena udara

berlebih adalah 418 kkal / kg sebagaimana dihitung oleh rumus 3-2-4, dan energi yang terbuang adalah

sekitar 10% dari nilai kalori batubara.

Gambar, adalah diagram skematis dari konsumsi energi batubara yang dibakar dalam boiler.

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

jika panas terbuang dari gas pembakaran meningkat, energi yang digunakan untuk menghasilkan uap

akan berkurang.

Batu bara 1t

Pembakaran

Konsentrasi O2：

15%

Gambar3-2-2 Skema pembakaran batubara dan kuantitas udara

Udara utk pembakaran

4,500 ㎥

Udara berlebih

11,240 ㎥

32

※Perubahan karena kerugian panas

gas buang

Panas terbuang dari bodi

boiler sekitar 5%

Gas pembakaran>5%

economizer

Abu pembakaran

beberapa persen

Air blowdown 1～2%

Recovery panas sekitar 5%

uap～<９0% Pembangkit panas batubara

100%

※Sangat berubah akibat

konsentrasi oksigen

Gambar3-2-3 Skema konsumsi energi batubara yang dibakar oleh boiler

33

2) Metode tindakan utama

① Dengan asumsi bahwa kuantitas input batubara konstan, ukur konsentrasi oksigen dalam gas

buang dan secara bertahap turunkan frekuensi blower untuk mengurangi aliran udara sehingga

konsentrasi oksigen dikurangi menuju nilai target.

Metode kongkritnya adalah sbb :

i Setting nilai target konsentrasi oksigen

Konsentrasi oksigen yang ideal untuk setiap jenis bahan bakar yang digunakan dalam boiler adalah

sebagai berikut:

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

Dari Tabel 3-2-1, sangat ideal bahwa rasio udara adalah 1,7 hingga 2,0 (konsentrasi oksigen 8,6

hingga 10,5%) bila mengoperasikan pembakaran secara manual dengan tungku stalker. Namun,

karena sulit mengendalikan disebabkan fluktuasi beban boiler, dll., maka setting angka targetnya

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

tetapkanlah target sekitar 9%.）

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

pada konsentrasi oksigen serendah mungkin.

ii Kontrol konsentrasi oksigen dengan menejemen pengoperasian

Tergantung pada tingkat permukaan air mendidih, air umpan disuplai secara otomatis.

Kumpulkan data kecepatan input batubara (frekuensi stalker dan frekuensi konveyor sekrup),

frekuensi blower, tekanan uap dan konsentrasi oksigen di awal, kemudian setelah itu setting frekuensi

blower dan kuantitas input batubara (frekuensi) pada konsentrasi oksigen target.

Pelaksanaan pekerjaan ini harus dilakukan dengan meminta saran dari engineer spesialis boiler atau

dengan meminta bantuan perusahaan servis maintenance.

＊Sebaiknya untuk memasang oksimeter dalam saluran gas buang segera setelah saluran/ducting gas

buang di mana atmosfer belum bercampur masuk ke dalam gas buang. Pengukur konsentrasi

oksigen dapat dibeli mulai dari 150.000 yen


Efek pengurangan konsentrasi oksigen dapat diperiksa dari gambar berikut.

*Basis gas kering

Sem i anthracite, w ith stoker 40 to 70 6-8.6Sem i anthracite, w ith traveling grate 30 to 60 4.8-7.9

Tabel. Tipe gas, Excess air (kelebihan udara) dan konsentrasi oksigen

Stoker batu bara 20-30 3.5-4.8M inyak (№2and №6) 10 to 20 1.9-3.5

Sem i anthracite w ith hand firing 70 to 100 8.6-10.5

40 6Coke oven gas 5-10 1-1.9Natural gas 5-10 1-1.9

Coke pulverized 15-20 2.7-3.5

Jenis bahan bakar Kelebihan udara(%) Konsentrasi oksigen(%)*

A thracite

34

Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar, ketika suhu gas buang adalah 200 ° C dan

konsentrasi oksigen berkurang dari 12% menjadi 8%, bahan bakar dapat dikurangi 4,5%.

Tabel ini sebaiknya dilampirkan karena setiap operator dapat memahami efisiensi pembakaran dari

waktu ke waktu dengan menempelkannya ke panel display seperti konsentrasi oksigen.

17.5%

200℃

13%

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

konsentrasi oksigen

35

3.3 KONSENTRASI OKSIGEN DAN SUHU DALAM GAS BUANG

1) Item tindakan utama

① Pengukuran suhu gas buang

Dengan mengetahui konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang pembakaran dalam gas buang,

akan dapat diketahui kuantitas heat loss.

