BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Boiler Longchuan Boiler Longchuan adalah boiler jenis thermal yang dihasilkan dari air, dengan sirkulasi untuk menyalurkan panasnya ke mesin-mesin produksi. Boiler Longchuan mempunyai satu ruang bakar yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakar. Udara panas (steam) sebagai panas yang dibawa harus melewati pompa sirkulasi yang memberikan tekanan sehingga steam hasil pemanasan siklusnya tertutup dan kembali dengan membawa panas yang telah disalurkan melalui tungku pembakar (furnace). Untuk menghitung kinerja sebuah boiler, seperti dalam kasus ini boiler merk Longchuan adalah menganalisa hukum I termodinamika terhadap bagian-bagian sistem tersebut dimana (persamaan 2.1) : Masukan Energi = Keluaran Energi + Kandungan Energi 2.2 Bagian utama Boiler Longchuan Disesuaikan dengan rangka dan pembakaran yang diisolasi dengan batu tahan api: 2.2.1 Bagian Boiler Longchuan Proses panas dihasilkan dari sistem penyedia panas, sistem pembakaran dan sistem kontrol elektrik. Bagian penghasil panas yang tersusun dari first http://digilib.mercubuana.ac.id/ 5
air heater, second air heater, economizer, low temperature superheater, high temperature superheater. Sistem pembakaran terdiri dari blower, fan, dust remover, pengontrol kecepatan, bucket dan conveyor, mesin pengatur ketebalan permukaan batu bara. Sistem kontrol elektrik terdiri dari lemari (panel) pengontrol switch gear, penggunaan komponen elektrik, pengetesan instrument dan perlengkapan. pompa injeksi injector turbin Tangki expansi saluran oli, exaust, pressure Pipa tangki over Tangki oli heat-conduction load Pompa air HP deaerator Economizer Economizer Furnace Kompresor Fan Air Heater http://digilib.mercubuana.ac.id/ 6
Gambar 2.1 Proses pada boiler Sumber : Monitoring control PT. Bhineka Karya Manunggal http://digilib.mercubuana.ac.id/ 7
Gambar 2.2 Proses pada boiler Sumber : Monitoring control PT. Bhineka Karya Manunggal http://digilib.mercubuana.ac.id/ 8
2.2.2 Fungsi dari setiap pelengkap 2.2.2.1 Furnace Furnace merupakan bagian yang paling utama dari sistem pemanas boiler batu bara Longchuan. Panas dihasilkan dari sumber panas. Bagiannya menyatu dengan rangka boiler dan pembakaran yang di isolasi. Hasil dari proses pemanasan akan menghasilkan uap panas/steam, uap panas akan dialirkan ke setiap mesin di dalam pabrik. Besar untuk menghasilkan uap panas akan di hitung dengan persamaan 2.2: E = m. h 2.2.2.2 Economizer Economizer merupakan unit pemanas air sebelum proses pemanasan menjadi steam pada boiler. Air masuk ke economizer di dorong oleh pompa dengan besar daya 1174,4 Kw dengan temperature 55,2 0 C setelah keluar economizer menjadi 308,1 0 C kemudian di teruskan ke furnace. Proses economizer terjadi 2 proses, air sebagai media masuk economizer akan di hitung dengan persamaan (2.3) dan air yang keluar economizer di hitung sebagai energi keluar akan di hitung dengan persamaan (2.4) sebagai berikut: E = m. h http://digilib.mercubuana.ac.id/ 9
2.2.2.3 First Air Heater dan Second Air Heater First Air Heater dan Second Air Heater merupakan unit pemanas udara yang di suplai dari kompresor. First air heater dan second air heater mendistribusikan udara kedua tempat yang berbeda pada furnace. First air heater mendistribusikan udara ke air chamber pada furnace sedangkan second air heater mendistribusikan panas langsung menuju proses pembakaran furnace. Besar energi yang bekerja pada proses first air heater dan second air heater sebagai salah satu penyumbang energi keluar dapat di hitung dengan persamaan (2.5 & 2.6) sebagai berikut: E = m. h 2.2.2.4 Low temperature superheater Perubahan air menjadi steam pada boiler akan mengalami proses pemanasan kembali di low temperature superheater. Tinggi temperature steam pada low temperature superheater mencapai 601 0 C dan steam akan kembali masuk ke boiler. Low temperature superheater juga diklarifikasi sebagai besar energi keluar, di analisa dengan persamaan 2.7 : E = m. h http://digilib.mercubuana.ac.id/ 10
