New LAPORAN AKHIR KERJASAMA LITBANG SERVICE FOR … AKHIR MURC.pdf · 2020. 3. 12. · laporan...
Transcript of New LAPORAN AKHIR KERJASAMA LITBANG SERVICE FOR … AKHIR MURC.pdf · 2020. 3. 12. · laporan...
-
LAPORAN AKHIR KERJASAMA LITBANG SERVICE FOR ENERGY THROUGH AGRO CENTRE FOR AGRO
KERJASAMA BALAI BESAR INDUSTRI AGRO
DENGAN
MINISTRY OF ENVIRONTMENT JAPAN
TIM :
1. Dheni Mita Mala, S.TP, M.Eng, Ph.D 2. Krisna Septiningrum, S.Si, M.Si, Ph.D
3. Mulhaquddin Sastrayunirat. M.Si 4. Drs. Eddy Sapto Hartanto
5. Nobel Christian Siregar, M.Eng 6. M.Norman Erwindi Hasibuan, S.TP
7. Ainun Khoiriyah, S.T. 8. A.F Nugroho, S.T. 9. Ade Herman Suherman, S.T
BALAI BESAR INDUSTRI AGRO
BADAN PENELTIAN DAN PENGEMBANGAN INDUSTRI
KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN
Jl. Ir. H. Juanda No 11 Bogor 16122 Telp : 0251- 8324068, Fax : 0251-8323339
Email : [email protected] 2019
mailto:[email protected]
-
Daftar isi
Pendahuluan ...............................................................................................................1
1. Metode sederhana untuk mengevaluasi boiler batubara ....................................3
1.1 Rekaman input batubara, suplai air, dan tekanan uap..................................3
1.2 Efisiensi produksi uap dan efisiensi pembakaran ........................................3
1.3 Konduktivitas listrik air umpan, air kondensat dan blowdown water untuk boiler uap batubara ...............................................................................................10
1.4 Angin blower untuk stalker .........................................................................15
2. Lokasi penanganan utama .................................................................................16
3. Item tindakan terpisah .......................................................................................21
3.1 Jumlah input batubara .................................................................................21
3.2 Kuantitas udara blower................................................................................33
3.3 Konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang ........................................41
3.4 Tekanan uap .................................................................................................45
3.5 Air umpan ....................................................................................................50
3.6 Air blowdown ..............................................................................................54
3.7 Lain-lain .......................................................................................................56
-
PEND AHULU AN
LATAR BELAKANG
Indonesia sedang mengalami modernisasi sosial dan industri yang pesat, tetapi
konsumsi energi juga meningkat pesat seiring dengan modernisasi. Indonesia
telah berubah dari negara penghasil minyak menjadi negara pengonsumsi
minyak, karena hal ini maka sebagai sumber energi di bidang industri
menggunakan batubara yang secara melimpah diproduksi, memiliki nilai kalor
yang rendah dan harga unit yang murah.
Dengan kata lain, dalam bidang industri di Indonesia, kami berkontribusi
dalam edukasi industri agar dapat memamfaatkan energi yang lebih murah
daripada minyak.
Namun, dari sudut pandang promosi penanggulangan pemanasan global
berdasarkan konvensi Paris, negara-negara yang telah menandatangani konvensi
menyatakan permasalahan tentang penggunaan batubara yang mengeluarkan
dalam jumlah besar gas rumah kaca. Oleh karena itu, penghematan energi yang
efektif diperlukan untuk fasilitas boiler yang menggunakan batubara sebagai
sumber energi.
Selain itu, dengan menggiatkan penghematan energi, sebagai dampak
positifnya kuantitas konsumsi energi, atau biaya pembelian bahan bakar dapat
dikurangi dan biaya produksi dapat diturunkan.
PENANGANAN LINGKUNGAN DAN "COST DOWN" MELALUI
PENDEKATAN CO-BENEFIT
Kementerian Lingkungan Hidup Jepang dan Kementerian Lingkungan Hidup
dan Kehutanan Indonesia telah menandatangani nota kesepahaman tentang kerja
sama bilateral kedua negara sejak 2017 (Jepang: Memorandum kerja sama teknis
antara Kementerian Lingkungan Hidup, Direktorat Lingkungan Hidup Air dan
Udara Jepang dan Direktorat Jenderal Pengendalian Pencemaran dan Kerusakan
Lingkungan Republik Indonesia terkait pelaksanaan usaha penanganan
1
-
2
lingkungan dengan model Co-benefit dalam bidang udara) dengan tujuan untuk
mempromosikan kerjasama penanganan polusi udara dan perubahan iklim di
Indonesia. Telah dilakukan kerjasama untuk promosi pendekatan Co-benefit
untuk penanganan kedua masalah tersebut diatas melalui penghematan energi.
Secara kongkritnya, utamanya menargetkan industri yang menggunakan boiler
berbahan bakar batu bara dan memamfaatkan sistem uap, berfokus pada pada
proyek percontohan dengan melakukan diagnosa item penanganan terkait hemat
energi dan reduksi emisi gas dan memberikan panduan praktis untuk tujuan
tersebut, dan dalam rangka pembinaan sumber daya manusia yang akan
bertanggung jawab untuk kegiatan-kegiatan tersebut di Indonesia, maka untuk
tujuan ini, kami telah membuat buku panduan yang merangkum metode
pendekatan Co-benefit untuk engineer dan untuk operator (atau untuk manajer
utiliti).
Buku pegangan ini mengekstrak esensi terpenting dari buku pegangan untuk
operator yang telah disiapkan selama ini dan kami tambahkan masukan yang
diperoleh dari proyek percontohan tahun ini. Pastikan buku panduan ini dapat
menjadi rujukan dalam menemukan permasalahan dari boiler yang anda
operasikan, silahkan lanjutkan upaya-upaya perbaikan efisiensi untuk menuju
penanganan lingkungan dan reduksi biaya.
Jika Anda ingin mengetahui informasi dan penanganan lebih rinci, silakan
merujuk ke buku panduan untuk engineer dan operator yang dibuat pada tahun
sebelumnya. Untuk bidang yang memerlukan teknologi lebih khusus, seperti
boiler bubuk batubara dan boiler minyak, silakan merujuk ke literatur-literatur
spesialis seperti karangan saudara Herri.
-
1. METO D E SEDERH AN A UN TU K MENGEVALU AS I BO ILER
BATU B ARA
Anda dapat menilai kinerja boiler uap batu bara dengan mempraktikkan hal-hal
berikut.
1.1 REK AMAN INPU T BA TU B ARA, SU PLAI AIR, D AN TEK ANAN
U AP
Diharapkan untuk melakukan pencatatan jumlah input batubara, jumlah suplai
air (jumlah uap), dan tekanan uap dalam satuan jam.
Pastikan dilakukan pencatatan nilai baca meter input batubara per bucket,
volume suplai air, uap dan tekanan uap, dan kalau memungkinkan dikonversi ke
file elektronik Excel. Dan, bila anda melakukan blowdown water secara manual,
lakukan pencatatan waktu blowdown water-nya.。
Dengan adanya catatan ini, maka anda akan dapat mengevaluasi kondisi
operasi boiler saat ini.
1.2 EFISIENSI PRO DUK SI U AP DAN EFISIENSI PEMBAK ARAN
(1) Efisiensi produksi uap per input batubara
Pertama, pastikan berapa banyak uap yang dihasilkan dengan 1 ton batubara.
Dihitung dengan berapa ton uap yang dihasilkan atau air yang disuplai dibagi
dengan jumlah input batubara. Nilai ini bervariasi tergantung pada jenis dan
ukuran boiler, kualitas bahan bakar, dan hal lainnya adalah lingkungan
pengoperasian, di mana dapat dilanjutkan dengan penetapan angka target dari
hasil tindakan perbaikan setelah melakukan bench-marking pada perusahaan lain
ataupun bench-marking sebelum dan sesudah tindakan.