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

Kemudian pada Gambar 3-3-1, untuk economizer, kuantitas energi panas yang didapat oleh

economizer dapat diperkirakan dengan mengukur suhu dan konsentrasi oksigen pada inlet dan outlet

gas buang.

Jika suhu outlet gas buang economizer adalah >130 ° C dengan faktor beban boiler > 90% , dapat

diperkirakan area luas heat exchanger economizer kurang.

Hal ini dapat terjadi pada sistem boiler yang selama ini mengggunakan air umpan dengan suhu

ruangan, lalu menggunakan air umpan yang telah dicampur dengan air kondensasi untuk menaikkan

suhu air.

Tambahan bila melakukan instalasi economizer , maka akan dapat lebih efisien lagi dalam me-

recovery energi yang terbuang.

② Pengukuran konsentrasi oksigen

Karena konsentrasi oksigen tidak akan berubah selama udara tidak bercampur, maka dapat

dilakukan pengukuran di manapun sesuai kondisi tersebut.


① Recovery panas terbuang dengan economizer

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

Uap

Input batu bara

gas buang

Pipa air

Economizer

stalker Ke proses produksi

Boiler

Lokasi ukur suhu gas buang

Air umpan

36

Sebagai contoh, kuantitas panas yang diperoleh oleh economizer dengan suhu gas buang inlet

230 ° C, suhu outlet 160 ° C, dengan konsentrasi oksigen 10% (termasuk panas yang dilepaskan dari

economizer) berdasarkan Gambar 3.3-2. kira-kira 5% di-recovery.

Selanjutnya, seperti yang ditunjukkan di bawah ini, jika economizer ditambahkan dan suhu outlet

mencapai 130 ° C, sekitar 2% dari panas terbuang akan diperoleh kembali dari semua gambar.

Dapat me-recovery panas terbuang setara

5% konsumsi batubara

economizer

Suhu gas buang inlet 230℃, O210%

Suhu gas buang outlet 160℃

Air umpan 70℃

Pre-heated air umpan

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

Dikutip dari gambar 3-2-4

37

Suhu gas buang inlet 230℃, O210%

Dapat me-recovery panas terbuang

setara 7% konsumsi batubara

Economizer

tambahan

economizer

Suhu gas buang outlet 130℃

Air umpan70℃

Pre-heated air umpan

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

38

3.4 TEKANAN UAP


Energi yang dimiliki uap, yaitu entalpi uap jenuh, dapat diketahui dari tekanan uap. Selain itu, jika

suhunya diketahui, entalpi air umpan dapat dihitung, dan energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan

uap dapat dihitung.

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

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

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


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

Namun, jika suhu air umpan yang digunakan untuk menghasilkan uap adalah 70 ° C, energi yang

dibutuhkan oleh boiler adalah 592,8 kkal / kg seperti yang ditunjukkan pada gambar.

蒸気圧(bar) 温度蒸気潜熱飽和水の比エンタルピ

飽和蒸気のエンタルピ

bar ℃ kcal/kg kcal/kg kcal/kg0 99.6 539.6 99.8 639.31 120.2 526.2 120.6 646.82 133.5 517.1 134.2 651.33 143.6 509.9 144.5 654.44 151.8 503.8 153.0 656.85 158.8 498.5 160.3 658.76 165.0 493.7 166.6 660.37 170.4 489.3 172.3 661.68 175.4 485.3 177.5 662.89 179.9 481.5 182.3 663.710 184.1 477.9 186.7 664.611 188.0 474.5 190.8 665.312 191.6 471.3 194.7 666.0

*蒸気表より引用。なお、圧力はゲージ圧。**1kcal=4.184kJとして算定。

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

Entalpi air umpan 70kcal/kg

Enthalpy 662.8kcal / kg uap 8 bar


39


① Reduksi batubara melalui tekanan uap yang tepat

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

dibandingkan uap 8bar, 5bar dan 3bar. Di sini, efisiensi termal boiler diperkirakan 80%.

Dari gambar 4-1,

Uap 3bar ⇒ Pakai panas laten uap 509,9 kkal/kg

Uap 5bar ⇒ Pakai panas laten uap 498.5kcal/kg

Uap 8bar ⇒ Pakai panas laten uap 485.3kcal/kg

《Contoh perhitungan》

Uap 3bar : (509.9-485.3) /485.3/ (80% / 100) efisiensi boiler * 100 = 6.3%

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

Dengan kata lain, jika uap 3bar digunakan, kuantitas batubara yang digunakan dapat

dikurangi sekitar 6,3%, dan jika 5bar digunakan, pengurangan 3,4% dapat dicapai.