2.2.2.5 High Temperature Superheater High temperature superheater merupakan proses pemanasan steam tahap akhir setelah melewati low superheater kembali ke boiler dan keluar menuju ke high temperature superheater dan akhirnya di distribusikan menuju factory oleh turbin. Tinggi temperature yang di hasilkan high temperature superheater 725 0 C Low temperature superheater juga diklarifikasi sebagai besar energi keluar, di analisa dengan persamaan 2.8: E = m. h Energi yang di proses pada 4 jenis heater yang bekerja pada boiler di peroleh dari pemanasan udara, besar energi yang dihasilkan oleh udara, di hitung dengan persamaan 2.9: E = m. h 2.2.2.6 Kondensor Panas atau steam yg melewati turbin akan mengalami penurunan temperature, penurunan temperature setelah melewati turbin akan di rubah kembali menjadi fase cair pada kondensor dan fase cair akan diteruskan kembali untuk di panaskan pada boiler. http://digilib.mercubuana.ac.id/ 11
2.2.3 Pengoperasian kontrol elektrik A. Pompa sirkulasi Siapkan dua buah dari pompa sirkulasi untuk tetap berjalan sepanjang waktu ketika boiler dioperasikan. Pada kontrol operasi dengan menekan tombol ON/OFF. Lampu akan menyala ketika pompa beroperasi. Tekanan sirkulasi keluar dan masuk dari tungku dipantau dengan pengukur tekanan yang bekerja dengan menampilkan nilai yang ditampilkan oleh galvanometer. Alarm akan berbunyi ketika pressure gauge menunjukan saat tekanan yang ada didalam pompa turun. B. Conveyor dan Bucket Bucket batu bara mengonrol UP/DOWN button secara otomatis ketika bekerja pada posisi maksimum/minimum. Ada perbedaan warna naik/turun lampu indikator dan tombol ON. C. Chain grate Dengan menggunakan langkah pengatur kecepatan, kecepatannya bervariasi dan mudah diatur. D. Slag scraper conveyor Lampu akan menyala ketika bekerja ON/OFF. http://digilib.mercubuana.ac.id/ 12
E. Filling pump Filling pump dipasang pada tanki ekspansi, lampu indikator akan menyala ketika pasokan air kurang, dengan tanda alarm. Pada saat itu filling pump harus dinyalakan sampai sinyal alarm tidak bersuara. F. Pengukur Differential pressure Nilai dari Differential pressure akan dipasang sesuai dengan sistem pembeda. Jika nilainya kurang dari nilai yang spesifik, kipas dan saluran udara akan berhenti dengan otomatis. G. Temperatur steam keluar/flow Temperatur dari steam keluar/flow yang bisa diganti dengan nilai maksimum atau nilai minimum dengan nilai yang sesuai dari temperatur yang spesifik. H. Temperatur steam kembali/return steam akan kembali/return ke fase cair yang akan di pompakan kembali menuju boiler. I. Alarm Jika air kurang dari posisi minimal pada tangki ekspansi, Differential pressure akan menunjukan nilai kurang dari nilai yang ditetapkan. Jika steam yang keluar melebihi temperatur dari batas maksimum, itu akan memberikan gelombang sinyal suara alarm. Untuk menghilangkan kebisingan maka bisa ditekan tanpa suara dan http://digilib.mercubuana.ac.id/ 13
suara akan hilang, tetapi lampu menyala sampai pengukuran kembali pada posisi normal. J. Fan dan saluran udara Lampu akan menyala ketika Fan dan saluran udara bekerja, untuk mengoperasikannya dengan menekan tombol ON/OFF Pada pengoperasiannya akan berhenti ketika temperatur terlalu berlebih. Yang harus dilakukan ketika temperaturnya kurang dari temperatur minimum adalah saluran udara harus bekerja dengan baik dan sirkulasi angin sesuai. Untuk mengendalikan itu semua dilakukan dengan mensetting ulang proses differential pressure akan berhenti ketika pengukur perbedaan tekanan kurang dari nilai yang telah disetting. 2.3 Pengoperasian Untuk sebuah sirkulasi steam yang lebih baik volume yang dibutuhkan dihubungkan dengan Differential pressure. Perbedaan tekanan didesain untuk mengetes volume dari sirkulasi thermal. Ketika volume sirkulasi steam turun, Differential Pressure akan berkurang dengan sendirinya Tekanan steam yang masuk/keluar ditunjukan dengan pressure gauge yang terdapat diatas saluran in dan out. Tekanan air yang keluar/flow ditunjukan pada bagian bawah dari pengukur tekanan. http://digilib.mercubuana.ac.id/ 14
