tinjauan teknis perubahan kinerja steam drum di boiler...

11
Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler Akibat Blowdown Pada PLTU Unit 3 Dan 4 ( Studi Kasus di PT PJB UP Gresik ) Dosen Pembimbing : I Made Ariana, ST, MT, Dr. MarSc. Mahasiswa Pelaksana : Bima Dewantara (4207 100 411) Jurusan Teknik Sistem Perkapalan - Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2010 ABSTRAK Campuran air dengan zat kimia dan partikel di dalam air bisa menimbulkan kerak/lumpur yang menempel pada dinding boiler. Operasi yang tepat untuk menjaga kondisi boiler dan membuang semua kotoran dalam air boiler adalah dengan cara blowdown. Blowdown merupakan suatu operasi yang lazim dilakukan pada boiler, tetapi bila berlebihan bisa menimbulkan kerugian termal. Oleh karena itu, jumlah pengoperasian blowdown perlu diantisipasi guna mengurangi kerugian termal,khususnya pada kinerja steam drum di boiler. Berdasarkan hasil analisis dan perhitungan, system continuous blowdown yang ada sekarang ini pada PLTU Unit 3 dan 4 PT PJB Unit Pembangkitan Gresik, dari segi teknis telah terjadi penurunan efisiensi boiler sekitar 2,2 %, dengan mendapatkan Ratarata efisiensi boiler sebesar 60,43%. Kerugian lain akibat blowdown dalam satu hari yaitu kehilangan sejumlah air dari feedwater rata-rata sebanyak 1731,38/jam , bahan bakar rata-rata sebesar 22,61 kg/jam dengan biaya produksi sebesar Rp 60.000 /MMBTU , bila diakumulasikan dalam satu bulan atau lebih, dari segi ekonomi sistem blowdown yang sekarang ini,dapat diasumsikan bisa menimbulkan kerugian ekonomi sebesar 50 juta /bulan .Jika pada saat sekarang ini diterapkan system continuous blowdown sebelum tahun 1995 ,dapat diketahui bahwa penghematan biaya bahan bakar dapat mencapai 36,5 juta /bulan dengan pemaanfaatan panas blowdown water mencapai 72,97 % Kata kunci :Blowdown, boiler, steam drum I .PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk steam. steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.. Steam dialirkan melalui sistem perpipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem. Boiler juga merupakan mesin termal yang berfungsi untuk memproduksi uap, dengan cara memanaskan air hingga mencapai titik didihnya. Kandungan air dalam boiler harus memiliki kualitas yang baik atau konsentrasi partikel yang sesuai dengan standar air boiler. Pengolahan air dilakukan dengan menambahkan cairan kimia (phosfat) untuk menetralkan kandungan garam pada air boiler. Campuran air dengan zat kimia bisa menimbulkan kerak atau lumpur yang menempel pada dinding boiler. Operasi yang tepat untuk menjaga kondisi boiler dan membuang semua kotoran dalam air boiler adalah dengan cara blowdown. Blowdown merupakan suatu operasi yang lazim dilakukan pada boiler, tetapi bila berlebihan bisa menimbulkan kerugian termal. Oleh karena itu, jumlah pengoperasian blowdown perlu diantisipasi guna mengurangi kerugian termal, khususnya pada kinerja boiler. Pada suatu proses penjernihan dan pemurnian air pengisi boiler, sangatlah diperlukan teknik pengolahan air yang baik dan benar. Kualitas air pengisi boiler yang baik dapat membantu proses perpindahan kalor dengan mudah dan cepat. Sebelum diolah , Make up water tank Merupakan tangki penampung air pengisi boiler yang dihasilkan water treatment equipment banyak mengandung partikel-partikel, zat-zat, dan senyawa yang mudah berakumulatif, hal ini dikarenakan adanya perbedaan berat jenis antar padatan.Air pengisi boiler yang buruk dapat dilihat dari tingkat kesadahan, kadar garam tinggi,zat-zat kimia, logam berat dan Ph. Tinggi/rendah. Zat-zat yang terbawa oleh fluida air ini lama-lama akan mengendapdan menempel di dinding ketel. Adanya zat ini akan menghambat aliran panas dan bahkan akan menyebabkan kerusakan pipa ketel akibat over heating lokal. Oleh karena itu penting untuk mengendalikan tingkat konsentrasi padatan dalam suspensi

Upload: lyxuyen

Post on 23-Feb-2018

213 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler Akibat Blowdown Pada PLTU Unit 3 Dan 4 (

Studi Kasus di PT PJB UP Gresik )

Dosen Pembimbing : I Made Ariana, ST, MT, Dr. MarSc.