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

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

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

② Efek hemat energi dengan recovery kondensat

Air terkondensasi adalah air panas bersuhu dan bertekanan tinggi. Dengan mengumpulkan air panas

ini dan menggunakannya sebagai air umpan boiler, dapat mengurangi pemakaian batubara yang

digunakan dalam boiler.

《Contoh perhitungan》

Suhu recovery kondensat：100℃

Rasio recovery kondensat：60%

Suhu softener（Air penukar ion）：30℃

Tekanan uap yang dihasilkan：8bar

Efisiensi termal boiler：80%

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

Nilai kalor yang diperlukan untuk menghasilkan uap tanpa recovery kondensat：

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

Nilai kalor yang diperlukan untuk menghasilkan uap setelah adanya recovery kondensat：

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

Efisiensi perbaikan＝(632.8kcal/kg-590.8kcal/kg)/ 632.8kcal/kg*100/(80%/100) =8.3%

Dengan kata lain, dengan mengumpulkan air kondensat sebesar 60% dan suhu 90 ° C,

konsumsi bahan bakar akan berkurang sebesar 8,3%.

Reduksi 6.3%

Reduksi 3.4%

40

Energi untuk boiler 662.8kcal/kg-30kcal/kg=632.8kcal/kg


Entalpi uap 8bar,662.8kcal/kg


Energi untuk boiler 662.8kcal/kg-72kcal/kg=590.8kcal/kg

Sebelum recovery kondensat

Setelah recovery kondensat

41

3.5 AIR UMPAN


Dengan meningkatkan kualitas air umpan, maka dapat mengurangi air blowdown yang dibuang,

sehingga mengurangi kuantitas bahan bakar yang digunakan.

Standar kualitas air yang diinginkan untuk air umpan dievaluasi dengan kuantitas residu penguapan

yang tersisa ketika air diuapkan.

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

menguap menjadi kerak dan sejenisnya, yang mengurangi konduktivitas termal pipa dan menurunkan

efisiensi termal ketel.

Konduktivitas listrik digunakan sebagai indeks untuk mengevaluasi residu penguapan ini karena

mudah diukur. Namun, metode ini adalah metode perhitungan perkiraan.

Kualitas air dengan konduktivitas listrik < 200μS / cm diharapkan sebagai air umpan untuk boiler,

tetapi pedoman ini bervariasi tergantung pada komponen yang terkandung dalam air.

Foto 3.5-1: Contoh produk conductivity meter

(Provided by SATO SHOUJI INC.)

42


Meningkatkan kualitas air dan menurunkan konduktivitas listrik, rasio blowdown berkurang, dan

sebagai hasilnya akan mengurangi kuantitas batubara yang digunakan dalam boiler.

Gambar 3.5-1 Gambar skematik hubungan kerugian panas dengan rasio blowdown

《Kondisi perhitungan》

Kondisi setting blowdown boiler：4500μS/cm

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

Tekanan uap：8bar、

suhu uap175.4℃（kutipan dari tabel 3.4-1）

Entalpi uap：662.8kcal/kg

Suhu air umpan：72℃

Suhu softener：30℃

Entalpi air blowdown：177.5kcal/kg（dikutip dari tabel 3.4-1）

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

Kuantitas heat loss per kg uap karena blowdown adalah,

Heat loss：11.1%/(100-11.1%)*(177.5kcal/kg-30kcal/kg)/(80%/100)=23kcal/kg

Nilai kalori yang dibutuhkan menghasilkan uap：662.8kcal/kg-72kcal/kg + 23kcal/kg =614.8kcal/kg

Konduktivitas listrik air umpan setelah perbaikan：100μS/cm

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

Sama juga,

Nilai heat loss：2.2%/(100-2.2%)*(177.5kcal/kg-30kcal/kg)/(80%/100)=4.1kcal/kg

Nilai kalori yang dibutuhkan menghasilkan uap：662.8kcal/kg-72kcal/kg + 4.1cal/kg =594.9kcal/kg

Efek reduksi bahan bakar＝(614.8kcal/kg – 594.9kcal/kg)/614.8kcal/kg*100 = 3.2%

Diperlukan kalor 590,8 kkal / kg untuk menghasilkan uap 8bar

23kcal/kg

Heat loss karena blowdown11.1%

+ = 614.8kcal/kg

Diperlukan kalor 590,8 kkal / kg untuk menghasilkan uap 8bar

4.1kcal/kg

Heat loss karena blowdown 2.2%

+ = 594.9kcal/kg

Konduktivitas listrik dari air umpan

500μS / cm ⇒100μS / cm

Efek pengurangan bahan bakar 3,2%

43

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

membran RO , sebelum memasuki proses RO air mentah perlu mendapatkan pre-treatment karbon

aktif.

