OLEH Ir. PARLINDUNGAN MARPAUNG HIMPUNAN AHLI KONSERVASI ENERGI (HAKE) 1
1. BOILER 2. PRINSIP KONSERVASI PADA BOILER 3 KASUS
Boiler telah dikenal sejak jaman revolusi industri. Boiler merupakan peralatan penting, sebagai jantung penggerak kegiatan pada sebagian industri. Boiler adalah konsumen energi yang besar 3
1. Boiler pipa api Api dan gas panas hasil pembakaran bahan bakar mengalir di dalam pipa dan memanasi air yang berada di luar pipa 2. Boiler pipa air Api dan gas panas hasil pembakaran bahan bakar mengalir di luar pipa dan memanasi air yang berada di dalam pipa 4
Boiler Pipa Api : Boiler ini dipilih jika kebutuhan dan tekanan uap rendah. Boiler Pipa Air : Boiler ini dipilih jika kebutuhan dan tekanan uap yang dinginkan tinggi seperti untuk keperluan proses dan tenaga/pembangkit. PRESSURE : 1 to 5kg/cm2g CAPACITY : 500 kg/jam ke 30 ton/jam (LP steam). Penggunaan uap untuk : proses dan penggerak /drives PRESSURE : Di atas 10 kg/cm2g. CAPACITY : 50 TO 350 Ton/Jam Uap. Penggunaan Uap untuk proses dan/atau pembangkit tenaga listrik. 5
Air pre heater (Udara pembakaran dipanasi dengan flue gas). Economizer (Boiler feed water dipanaskan dengan flue gas). Super heater ( steam super heated dipanasi dengan flue gas). Induced Draft / Forced Draft Fans (Untuk mengalirkan udara). High efficiency burners (Untuk atomization yang lebih baik). Auto damper control ( Untuk mengontrol tekanan dan aliran udara) Oxygen monitor / combustion controller 6
Gambar : Lay-out Preheater Ekonomiser 7
8
EFISIENSI BOILER Efisiensi adalah perbandingan antara energi bermanfaat dengan energi bahan bakar. Efisiensi = Output / Input = Energi Uap / Nilai kalor Bahan bakar. Efisiensi Boiler = Nilai Kalor bahan bakar input - Σ Rugi- rugi energi. 9
Efisiensi Pembakaran = Nilai Kalor bahan bakar - Rugi- rugi Cerobong Faktor yang mempengaruhi efisiensi pembakaran : Suhu stack gas gas buang Rasio bahan bakar (air fuel ratio). Air fuel ratio Suhu & O2 10
PARAMETER KRITIS : Kadar oxygen (O 2 ) atau CO2 pada gas buang. Suhu gas buang) Suhu & O2 Gas analiser O2 atau CO2 diukur dengan gas analiser. Jika rasio udara dan suhu gas buang sudah terkontrol, maka pembakaran dengan efektifitas tinggi dapat diperoleh. 11
Efisiensi boiler berkaitan dengan : Beban Pembakaran. Kwalitas air (feed water dan boiler water). 12
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER 13
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN) BEBAN - BOILER Beban Boiler :Pilih Turn down ratio Burner yang sesuai Turn down ratio adalah perbandingan antara beban tertinggi dan terendah yang dapat dilayani burner dengan perbandingan udara dan bahan bakar selalu optimum. Burner yang baik - Turn down ratio = 10 Jika air ratio kurang dari turn down ratio disain, maka bentuk flame akan berubah seperti gambar berikut : 14
Efficiency(%) Pasa saat tingkat produksi rendah, Beban boiler rendah. Kondisi boros terjadi karena efisiensi boiler turun. 91 90 89 88 87 86 85 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Load Factor(%) 15
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN) Manajemen Pembakaran : Menjaga rasio udara (Excess air) pada tingkat optimum atau serendah mungkin. Rasio udara optimum didapat dengan mengendalikan Oksigen (O 2 ) & CO2 pada gas buang).
Kadar oksigen (O 2 ) pada stack gas (Pembakaran Optimum) Bahan Bakar Optimum Kadar O2 Optimum Excess Air % pada Stack Gas % Batubara 20-25 4 4,5 Biomassa 20-40 4-6 Stoker firing 25-40 4,5 6,5 BBM 5-15 1-3 Gas Bumi/LPG 5-10 1-2 Black Liquor 5-10 1-2 17
Rasio udara adalah perbandingan antara udara pembakaran aktual dengan udara pembakaran teoritis. Excess air adalah jumlah lebih udara pembakaran yang dipasok ke ruang bakar dari kebutuhan udara teoritis stoichiometric).