Kolom: target efisiensi produksi uap (volume produksi uap per 1 ton batubara)
Misalnya, jika nilai kalori batubara adalah XX Kilo kalori / kg
Spek boiler
3 sekitar 7.6t/t
-
4
Cth setelah tindakan
Cth boiler sebelum tindakan sekitar 6~7t/t
sekitar 5 (t(uap)/t(batubara))
Pertama pahami kondisi Angka target saat ini Nilai target akhir
Ada banyak kasus
tingkat efisiensi seperti
ini di perusahaan yang
belum melakukan
tindakan
・Level-nya kira-kira
seperti ini untuk
perusahaan yang telah
melakukan tindakan
atau perusahaan yang
telah menerima panduan
perbaikan
pengoperasian selama
beberapa bulan.
・Jika dari awalnya
pada level ini,
pengoperasian relatif
baik
・Namun, ada ruang
untuk perbaikan lebih
lanjut karena hal-hal
perbaikan lainnya.
・Secara teoritis,
perbaikan sampai level
ini dimungkinkan.
・Manargetkan level ini
untuk jangka menengah
dan panjang
Cth1) Input batubara per jam: 1.200 kg (4 bucket * 300 kg / bucket)
Jumlah suplai air: 7 (㎥ / jam) Suhu suplai air 60 (° C)
-
5
Nilai kalori batubara:5,000(kcal/kg)
Tekanan uap:8bar (tekanan gauge)
Rasio blowdown water:5%
Di sini, bila tidak ada blowdown water, semua air umpan karena menjadi uap,
Jumlah uap yang bisa dihasilkan dengan 1 ton batubara
=Air suplai(㎥/h)/ input batubara(kg)=7/1,200*1000=5.8(t/t)
Jumlah batubara yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 ton uap
1-1-1 Rumus
= Input batubara(kg)/ air suplai(㎥/h)=1200/7=171(kg/t)
1-1-2 Rumus
(2) Rasio pembakaran boiler
Efisiensi bahan bakar juga dapat dievaluasi dengan efisiensi pembakaran
boiler. Dari hasil survei dan demo selama ini, angka-angka berikut dapat
dijadikan rujukan.
Kolom: target efisiensi pembakaran
Misalnya, jika nilai kalori batubara XX Kilo kal / kg
Cth boiler sebelum tindakan
sekitar 30~50%
Cth setelah tindakan
sekitar 70~80%
Spek boiler
sekitar 80~90%(*)
-
Pertama pahami
kondisi
Angka target saat ini Nilai target akhir
・Contoh kasus
sebelumnya sekitar level
ini
・Umumnya menjadi
rendah karena faktor sbb
Rasio pengoperasian
rendah
Injeksi udara
berlebihan
(konsentrasi O2
tinggi)
・Level-nya kira-kira
seperti ini untuk
perusahaan yang telah
melakukan tindakan
atau perusahaan yang
telah menerima panduan
perbaikan
pengoperasian selama
beberapa bulan.
・Jika dari awalnya
pada level ini,
pengoperasian relatif
baik
・Namun, ada ruang
untuk perbaikan lebih
lanjut karena hal-hal
perbaikan lainnya。
* Nilai desain boiler
yang dipasang
・Secara teoritis,
perbaikan sampai level
ini dimungkinkan.
・Manargetkan level ini
untuk jangka menengah
dan panjang.
6
-
Efisiensi termal boiler dapat dengan mudah dihitung sebagai berikut.
Misalnya, entalpi uap 8bar dapat dihitung di URL berikut.
https://www.tlv.com/global/TI/calculator/steam-table-pressure.html
Jumlah kalori yang diperlukan untuk menghasilkan uap 8bar adalah 602 kkal /
kg sebagai berikut:
Entalpi uap 8bar (662 (kkal / kg)) - entalpi suplai air (60 ℃, 60kkal) =
602kkal / kg
Efisiensi termal sederhana dari boiler ini adalah,
Efisiensi termal boiler
= kalori yang digunakan untuk menghasilkan uap (kkal) / kalori batubara
yang terbakar (kkal) * 100
=5.8*602/5,000*100=69.8%
1-1-3 Rumus
Namun, efisiensi termal ini adalah efisiensi termal yang mengabaikan rasio
blowdown water. Karena di sini rasio blowdown water adalah 5%,
Efisiensi termal boiler setelah koreksi blowdown water
= Efisiensi termal boiler * (1-rasio blowdown / 100)
1-1-4 Rumus
=69.8*(1-5/100)=66%
7
https://www.tlv.com/global/TI/calculator/steam-table-pressure.html
-
Selain rasio blowdown, perlu untuk koreksi nilai kalori batubara dan koreksi
densitas air umpan, tetapi perhitungan kasar efisiensi termal dapat dihitung
menggunakan rumus 1-1-4.
Cth 2) Target nilai kalori batubara dan kuantitas produksi uap
Dengan asumsi efisiensi termal boiler 80%, kuantitas produksi uap per nilai
kalor batubara dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
Namun, tekanan uap adalah 8bar, suhu air umpan adalah 60 ℃, dan rasio
blowdown konstan pada 5%.
Jumlah produksi uap
= Nilai kalori batubara * Nilai termal boiler / (entalpi uap- entalpi air
umpan) 1-1-5 Rumus
Berdasarkan 1-1-5 rumus,
Jumlah kalori batubara
4,000kcal/kg
Jumlah kalori batubara
5,000kcal/kg
Jumlah kalori batubara
6,000kcal/kg
⇒ 4,000*0.8/(662-60)*(1-
0.05)
⇒ 5,000*0.8/(662-60)*(1-
0.05)
⇒ 6,000*0.8/(662-60)*(1-
0.05)
= 5.3t/t(steam)
≒
190kg/steam(t)
= 6.3t/t(steam)
≒
160kg/steam(t)
= 7.6t/t(steam)
≒130kg/steam(t)
Ini akan menjadi panduan untuk mengetahui kondisi pengoperasian boiler.
Melakukan simulasi perhitungan dengan kuantitas pemakaian batubara dan
volume suplai air boiler di perusahaan sendiri, bilamana di bawah volume
produksi uap di atas, maka kemungkinan selama ini menggunakan batubara
secara boros.
8
-
Kolom: Jenis batubara di Indonesia
Batubara menurut urutan sedikitnya volume karbon tetap dibagi empat jenis
batubara yakni : lignit, batubara subbituminous, batubara bitumen, dan antrasit.
Nilai kalori terendah untuk lignit dengan jumlah karbon paling sedikit dan
tertinggi untuk antrasit.
Kualitas batubara Indonesia sebagian besar adalah batubara dengan kalori <
6100 kal, mencakup sekitar 90% dari total.
(billion tons) Kualitas batubara Indonesia
Source: Geological Agency of Indonesia, 2013
Dikutip dari material
JOGMEC(http://www.jogmec.go.jp/content/300199588.pdf)
9
http://www.jogmec.go.jp/content/300199588.pdf
-
1.3 K OND UK TIVI TAS LISTRI K A IR U MPAN , AIR KO N D EN SAT
D AN BLOW DOWN W ATER UN TU K BO ILER U AP BATU B ARA
(1) Air umpan untuk boiler
Karena boiler menguapkan air yang merupakan air umpan, uap yang
terkondensasi adalah air suling.
Jika air umpan walaupun sedikit mengandung kalsium, dll., yang dapat
mengakibatkan kerak, zat-zat ini terkonsentrasi dan mengakibatkan kerak pada
permukaan heat exchanger boiler, selanjutnya akan memperburuk bodi boiler.
Akibatnya, jumlah pemakaian batubara menjadi boros.
Kualitas air umpan untuk boiler dapat dengan mudah diketahui melalui
konduktivitas listrik
Berikut ini adalah panduan air umpan yang direkomendasikan oleh pabrikan
boiler.
Konduktivitas listrik dari air umpan:< 200μS/c m
Jika konduktivitas listrik air umpan jauh melebihi nilai ini, maka perlu
dipertimbangkan "water treatment" untuk air boiler.
(2) Air kondensat uap
Air kondensat yang terkondensasi dari uap, biasanya adalah air yang sangat
bersih tanpa kandungan garam.
Secara umum, konduktivitas berikut adalah panduan untuk air kondensat.
Konduktivitas listrik dari air kondensat:< 10μS/cm
Jika kondensat melebihi nilai ini, itu mungkin karena masalah seperti
kontaminasi air mendidih boiler atau lubang kecil atau kebocoran pada heat
exchanger dll, perangkat yang menggunakan uap, untuk itu perlu dilakukan
pemeriksaan faktor penyebabnya.
