Bab V.docx

BAB V TUGAS KHUSUS Setelah melaksanakan kerja praktik di PT Pupuk Sriwidjaja, penulis mengambil judul “Evaluasi Kinerja Boiler-Furnace unit 1 Departemen Steam Turbin Generator dan Boiler Batubara PT Pupuk Sriwidjaja Ditinjau dari Efisiensi Termal”.

5.1

Data Pengamatan Proses Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan pada departemen Steam

Turbin Generator dan Boiler Batubara PT Pupuk Sriwidjaja selama 5 hari yaitu tanggal 27 s.d. 31 Juli 2018 diperoleh data komposisi batubara berdasarkan analisa ultimat dan proksimat seperti pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1. Data Komposisi Batubara Komposisi (% Weight)

Komponen Ultimate : C H2 O2 N2 S Proksimat : Moisture Ash Volatile Matter Fixed Carbon

51,97 3,97 10,35 0,85 1,27 22,28 9,31 34 34,41

(Sumber : Laboratorium Departemen STG dan Boiler Batubara)

Untuk data kondisi operasi pada Boiler-Furnace dapat dilihat pada Tabel 5.2 sampai dengan Tabel 5.7.

76

77

Tabel 5.2. Kondisi Operasi Batubara pada Tanggal 27 – 31 Juli 2018 Batubara Tanggal

Laju Alir Temperatur Massa (ton/jam) (°C)

27-07-2018

32,49

60,05

28-07-2018

33,32

60,17

29-07-2018

23,36

59.66

30-07-2018

26,91

59,99

31-07-2018

22,44

60,40

Tabel 5.3. Kondisi Operasi Boiler Feed Water pada Tanggal 27 – 31 Juli 2018 Boiler Feed Water Laju Alir Massa (ton/jam)

In Economizer Temp. (°C)

Out Economizer Temp. (°C)

27-07-2018

200,77

145,99

229,40

28-07-2018

215,11

145,77

221,98

29-07-2018

144,14

146,16

201,19

30-07-2018

161,29

221,4

221,40

31-07-2018

153,91

208,58

208,58

Tanggal

Tabel 5.4. Kondisi Operasi Udara pada Tanggal 27 – 31 Juli 2018 Udara Masuk Gas Air Udara Keluar Gas Air Heater Heater Tanggal RH Temperatur Temperatur (%)

(°C)

(°C)

27-07-2018

80%

36,40

339,42

28-07-2018

80%

36,24

340,38

29-07-2018

80%

36,67

340,65

30-07-2018

80%

37,03

340,49

31-07-2018

80%

36,33

339,82

78

Tabel 5.5. Kondisi Operasi Steam pada Tanggal 27 – 31 Juli 2018 Parameter Tanggal

Laju Alir Massa

Temperatur

Tekanan

(°C)

(Kg/cm2g)

(Ton/jam) 27-07-2018

196,83

487,20

54,93

28-07-2018

200,18

492,68

54,49

29-07-2018

142,35

488,75

54,45

30-07-2018

163,14

486,32

53,60

31-07-2018

137,02

486,62

53,96

Tabel 5.6. Analisa Orsat Flue Gas tanggal 27 – 31 Juli 2018 Analisa Orsat Out Stack Tanggal Gas Temp. CO2 CO SO2 O2 N2 (°C) (%) (%) (%) (%) (%)

Out Furnace Temp. (°C)

27-07-2018

12,79

0,57

0,05

6,22

80,37

141,16

532,43

28-07-2018

12,79

0,57

0,05

6,22

80,37

141,69

531,87

29-07-2018

12,79

0,57

0,05

6,22

80,37

142,45

531,56

30-07-2018

12,79

0,57

0,05

6,22

80,37

141,36

530,34

31-07-2018

12,79

0,57

0,05

6,22

80,37

142,24

531,76

Tabel 5.7. Analisa Refuse Tanggal 27 – 31 Juli 2018 Abu (%w)

C (%w)

Temperatur (°C)

27-07-2018

99,46

0,54

138,24

28-07-2018

99,46

0,54

142,18

29-07-2018

99,46

0,54

141,26

30-07-2018

99,46

0,54

141,08

31-07-2018

99,46

0,54

142,22

Tanggal

Komposisi

79

5.2

Neraca Massa dan Neraca Energi

5.2.1 Neraca Massa Boiler-Furnace Berikut ini merupakan tabel rekapitulasi hasil perhitungan neraca massa pada tanggal 27 s.d. 31 Juli 2018 pada unit Boiler-Furnace Departemen Steam Turbine Generator dan Boiler Batubara PT Pupuk Sriwidjaja.

