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

4

1. Boiler pipa api

2. Boiler pipa air

Api dan gas panas

hasil pembakaran

bahan bakar mengalir

di dalam pipa dan

memanasi air yang

berada di luar pipa

Api dan gas panas

hasil pembakaran

bahan bakar

mengalir di luar pipa

dan memanasi air

yang berada di

dalam pipa

5

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 : Di atas 10 kg/cm2g.

CAPACITY : 50 TO 350 Ton/Jam

Uap.

Penggunaan Uap untuk proses

dan/atau pembangkit tenaga

listrik.

PRESSURE : 1 to 5kg/cm2g

CAPACITY : 500 kg/jam ke 30

ton/jam (LP steam).

Penggunaan uap untuk :

proses dan penggerak /drives

Air pre heater (Udara pembakarandipanasi dengan flue gas).

Economizer (Boiler feed water dipanaskan dengan flue gas).

Super heater ( steam super heateddipanasi dengan flue gas).

Induced Draft / Forced Draft Fans(Untuk mengalirkan udara).

High efficiency burners (Untukatomization yang lebih baik).

Auto damper control ( Untukmengontrol tekanan dan aliranudara)

Oxygen monitor / combustion controller

6

Gambar : Lay-out Preheater Ekonomiser

7

8

EFISIENSI BOILER

Efisiensi adalah perbandingan antara energi bermanfaat dengan energi bahan bakar.

9

Efisiensi = Output / Input

= Energi Uap / Nilai kalor Bahan bakar.

Efisiensi Boiler = Nilai Kalor bahan bakar input - Σ Rugi- rugi energi.

Faktor yang mempengaruhi efisiensi pembakaran :

◦ Suhu stack gas gas buang

◦ Rasio bahan bakar (air–fuel ratio).

10

Efisiensi Pembakaran = Nilai Kalor bahan bakar - Rugi- rugi Cerobong

Suhu & O2

Air–fuel ratio

PARAMETER KRITIS :

Kadar oxygen (O2) atau CO2 pada gas buang.

Suhu gas buang)

11

O2 atau CO2 diukur dengan gas analiser.

Jika rasio udara dan suhu gas buang

sudah terkontrol, maka pembakaran

dengan efektifitas tinggi dapat diperoleh.Gas analiser

Suhu & O2

Efisiensi boiler berkaitan dengan : Beban

Pembakaran.

Kwalitas air (feed water dan boiler water).

12

PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER1

3

14

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

Beban Boiler :Pilih Turn down ratio Burner yang sesuai

BEBAN - BOILER

Jika air ratio kurang dari turn down

ratio disain, maka bentuk flame

akan berubah seperti gambar

berikut :

PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN)

15

• Pasa saat tingkat produksi rendah, • Beban boiler rendah.• Kondisi boros terjadi karena efisiensi boiler turun.

85

86

87

88

89

90

91

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Load Factor(%)

Eff

icie

ncy(%

)

Menjaga rasio udara (Excess air) pada tingkat optimum atau serendah mungkin.

Rasio udara optimum didapat dengan mengendalikan Oksigen (O2) & CO2 pada gas buang).

PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN)

Manajemen Pembakaran :

Kadar oksigen (O2) pada stack gas (Pembakaran Optimum)

17

Bahan Bakar Optimum

Excess Air %

Kadar O2 Optimum

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

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).

4/23/2014PR 19

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.

RUGI-RUGI ENERGI KE STACK (CEROBONG).

Jenis Bahan Bakar K C

• Bahan bakar Minyak 0.56 6.5

• Batu bara 0.63 5.0

• Gas bumi 0.38 11.0

21

Suhu gas buang naik 20 C , bahan bakar boros 1 %.

Semakin rendah suhu stack gas semakin sedikit rugi-rugi energi gas buang (Efisien).

4/23/2014PR 22

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

PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (DAUR ULANG)

Setiap suhu air pengisi boiler naik 6 C, bahan bakar boilerhemat 1 %. Suhu air pengisi boiler dapat dinaikkan dengan memasang ekonomiser untuk memanfaatkan panas stack gas (daur ulang panas)

24

FEED WATER

PREHEATING -

ECONOMISER

Memasang Ekonomiser :

25

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.

Gambar :

Akibat Air Boiler tak Terkendali –Kerusakan Fatal

Mebersihan Kerak

PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN)

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

1. PH air boiler2. TDS AIR Boiler

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.

PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (PENCEGAHAN)

Blowdown adalah tindakan pengurasan kotoran/endapan dari dalam boiler, untuk menghindari peningkatan konsentrasi kotoran (CaCO3 atau CaCO4).

Karena proses penguapan, maka konsentrasi CaCO3 atau CaCO4 akansemakin 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.

,

28

Blowdown

Jumlah blowdown ditentukan oleh parameter operasi:

Kwalitas air umpan (TDS)

TDS air boiler,

Harus diperiksa secara periodik.

29

Jika jumlah blowdown berlebih maka jumlah energi hilang melalui

blowdown akan bertambah. Efisiensi boiler turun.

30

31

Timbul kerak aliran panas dari gas ke air/uap terhalang.Efisiensi boiler turun.

Adanya kerak pada permukaan pipa pemanas

boiler diindikasikan dengan:

Naiknya suhu gas buang.

TDS air boiler tinggi melebihi rekomendasi manufatur.

32

Setiap kenaikan suhu gas buang 18 C, berarti konsumsi bahan

bakar meningkat 1 %.

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)

36

PRINSIP KONSERVASI ENERGI PADA BOILER (DAUR ULANG)

37

Untuk informasi lebih lanjut hubungi kami :

Parlindungan : HP 081218891952.

Email : parlin_m@yahoo.com