10
-
11
Terutama dalam proses di mana kualitas uap langsung mempengaruhi kontrol
kualitas produk, diperlukan kehati-hatian dalam pemamfaatan ulang kondensat
yang telah tercemar.
Foto menunjukkan kerak yang terjadi pada permukaan steam header, dalam
contoh kasus ini, air mendidih boiler mendidih secara berlebihan lalu tercampur
masuk dalam pipa uap karena peningkatan permintaan uap yang bersifat temporer
dari proses produksi dalam pabrik.
Scale
Foto 1-1 The scale of steam header which seems to have been caused by boiling water contamination into steam
(3) Konduktivitas listrik blowdown water
Blowdown water diperkaya dengan air umpan dan bahan kimia untuk
meningkatkan kualitas air umpan. Kualitas blowdown water ini juga dapat
diperiksa dengan konduktivitas listrik. Standar konduktivitas listrik blowdown
water adalah sebagai berikut.
Konduktivitas listrik blowdown water: < 7,000μS/cm
Jika kualitas air umpan baik, ada banyak contoh kasus di lakukan blowdown
secara reguler biasanya agar menjadi < 4.000 μS / cm.
-
12
Rasio Blowdown: Dapat dihitung dengan jumlah blowdown water / jumlah air
umpan x 100 (%).
Jika rasio blow down ini menjadi tinggi, banyak air mendidih bersuhu tinggi
akan terbuang, efisiensi termal boiler akan berkurang, dan konsumsi batubara
akan meningkat.
Biasanya, diharapkan disetting < 3%, bila kualitas air umpan buruk perlu hati-
hati karena melewati nilai target.
Kolom: Pentingnya kontrol kualitas air boiler
Untuk mengoperasikan pabrik boiler dengan aman dan efisien, selain dilakukan
perawatan secara mekanis dan perawatan secara kimia dan dalam waktu yang
sama penting untuk mengendalikan kualitas air setiap hari sehingga kualitas air
dari air boiler selalu terjaga pada kondisi optimal.。
Kontrol boiler dimulai dengan menetapkan nilai target kontrol kualitas air
untuk air suplai dan air boiler berdasarkan model boiler, tekanan, jenis air
umpan, syarat pengoperasian dll.
Selanjutnya, menentukan metode pengolahan air untuk mempertahankan target
kualitas air, bahan kimia untuk pengolahan yang optimal dan jumlah aditif-nya,
rasio blowdown dll.
Setelah itu, penting untuk melakukan peninjauan ulang rasio blowdown, jumlah
aditif, dan bahan kimia, metode pengolahan air, dan nilai target kontrol
kualitas air dll., secara tepat waktu dengan melakukan analisis kualitas air
berkala dan inspeksi bongkar boiler dsb.
Substansi Fenomena Masalah Tindakan
-
Hardness
(Ca2+、Mg2+)
・Proses kerak pada permukaan
bagian dalam drum dan
permukaan heat transfer.
・Efisiensi boiler menurun,
sementara biaya bahan bakar
meningkat
・Adakalanya menyebabkan
penyumbatan, penonjolan dan
pecahnya tabung evaporasi.
・water softener
・cleansing agent
・dispersant
Silika
(SiO2)
・desalinisasi
・cleansing agent
・dispersant
・Pengendalian
konsentrasi air boiler
Jumlah pakai
asam pH4.8
komponen
–)
・CO2 dihasilkan karena
dekomposisi, dan pH sistem
kondensat menurun maka korosi
berlanjut.
・Pirolisis dalam boiler
menyebabkan alkali berlebihan
・cleansing agent
・Pengendalian
konsentrasi air boiler
・anti korosif
kondensat
Besi
(Fe)
・Menjadi penyebab korosi bodi
boiler dan sistem kondensat, uap,
dan suplai air.
・dispersant
・Treatment
sedimentasi koagulasi
・Filtrasi aerasi
(HCO3
13
-
Gas terlarut
(O2、CO2)
・Membuat buruk kinerja resin
penukar ion
・Menyebabkan korosi sekunder
di dalam boiler
・material deoksidasi
・Antikorosif
kondensat
・Deaerasi
Residu
evaporasi
・Menyebabkan carrier-over
・Kontaminasi resin penukar ion
・Mengendap dalam boiler,
sebabkan kerak
・kontrol konsentrasi
air boiler
・treatment filtrasi
・Treatment
sedimentasi koagulasi
Komponen
minyak
・Menyebabkan carrier-over
・Proses kerak permukaan heat
transfer
・treatment filtrasi
karbon aktif
・Separasi floating
Sumber: Dikutip dari Kurita Kogyo HP
(https://kcr.kurita.co.jp/wtschool/068.html)
Kolom: Kualitas air boiler di Jepang (JIS B 8223-2015) ← Periksa
dengan JISC karena ada hubungan hak cipta.
Item kontrol kualitas air
14
https://kcr.kurita.co.jp/wtschool/068.html
-
1.4 AN G IN BLOWER UN TU K STALK ER
Dalam boiler batubara tipe stalker, batubara dibakar sepenuhnya dengan
mengblower udara dari bawah sambil menggerakkan batubara sebagai bahan
bakar di atas stalker.
Jika udara yang dikirim ke stalker tidak memadai, batubara yang tidak terbakar
akan tetap berada di abu pembakaran dan konsumsi batubara akan meningkat.
Coal
Debu yang terbakar secara sempurna
Debu batubara dengan batubara yang tidak terbakar
Stoker
Air Throttle Air
Blower
Blasting udara yang bagus Blasting udara tidak bagus
Gambar1-4-1 Contoh blower udara ke stalker untuk pembakaran
15
-
2. LOK ASI PEN ANG AN AN U TAMA
Saat melakukan kegiatan co-benefit dengan boiler batubara, utamanya yang
dipertimbangkan adalah investigasi dan penanggulangan di enam lokasi berikut
sebagaimana di bawah ini. Diagram tersebut adalah diagram skematis dari boiler
tabung asap tabung tungku, tetapi isi survei adalah sama juga untuk boiler tabung
air.
Gambar2-1-1 Diagram skematik dari boiler tabung asap
①Kuantitas input batubara
Kuantitas input batubara adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk
menghasilkan uap, dll.
Penting untuk mengetahui dan mencatat kecepatan rotasi (frekuensi) stalker
dan konveyor tipe sekrup, jumlah input per jam dan jumlah input per hari.
②Volume blower
Jumlah udara yang dibutuhkan untuk membakar batubara. Penting untuk
mencatat frekuensi inverter.
16
-
*Dengan menganalisis komponen batubara, mengukur kecepatan aliran di
cerobong asap, konsentrasi oksigen, suhu gas buang, dll., dapat menetapkan
hitungan volume blower udara pada frekuensi tersebut.
③ Konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang
Dengan mengukur dan mencatat konsentrasi oksigen dan suhu setelah
membakar batubara, jumlah energi yang dibuang oleh gas buang dapat
diketahui.
④Tekanan uap
Jumlah energi yang digunakan untuk menghasilkan uap dapat dihitung dari
tekanan uap.
⑤Air umpan
Dengan mengukur dan mencatat flow rate, suhu, dan konduktivitas listrik air
umpan, akan dapat mengetahui jumlah uap yang dihasilkan, konsumsi energi,
blowdown dll.
⑥Blowdown water
Merupakan air panas yang bersuhu sama dengan uap. Jika jumlah air
blowdown besar, maka efisiensi termal boiler berkurang.
Metode berikut dapat digunakan untuk memperkirakan rasio blowdown
dengan mudah.
Metode perkiraan dari konduktivitas listrik air umpan dan air blowdown.
Perkiraan dapat dihitung dengan rumus berikut
rasio blowdown
= konduktivitas listrik air umpan/ konduktivitas listrik air blowdown * 100
2-1-1Rumus 17
-
Sebagai contoh, pada Foto 2-1-1, konduktivitas listrik air umpan 393 μS / cm,
dan konduktivitas listrik air blowdown 1.984 μS / cm, maka dari rumus 2-1-1,
adalah 19.8%.
Rasio blowdown = 393/1984*100 = 19.8%
Selanjutnya, rasio blowdown ini merupakan hasil perhitungan dari rasio
konsentrasi air umpan. Oleh karena itu, sejumlah air mendidih yang terbuang dari
pipa steam selain dari katup blowdown juga dihitung ke dalam jumlah
blowdown.