Mahasiswa Pelaksana : Bima Dewantara (4207 100 411)

Jurusan Teknik Sistem Perkapalan - Fakultas Teknologi Kelautan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya, 2010

ABSTRAK

Campuran air dengan zat kimia dan partikel di dalam air bisa menimbulkan kerak/lumpur yang menempel pada dinding

boiler. Operasi yang tepat untuk menjaga kondisi boiler dan membuang semua kotoran dalam air boiler adalah dengan cara

blowdown. Blowdown merupakan suatu operasi yang lazim dilakukan pada boiler, tetapi bila berlebihan bisa menimbulkan

kerugian termal. Oleh karena itu, jumlah pengoperasian blowdown perlu diantisipasi guna mengurangi kerugian

termal,khususnya pada kinerja steam drum di boiler. Berdasarkan hasil analisis dan perhitungan, system continuous blowdown

yang ada sekarang ini pada PLTU Unit 3 dan 4 PT PJB Unit Pembangkitan Gresik, dari segi teknis telah terjadi penurunan

efisiensi boiler sekitar 2,2 %, dengan mendapatkan

Rata–rata efisiensi boiler sebesar 60,43%. Kerugian lain akibat blowdown dalam satu hari yaitu kehilangan sejumlah

air dari feedwater rata-rata sebanyak 1731,38/jam , bahan bakar rata-rata sebesar 22,61 kg/jam dengan biaya produksi sebesar

Rp 60.000 /MMBTU , bila diakumulasikan dalam satu bulan atau lebih, dari segi ekonomi sistem blowdown yang sekarang

ini,dapat diasumsikan bisa menimbulkan kerugian ekonomi sebesar 50 juta /bulan .Jika pada saat sekarang ini diterapkan system

continuous blowdown sebelum tahun 1995 ,dapat diketahui bahwa penghematan biaya bahan bakar dapat mencapai 36,5 juta

/bulan dengan pemaanfaatan panas blowdown water mencapai 72,97 %

Kata kunci :Blowdown, boiler, steam drum

I .PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas

pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk steam. steam

pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk

mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang

berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu

proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam

Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan,

sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan

menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai

dengan kebutuhan steam.. Steam dialirkan melalui sistem

perpipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem,

tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau

dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah

semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan

bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan.

Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar

tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada

sistem.

Boiler juga merupakan mesin termal yang

berfungsi untuk memproduksi uap, dengan cara

memanaskan air hingga mencapai titik didihnya.

Kandungan air dalam boiler harus memiliki kualitas yang

baik atau konsentrasi partikel yang sesuai dengan standar

air boiler. Pengolahan air dilakukan dengan menambahkan

cairan kimia (phosfat) untuk menetralkan kandungan garam

pada air boiler. Campuran air dengan zat kimia bisa

menimbulkan kerak atau lumpur yang menempel pada

dinding boiler. Operasi yang tepat untuk menjaga kondisi

boiler dan membuang semua kotoran dalam air boiler

adalah dengan cara blowdown. Blowdown merupakan

suatu operasi yang lazim dilakukan pada boiler, tetapi bila

berlebihan bisa menimbulkan kerugian termal. Oleh

karena itu, jumlah pengoperasian blowdown perlu

diantisipasi guna mengurangi kerugian termal, khususnya

pada kinerja boiler.

Pada suatu proses penjernihan dan pemurnian air

pengisi boiler, sangatlah diperlukan teknik pengolahan air

yang baik dan benar. Kualitas air pengisi boiler yang baik

dapat membantu proses perpindahan kalor dengan mudah

dan cepat. Sebelum diolah , Make up water tank

Merupakan tangki penampung air pengisi boiler yang

dihasilkan water treatment equipment banyak mengandung

partikel-partikel, zat-zat, dan senyawa yang mudah

berakumulatif, hal ini dikarenakan adanya perbedaan berat

jenis antar padatan.Air pengisi boiler yang buruk dapat

dilihat dari tingkat kesadahan, kadar garam tinggi,zat-zat

kimia, logam berat dan Ph.