Tabel 5.8. Neraca Massa Boiler-Furnace Tanggal 27 Juli 2018 Input Output Komponen Mol (Kmol) Massa (Kg) Mol (Kmol) Massa (Kg) C

1.407,0878

16.885,0530

1,3686

16,42271

H2

644,9265

1.289,8530

H2O

702,6374

12.647,4723

1.347,5639

24.256,14932

O2

2.350,3698

75.211,8321

654,4591

20.942,69071

S

12,8945

412,6230

N2

8.456,4110

236.779,5089

8.456,4110 236.779,50892

CO2

1.345,74464

59.212,76438

CO

59,97455

1.679,28730

SO2

5,26093

336,69921

Abu Total

3.024,81900 13.574,3269

3.024,81900

346.251,1614 11.870,7826 346.248,34153

80

Tabel 5.9. Neraca Massa Boiler-Furnace Tanggal 28 Juli 2018 Komponen

Input Mol (Kmol)

Output

Massa (Kg)

C

1.443,0337

17.316,4040

H2

661,4020

1.322,8040

H2O

720,5872

O2

Mol (Kmol)

Massa (Kg)

1,4035

16,84224

12.970,5687

1.381,9892

24.875,80472

2.410,4131

77.133,2178

671,1781

21.477,69942

S

13,2239

423,1640

N2

8.672,4412

242.828,3545

8.672,4412 242.828,35449

CO2

1.380,12347

60.725,43272

CO

61,50668

1.722,18691

SO2

5,39532

345,30063

Abu Total

3.102,09200 13.921,1010

3.102,09200

355.096,6050 12.174,0375 355.093,71313

Tabel 5.10. Neraca Massa Boiler-Furnace Tanggal 29 Juli 2018 Input Komponen C H2 H2O O2 S N2 CO2 CO SO2 Abu Total

Mol (Kmol)

Massa (Kg)

1.004,3203 460,3215 501,5131 1.677,5954 9,2035 6.035,8317

12.051,8430 920,6430 9.027,2355 53.683,0529 294,5130 169.003,2875

9.688,7855

2.158,98900 247.139,5639

Output Mol Massa (Kg) (Kmol) 0,9768 11,72184 961,8346 467,1255

17.313,02255 14.948,01470

6.035,8317 960,53611 42,80732 3,75503

169.003,28753 42.263,58898 1.198,60488 240,32178 2.158,98900 247.137,55125

8.472,8670

81

Tabel 5.11. Neraca Massa Boiler-Furnace Tanggal 30 Juli 2018 Komponen

Input Mol (Kmol)

Output

Massa (Kg)

C

1.165,4273

13.985,1270

H2

534,1635

1.068,3270

H2O

581,9628

O2

Mol (Kmol)

Massa (Kg)

1,1335

13,60219

10.475,3303

1.116,1263

20.090,27326

1.946,7051

62.294,5646

542,0589

17.345,88510

S

10,6799

341,7570

N2

7.004,0634

196.113,7761

7.004,0634 196.113,77609

CO2

1.114,61953

49.043,25914

CO

49,67421

1.390,87784

SO2

4,35739

278,87275

Abu Total

11.243,0020

2.505,32100

2.505,32100

286.784,2029

9.832,0333 286.781,86736

Tabel 5.12. Neraca Massa Boiler-Furnace Tanggal 31 Juli 2018 Input Komponen C H2 H2O O2 S N2 CO2 CO SO2 Abu Total

Mol (Kmol)

Massa (Kg)

971,8390 445,4340 485,2934 1.623,3394 8,9059 5.840,6237

11.662,0680 890,8680 8.735,2810 51.946,8610 284,9880 163.537,4632

9.375,4354

2.089,16400 239.146,6932

Output Mol Massa (Kg) (Kmol) 0,9452 11,34274 930,7274 452,0179

16.753,09297 14.464,57308

5.840,6237 929,47091 41,42286 3,63358

163.537,46323 40.896,71999 1.159,84016 232,54941 2.089,16400 239.144,74558

8.198,8416

82

5.2.2 Neraca Energi Boiler-Furnace Berikut ini merupakan tabel rekapitulasi hasil perhitungan neraca energi pada tanggal 27 s.d. 31 Juli 2018 pada Boiler-Furnace di Departemen Steam Turbine Generator dan Boiler Batubara PT Pupuk Sriwidjaja dapat dilihat pada Tabel 5.13 sampai dengan 5.17. Tabel 5.13. Neraca Energi Boiler-Furnace Tanggal 27 Juli 2018 Komponen Panas pada Batubara Panas Sensibel Udara Panas Uap Air di Udara Entalpi Air Umpan Entalpi Steam Panas Sensibel Flue Gas Kering Panas Sensibel & Laten Air Karena Pembakaran Hidrogen Panas Sensibel & Laten Air Dalam Batubara Panas Sensibel & Air Dalam Udara Panas Sensibel Refuse Panas Pembakaran C Unberner Panas Pembakaran CO Panas Sensibel Blowdown Panas yang Hilang karena Radiasi dan Konveksi Heat Loss Uncorrected Total