Dalam contoh kasus ini, air blowdown dianggap sangat mempengaruhi
efisiensi termal boiler.
ブロー水の電気伝導 度 1,984μS/cm
補給水
ブロー水
補給水の電気伝導度
393μS/cm
Photo 2-1-1 Example of measuring electrical conductivity of feed water and blowdown water
Metode perhitungan dari diameter katup blowdown dan tekanan uap
Dari teorema Bernoulli, perkiraan perhitungan dapat dibuat dari perhitungan
flow rate air yang mengalir melalui pipa tekanan yang ditunjukkan di bawah ini.
Metode ini dapat menghitung jumlah air blowdown yang terbuang dari buka
tutup katup, tetapi tidak dapat menghitung jumlah air mendidih yang bercampur
dalam pipa uap.
18
-
ndisi berikut.
0.8)
Flow rate (㎥ / dtk)
= Koefisien aliran keluar * area aliran * (2 x Tekanan diferensial / densitas air) ^
0,5 2-1-2Rumus
Koefisien aliran keluar:sekitar 0.6~0.8
area aliran:(㎡)
Tekanan, tekanan diferensial:(Pa)
Densitas air:(kg/㎥)
Cth hitung)Coba menghitung flow rate blowdown dengan ko
Koefisien aliran keluar:0.7 (nilai rata-rata 0.6~
Diameter jalur aliran katup:diameter 40mm
Tekanan uap:9bar(9*10^5Pa)
Suhu air blowdown:180℃
Densitas air blowdown:886.8(kg/㎥)
2-1-1 Bila dibuatkan rumusnya sbb;
Flow rate(㎥/sec)
=0.7*3.14*0.04^2/4*(2*9*100000/886.8)^(1/2)=0.0396
Contoh katup
untuk blowdown
19
-
Boiler
Blowdown valve
Condensed water mixed with boiling water
Gambar2-1-2 ilustrasi konsep air Blowdown illustration
Sebagaimana digambarkan dalam gambar 2-1-2, Jumlah air blowdown juga
perlu memperhitungkan air mendidih yang tercampur dalam pipa uap.
20
-
3. I TEM TIN D AK AN TERPIS AH
3.1 JU MLAH IN PU T BA TU B ARA
(1) PEN GU RANG AN VOLU ME KAD AR AIR BATU B ARA
Hubungan kadar air dengan batubara
Bila kita minta analisa batubara, akan dikirimkan hasil analisa seperti gambar
3-1-1.
Standarnya hasil pengukuran adalah “Standard analysis items”, kita juga dapat
minta pengukuran “Additional analysis items”.
Dalam gambar ar adalah “as received basis” dan ADB adalah “air dried basis”.
Secara nilai kalori batubara, dapat menggunakan apa adanya nilai “as received
basis”.
Nilai kalori dilaporkan dalam ar dan ADB, tetapi Sulfur hanya dilaporkan pada
ADB.
Standard analysis items
Additional analysis items
Gambar3-1-1 Coal analysis results
【cara menghitung sulfur dari as received basis】
Dengan rumus ini dapat menghitung sulfur ar.
21
-
Total sulfer(ar%)
= (100-Moisture(ar%))/(100-Moisture(adb%))*Total sulfur(adb%)
3-1-1Rumus
= (100-11.6) / (100-7.0)*0.79 = 0.75%
Sama juga, kita coba hitung nilai kalori ar.
Nilai kalori adb, menjadi seperti di bawah ini 5,064kcal/kg, menjadi angka
yang sama dengan angka laporan.
= (100-11.6) / (100-7.0)*5,328 = 5,064kcal/kg
Diagram skema metode perhitungan adalah seperti yang ditunjukkan pada
Gambar. 3-1-2. Dengan menggunakan rumus ini, nilai kalori dan kandungan
komposisi dalam berbagai kadar air dapat dihitung untuk batubara ini.
100%
Moisture(adb Sulfur(adb%)
Sulfur(ar%)=(100-Moisture(ar%))/(100-Moisture(adb%))*Sulfur(ar%)
100%
Moisture(ar%) Sulfur(ar%)
Gambar3-1-2 Konsep koreksi dengan konten kadar air seperti nilai sulfur batubara
batubaraue
22
-
1) Alasan perlunya tindakan
Ketika batubara dimasukkan ke dalam boiler dengan sejumlah besar kadar air,
maka kadar air menguap di dalam tungku dan menjadi uap, tetapi uap ini
terbuang bersama dengan gas buang pembakaran.
Stockyard batubara
Batubara 1kg
3,850kcal/kg(HHV)
Pembakaran
Uap 0.62kg
Panas akan terbuang:
335kcal/kg(8.7%)
3,515kcal/kg (LHV)
Kelembaban 35%
Energi yang dapat digunakan
untuk menghasilkan uap
※Umumnya brown coal kadar air 11.9%、karbon 54.4%、hidrogen4.09%、
oksigen 17.85%、kalori 5,232kcal/kg.
HHV:Nilai kalor aktual adalah nilai kalor lebih tinggi (Higher Heating Value)
LHV:Kadar air yang terkandung dalam bahan bakar dan panas penguapan dari
uap yang dihasilkan oleh pembakaran tidak berkontribusi terhadap
pembentukan uap yang dihasilkan oleh boiler. Nilai panas yang dihilangkan
dari nilai kalori bahan bakar ini disebut nilai panas rendah. (Nilai Pemanasan
Lebih Rendah)
23
-
Sebagai contoh, membandingkan batubara dengan kelembaban 5% dan 35%
dengan kualitas batubara yang sama, adalah sebagai berikut.
Batubara 1kg Batubara 1kg
5,642kcal(HHV)⇒ 5,401kcal(LHV
)
3,850kcal(HHV)⇒ 3,515kcal(LHV)
2.15kgCO2/kg 1.47kgCO2/kg
Kadar air 5% Kadar air 35%
Diasumsikan bahwa batubara dengan kualitas yang sama, kadar air 35% dan
nilai kalori 3.850 kkal / kg, dibeli 10.000 ton per tahun dengan harga 730Rp./kg.
《Sebelum tindakan》
Kadar air 35% jumlah pembelian batubara: 10,000t/thn (3,850kcal/kg
HHV)
Energi yang digunakan untuk produksi uap: 35,150(Gcal/thn)(LHV)
thn) = 35,150(Gcal/thn)
Harga pembelian:7,300MRp./thn
10,000t/thn*730kRp./t=7,300MRp./thn
3,515(Mcal/t)*10,000(t/
Volume emisi gas CO2 /thn: 14,725 tCO2/thn 1.47
tCO2/t*10,000t/thn
《Setelah tindakan》
Kadar air 5% Harga pembelian batubara: 6,508t/thn
35,150(Gcal/thn)/5,401kcal/kg=6,508t/thn
Harga pembelian: 6,962MRp./thn
24
-
5,642(Mcal/t)*6,508(t/thn)/(3,850(Mcal/t)/730(kRp./t))
Emisi gas CO2 /thn: 14,006 tCO2/thn 2.15
tCO2/t*6,508t/thn
《Contoh efek tindakan》
Volume reduksi batubara setahun: 3,492t/thn (34.9%)
Nilai reduksi biaya pembelian: 338MRp./thn (4.6%)
Volume reduksi CO2:
719 tCO2/thn
(4.9%)
Dengan kata lain, jika Anda membeli batubara berdasarkan berat sementara
mengandung banyak kadar air, anda akan membayar biaya bahan bakar ekstra
hanya untuk porsi penguapan percuma terhadap kadar air yang terkandung.
25
-
2) Metode penanganan utama
① Pencacahan batubara dengan membeli mesin pencacah/crusher
Dengan mencacah di pabrik sendiri, dapat menghemat biaya pencacahan dan
juga dapat mengurangi kesalahan penimbangan volume input batubara yang
diakibatkan oleh fluktuasi nilai kadar air.
② Pengeringan di stockyard
Dalam waktu tertentu bila menggunakan batubara dengan sebelumnya
dikeringkan di stockyard maka kadar air akan berkurang, sehingga kesalahan
penimbangan volume input batubara akan berkurang.