Tinggi/rendah. Zat-zat yang terbawa oleh fluida

air ini lama-lama akan mengendapdan menempel di

dinding ketel. Adanya zat ini akan menghambat aliran

panas dan bahkan akan menyebabkan kerusakan pipa ketel

akibat over heating lokal. Oleh karena itu penting untuk

mengendalikan tingkat konsentrasi padatan dalam suspensi

Page 2: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

yang terlarut dalam air yang didihkan. Hal ini dicapai oleh

proses yang disebut blowing down atau lebih dikenal

dengan blowdown boiler, dimana sejumlah tertentu

volume air yang mengandung partikel (endapan)

dikeluarkan dan ditambah dengan air pengisi, dengan

adanya pengeluaran air dari boiler, dapat dikatakan

blowdown dapat menjadi salah.

Satu sumber kerugian kalor yang cukup

berarti.Pada studi kasus ini, penulis mencoba mengkaji

permasalahan sistem continuous blowdown PLTU Unit 3

dan 4 PT PJB Unit Pembangkitan Gresik. Adapun

permasalahan yang timbul akibat system continuous

blowdown sekarang ini ialah berupa terbawanya energi

kalor oleh fluida dalam jumlah besar tanpa adanya

pemanfaatan kembali panas terbuang melalui.

BME (flash tank) dan BMC (heat exchanger),

sehingga dimungkinkan berdampak pada segi teknis, dan

ekonomi bagi PLTU Unit 3 dan 4 PT PJB Unit

Pembangkitan Gresik serta segi sosial bagi masyarakat

sekitar. Oleh karena itulah penulis berusaha mengkaji

sejauh mana dampak yang ditimbulkan oleh continuous

blowdown itu sendiri.Adapun salah satu faktor yang

mengakibatkan dampak negatif di atas diakibatkan oleh

kerusakan BME (flashtank) dan BMC (heat exchanger)

PLTU Unit 3 dan 4 PT PJB Unit Pembangkitan Gresik

yang terjadi pada sejak tahun 1995. Untuk

mengetahuisejauh mana dampak permasalahan yang

timbul akibat proses blowdown ini, dapat dianalisis kerja

sistem dan lingkungannya.Analisis kerugian-kerugian kalor

dan transfer energi (kalor) pada ketel uap perlu dipelajari

dan dievaluasi kembali untuk mengetahui tingkat

performansinya.Dari hal di atas inilah penulis mencoba

menganalisis Sistem Continuous Blowdown Boiler dengan

judul “Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum

Di Boiler Akibat Blowdown Pada PLTU Unit 3 Dan 4 (

Studi Kasus di PT PJB UP Gresik )” .

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Adapun tujuan utama dari penulisan ini adalah

mengkaji seberapa besar energy kalor yang terbuang oleh

proses continuous blowdown saat pada steam drum,

mengetahui penurunan efisiensi boiler akibat sistem

continuous blowdown, mencari estimasi biaya kerugian

akibat blowdown boiler, dan dampaknya terhadap sosial

masyarakat.Selain tujuan yang disebut di atas,manfaat

penulisan yang diharapkan dari penulisan skripsi ini antara

lain, sebagai masukan bagi PLTU Unit 3 dan 4 PT PJB

Unit Pembangkitan Gresik tentang ada tidaknya perubahan

performansi suatu package boiler yang diakibatkan oleh

sistem continuous blowdown, sebagai bahan pertimbangan

PT PJB Unit pembangkitan Gresik agar diadakannya

recycled heat pada blowdown boiler dan sekaligus

memberikan estimasi biaya kerugian selama satu bulan

akibat dari continuous blowdown.

1.3 Batasan Masalah

Dari permasalahan yang harus

diselesaikan di atas maka perlu adanya pembatasan

masalah serta ruang lingkupnya agar dalam

melakukan analisa nantinya tidak melebar dan

mempermudah dalam melakukan analisa, batasan

tersebut yaitu :

1. Objek yang dikaji terbatas pada bagian

boiler unit 3 dan 4 PT.PJB UP Gresik.