Foto 3.5-2 Contoh peralatan produksi air murni membran reverse osmosis

Sumber : ORGANO COPORATION

Foto. 3.5-3 Perangkat penyaringan Karbon Aktif otomatis penuh

Sumber : ORGANO COPORATION

44

3.6 AIR BLOWDOWN

(1) PENGUKURAN VOLUME BLOWDOWN

Metode perhitungan dengan konduktifitas listrik

Air Blowdown adalah air panas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi yang menghasilkan uap dalam

kuantitas besar ketika tekanannya dikurangi menjadi tekanan atmosfer.

Ketika panas terbuang dari air blowdown di alihkan ke dalam softwater dengan heat exchanger, tidak

terjadi uap dan menjadi mungkin untuk mendapatkan kembali panas terbuang ke dalam soft water,

sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar.


Bergantung pada rasio recovery heat exchanger, tetapi dapat dipulihkan sekitar 80% dari panas

terbuang yang dihitung dengan (Air umpan 3.5).

HE tipe shell dan tube

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

Blow water

bersuhu tinggi

Buang blow water suhu

rendah blowdowndown

water

softwater Pre-heated softwater

Ke tangka air umpan

Gambar 3-6-2 Contoh Heat Exchanger

Sumber: Fuji Industry Co.,Ltd

※HE U-tube dapat dilepas, mudah untuk maintenance

HE shell & tube

(Fuji Industry Co.,Ltd) HE U-tube

(Fuji Industry Co.,Ltd)

45

3.7 LAIN-LAIN

(1) POIN PERHATIAN PERANGKAT PENGOLAHAN GAS BUANG

Peralatan pengolahan gas buang yang dipasang di boiler harus disetting untuk memungkinkan

pengoperasian yang berkelanjutan kecuali untuk keperluan khusus,

Misalnya, dalam hal bag filter, filter dibagi menjadi beberapa ruangan dan digunakan secara terus-

menerus saat regenerasi secara bergantian.

Menghentikan boiler untuk meregenerasi bag filter atau menurunkan faktor beban untuk menurunkan

suhu gas buang yang diproses oleh filter akan mengurangi efisiensi termal boiler.


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

economizer dapat ditambahkan untuk meningkatkan tingkat pemulihan panas terbuang (lihat Gambar

3-3-3).

Udara kompresi

Gas buangans

Dust

Gas

buanganbersih

Filter Filter sedang regenerasi Filter sedang

proses gas

buang

Menggunakan bag filters sewaktu

sedang diregenerasi bergantian

Gambar 3-7-1 Gambar skematis bag filter

46

(2) TINDAKAN INSULASI DENGAN MATERIAL INSULASI TERMAL

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

diterapkan untuk fasilitas setelahnya seperti saluran gas buang, pipa kondensat, tangki feed water, dll.

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

terbuang, pada akhirnya kuantitas panas terbuang yang dapat dipulihkan berkurang.

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

lingkungan kerja bagi operator.

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

panas telah diterapkan dan yang di mana tindakan insulasi panas belum diterapkan. Setelah diterapkan

suhu berkurang hingga 40℃.

Gambar3-7-2 Bagian yang diharapkan tindakan insulasi dilakukan

Blower

Uap

Input

batu bara

gas buang

Economizer

stalker Ke alat pengolahan

Boiler

Bagian yang diharapkan tindakan insulasi dilakukan

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

Sudah insulasi

Belum insulasi

Gas buang

47


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

dengan ketebalan 2,5cm dan konduktivitas termal 0,049W / mK akan mengurangi kuantitas panas

yang dihamburkan lebih dari 80%, dan suhu permukaan akan turun hingga sekitar 40 ° C.

Selain itu, dijual material insulasi model yang mudah dilepas.

Di sini, bersama-sama kita hitung berapa banyak panas yang terbuang per unit area dari

permukaan saluran/ducting.

Kerugian panas yang dilepaskan dari permukaan material adalah, kerugian panas konvektif (F

(W)), yang merupakan pelepasan panas karena konveksi di atmosfer, dan kerugian panas radiasi

(G (W)) yang terlepas sebagai sinar panas dari permukaan material.