Foto3-1-1 Penyimpanan batubara dengan diberi atap
Gambar3-1-3 Ganti dengan waktu uji pengeringan batubara coklat
26
-
Gambar tersebut menunjukkan tingkat penguapan kelembaban yang diperoleh
dengan menyimpan lignit dalam ruangan pada sekitar 20 ° C.
Gambar tersebut menunjukkan bahwa kadar air batubara menguap secara linier
pada tingkat 1% dalam 10 jam.
Dari kurva ini, walaupun di dalam ruangan kita dapat melihat munculnya
perbedaan berat sekitar 2,5% setelah 24 jam dari penerimaan pengiriman.
Suhu tinggi di ruangan boiler dan stock yard umumnya di Indonesia,
pengeringan batubara dapat berlangsung > 2 kali lipat kecepatannya.
Dengan kata lain, bila menggunakan batubara setelah penerimaan pengiriman,
misalnya setelah 2 hari, walaupun dengan batubara yang sama akan ada
perbedaan berat antara 5% hingga 10%.
Sulit untuk mempercepat koefisien koreksi berat batubara yang dimasukkan ke
dalam bucket setiap waktu.
Ketika batubara dikeringkan di stock yard, sehingga menggunakan batubara
yang seragam kecepatan penguapannya, maka dapat dihitung volume input
batubara secara akurat.
③ Pembelian dengan menentukan nilai kalori batubara
Batubara pada umumnya diperdagangkan berdasarkan nilai kalori. Misalnya,
jika Anda membeli dengan kondisi > 5.000 kkal / kg, maka anda dapat membeli
batubara dengan kadar air rendah.。
Dimungkinkan juga untuk secara langsung membeli batubara berkualitas baik
dengan kadar air rendah yang disimpan di lokasi penambangan.
3) Efek yang diharapkan
① Reduksi volume batubara dan biaya
27
-
Reduksi kadar air 10% →reduksi konsumsi energi 1.5%(pembelian
batubara reduksi > 10%)
(=Biaya bahan bakar、CO2、SOx dsb, hampir dengan rasio yang sama
dapat direduksi)
② Memahami volume input batubara secara akurat
Banyak pabrik menghitung input batubara berdasarkan berat per bucket.
Perhitungan input batubara
Jumlah input * koefisien koreksi
Karena berat jenis bervariasi akibat kadar air, maka kesalahan terjadi pada
koefisien koreksi.
Secara umum, kesalahan perhitungan karena kadar air sekitar 10%, tetapi
kesalahan bisa lebih besar jika kandungan kadar airnya lebih tinggi.
Khususnya, perusahaan yang membayar biaya bahan bakar sesuai dengan
jumlah batubara yang digunakan harus berhati-hati.
(2) MEMAH AMI JU MLAH INPU T BA TU B ARA D AN U AP Y ANG
D IH ASILK AN
Dengan mencatat jumlah uap yang dihasilkan per batubara setiap jam atau
setiap hari, Anda dapat memeriksa faktor beban boiler, efisiensi termal, dll.
1) Metode tindakan utama
28
-
Gambar 3-1-4 menunjukkan perubahan dari waktu ke waktu dalam jumlah uap
yang dihasilkan oleh boiler 20 ton di sebuah pabrik dan jumlah uap yang
dihasilkan per batu bara.
Gambar3-1-4 hubungan antara jumlah uap yang dihasilkan dan jumlah uap yang dihasilkan
per batubara pada boiler batubara (20 tons)
Gambar tersebut menunjukkan bahwa jumlah uap yang dihasilkan dan jumlah
uap yang dihasilkan per batubara sangat bervariasi dari hari ke hari.
Jumlah uap yang dihasilkan per batu bara tampaknya sangat bergantung pada
jumlah uap yang dihasilkan per hari.
2) Efek yang diharapkan
Jumlah uap yang dihasilkan per hari pada Gambar 1-2 adalah jumlah steam
yang dihasilkan oleh boiler 20t, sehingga rata-rata beban boiler per hari dapat
dihitung dari 24 jam / hari * 20 ton / jam = 480 ton / hari.
Gambar3-1-5 adalah diagram sebaran dari beban rata-rata harian boiler dan
jumlah uap yang dihasilkan per batubara.
29
-
Ketika faktor beban berkurang, jumlah uap
yang dihasilkan per batubara (efisiensi
termal) berkurang.
Gambar3-1-5 Hubungan antara faktor beban boiler dan uap yang dihasilkan per
batubara.
Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa ketika faktor beban boiler rendah,
jumlah uap yang dihasilkan per batubara berkurang.
Dari persamaan regresi pada gambar,
Produksi uap per batubara dengan faktor beban 50% : 0,0625 * 50 +
0,4994 = 3,6 t / t
Produksi uap per batubara dengan faktor beban 80%: 0,0625 * 80 + 0,4994 =
5,5 t / t
Dengan kata lain, bila boiler ini ditingkatkan faktor bebannya dari 50%
menjadi 80%,
(5.5-3.6)/3.6*100=53%・・・・・・・・・・・perbaikan efisiensi termal
53%!
Ini menunjukkan bahwa efisiensi termal dapat ditingkatkan hingga 53%.
Efek peningkatan ini adalah data selama 30 hari, yang dipengaruhi oleh kadar
air batubara dan selisih input angka, mengakibatkan perbedaan angka besar
terhadap hasil perhitungan simulasi, tetapi jika faktor beban boiler ditingkatkan,
adalah mungkin untuk secara signifikan mengurangi konsumsi bahan bakar.
Dengan cara ini, kiat penghematan bahan bakar dapat diperoleh dengan
merekam dan menganalisis data dalam satuan jam atau harian.
30
-
《Poin Hemat Energi》
i. Alasan efisiensi termal yang buruk ketika faktor beban boiler rendah
Bahkan jika boiler tidak menghasilkan uap, seperti yang ditunjukkan pada
gambar, untuk panas yang terbuang dari bodi boiler diperlukan sejumlah energi
terbuang sia-sia.
Energi limbah ini tidak terkait dengan faktor beban, jadi jika faktor beban
menurun, efisiensi termal boiler akan berkurang.
Energi limbah ini akan bertambah atau berkurang tergantung pada ukuran
boiler.
Energy terbuang
Energi yang dibutuhkan
walaupun tidak
menghasilkan uap
Rasio beban Energy untuk uap
Energy terbuang
100% Rasio beban
50%
Energy untuk uap
Boiler 20t Boiler 20t
ii. Multiple control boiler
Misalnya, bila memerlukan uap 24t,
31
-
Sebagaimana ditunjukkan dalam gambar, energi akan lebih efisien untuk
menghasilkan uap 20t dengan boiler 20t dan sisa 4t menggunakan boiler 5t yang
lebih sedikit energi terbuangnya daripada mengoperasikan dengan 2 unit boiler
berkapasitas 12t, efisiensi energi akan lebih baik.
Produksi uap 24t/h dengan 2 unit boiler 20t
Rasio beban
60%
12t
Energy terbuang
Energy untuk uap
Rasio beban
60%
12t
Energy terbuang
Energy untuk uap
Boiler 20t Boiler 20t
Energy terbuang sedikit,
hemat energi
Produksi uap 24t/h dengan boiler 20t dan 5t
Energy terbuang
Rasio beban
100%
20t
Energy untuk uap
Boiler 20t
Rasio beban
80%
4t
Energy terbuang
Energy utk uap
Boiler 5t
32
-
3.2 K U AN TI TAS U D ARA BLOWER
(1) RED UK SI UD ARA BERLEBIH D ALAM G AS BU ANG
PEMBAK ARAN
Biasanya, konsentrasi oksigen atmosfer selalu mengandung 21% oksigen.
Sejumlah oksigen dibutuhkan untuk bahan bakar tertentu, di mana jumlah
udara ditentukan, tetapi konsentrasi oksigen dalam gas pembakaran ini adalah
0%. Volume udara ini disebut volume udara teoritis.
Rasio volume udara berlebih dengan volume udara teoretis dapat dihitung
sebagai rasio udara (α) menggunakan rumus berikut.
Rasio udara (α) = 21 ÷ (21 - konsentrasi oksigen dalam gas buang)
3-2-1 Rumus
Jumlah udara berlebih dapat dihitung dengan rumus berikut.