2. Bahan bakar hanya memakai Gas.

3. Sistem pendukung dan sistem selain

blowdown tidak diperhitungkan.

II.TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab berikut ini dijelaskan teori-teori dasar

dari berbagai literatur yang turutmendukung analisis

perhitungan danpembahasan mengenai sistem continuous

blowdwon boiler di PLTU Unit 3 dan 4 PT PJB Unit

Pembangkitan Gresik

II.1 Pengertian Dasar Blowdown Boiler

Blowdown boiler adalah proses pembuangan air

dari boiler. Tujuannya adalah untuk mengendalikan air

boiler terhadap parameter batas waktu yang ditentukan

untuk meminimalkan scale, korosi, carryover, dan masalah

khusus lainnya. Blowdown juga digunakan untuk

menghapus endapan yang tidak diperlukan didalam sistem

dan juga sebagai pengontrol tekanan berlebih pada package

boiler.Endapan ini biasanya disebabkan oleh kontaminasi

feedwater, internal precipitates secara kimiawi, atau

melampaui batas kelarutan kelarutan garam.

Akibatnya,beberapa ketel air akan dihapus(blowdown) dan

diganti dengan feedwater yang baru. Persentase boiler

blowdown adalah sebagai berikut:

Blowdown yang berkisar dari kurang dari 1%

memiliki feedwater berkualitas sangat tinggi. Akan tetapi

untuk blowdownyang lebih dari 20% pada sebuah system

memiliki feedwater dengan kualitas kritismiskin.

Persentase blowdown boiler dapatditentukan dengan uji

klorida dimana didalam air pengisi (feedwater) dimasukan

sodium zeolite softened. Pada Tingkat tekanan boiler yang

tinggi, zat larut, dapat ditambahkan ke air ketel sebagai

pengusutuntuk menentukan persentase blowdown.Pada saat

air dididihkan danmenghasilkan steam, padatan terlarut

yangterdapat dalam air akan tinggal di boiler.Jika banyak

padatan terdapat dalam airumpan, padatan tersebut akan

terpekat kandang akhirnya akan mencapai suatu tingkat

Page 3: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

dimana kelarutannya dalam air akan terlampaui dan akan

mengendap darilarutan. Di atas tingkat konsenrasi

tertentu,padatan tersebut mendorong terbentuknyabusa dan

menyebabkan terbawanya air ke steam. Endapan juga

mengakibatkan terbentuknya kerak di bagian dalam

boiler,mengakibatan pemanasan setempat menjadi berlebih

dan akhirnya menyebabkan kegagalan pada pipa boiler.

II.2 Sistem-sistem Blowdown pada Boiler

a.Blowdown manual (yang sewaktu-waktu) / intermittent

Gambar II.1

Blowdown manual (yang sewaktu-waktu) / intermittent

Blowdown manual atau mud blowdown

digunakan untuk membuang lumpur berat yang mengendap

pada dasarboiler, dilakukan beberapa detik denganinterval

waktu tertentu. Blowdown yang sewaktu-waktu

dioperasikan secara manual menggunakan sebuah kran

yang dipasang pada pipa pembuangan pada titik terendah

shell boiler untuk mengurangi parameter(TDS atau

konduktivitas, pH, konsenrtasi Silica dan Fosfat) dalam

batasan yangsudah ditentukan sehingga tidakberpengaruh

buruk terhadap kualitas steam.Jenis blowdown ini juga

merupakan metode efektif untuk membuang padatan yang

telah lepas dari larutan dan menempati pipa api dan

permukaan dalam shell boiler. Pada blowdown yang

sewaktu-waktu, jalur yang berdiameter besar dibukauntuk

waktu sesaat, yang didasarkan pada aturan umum misalnya

“sekali dalam satu shift untuk waktu 2 menit”. Blowdown

yang sewaktu-waktu menyebabkan harus ditambahkannya

air umpan ke dalam boiler dalam jumlah besar dan dalam

waktu singkat, sehingga membutuhkan pompa air umpan

yang lebih besar daripada jikadigunakan

blowdownkontinyu. Juga,tingkat TDS akan bervariasi,

sehingga menyebabkan fluktuasi ketinggian air dalam

boiler karena perubahan dalam ukuran gelembung steam

dan distribusinya yang setara dengan perubahan dalam

konsentrasi padatan. Juga, sejumlah besar energi panas

hilang karena blowdown yang sewaktu-waktu.