Kerugian panas (H (W)) = F (W) + G (W)

Dalam hal ini,

F = (suhu permukaan material (Tm, ° C) -suhu atmosfer (Ta, ° C)) * luas permukaan (A, m2) *

Koefisien perpindahan panas konvektif ke udara luar (C, W / ㎡･ K) = (Tm-Ta) * A * C

Rumus 3-7-1

G = (Tm + 273.15) 4- (Ta + 273.15) 4) * A * Emisivitas permukaan objek (E) * σ

Rumus 3-7-2

Di mana σ = (5.67051 × 10-8) (konstanta Stefan-Boltzman)

Koefisien perpindahan panas konvektif C ke udara luar sangat bervariasi dari 5 hingga 10 W / m² ·

K di udara statis dalam-ruang normal, dan hingga 90 W / m² · K tergantung pada kecepatan dan

bentuk angin. Emisivitas E permukaan objek juga bervariasi tergantung pada substansi.

Di sini, kerugian panas per meter persegi dihitung menggunakan nilai berikut.

Koefisien perpindahan panas konvektif C. Udara statis dalam ruangan = 10W / m² · K

Emisivitas E dari permukaan objek. Permukaan kasar dari baja tak dicat = 0,94

Cat aluminium = 0,69

① COntoh perhitungan

Dengan asumsi bahwa suhu permukaan saluran/ducting (Tm) adalah 90 ° C, suhu kamar (Ta)

adalah 35 ° C, dan E adalah 0,94, coba menghitung kuantitas panas terbuang/disipasi panas per

jam.

Kerugian panas konvektif dari permukaan = F + G = (Tm - Ta) * C + ((Tm + 273.15) 4- (Ta +

273.15) 4) * E * σ

=(90-35)*10 +((90+273.15)4-

(35+273.15)*0.94*5.67051×10-8

=996Wh/㎡ = 996*3.6/4.186 =856kcal/㎡

Suhu ruangan35℃

Loss panas856ｋｃ

ａｌ/㎡ Ducting（plat

baja）

Suhu permukaan 90℃

48

② Contoh perhitungan setelah tindakan insulasi panas

Selanjutnya, mari kita hitung berapa suhu permukaan akan terjadi jika tindakan

insulasi panas ini dilakukan.

Di sini, konduktivitas termal dan ketebalan insulasi adalah sebagai berikut, dan

permukaan insulasi dicat dengan cat aluminium.

konduktivitas termal insulasi tc: 0,049W / m · K

Ketebalan insulasi d: 2.5cm = 0.025m

Emissivitas E permukaan insulasi: 0,69 Cat aluminium

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, kerugian panas H dari permukaan, dan

kuantitas panas Q yang melewati insulasi, sama dengan kerugian panas H dari

permukaan.

Karena itu, rumus berikut diperoleh.

Kuantitas panas yang melewati insulasi Q (W) = kerugian panas H (W)

Rumus 3-7-3

Kuantitas panas Q (W) yang melewati insulasi =konduktivitas termal insulasi tc /

ketebalan insulasi d * (Tm-T)

=tc/d*(Tm-T)

Rumus 3-7-4

Kerugian panas H (W) = (T - Ta) * C + ((T + 273.15) 4- (Ta + 273.15) 4) * E * σ

Rumus 3-7-5

Jadi bagaimana kita menghitung suhu permukaan insulasi? Dalam metode ini, perlu

untuk mengganti berbagai suhu ke rumus 3-7-3 untuk menemukan kuantitas panas yang

melewati insulasi Q (W) dan kerugian panas H (W) adalah sama.

Ducting（plat baja）

Tm=90℃ Konduktivitas panas insulasi tc 0.049W/m・K

Ketebalan insulasid=2.5cm

Suhu ruanganTa= 35℃

Suhu permukaan insulasiT 41.5℃

Kerugian panas dari permukaanH 82kcal/m2

Nilai panas yang melewati

insulasiQ82kcal/㎡

49

Metode paling sederhana adalah, misalnya, perangkat lunak PC Excel memiliki fungsi

pencarian sasaran, bila menggunakan fungsi ini dengan mudah dapat menghitungnya.

Selain itu, ada layanan di WEB untuk dapat menghitung dengan mudah, melakukan

perhitungan dengan memamfaatkan ini.

Dari rumus 3-7-3 ke rumus 3-7-5,

Q – H = tc/d*(Tm-T) –( (T – Ta)*C+((T+273.15)4-(Ta+273.15)4)*E*σ)≒ 0

=0.049/0.025*(90-T)-(T-35)*10+((T+273.15)4-(35+273.15)4*0.69*5.67051×10-8

≒ 0

Ketika T ditemukan, menjadi T = 41.5 ° C.

Oleh karena itu, kerugian panas per jam setelah tindakan insulasi adalah,

Kerugian panas setelah tindakan insulasi = 0,049 / 0,025 * (90-41,5) = 95W / ㎡ *

3,6 / 4,186 = 81,7 kkal / ㎡.