Jumlah udara berlebih = Rasio udara (α) -1
3-2-2Rumus
Ratio udara optimal
Jumlah udara
teoritis
O2=0%
α =1.7
5
O2=9%
α =3.5
O2=15%
Udara berlebih =0.75
Udara berlebih =2.5
Gambar3-2-1 Diagram skematik jumlah udara teoritis, rasio udara dan kelebihan udara
Misalnya, volume udara teoretis (Ao) batubara coklat (kadar air 25,8%, karbon
45,84%, hidrogen 3,44%, oksigen 15,04%, sulfur 0,72%, nilai kalor 4,407 kkal /
kg) dihitung dari persamaan berikut (3): 4,5 N ㎥ per kg batubara.
33
-
Ao = 8.89*C + 26.7*(H - O/8) + 3.33*S (N ㎥/kg)
3-2-3Rumus
Volume udara teoretis (Ao)= 8.89*45.84/100 + 26.7*(3.44/100 –
15.04/100/8) + 3.33*0.72/100
≒ 4.5N ㎥/kg
Dengan kata lain, untuk membakar batubara ini dengan boiler pada konsentrasi
oksigen 9%, perlu untuk mengontrol blower untuk mengirimkan 7.880 ㎥ udara
per ton dengan blower.
Bila konsentrasi oksigen adalah 15%, itu berarti perlu mengirimkan udara dua
kali lebih banyak dari 15.740 ㎥.
34
-
Udara berlebih
11,240 ㎥
Batu bara 1t
Pembakaran
Konsentrasi O2:
Udara utk pembakaran
4,500 ㎥
Gambar3-2-2 Skema pembakaran batubara dan volume udara
1) Alasan perlunya tindakan
Jika udara yang melebihi dari yang dibutuhkan untuk pembakaran dikirim ke
boiler, udara berlebih dipanaskan dan dibuang, misalnya, jumlah uap yang
dihasilkan oleh boiler berkurang, berarti efisiensi termal boiler berkurang.
Misalnya, jika seharusnya membakar pada konsentrasi oksigen 9%, maka bila
membakar dengan 15%, berdasarkan gambar (4), berarti memanaskan dan
membuang udara berlebih 2.5-0.75 = 1.75 kali lipat.
Jumlahnya adalah 1,75 * 4,5 N ㎥ / kg = 7,88 N ㎥ / kg udara berlebih per 1 kg
batubara, yang akan dipanaskan dan dibuang.
Jumlah panas berikut diperlukan untuk memanaskan udara.
Nilai kalori yang diperlukan untuk pemanasan udara = 0.307 * Suhu udara +
2.92 * 10-5 * (Suhu udara) 2 (kkal / N ㎥)
3-2-4Rumus
Misalnya, jika suhu gas buang dipanaskan pada 200 ° C, jumlah panas yang
dibuang karena udara berlebih adalah 418 kkal / kg sebagaimana dihitung oleh
Persamaan (5), dan energi yang terbuang adalah sekitar 10% dari nilai kalori
batubara.
Gambar, adalah diagram skematis dari konsumsi energi batubara yang dibakar
dalam boiler.
35
-
36
Energi yang dikonsumsi oleh bodi boiler, abu pembakaran, dan air blowdown
hampir konstan, tetapi jika panas terbuang dari gas pembakaran meningkat,
energi yang digunakan untuk menghasilkan uap akan berkurang.
Panas terbuang dari bodi
boiler sekitar 5%
Gas pembakaran>5% ※Sangat berubah akibat
konsentrasi oksigen
economizer
Recovery panas sekitar 5%
Pembangkit panas batubara 100%
uap~
-
37
2) Metode tindakan utama
① Dengan asumsi bahwa jumlah input batubara konstan, ukur konsentrasi
oksigen dalam gas buang dan secara bertahap turunkan frekuensi blower
untuk mengurangi aliran udara sehingga konsentrasi oksigen dikurangi
menuju nilai target.
Metode kongkritnya adalah sbb :
i Setting nilai target konsentrasi oksigen
Konsentrasi oksigen ideal sesuai jenis boiler sbb :
Tabel3-2-1 Konsentrasi oksigen sesuai bahan bakar boiler dan volume lelebihan
udara
Jenis bahan bakar Kelebihan udara(%) Konsentrasioksigen(%)* A thracite 40 6
Coke oven gas 5-10 1-1.9 Naturalgas 5-10 1-1.9
Coke pulverized 15-20 2.7-3.5 Stoker batu bara 20-30 3.5-4.8
M inyak (№2and №6) 10 to 20 1.9-3.5 Sem ianthracite w ith hand firing 70 to 100 8.6-10.5 Sem ianthracite,w ith stoker 40 to 70 6-8.6
Sem ianthracite,w ith traveling grate 30 to 60 4.8-7.9 *Basis gas kering
Dari Tabel 3-2-1, sangat ideal bahwa rasio udara adalah 1,7 hingga 2,0
(konsentrasi oksigen 8,6 hingga 10,5%) bila mengoperasikan pembakaran secara
manual dengan tungku stalker. Namun, karena sulit mengendalikan disebabkan
fluktuasi beban boiler, dll., maka setting angka targetnya dengan toleransi.
(Misalnya, dalam kasus tungku stalker, jika sebelum tindakan sekitar 13%,
tetapkanlah target sekitar 9%.)
Jika sulit untuk menetapkan nilai target, ulangi langkah (2) dan targetkan
untuk mengoperasikan pada konsentrasi oksigen serendah mungkin.
-
38
ii Kontrol konsentrasi oksigen dengan menejemen pengoperasian
Tergantung pada tingkat permukaan air mendidih, air umpan disuplai secara
otomatis.
Kumpulkan data kecepatan input batubara (frekuensi stalker dan frekuensi
konveyor sekrup), frekuensi blower, tekanan uap dan konsentrasi oksigen di
awal, kemudian setelah itu setting frekuensi blower dan jumlah input batubara
(frekuensi) pada konsentrasi oksigen target.
Pekerjaan ini harus dilakukan dengan meminta saran dari engineer spesialis
boiler atau dengan meminta bantuan perusahaan servis maintenance.
*Sebaiknya untuk memasang oksimeter dalam saluran gas buang segera setelah
saluran/ducting gas buang di mana atmosfer belum bercampur masuk ke dalam
gas buang. Pengukur konsentrasi oksigen dapat dibeli mulai dari 150.000 yen
3) Efek yang diharapkan
Efek pengurangan konsentrasi oksigen dapat diperiksa dari gambar berikut.
Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada gambar, ketika suhu gas buang adalah
200 ° C dan konsentrasi oksigen berkurang dari 12% menjadi 8%, bahan bakar
dapat dikurangi 4,5%.
-
17.5%
13%
200℃
Gambar3-2-4 Hubungan antara suhu gas buang dan rasio kerugian energi pada setiap
konsentrasi oksigen
39
-
Tabel ini sebaiknya dilampirkan karena setiap operator dapat memahami
efisiensi pembakaran dari waktu ke waktu dengan menempelkannya ke panel
display seperti konsentrasi oksigen.
40
-
air
3.3 K ON SEN TRASI O K SIG EN D AN SUHU D ALAM G AS BU ANG
1) Item tindakan utama
① Pengukuran suhu gas buang
Dengan mengetahui konsentrasi oksigen dan suhu dalam gas buang
pembakaran dalam gas buang, akan dapat diketahui jumlah heat loss.
Suhu gas buang diukur pada inlet saluran gas buang bodi boiler.
Pipa Uap
Boiler Lokasi ukur suhu gas buang
Input batu bara
gas buang
Economizer
Air umpan
stalker Ke proses produksi
Blower Gambar 3-3-1 Titik ukur suhu gas buang
Kemudian pada Gambar 3-1, untuk economizer, jumlah energi panas yang
didapat oleh economizer dapat diperkirakan dengan mengukur suhu dan
konsentrasi oksigen pada inlet dan outlet gas buang.
Jika suhu outlet gas buang economizer adalah >130 ° C dengan faktor beban
boiler > 90% , dapat diperkirakan area luas heat exchanger economizer kurang.
Hal ini dapat terjadi pada sistem boiler yang selama ini mengggunakan air
umpan dengan suhu ruangan, lalu menggunakan air umpan yang telah dicampur
dengan air kondensasi untuk menaikkan suhu air.