Input Kkal

%

191.970.414,00000 72,74

Output Kkal -

23.980.789,91375

9,09

-

766.096,95362

0,29

-

47.184.895,63200 17,88 -

%

159.934.762,91313 60,60

-

8.903.673,67448

3,37

-

610.785,14020

0,23

-

380.864,62143

0,14

-

276.435,01339

0,10

-

44.033,81924

0,02

-

128.715,41547

0,05

-

4.056.438,41575

1,54

-

352.125,21910

0,13

-

2.639.021,96499

1,00

263.902.196,49937

86.575.340,30218 32,81 100

263.902.196,49937

100

83

Tabel 5.14. Neraca Energi Boiler-Furnace Tanggal 28 Juli 2018 Komponen Panas pada Batubara Panas Sensibel Udara Panas Uap Air di Udara Entalpi Air Umpan Entalpi Steam Panas Sensibel Flue Gas Kering Panas Sensibel & Laten Air Karena Pembakaran Hidrogen Panas Sensibel & Laten Air Dalam Batubara Panas Sensibel & Air Dalam Udara Panas Sensibel Refuse Panas Pembakaran C Unberner Panas Pembakaran CO Panas Sensibel Blowdown Panas yang Hilang karena Radiasi dan Konveksi Heat Loss Uncorrected Total

Input Kkal

%

196.874.552,00000 72,62

Output Kkal -

24.670.997,89019

9,10

-

788.188,47084

0,29

-

48.781.102,60086 17,99 -

%

163.298.194,78949 60,23

-

9.173.529,80708

3,38

-

629.276,18794

0,23

-

392.395,00328

0,14

-

284.803,86962

0,11

-

46.729,94498

0,02

-

132.003,62092

0,05

-

4.160.065,49747

1,53

-

1.184.532,15695

0,44

-

2.711.148,40962

1,00

271.114.840,96189

89.102.161,67454 32,87 100

271.114.840,96189

100

84

Tabel 5.15. Neraca Energi Boiler-Furnace Tanggal 29 Juli 2018 Komponen Panas pada Batubara Panas Sensibel Udara Panas Uap Air di Udara Entalpi Air Umpan Entalpi Steam Panas Sensibel Flue Gas Kering Panas Sensibel & Laten Air Karena Pembakaran Hidrogen Panas Sensibel & Laten Air Dalam Batubara Panas Sensibel & Air Dalam Udara Panas Sensibel Refuse Panas Pembakaran C Unberner Panas Pembakaran CO Panas Sensibel Blowdown Panas yang Hilang karena Radiasi dan Konveksi Heat Loss Uncorrected Total

Input Kkal

%

137.020.434,00000 74,42

Output Kkal -

17.185.670,44682

9,33

-

549.055,62115

0,30

-

29.370.619,78662 15,95 -

%

115.810.326,12136 62,90

-

6.426.902,00181

3,49

-

440.845,21115

0,24

-

274.895,92232

0,15

-

199.521,96579

0,11

-

32.267,68811

0,02

-

91.871,66774

0,05

-

2.895.315,69286

1,57

-

142.016,91634

0,08

-

1.841.257,79855

1,00

184.125.779,85459

55.970.558,86856 30,40 100

184.125.779,85459

100

85

Tabel 5.16. Neraca Energi Boiler-Furnace Tanggal 30 Juli 2018 Komponen Panas pada Batubara Panas Sensibel Udara Panas Uap Air di Udara Entalpi Air Umpan Entalpi Steam Panas Sensibel Flue Gas Kering Panas Sensibel & Laten Air Karena Pembakaran Hidrogen Panas Sensibel & Laten Air Dalam Batubara Panas Sensibel & Air Dalam Udara Panas Sensibel Refuse Panas Pembakaran C Unberner Panas Pembakaran CO Panas Sensibel Blowdown Panas yang Hilang karena Radiasi dan Konveksi Heat Loss Uncorrected Total