Dengan kata lain, kerugian panas berkurang sekitar 90% dari 856 kkal / m2 menjadi

82 kkal / m2 dengan tindakan insulasi panas menggunakan insulasi.

Gambar 3.7-4 menunjukkan suhu permukaan objek dan kuantitas reduksi kerugian panas

setelah tindakan insulasi. Kuantitas reduksi semakin meningkat seiring tingginya

suhu permukaan.

Gambar 3.7 4. Efek reduksi karena tindakan insulasi dan suhu permukaan saluran.

Glosari 9) Dalam buku panduan ini, satuan panas dihitung sebagai berikut.

1kWh = 3.6MJ 1MJ = 1 / 4.186 (MJ / Mkal)

50

Kolom: Perhitungan disipasi panas setelah tindakan insulasi panas seperti pipa uap

dsb.

Perhitungan disipasi panas per 1 m pipa dll. Adalah sebagai berikut.

Lingkaran insulasi α: (D + 2 * d) * π

Kerugian panas H (W) = (T-Ta) * C * α + (T + 273.15) ^ 4- (Ta + 273.15) ^ 4) *

E * σ * α (Kuantitas panas terbuang dari permukaan H)

= 2 * π * tc * (Tm-T) / In ((D + 2 * d) / D) (Kuantitas disipasi panas Q melalui

insulasi)

Di sini juga, menghitung suhu di mana jumlah panas yang dilepaskan dari

permukaan sama dengan jumlah panas yang melewati isolasi.

Jika suhu T diperoleh, disipasi panas dapat dihitung.

Untuk saluran dan tangki, bahan insulasi panas yang dapat dipasang dan lepas ada

di pasaran, sehingga dapat dengan mudah melakukan tindakan insulasi dengan

memamfaatkan produk tersebut.

Dan cover (penutup) insulasi panas yang dapat pasang-lepas untuk katup/valve juga

dijual di pasaran.

51

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

mudah pasang-buka

(Sumber: Computer City Corporation)

52

*dapat dikerjakan bebas dipotong

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

(Sumber: NICHIAS Corporation)

53

(3) TINDAKAN TERHADAP KEBOCORAN UAP DARI STEAM TRAP

Dalam perpipaan uap, kondensat secara konstan dihasilkan, dan kondensat ini perlu dipisahkan dari

uap untu kemudian direcovery. Perangkat yang memisahkan uap dan kondensat ini disebut steam trap.

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

menurun dan terjadi kebocoran steam.


Kebocoran uap disebabkan oleh kerusakan steam trap.

Misalnya, steam trap tipe nosel sangat tahan lama karena bagian yang bergerak mekanis sedikit.

Steam trap model ini, nosel kecil dibuka, dan dari nosel ini sejumlah kecil uap konstan dilepaskan

dari

nosel ini.

Gambar 3.7 9 Skema steam trap dan kebocoran uap

Flash tank

Boiler

Dryer etc Heat exchanger

Steam trap

Air kondensat Air kondensat

Pipa untuk air kondensat

Pipa uap Uap

Kebocoran

uap

Gambar 3-7-8 Skema steam trap dan kebocoran steam

54

Karena nosel kecil, kuantitas alir uap sebagai gas kuantitasnya kecil, tetapi

karena kondensat adalah cairan, segera dapat terbuang.

Kolom: Debit steam pada pipa steam

Menjelaskan kuantitas steam yang dapat mengalir melalui pipa steam.

Secara umum, laju aliran uap standar dari uap yang mengalir melalui pipa adalah

< 30 m / detik.

Di sini, mencoba hitung laju aliran standar untuk setiap diameter pipa uap

5bar, 8bar, dan 9.5bar.

Dari tabel uap, misalnya, volume spesifik uap 8bar adalah 0,215kg / kg.

Jika diameter pipa adalah d (m) dan laju aliran uap standar adalah V, laju

aliran uap standar adalah 1/4 * d * π * V / volume spesifik uap.

Dari tabel, untuk pipa 10 inci, laju aliran standar adalah sekitar 18 ton untuk

uap 5 bar, tetapi sekitar 30 ton untuk uap 9,5 bar.

Tabel 3.7-1 Hubungan antara diameter pipa dan laju aliran uap standar

４．ITEM TINDAKAN TERKAIT

4.1 GENERATOR TEKANAN DIFERENSIAL UAP

Banyak pabrik menghasilkan uap bertekanan tinggi dengan boiler uap, beberapa

menggunakan uap tekanan tinggi langsung ke produksi, tetapi sebagian besar

menggunakannya untuk menghasilkan air panas, dll.yakni dengan mengurangi tekanan

uap dengan katup kontrol tekanan.

Dengan hal seperti ini bukan berarti sudah dimamfaatkan secara efisien.