b. Blowdown manual (yang kontinyu) / timming blowdown

Gambar II.2

Blowdown manual (yang kontinyu) /timming blowdown

Blowdown kontinyu dilakukan dengan sistem

mekanik dan dipasang untuk jangka panjang. Blowdown

kontinyu dimaksudkan untuk mengeluarkan padatan di

dalam air. Terdapat pemasukan yang tetap dan konstan

sejumlah kecil aliran airboiler kotor, dengan penggantian

aliran masuk air umpan yang tetap dan konstan.Hal ini

menjamin TDS yang konstan dankemurnian steam pada

beban steamtertentu. Kran Blowdown hanya diatur satu kali

untuk kondisi tertentu, dan tidak perlulagi diatur setiap saat

oleh operator.Walaupun sejumlah besar panas diambildari

boiler, tetapi ada peluang pemanfaatankembali panas ini

dengan mengembuskannya ke flash tank dan mengasilkan

flash steam.Flash steam inidapat digunakan untuk

pemanasan awal air umpan boiler. Jenis blowdown ini

umum digunakan pada boiler bertekanan tinggi.Residu

blowdown yang meninggalkan flashvessel masih

mengandung energi panasyang cukup dan dapat

dimanfaatkankembali dengan memasang sebuah

penukarpanas untuk memanaskan make-up water dingin.

Sistim pemanfaatan kembali panas blowdown dapat

dilakukan hingga 80% energi yang terkandung dalam

blowdown, yang dapat diterapkan pada berbagai ukuran

Page 4: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

boiler steam dengan waktu pengembalian modalnya bisa

kembali hanya dalam beberapa bulan

c. Blowdown yang otomatis

Pada blowdown jenis ini pembuangan dan

pemasukan air diatur olehperangkat elektronik yang

memonitor level air boiler sepanjang waktu dan memiliki

ketelitian yang lebih dibandingkan dengan blowdown yang

dilakukan secara manual atau mekanik.

II.3 Blow down vassel

Gambar II.3

Blowdown vassel

Gambar II.4

Bagian-bagian steam drum

II.4 Siklus Air dan Uap pada PLTU

Gambar II.5

Siklus air dan uap pada PLTU

Air yang berasal dari air laut. Diproses dalam

Desalination Plant. Kemudian air diproses dalam

Demineralisasi Plant, yang berfungsi mengecilkan kadar

ion hingga mencapai kadar ion hingga mencapai kadar ion

dengan konduktifitas 0,2 μv/cm.Air ini ditampung dalam

Demin Plant dan sebuah Stand By yaitu Reserved Feed

Water Tank dimana sewaktu-waktu air siap disirkulasi ke

sistem.

Air ini masuk ke kondensor pada suhu 40°C lalu

dipompa dengan Condesate Extraction Pump ke

Condensate Polishing untuk menurunkan kadar garam

mineral yang terkandung pada air, lalu dilanjutkan ke

pemanas dengan memanfaatkan uap panas bertekanan

tinggi dari Air Ejektor. Dilanjutkan ke pemanas Glant

Steam, dengan memanfaatkan uap panas bertekanan tinggi,

yang dipakai sebagai perapat poros turbin.

Air dipanaskan lagi di dalam Low Pressure

Heater 1 hingga bersuhu 58°C, dilanjutkan dengan L.P

Heater 2 hingga bersuhu 76,5 °C dan ke L.P Heater 3

hingga suhu 109 °C. Dari situ air dilewatkan Deaerator,

dimana air diberikan uap panas agar gas oksigen terpisah

dan dapat dibuang. Juga terjadi poros Hidrazine, yaitu

pemisahan sisa gas yang masih terkandung pada air.

Dearator juga memanaskan air hingga 140 °C.

Kemudian air dipompa oleh Boiler Feed Pump ke

High PressureHeater. H.P Heater dibagi menjadi beberapa

tinggkat, yitu H.P Heater 5 dengan suhu keluaran 173 °C,

H.P Heater 6 dengan suhu keluaran 201 °C, H.P Heater 7

dengan suhu keluaran 251 0C, H.P Heater 8 dengan suhu

keluaran 270 °C.