Tambahan bila melakukan instalasi economizer , maka akan dapat lebih efisien
lagi dalam me-recovery energi yang terbuang.
41
-
② Pengukuran konsentrasi oksigen
Karena konsentrasi oksigen tidak akan berubah selama udara tidak bercampur,
maka dapat dilakukan pengukuran di manapun sesuai kondisi tersebut.
2) Efek yang diharapkan
① Recovery panas terbuang dengan economizer
Sebagai contoh, jumlah panas yang diperoleh oleh economizer dengan suhu
gas buang inlet 230 ° C, suhu outlet 160 ° C, dengan konsentrasi oksigen 10%
(termasuk panas yang dilepaskan dari economizer) berdasarkan Gambar 2-4.
kira-kira 5% di-recovery.
Suhu gas buang inlet 230℃, O210%
Pre-heated air umpan
economizer
Air umpan 70℃
Suhu gas buang outlet 160℃
Dapat me-recovery panas terbuang setara
5% konsumsi batubara
Gambar 3-3-2 Diagram skematik recovery panas terbuang oleh economizer
42
-
Dikutip dari gambar 3-2-4
Selanjutnya, seperti yang ditunjukkan di bawah ini, jika economizer
ditambahkan dan suhu outlet mencapai 130 ° C, sekitar 2% dari panas terbuang
akan diperoleh kembali dari semua gambar.
43
-
44
Suhu gas buang inlet 230℃, O210%
Pre-heated air umpan
economizer
Economizer
tambahan
Air umpan70℃
Suhu gas buang outlet 130℃
Dapat me-recovery panas terbuang
setara 7% konsumsi batubara
Gambar3-3-3 Diagram skematik recovery panas terbuang dengan penambahan economizer
-
45
3.4 TEK AN AN U AP
1) Item tindakan utama
Energi yang dimiliki uap, yaitu entalpi uap jenuh, dapat diketahui dari tekanan
uap. Selain itu, jika suhunya diketahui, entalpi air umpan dapat dihitung, dan
energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan uap dapat dihitung.
Tabel 3-4-1 menunjukkan hubungan antara tekanan uap, suhu, dan entalpi.
Tabel 3-4-1 Menunjukkan hubungan antara tekanan uap, suhu, dan entalpi.
蒸気圧(bar)
bar
温度
℃
蒸気潜熱
kcal/kg
飽和水の比エ ンタルピ
kcal/kg
飽和蒸気のエ ンタルピ
kcal/kg 0 99.6 539.6 99.8 639.3 1 120.2 526.2 120.6 646.8 2 133.5 517.1 134.2 651.3 3 143.6 509.9 144.5 654.4 4 151.8 503.8 153.0 656.8 5 158.8 498.5 160.3 658.7 6 165.0 493.7 166.6 660.3 7 170.4 489.3 172.3 661.6 8 175.4 485.3 177.5 662.8 9 179.9 481.5 182.3 663.7 10 184.1 477.9 186.7 664.6 11 188.0 474.5 190.8 665.3 12 191.6 471.3 194.7 666.0
*蒸気表より引用。なお、圧力はゲージ圧。
**1kcal=4.184kJとして算定。
Silakan kutip nilai terperinci dalam tabel dari URL di bawah ini.
https://www.tlv.com/global/TI/calculator/steam-table-pressure.html
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.
https://www.tlv.com/global/TI/calculator/steam-table-pressure.html
-
46
Enthalpy 662.8kcal / kg uap 8 bar
Entalpi air umpan 70kcal/kg
Energi yang dibutuhkan boiler 662.8kcal/kg-70kcal/kg=592.8kcal/kg
-
2) Efek yang diharapkan
① Reduksi batubara melalui tekanan uap yang tepat
Misalnya, bila menggunakan air panas 130 ° C dari uap melalui heat exchanger
di proses produksi, dibandingkan uap 8bar, 5bar dan 3bar. Di sini, efisiensi
termal boiler diperkirakan 80%.
Dari gambar 4-1, Uap 3bar ⇒ Pakai panas laten uap 509,9 kkal/kg Uap 5bar ⇒ Pakai panas laten uap 498.5kcal/kg Uap 8bar ⇒ Pakai panas laten uap 485.3kcal/kg
《Contoh perhitungan》
Reduksi 6.3%
Reduksi 3.4%
Uap 3bar : (509.9-485.3) /485.3/ (80% / 100) efisiensi boiler * 100 =
6.3%
Uap 5bar:(498.5-485.3)/485.3/(80%/100)efisiensi boiler*100 = 3.4%
Dengan kata lain, jika uap 3bar digunakan, jumlah batubara yang
digunakan dapat dikurangi sekitar 6,3%, dan jika 5bar digunakan,
pengurangan 3,4% dapat dicapai.
Untuk 8bar dan 5bar, entalpi uap adalah berdasarkan tabel,
(662.8-558.7)/662.8/(80%/100)efisiensi boiler*100 = 0.8%
Untuk uap 5bar adalah 0,8%, tetapi efisiensi energi ditingkatkan.
② Efek hemat energi dengan recovery kondensat
Air terkondensasi adalah air panas bersuhu dan bertekanan tinggi. Dengan
mengumpulkan air panas ini dan menggunakannya sebagai air umpan boiler,
dapat mengurangi pemakaian batubara yang digunakan dalam boiler.
《Contoh perhitungan》
47
-
Suhu recovery kondensat:100℃
Rasio recovery kondensat:60%
Suhu softener(Air penukar ion):30℃
Tekanan uap yang dihasilkan:8bar
Efisiensi termal boiler:80%
Suhu air umpan boiler=100℃*60%/100 + 30℃*40%/100 = 72℃
Nilai kalor yang diperlukan untuk menghasilkan uap tanpa recovery
kondensat:
662.8kcal/kg – 30kcal/kg =632.8kcal/kg
Nilai kalor yang diperlukan untuk menghasilkan uap setelah adanya recovery
kondensat:
662.8kcal/kg – 72kcal/kg =590.8kcal/kg
Efisiensi perbaikan=(632.8kcal/kg-590.8kcal/kg)/
632.8kcal/kg*100/(80%/100) =8.3%
Dengan kata lain, dengan mengumpulkan air kondensat sebesar 60% dan
suhu 90 ° C, konsumsi bahan bakar akan berkurang sebesar 8,3%.
48
-
Entalpi uap 8bar,662.8kcal/kg
Entalpi air umpan
30kcal/kg
Energi untuk boiler
662.8kcal/kg-30kcal/kg=632.8kcal/kg
Sebelum recovery kondensat
Entalpi air umpan
72kcal/kg
Energi untuk boiler
662.8kcal/kg-72kcal/kg=590.8kcal/kg
Setelah recovery kondensat
49
-
3.5 AIR U MPAN
1) Item tindakan utama
Dengan meningkatkan kualitas air umpan, maka dapat mengurangi air
blowdown yang dibuang, sehingga mengurangi jumlah bahan bakar yang
digunakan.
Standar kualitas air yang diinginkan untuk air umpan dievaluasi dengan jumlah
residu penguapan yang tersisa ketika air diuapkan.
Karena boiler selalu menguapkan air, bahan yang tetap berada di pipa dalam
boiler karena tidak menguap menjadi kerak dan sejenisnya, yang mengurangi
konduktivitas termal pipa dan menurunkan efisiensi termal ketel.
Konduktivitas listrik digunakan sebagai indeks untuk mengevaluasi residu
penguapan ini karena mudah diukur. Namun, metode ini adalah metode
perhitungan perkiraan.
Foto : Provided by SATO SHOUJI INC.
Kualitas air dengan konduktivitas listrik < 200μS / cm diharapkan sebagai air
umpan untuk boiler, tetapi pedoman ini bervariasi tergantung pada komponen
yang terkandung dalam air.
50
-
+
+
2) Efek yang diharapkan
Meningkatkan kualitas air dan menurunkan konduktivitas listrik, rasio
blowdown berkurang, dan sebagai hasilnya akan mengurangi jumlah batubara
yang digunakan dalam boiler.