Differential pressure bisa diset melalui tombol reset yang ada di bagian belakang pengatur. Tekan tombol pengatur pada penunjuk posisi setting Putar tombol untuk di set, tekanan steam pada 10 MPa lebih tinggi dari pengoperasian normal Tekan lagi tombol penyetel, simpan ukuran posisi. Yang harus diperhatikan dari pengukur tekanan keluar dan masuk adalah garis ketika mengoperasikan secara normal. Katup D merupakan katup masuk, tekanannya kurang ketika steam keluar dan tidak bisa mencapai 10 Mpa. Ketika tekanan steam yang masuk turun, Differential pressure akan berkurang, secara umum disebabkan karena kondensasi dalam sistem. Ketika steam keluar tekanannya akan meningkat, differential pressure berkurang, umumnya disebabkan oleh kondisi abnormal dari pipa masuk dan steam keluar dari boiler. Terlebih dahulu, ketika temperatur rendah, yang harus dibuka adalah katup pembuangan angin dan menutup katup setelah tekanan tetap (itu bisa disebabkan juga oleh steam yang panas). Untuk menyelesaikannya dengan menjaga pipa tidak terhalang. Jika ada penghalang panas yang terlalu besar, akan menaikan temperatur keluar. Ketika membuka sisi katup setengah untuk mendapatkan perbedaan tekanan menjadi normal. Ketika sirkulasi pompa tidak bekerja, seperti power yang mati, temperatur steam didalam pipa tungku akan melebihi nilai yang dizinkan selama 1 atau 2 menit itu merupakan reaksi dari sisa panas yang diisolasi. Pada saat itu, steam http://digilib.mercubuana.ac.id/ 15
yang ada di pipa harus didinginkan dengan air dingin yang ada di tangki ekspansi yang di sebut dengan pengganti air dingin. 2.4 Menghentikan pembakaran A. Emergensi stop Pompa sirkulasi harus mensirkulasikan steam/uap panas tetap berjalan, pada saat itu. Hentikan batu bara dan fan supaya chain grate membuang semua arang batu bara. Ketika panas berkurang, pipa dan katup terbuka kembali dari pipa return dan steam akan kembali tungku. B. Mematikan Pompa sirkulasi steam harus tetap berjalan. Hentikan pemberian batu bara dan induce draft fan dan chain grate membakar sisa batu bara dan membuangnya, tutup saluran udara dan operasikan pompa sirkulasi untuk mengurangi temperatur sampai dibawah 80 C. 2.5 Bahan Bakar Batubara Api yang terbentuk ketika pembakaran batu bara berwarna kuning menyala. Tidak ada lubang udara dingin pada saat pemasan di dalam pipa. Titik pembakaran 200-400 mm jauhnya dari poros chain grate. Akan lebih baik ketika pembakaran titik api 500 mm jauhnya dari slag notch. Asap http://digilib.mercubuana.ac.id/ 16
yang keluar berwarna putih keabu-abuan, tekannya di isolasi hingga tersisa 19.6-29.4 Pa. Mutu dari batu bara Kandungan batu bara : Batu bara dengan higher heating value (HHV) : 23968 Kj/kg Batu bara dengan lower heating value (LHV) : 22732 Kj/kg Ukurannya kurang dari 40 mm Kandungan air kurang dari 10% Pasir kurang dari 10-25% lebih dari 30 tidak boleh Penguapan kurang dari 20% Peleburan debu 100% Batu bara merupakan bahan bakar dari boiler merk Longchuan, energi yang di hasilkan dalam proses pembakaran batu bara bisa dikatakan sebagai energi masuk yang di hitung dengan persamaan 2.10: E = m. HHV 2.6 Fungsi Boiler Longchuan Berdasarkan rangkaian gambar urutan proses produksi di Divisi Prossesing fungsi dari penggunaan dari pengoperasian Boiler Longchuan untuk menunjang proses produksi di divisi tersebut antara lain: 1. Mesin Thermosol http://digilib.mercubuana.ac.id/ 17
Mesin thermosol digunakan untuk pencelupan (Dyeing) untuk jenis kain Tetoron Rayon, kain Cotton. Panas yang digunakan tergantung dari ketebalan jenis kain yang dicelup. Selain untuk pencelupan mesin thermosol juga berfungsi untuk proses Fixasi yaitu bertujuan untuk menguatkan warna pada serat kain setelah dicelup. 2. Mesin Stentex/Monfort Fungsi dari kedua mesin tersebut adalah untuk proses : a. Tarik lebar (TL) yang bertuajuan untuk membuat ukuran lebar kain sesuai dengan ukuran yang standar setelah melewati proses pembuangan kanji. b. Resin Finish (RF) yang bertujuan untuk proses selanjutnya seperti pencelupan dan printing c. White Finish (WF) yang bertujuan untuk proses pemberian obat untuk proses kain putih. d. Resin bertujuan untuk melembutkan, anti air dan anti api. http://digilib.mercubuana.ac.id/ 18