Dari Heater air di alirkan ke economizer dengan

memanfaatkan gas hasil pembakaran yang bertemperatur

tinggi. Hal ini bertujuan agar temperature air masuk boiler

tidak jauh beda dengan air yang ada di boiler.

Lalu air dimasukkan ke Steam Drum. Di Steam

Drum terjadi pemisahan antara air dan dan uap. Air di

steam drum disirkulasikan ke pipa-pipa wall tube dan down

comer pada dinding boiler untuk dipanaskan, hingga

akhirnya kembali lagi ke steam drum. Aliran pada Wall

Tube dan Down Comer adalah akibat perbedaan massa jenis air dan uap.

Uap yang telah terbentuk dipanaskan lagi di

superheater yang terdiri dari primari superheater dan

Page 5: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

secondary superheater, hingga keluarnya berupa uap super

heated bersuhu 538°C dengan tekanan 169 Kg/Cm2.

Uap kemudian masuk ke HP by pass yang

berfungsi untuk menutup aliran uap ke turbin saat start Up

atau Eergency. Uap diekspansikan ke High Preasure

Turbin. Untuk pengaturan putaran H.P Turbin terdapat

Valve, misalnya Main Stop Valve yang mengatur aliran

saat start up dan Main Governing Valve yang mengatur uap saat dibebani pada putaran nominalnya.

Dari H.P Turbin, uap mengalami penurunan

tekanan dan temperature. Lalu menuju reheater untuk di

panaskan kembali hingga mencapai temperature 538 °C

dan stop valve yang mengatur aliran uap. Kemudian uap di

ekspansikan lagi di intermediat pressure turbin dan

kemudian langsung masuk ke low preassure turbin 1 dan 2

tanpa mengalami pemanasan ulang. H.P turbin, L.P Turbin,

L.P Turbin di kopel menjadi satu proses untuk

menggerakan generator yang menghasilkan listrik.

II.5 Neraca panas

Proses pembakaran dalam boiler dapat

digambarkan dalam bentuk diagram alir energi.

Diagram ini menggambarkan secara grafis tentang

bagaimana energi masuk dari bahan bakar diubah menjadi

aliran energi dengan berbagai kegunaan dan menjadi aliran

kehilangan panas dan energi. Panah tebal menunjukan

jumlah energi yang dikandung dalam aliran masing-

masing.

Gambar II.6

Diagram neraca energi boiler

Kehilangan energi dapat dibagi kedalam kehilangan yang

tidak atau dapat dihindarkan. Tujuan dari Produksi Bersih

dan/atau pengkajian energi harus mengurangi kehilangan

yang

dapat dihindari, dengan meningkatkan efisiensi energi.

Kehilangan berikut dapat dihindari atau dikurangi:

a.Kehilangan gas cerobong:

- Udara berlebih (diturunkan hingga ke nilai minimum

yang tergantung dari teknologi

burner, operasi (kontrol), dan pemeliharaan).

- Suhu gas cerobong (diturunkan dengan mengoptimalkan

perawatan (pembersihan),

beban; burner yang lebih baik dan teknologi boiler).

b. Kehilangan karena bahan bakar yang tidak terbakar

dalam cerobong dan abu

(mengoptimalkan operasi dan pemeliharaan; teknologi

burner yang lebih baik).

c. Kehilangan dari blowdown (pengolahan air umpan

segar, daur ulang kondensat)

d. Kehilangan kondensat (manfaatkan sebanyak mungkin

kondensat)

e. Kehilangan konveksi dan radiasi (dikurangi dengan

isolasi boiler yang lebih baik)

II.6 Kesetimbangan Massa di dalam Drum Boiler

Untuk mencari kesetimbangan massa dalam drum boiler

dapat digunakan persamaan dibawah

Ini :

1) Kesetimbangan laju aliran massa jika

proses continuous blowdown diabaikan

Page 6: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

Gambar II.7

Kesetimbangan massa pada drum boiler dan

proses continous blowdown diabaikan

Dapat ditulis dengan persamaan di bawah ini :

mai + mat – muj = 0

2) Kesetimbangan laju aliran massa air pada saat

dilakukan proses continuous blowdown.