Gambar 4.1-1 Contoh penggunaan uap di pabrik

Jika generator dipasang alih-alih katup penurun tekanan yang ditunjukkan pada

gambar, daya listrik yang dihasilkan dengan uap dapat digunakan untuk produksi,

dan uap dapat digunakan secara maksimal.

Gambar 4.1-2 menunjukkan diagram skematik dari contoh instalasi generator uap

tipe-ulir (MSEG). Generator digunakan sebagai pengganti katup pengurang tekanan,

dan bila uap tidak mencukupi kebutuhan produksi, maka uap tidak dialirkan ke

generator. Sebaliknya, uap dikirim langsung ke jalur produksi seperti biasanya.

Steam

header

steam 9bar 10t/h

boiler

Lini produksi

Reducing valve

Steam 8bar 4t/h

Steam 3bar 5t/h

listrik

55

Gambar 4.1-2 Contoh penggunaan PLTU tipe ulir

Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator uap tipe ulir ini dihasilkan dari

batubara dengan biaya bahan bakar murah di Indonesia dan dapat dihasilkan secara

efisien. Seperti yang ditunjukkan di bawah ini, dapat diperoleh dengan biaya yang

sangat rendah.

Alasannya adalah sebagai berikut.

Turbin uap umum dan generator lain mengonsumsi semua uap, tetapi pembangkit uap

ulir ini hanya mengonsumsi 3-4% dari uap.

Mari kita coba hitung efisiensi pembangkit listrik ini.

Pertama, dari Tabel 4.1-1, dimungkinkan untuk menghasilkan 117kW dengan uap

9bar, 4t.

Steam header

Steam 9bar ≒

9t/h

boiler

Lini produksi

Reducing valve

steam 8bar 4t/h

steam 9bar≒

4t/h

Steam 3bar

5t/h

Generator steam tipe ulir

daya

daya

steam 3bar 1t/h

Steam 3bar 4t/h

daya１１７ｋW

Harga unit PLN 1.1KRp/kWh

Harga unit MSEG 0.33KRp/kWh

1/3

56

Tabel 4.1-1 Hubungan antara tekanan uap, pembangkit listrik dan volume uap

Di sini, jika jumlah steam yang dikonsumsi adalah 3,5%, 3bar 4t steam dapat

diperoleh pada 4,145t / jam.4th/(1-3.5/100) = 4.145t/h

Untuk boiler uap, jika suhu air umpan adalah 65 ° C,berdasarkan tabel uap;

・ Enthalpy diperlukan untuk menghasilkan uap 9bar = entalpi uap jenuh 9bar

663.4kcal / kg

-Enthalpy air umpan 65kkal / kg = 598,4kkal / kg (1)

・ Enthalpy diperlukan untuk menghasilkan uap 3bar = entalpi uap jenuh 3bar

654.1kcal / kg

-Enthalpy air umpan 65kcal / kg = 589.1kcal / kg (2)

Nilai kalor dari steam 9bar ke dalam pembangkit uap tipe ulir = 4.145t / h *

598.4Mkal / t = 2,480Mcal

URL

http://www.steamstar.jp/en/mseg/specification/index.html

57

Nilai kalor steam dari pembangkit uap tipe ulir= 4.000t / h * 589.1Mkal / t =

2,356Mcal

Perbedaannya adalah 2,480Mcal-2,356Mcal = 124Mcal.

Di sini, karena daya yang dihasilkan adalah 117kWh,

117kWh * 3.6MJ / kwh * 4.186MJ / Mkal = 100.6Mcal、

Efisiensi termal dari pembangkit = 100,6 / 124 * 100 = 79,9%

Dari contoh kasus lain, menghitung kuantitas batubara yang dapat menghasilkan

panas 124Mcal di bawah kondisi berikut.

Nilai kalor batubara 4,799 kkal / kg (LHV)

Harga unit batubara 1KRp./kg

Efisiensi termal boiler 66%

Kuantitas batubara dibutuhkan(kG) =124Mcal/(66/100)/4,799kcal/kg*1000 = 39kg

Ongkos batubara = 39kg*1KRp. =39KRp.

Harga unit pembangkit uap tipe ulir = 39KRp./117kWh = 0.335KRp./kWh

Adalah mungkin untuk menghasilkan listrik dengan harga satuan 30% dari listrik

yang digunakan di pabrik.

58

4.2 KOMPRESOR KINERJA TINGGI

Kompresor digunakan di berbagai industri, tetapi kinerjanya tidak banyak yang

melakukan evaluasinya.

Di sini, kita akan mengevaluasi kinerja kompresor yang ada dengan menggunakan

metode baru dan membandingkannya dengan kompresor kinerja tinggi termutakhir.

