PENINGKATAN EFISIENSI BOILER DENGAN MENGGUNAKAN

ECONOMIZER

IMAM BAHRUDIN

BOILER EFFICIENCY IMPROVEMENT USING

ECONOMIZER

CADET ANGKATAN XIV

Background study

Meningkatnya permintaan CPO dan CPKO

Boiler menjadi jantung PKS

Efisiensi boiler dan kebutuhan uap untuk PKS

Flue gas & Global warming

Recovery heat system

Sustainable

Boiler & Flue gas

Dalam Undang-undang (stoom ordonnantie) verordening stoom ordonnantie 1930 yang dimaksud dengan pesawat uap ialah ketel uap dan alat-alat lainnya yang dengan peraturan Pemerintah ditetapkan demikian, langsung atau tidak langsung berhubungan (atau tersambung) dengan suatu ketel uap dan diperuntukan bekerja dengan tekanan yang lebih besar (tinggi) daripada tekanan udara.

Flue gas adalah gas yang dihasilkan dari proses pembakaran boiler yang dikeluarkan ke

atmosfer melalui cerobong asap (chimney)

General proses

Uap yang dihasilkan bisa dimanfaatkan untuk:

Turbin generator

Perebusan (Sterilizer)

Digester & screw press

Clarification & CST

KCP

Sebuah ketel uap biasanya

merupakan bejana tertutup

yang terbuat dari baja fungsinya

adalah memindahkan panas

yang dihasilkan pembakaran

bahan bakar ke air yang pada

akhirnya akan menghasilkan

uap

Boiler

Main equipment

Ruang Bakar (Furnace)

Baggase Feeder

Main steam drum

Super heater

Penangkap debu (Dust collector)

Economizer

Oil burner

Auxiliary equipment

Force draft fan (FDF)

Induce draft fan (IDF)

Valves, control, dan instrument

Balance of boiler

Deaerator

Feed water heater

Blowdown system

Proses pemanasan air Sistem boiler terdiri dari : sistem air umpan, sistem steam dan sistem

bahan bakar.

Keterangan gambar :

- Line Hitam proses pemanasan air menjadi steam

- Line Biru proses stage 1

- Line Merah proses stage 2

Sistem air umpan menyediakan air untuk

boiler secara otomatis sesuai dengan

kebutuhan steam.

Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol

produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan

melalui sistem pemipaan ke titik pengguna.

Sistem bahan bakar adalah semua peralatan

yang digunakan untuk menyediakan bahan

bakar untuk menghasilkan panas yang

dibutuhkan.

Steam extraction

Dengan meningkatnya suhu dan air mendekati kondisi didihnya, beberapa molekul mendapatkan energi kinetik yang cukup untuk mencapai kecepatan yang membuatnya sewaktu-waktu lepas dari cairan ke ruang diatas permukaan, sebelum jatuh kembali ke cairan. Pemanasan lebih lanjut menyebabkan eksitasi lebih besar dan sejumlah molekul dengan energi cukup untuk meninggalkan cairan jadi meningkat.

Air dan steam dapat berada secara bersamaan pada berbagai

tekanan pada kurva ini, keduanya akan berada pada suhu jenuh.

Steam pada kondisi diatas kurva jenuh dikenal dengan superheated

steam/steam lewat jenuh:

Suhu diatas suhu jenuh disebut derajat steam lewat jenuh.

Air pada kondisi dibawah kurva disebut air sub- jenuh.

Analisa performance boiler

NERACA PANAS

keseimbangan energi total yang masuk boiler terhadap yang meninggalkan boiler dalam

bentuk yang berbeda. Gambar berikut memberikan gambaran

berbagai kehilangan yang terjadi untuk pembangkitan

steam.

Efisiensi boiler (ASME Standard: PTC-4-1 Power Test Code for Steam Generating Units )

𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝜂 =𝑃𝑎𝑛𝑎𝑠 𝐾𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟

𝑃𝑎𝑛𝑎𝑠 𝑀𝑎𝑠𝑢𝑘× 100%

𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝐵𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝜂 =𝑄 × (ℎ𝑔 − ℎ𝑓)

𝑞 × 𝐺𝐶𝑉× 100%

- hg = Entalpi steam jenuh dalam kkal/kg steam

- hf = Entalpi air umpan dalam kkal/kg air

Efisiensi termis boiler didefinisikan sebagai persen

energi (panas) masuk yang digunakan secara efektif

pada steam yang dihasilkan.

Efisiensi ini dapat dievaluasi dengan menggunakan

rumus:

economizer

Economizer adalah alat pemindah panas

berbentuk tubular yang digunakan untuk

memanaskan air umpan boiler sebelum

masuk ke steam drum.

Istilah economizer diambil dari kegunaan alat

tersebut, yaitu untuk menghemat (to economize)

penggunaan bahan bakar dengan mengambil

panas (recovery) gas buang sebelum dibuang ke

atmosfir.

Formula

𝑄 = 𝑚𝑎𝑖𝑟 . 𝐶𝑝𝑎𝑖𝑟(𝑇𝑎𝑖𝑟 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 − 𝑇𝑎𝑖𝑟 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘)

Energi panas yang

diserap air

Energi panas yang

diberikan gas buang

𝑄 = 𝑚𝑔𝑎𝑠. 𝐶𝑝𝑔𝑎𝑠(𝑇𝑔𝑎𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 − 𝑇𝑔𝑎𝑠 𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟)

The ResultMeningkatkan kapasitas menghasilkan uap karena memperpendek waktu yang diperlukan untuk merubah air ke uap.

Boiler akan memerlukan bahan bakar yang lebih banyak untuk mencapai panas suhu steam yang telah ditentukan.

Apabila boiler tetap dipaksakan bekerja lebih maka akan lebih cepat merusak pipa-pipa di dalam boiler itu sendiri.

Mencegah pembentukan kerak di dalam pipa air ketel, sebab kerak sekarang mengendap di pipa ekonomiser yang bisa dengan mudah dibersihkan.

Karena air umpan memasuki ketel panas, sehingga regangan karena ekspansi yang tidak sama bisa diminimasi.

conclusion

Performance boiler dapat ditingkatkan dengan menggunakan economizer

dengan memanfaatkan limbah panas dari flue gas sisa pembakaran boiler

sebanyak 4%-10%. Limbah panas boiler yang bersuhu 200-250oC digunakan

untuk memanasi feedwater boiler sampai mendekati suhu 100oC sehingga

feedwater boiler ini akan lebih cepat diekstraksi menjadi uap.

Setiap penurunan 220oC suhu gas buang melalui economizer atau pemanas

awal terdapat 1% penghematan bahan bakar dalam boiler. Setiap kenaikan

60oC suhu air umpan melalui economizer atau kenaikan 200oC suhu udara

pembakaran melalui pemanas awal udara, terdapat 1% penghematan

bahan bakar dalam boiler.