Gambar II.8

Kesetimbangan massa pada drum boiler

saat dilakukan continous blowdown

Dapat ditulis dengan persamaan di bawah ini :

(mai + mat ) – (mbd + muj) = 0

Dimana :

mai = laju aliran massa air isian ( kg/jam )

mbd = laju aliran massa air blowdown ( kg/jam )

muj = laju aliran massa uap jenuh ( kg/jam )

II.6 Kesetimbangan Energi di dalam Drum Boiler

Untuk mencari kesetimbangan energi dalam drum boiler

dapat digunakan persamaan dibawah ini:

1) Kesetimbangan laju aliran energi jika proses continuous

blowdown diabaikan

Gambar II.9

Kesetimbangan energi pada drum boiler saat di

lakukan dan proses continous blowdown diabaikan

Dapat ditulis dengan persamaan di bawah ini :

(mai . hai + mat . hat + Qin) – muj . huj = 0

2) Kesetimbangan laju aliran energy pada saat proses

continuous blowdown

Gambar II.10

Kesetimbangan energi pada drum boiler saat dilakukan

proses continous blowdown

(mai . hai + mat . hat + Qin) – (mbd . hbd + muj . huj)

Dimana :

mai = laju aliran massa air isian ( kg/jam )

hai = entalphi laju air isian ( kJ/kg )

mbd = laju aliran massa air blowdown ( kg/jam )

hbd = entalphi laju air blowdown ( kJ/jam )

muj = laju aliran massa uap jenuh ( kg/jam )

huj = entalphi laju uap jenuh ( kJ/kg )

mat = laju aliran massa air penambah ( kg/jam )

hat = entalphi laju air penambah ( kJ/kg )

Qin = kalor masuk dari bahan bakar ( kJ/kg )

Page 7: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

II.7 Teknik Analisis Data

1. Kerugian panas akibat blowdown

a.Persentase blowdown boiler (% Bd)

%Bd 100 %

b.Kerugian kalor akibat blowdown boiler

Qbd = mbd ( hin – hout )

c. Kerugian bahan bakar

mbb_loss

2. Efisiensi boiler

a. Efisiensi boiler dengan blowdown boiler diabaikan

b 100%

b. Efisiensi boiler pada saat blowdown boiler

100%

II.8 Teknik Pengolahan air di Pembangkit Listrik

Tenaga Uap (PLTU) PT.PJB UP Gresik

Untuk mendapatkan air yang memenuhi persyaratan

untuk keperluan ketel uap (boiler) dalam suatu Pembangkit

Listrik Tenaga Uap (PLTU) diperlukan Water Treatment.

Ada 2 cara pengolahan, yaitu; Pengolahan yang dilakukan

diluar Boiler ( external treatment ) dan Pengolahan didalam

Boiler ( internal treatment ).

Berikut ini dijelaskan cara treatment dan batas-batas zat

padatan terlarut di dalam air steam drum

a.) Khlorida

Hampir semua air mengandung garam khlorida,

sehingga konsentrasi garam khlorida dapat dipakai untuk

memperkirakan banyaknya zat padat terlarut dalam air.

Pada PLTU, penguapan yang terus menerus pada boiler

akan mengakibatkan zat padat terlarut akan makin banyak

(konsentrasinya bertambah). Dengan mengontrol

konsentrasi khlorida dalam air ketel,

maka dapat diperkirakan zat padat terlarutnya dan

selanjutnya dapat dilakukan blowdown untuk

menguranginya. Zat padat terlarut dalam air ketel, dibatasi

sebagai berikut:

No Tekanan Zat Padat Terlarut

(ppm)

Silika SiO2

1 0-200 4000 150

2 203-300 3500 100

3 301-600 3000-2000 50-40

4 601-900 2000-1400 30-20

5 901-1100 1400-1000 20-10

6 1100-1500 1000-750 10-5

b.) Konduktiviti

Konduktiviti merupakan kesanggupan air untuk

menghantarkan arus listrik. Dalam larutan, daya hantar

listrik ini disebabkan oleh adanya ion-ion sehingga dengan

mengukur konduktiviti dapat diketahui jmlah zat padat

terlarut didalamnya. Kemurnian uap dapat dilihat dengan

mengukur konduktiviti kondensat yang merupakan taksiran

zat padat yang carry over sebagai uap tidak murni.