Input Kkal

%

159.000.426,00000 73,37

Output Kkal -

19.932.047,21130

9,20

-

636.792,46731

0,29

-

37.153.313,44200 17,14 -

%

132.541.267,08058 61,16

-

7.387.432,23372

3,41

-

506.765,78169

0,23

-

316.001,72449

0,15

-

229.356,93164

0,11

-

36.471,22425

0,02

-

106.609,16683

0,05

-

3.359.764,78202

1,55

-

92.033,30891

0,04

-

2.167.225,79121

1,00

216.722.579,12061

69.979.651,09528 32,29 100

216.722.579,12061

100

86

Tabel 5.17. Neraca Energi Boiler-Furnace Tanggal 31 Juli 2018 Komponen Panas pada Batubara Panas Sensibel Udara Panas Uap Air di Udara Entalpi Air Umpan Entalpi Steam Panas Sensibel Flue Gas Kering Panas Sensibel & Laten Air Karena Pembakaran Hidrogen Panas Sensibel & Laten Air Dalam Batubara Panas Sensibel & Air Dalam Udara Panas Sensibel Refuse Panas Pembakaran C Unberner Panas Pembakaran CO Panas Sensibel Blowdown Panas yang Hilang karena Radiasi dan Konveksi Heat Loss Uncorrected Total

Input Kkal

%

132.588.984,00000 72,74

Output Kkal -

16.530.256,60157

9,07

-

528.062,59363

0,29

-

32.620.154,20986 17,90 -

%

111.329.311,42107 61,08

-

6.207.728,84678

3,41

-

425.816,79234

0,23

-

265.524,71686

0,15

-

192.720,25946

0,11

-

31.481,93029

0,02

-

88.900,39776

0,05

-

2.801.676,76360

1,54

-

1.340.036,71339

0,74

-

1.822.674,57405

1,00

182.267.457,40506

57.761.584,98945 31,69 100

182.267.457,40506

100

87

5.3

Evaluasi Sistem Kinerja Berikut ini merupakan tabel rekapitulasi hasil perhitungan efisiensi termal

pada Boiler-Furnace di Departemen Steam Turbine Generator dan Boiler Batubara PT Pupuk Sriwidjaja dapat dilihat dari Tabel 5.18.

Tabel 5.18. Efisiensi Termal Boiler-Furnace Pada 23 - 27 Juli 2018 Waktu 27 Juli 2018 28 Juli 2018 29 Juli 2018 30 Juli 2018 31 Juli 2018 Rata-rata Desain

Efisiensi Thermal (%) 88,400 88,371 88,346 88,405 88,348 88,374 90,173

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas hasil pembakaran dipindahkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk memindahkan panas kesuatu proses (UNEP,2018). Boiler yang efektif dapat mengurangi biaya operasional pemakaian bahan bakar sehingga dapat dikatakan sebagai suatu langkah awal dalam penghematan penggunaan energi. (Pramuditya, 2015). Boiler yang digunakan di Departemen Steam Turbine Generator dan Boiler Batubara PT Pupuk Sriwidjaja Palembang adalah jenis boiler pipa air (water tube boiler). Pada boiler pipa air, panas hasil pembakaran bahan bakar akan dipindahkan ke air yang ada didalam tube-tube boiler (Silababan dan Gani, 2013). Boiler tersebut baru beroperasi selama 1,5 tahun dalam memenuhi kebutuhan steam bagi PUSRI II B dan Existing Plant. Dari tabel 5.18 dapat dilihat bahwa efisiensi termal boiler secara aktual dari tanggal 27 Juli 2018 sampai dengan 31 Juli 2018 mengalami kenaikan dan penurunan yang tidak terlalu signifikan. Hal ini disebabkan karena Pabrik Steam Turbine Generator Boiler Batubara baru beroperasi selama 1,5 tahun. Efisiensi termal boiler secara desain dan secara aktual tidak terlalu signifikan. Adanya perbedaan disebabkan karena HHV bahan bakar desain yaitu 6018 kkal/kg

88

sedangkan HHV rata-rata bahan bakar aktual yaitu 5908,6 kkal/kg. Pengaruh dari HHV bahan bakar, semakin besar HHV bahan bakar maka semakin besar efisiensi termal boiler, dikarenakan proses pembakaran akan menghasilkan energi panas yang lebih tinggi. Sehingga, semua panas tersebut dapat dipindahkan ke fluida kerja dan kehilangan panas akan menurun (Asmadi, 1978). Dapat dilihat penurunan penurunan efisiensi yang terjadi tidak terlalu signifikan yaitu sebesar 1,799%. Secara teoritis efisiensi termal boiler yang baik berikisar antara 70% hingga 90% (Darwin, 1996). Dapat disimpulkan bahwa boiler yang digunakan Departemen Steam Turbine Generator PT Pupuk Sriwidjaja Palembang masih tergolong baik.