PR 4/23/2014 19
RUGI-RUGI ENERGI KE STACK (CEROBONG). K dan C = Konstanta Seigert (lihat tabel). ΔT = Beda suhu gas buang dan udara pembakaran (C). % CO2 = persentase volume kering CO2 pada gas buang. Tabel : Konstanta Seigert. Jenis Bahan Bakar K C Bahan bakar Minyak 0.56 6.5 Batu bara 0.63 5.0 Gas bumi 0.38 11.0
Semakin rendah suhu stack gas semakin sedikit rugi-rugi energi gas buang (Efisien). Suhu gas buang naik 20 C, bahan bakar boros 1 %. 21
PR 4/23/2014 22
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (DAUR ULANG) Suhu udara pembakaran naik 20C, bahan bakar hemat 1 %. Menaikkan suhu udara pembakaran dapat dilakukan dengan memasang preheater untuk memanfaatkan panas gas buang (daur ulang panas) 23
Memasang Ekonomiser : Setiap suhu air pengisi boiler naik 6 C, bahan bakar boiler hemat 1 %. Suhu air pengisi boiler dapat dinaikkan dengan memasang ekonomiser untuk memanfaatkan panas stack gas (daur ulang panas) FEED WATER PREHEATING - ECONOMISER 24
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN) Manajemen air umpan dan air boiler berkaitan dengan efisiensi operasi boiler. Kesalahan pengelolaan air boiler dapat berakibat fatal dan stop operasi sebagaimana tampak pada gambar berikut. Mebersihan Kerak Gambar : Akibat Air Boiler tak Terkendali Kerusakan Fatal 25
1. PH air boiler 2. TDS AIR Boiler PH air boiler adalah parameter operasi yang harus diawasi secara terus menerus Kelalaian mengontrol ph air boiler mengakibatkan kerusakan berat pada pipapemanas boiler yang berakibat fatal. ph air boiler harus dijaga pada level tertentu (lihat grafik). Garis merah adalah daerah tidak diinginkan, pada area ini laju korrosi pada metal boiler meningkat tajam. 26
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN) Yaitu mengontrol parameter operasi air boiler : TDS air umpan (Water treatment, condensat kembali) TDS air boiler, melalui blowdown. TDS air boiler harus diperiksa secara periodik.
, Blowdown adalah tindakan pengurasan kotoran/endapan dari dalam boiler, untuk menghindari peningkatan konsentrasi kotoran (CaCO 3 atau CaCO 4 ). Karena proses penguapan, maka konsentrasi CaCO 3 atau CaCO 4 akan semakin tinggi di dalam air boiler, Hal ini cendrung menimbulkan kerak pada permukaan boiler. Blowdown bermanfaat untuk menghindari kerak tetapi hal ini juga merupakan kerugian energi. Blowdown 28
Jika jumlah blowdown berlebih maka jumlah energi hilang melalui blowdown akan bertambah. Efisiensi boiler turun. Jumlah blowdown ditentukan oleh parameter operasi: Kwalitas air umpan (TDS) TDS air boiler, Harus diperiksa secara periodik. 29
30
Timbul kerak aliran panas dari gas ke air/uap terhalang. Efisiensi boiler turun. 31
Adanya kerak pada permukaan pipa pemanas boiler diindikasikan dengan: Naiknya suhu gas buang. TDS air boiler tinggi melebihi rekomendasi manufatur. Setiap kenaikan suhu gas buang 18 C, berarti konsumsi bahan bakar meningkat 1 %. 32
Jumlah blowdown dihitung dari data TDS atau konductivitas electric yang dibolehkan dalam air umpan dan air boiler sebagai berikut : Blowdown : X = a/b x 100 %. X = Jumlah blowdown dalam persen (%) uap. a = TDS atau konduktivitas electric air umpan boiler. b = Selisih TDS air boiler yang diizinkan dan TDS air umpan. = TDS yang diijinkan TDS air umpan boiler. 33
34
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (DAUR ULANG)
PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (DAUR ULANG) 36
Untuk informasi lebih lanjut hubungi kami : Parlindungan : HP 081218891952. Email : parlin_m@yahoo.com 37