No Parameter Air Kegunaan

Dalam

Kontrol

Korosi Kerak Keretakan Carry

Over

1 Alkalinity x x - -

2 Hidrosida x x - -

3 Fosfat - x - x

4 Kesadahan

(Ca,Mg)

- x x -

5 Hidrasin

(N2H4)

x - - -

Page 8: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

Metodologi Penelitian

Mulai

Identifikasi dan Perumusan Masalah

Studi literatur mengenai

Blowdown di boiler

1.Buku

2Paper

3Diskusi

4Internet

Perhitungan balans massa dalam steam drum

data-data hasil opersi

1.Laju Aliran air pengisi,air umpan,dan uap jenuh

2. Temperatur air pengisi,air umpan uap jenuh dan tekanan steam drum

A

Page 9: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

Analisa Data

Berdasarkan perhitungan yangt elah dilakukan maka didapatkan hasil sebagai berikut :

Tabel IV.1

Massa uap jenuh dan efisiensi boiler dengan tanpa proses continuous blowdown

Page 10: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

Analisa Data

Tabel IV.2

Massa uap jenuh dan efisiensiboiler pada saat proses continuous

blowdown

Page 11: Tinjauan Teknis Perubahan Kinerja Steam Drum Di Boiler ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17640-4207100411-Paper.pdf · kerusakan BME ... yang terjadi pada sejak tahun

V.KESIMPULAN kesimpula

V.1 Kesimpulan

Dari perhitungan dan pembahasan yang telah

dilakukan maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut

:

1.) dengan menggunakan system continuous blowdown

boiler di PLTU Unit 3 PT PJB UP Gresik yang ada

sekarang dapat menurunkan efisiensi boiler rata-rata

sebesar 2 s.d 2,2 %.

2.) Dari data yang di ambil di lapangan kalor rata-rata yang

terbuang mencapai 1200434,07 kJ/jam dan laju massa

bahan bakar rata-rata yang terbuang dari natural gas akibat

blowdown mencapai 22,61 kg/jam serta kerugian air rata-

rata akibat blowdown mencapai 1731,38 kg/jam

3.) Dengan menggunakan system continuous blowdown

sebelum tahun 1995,energy panas yang terbawa oleh air

blowdown dapat dimaanfaatkan sebesar 72,97 % dengan

nilai kalor sebesar 875987,17 kJ/jam

4.) Jika dibiarkan terbuang percuma setiap hari dengan

estimasi biaya bahan bakar Rp.60.000.000 /MMBTU

.Maka,dapat dikalkulasikan kerugian yang ditimbulkan

akibat blowdown boiler mencapai Rp 50.000.000 /bulan

V.2 Saran

Adapun saran yang dapat diberikan penulis setelah

melaksanakan survey langsung ke lapangan,dan juga

setelah dilakukan perhitungan dan pembahasan dari data-

data yang di mbalidapat adalah :

1.) sebaiknya dilakukan pengembalian system continuous

blowdown yang sekarang menjadi system continuous

blowdown sebelum tahun 1995 dengan estimasi biaya

bahan bakar Rp.60.000/MMBTU .Maka,dapat dikalkulasi

biaya yang dapat disimpan akibat blowdown boiler

mencapai Rp.36.500.000/Bulan

2.) Memaanfaatkan kembali BME (Flash tank) dan BMC

(heat excharger) sebagai recycle heat dari air blowdown

sekaligus pemanas air ke feed water

3.) Menghindari Mud blowdown sebisa mungkin dengan

menerapkan continuous blowdown untuk memperkecil

presentase blowdown (pembuangan air)

DAFTAR PUSTAKA

(1) www.energyefficiencyasia.org

(2) Archie W culp “Principle of converse energy”

(3) National Productivity Council. Efficient Operation of

Boilers

(4) Holman J .P .E “Perpindahan kalor edisi keenam”

(5) www.yourdictionary.com/images/ahd/jpg/A4boiler.jp

g.

(6) www.tbwindia.com/boiler/cfbc_system.asp