Heat loss karena blowdown11.1%
Diperlukan kalor
590,8 kkal / kg untuk menghasilkan uap
23kcal/kg = 614.8kcal/kg
Konduktivitas listrik dari air umpan
500μ S / cm ⇒ 100μ S /
cm
Efek pengurangan bahan bakar 3,2%
Heat loss karena blowdown 2.2%
Diperlukan kalor
590,8 kkal / kg untuk menghasilkan uap
4.1kcal/kg = 594.9kcal/kg
《Kondisi perhitungan》
Kondisi setting blowdown boiler:4500μS/cm
Konduktifitas listrik air umpan(softener):500μS/cm
Tekanan uap:8bar、suhu uap175.4℃(kutipan dari tabel 4-1)
Entalpi uap:662.8kcal/kg
Suhu air umpan:72℃
Suhu softener:30℃
Entalpi air blowdown:177.5kcal/kg(dikutip dari tabel 4-1)
Perkiraan rasio blowdown:500(μS/cm) /4500(μS/cm)*100 = 11.1%
Jumlah heat loss per kg uap karena blowdown adalah,
Heat loss:11.1%/(100-11.1%)*(177.5kcal/kg-
30kcal/kg)/(80%/100)=23kcal/kg
51
-
Nilai kalori yang dibutuhkan menghasilkan uap:662.8kcal/kg-72kcal/kg +
23kcal/kg =614.8kcal/kg
Konduktivitas listrik air umpan setelah perbaikan:100μS/cm
Rasio blowdown setelah perbaikan:100(μS/cm) /4500(μS/cm)*100 = 2.2%
Sama juga,
Nilai heat loss:2.2%/(100-2.2%)*(177.5kcal/kg-
30kcal/kg)/(80%/100)=4.1kcal/kg
Nilai kalori yang dibutuhkan menghasilkan uap:662.8kcal/kg-72kcal/kg +
4.1cal/kg =594.9kcal/kg
Efek reduksi bahan bakar=(614.8kcal/kg – 594.9kcal/kg)/614.8kcal/kg*100
= 3.2%
Untuk membuat air keperluan boiler < 100μS/cm, digunakan perangkat
produksi air jernih tipe membran RO , sebelum memasuki proses RO air mentah
perlu mendapatkan pre-treatment karbon aktif.
52
-
Perangkat membran Reverse osmosis
Source : Website of ORGANO COPORATION
Perangkat penyaringan Karbon Aktif otomatis penuh
Source : Website of ORGANO COPORATION
53
-
3.6 AIR BLOWD OWN
(1) PEN GUK URAN VOLU ME BLOWD OWN
Metode perhitungan dengan konduktifitas listrik
Air Blowdown adalah air panas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi yang
menghasilkan uap dalam jumlah besar ketika tekanannya dikurangi menjadi
tekanan atmosfer.
Ketika panas terbuang dari air blowdown di alihkan ke dalam softwater dengan
heat exchanger, tidak terjadi uap dan menjadi mungkin untuk mendapatkan
kembali panas terbuang ke dalam soft water, sehingga mengurangi konsumsi
bahan bakar.
Blow water
bersuhu tinggi
HE tipe shell dan tube
Pre-heated softwater
Ke tangka air umpan
softwater
Buang blow water suhu
rendah blowdowndown
Gambar 3-6-1 Diagram skematis recovery panas terbuang blow water
54
-
HE shell & tube HE U-tube
by Fuji Industry
by Fuji Industry
Gambar 3-6-2 Contoh Heat Exchanger
Source: Website of Fuji Industry Co.,Ltd
※HE U-tube dapat dilepas, mudah untuk maintenance
1) Efek yang diharapkan
Bergantung pada rasio recovery heat exchanger, tetapi dapat dipulihkan sekitar
80% dari panas terbuang yang dihitung dengan “⑤ Air umpan”.
55
-
3.7 LAIN -LAIN
(1) PO IN PERH ATIAN PERAN GKA T PEN GO LAH AN G AS BU AN G
Peralatan pengolahan gas buang yang dipasang di boiler harus disetting untuk
memungkinkan pengoperasian yang berkelanjutan kecuali untuk keperluan
khusus,
Misalnya, dalam hal bag filter, filter dibagi menjadi beberapa ruangan dan
digunakan secara terus-menerus saat regenerasi secara bergantian.
Menghentikan boiler untuk meregenerasi bag filter atau menurunkan faktor
beban untuk menurunkan suhu gas buang yang diproses oleh filter akan
mengurangi efisiensi termal boiler.
1) Efek yang diharapkan
Jika perlu untuk menurunkan suhu gas buang ke suhu di mana bag filter dapat
digunakan, economizer dapat ditambahkan untuk meningkatkan tingkat
pemulihan panas terbuang (lihat Gambar 3-3-3).
56
-
Gas
Udara kompresi
Filter sedang
proses gas
buang
Filter Filter sedang regenerasi
Gas buangans
Dust
Menggunakan bag filters sewaktu
sedang diregenerasi bergantian
Gambar 3-7-1 Gambar skematis bag filter
57
-
gas buang
Econo
(2) TIN D AK AN IN SULASI D E NGAN MA TERIAL IN SU LA SI
TERMAL
Bodi boiler dilakukan insulasi panas, tetapi ada banyak kasus di mana tindakan
insulasi tidak diterapkan untuk fasilitas setelahnya seperti saluran gas buang, pipa
kondensat, tangki suplai air, dll.
Khususnya, untuk saluran dari bodi boiler ke economizer, suhu gas buang
menurun karena panas terbuang, pada akhirnya jumlah panas terbuang yang dapat
dipulihkan berkurang.
Berkat tindakan insulasi ducting/saluran, maka karena suhu ruangan boiler
turun, tercipta perbaikan lingkungan kerja bagi operator.
Gambar 3-7-3 menunjukkan termografi dari saluran gas buang yang sama di
mana tindakan insulasi panas telah diterapkan dan yang di mana tindakan insulasi
panas belum diterapkan. Setelah diterapkan suhu berkurang hingga 40℃.
Uap Bagian yang diharapkan tindakan insulasi dilakukan
Input
batu bara
Boiler
mizer
stalker Ke alat pengolahan
Blower
Gambar3-7-2 Bagian yang diharapkan tindakan insulasi dilakukan
58
-
Belum insulasi
Gas buang
Sudah insulasi
Gambar3-7-3 Sebaran suhu yang sudah tindakan dan belum
1) Efek yang diharapkan
Misalnya, langkah insulasi panas dari saluran dengan suhu permukaan 90 ° C
dan insulasi panas dengan ketebalan 2,5cm dan konduktivitas termal 0,049W
/ mK akan mengurangi jumlah panas yang dihamburkan lebih dari 80%, dan
suhu permukaan akan turun hingga sekitar 40 ° C.
Selain itu, dijual material insulasi model yang mudah dilepas.
59
-
Gambar 3-7-4 Contoh pengerjaan di katup uap dan tangka air panas dengan material
mudah dilepas
60
-
Quoted from Nichias Corporation's catalog
Gambar 3-7-5 Material insulasi berbentuk roll dengan coating alumunium pada permukaan
*dapat dikerjakan bebas dipotong
61
-
(3) TIN D AK AN TERH AD AP KEBO CORAN U AP D ARI STEAM TRAP
Dalam perpipaan uap, kondensat secara konstan dihasilkan, dan kondensat ini
perlu dipisahkan dari uap untu kemudian direcovery. Perangkat yang
memisahkan uap dan kondensat ini disebut steam trap.
Berbagai jenis steam traps dijual, seperti mekanis dan kontinu, tetapi seiring
waktu performa akan menurun dan terjadi kebocoran steam.
Pipa uap
Uap
Dryer etc Heat exchanger
Steam trap Kebocoran
Air kondensat Air kondensat
Boiler Pipa untuk air kondensat
Flash tank
Gambar 3-7-6 Skema steam trap dan kebocoran steam
1) Efek yang diharapkan
Misalnya, langkah insulasi panas dari saluran dengan suhu permukaan 90 ° C
dan insulasi panas dengan ketebalan 2,5cm dan konduktivitas termal 0,049W /
mK akan mengurangi jumlah panas yang dihamburkan lebih dari 80%, dan suhu
permukaan akan turun hingga sekitar 40 ° C.
Selain itu, dijual material insulasi model yang mudah dilepas.
62