Gambar 4.2-2 menunjukkan arus yang diukur untuk kompresor yang digunakan di

pabrik dalam satuan 10 detik.

Gambar 4.2-1 Hasil pengukuran daya kompresor

Anda dapat melihat bahwa kompresor ini selalu mengkonsumsi lebih dari 30 kW

bahkan ketika tidak ada udara terkompresi yang dihasilkan.

Hasil pengukuran dan spesifikasi kompresor adalah sebagai berikut.

a Maximum current 93.8 A Hasil pengukuran

b Minimum current 51.6 A Hasil pengukuran

c Voltage 380 V spesifikasi

d Rated power 55.0 kW spesifikasi

e Power factor 0.89 Kalkulasi dari hasil ukur d/(a/1000*c*1.732)

f Rated flow 8.6 ㎥/min

g Max. Working Pressure 8.5 bar spesifikasi

Menurut spesifikasi, kuantitas produksi udara terkompresi Pr per konsumsi daya

kompresor ini adalah、

Pr = 8.6(㎥/min)*60(min/h)/55(kW) = 9.4 ㎥/kWh

59

Kuantitas hasil udara terpasang: 9.4m3/kWh

Nilai aktual pengukuran:5.6m3/kWh

Namun, kuantitas aktual udara terkompresi yang dihasilkan oleh kompresor ini

adalah Pm = 5.6 ㎥ · kWh.

Penyebab hal ini ada pada kurva performa yang ditunjukkan pada gambar 4.2-2.

Gambar 4.2-2 Hubungan antara rasio produksi udara terkompresi & rasio konsumsi

daya.

Kompresor yang diukur dianggap memiliki hubungan seperti Measured Compressor

yang ditunjukkan pada gambar.

Kompresor efisiensi tinggi terbaru yang ditunjukkan pada gambar memiliki

spesifikasi sebagai berikut.

h Max. Working Pressure 8.8 bar i Rated power 65.0 kW j Rated flow 9.2 ㎥/min k Rated flow at 8.5bar 9.5 ㎥/min

Turun

performa

60

Kuantitas hasil udara terpasang:8.8m3/kWh

Nilai aktual pengukuran:8.4m3/kWh

Contoh perbandingan kompresor berkinerja tinggi

Kobelco ALE65WⅢ-vH

Jumlah produksi udara terkompresi Pr per konsumsi daya kompresor ini adalah

Pr = 9.5(㎥/min)*60(min/h)/65(kW) = 8.8 ㎥/kWh(8.5bar)

Namun, jika Pm dihitung sesuai dengan laju aliran kompresor yang diukur,

hasilnya adalah 8,4 ㎥ / kWh.

Ini dianggap sebagai efek hemat energi dengan kontrol inverter.

Jika kita mengetahui jumlah konsumsi udara terkompresi dan konsumsi daya, maka kita

akan dapat memahami kinerja hemat energi dengan membandingkannya dengan kompresor

termutakhir.

① Contoh perhitungan

Kompresor terpasang

Konsumsi udara terkompresi tahunan (6.5bar) 1,800,000m3/y

Konsumsi daya tahunan 320,000kWh/y

Kompresor kinerja tinggi

Kompresor kinerja tinggi Pr = 8,4 m3 / kWh (8.5bar) * (8.5bar + 1bar) / (6.5bar

+ 1bar) = 10.6 m3 / kWh

Hampir mempertahankan kinerja

61

Konsumsi daya kompresor kinerja tinggi = 1.800.000 (m3 / y) / 10.6 (m3 / kWh) =

169.800 kWh / y

Pengurangan daya tahunan = 320,000kWh/y - 169,800kWh/y =150,200kWh/y

Ini akan mengurangi biaya listrik sekitar 150 MRp per tahun.

Glosari 10) Saat mengubah tekanan kompresor dan laju aliran (volume udara), perlu untuk menghitung

tekanan setelah mengubahnya menjadi tekanan absolut karena tekanan ditampilkan sebagai tekanan

pengukur.

Misalnya, untuk mengonversi Pr = 8.4 (m3 / kWh) (8.5bar) menjadi 6.5bar, perlu dikoreksi dengan

(8.5bar + 1bar) / (6.5bar + 1bar).

4.3 Air dingin dan panas menggunakan simultan chiller

Buku Panduan Promosi Cobenefit Untuk Menejer Utiliti (Draft) Panduan Promosi Cobenefit BBIA...

Documents

Transcript of Buku Panduan Promosi Cobenefit Untuk Menejer Utiliti (Draft) Panduan Promosi Cobenefit BBIA...