BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) berbahan bakar batubara banyak digunakan

karena tingkat efisiensinya yang baik dan penggunaan bahan bakar yang ekonomis. Pada

PLTU untuk mengerakkan turbin digunakan uap hasil penguapan air di boiler. Untuk

menghasilkan uap air dibutuhkan air dengan jumlah yang banyak.

Boiler berfungsi untuk untuk menghasilkan steam. Prinsip kerja boiler proses

perubahannya dilakukan dengan cara mengalirkan air umpan kedalam ketel kemudian

dipanasi oleh furnace menggunakan bahan bakar batubara . Dari hasil tersebut didapat

uap basah yang kemudian dikeringka oleh superheater menghasilkan uap kering yang

digunnakan untuk menggerakkan turbin.

Dari proses tersebut dapat dihitung kehilangan energi yang berpengaruh terhadap

efisiensi boiler.

1.2 Waktu dan Tempat kerja praktek

Kerja praktek ini dilaksanakan pada PT. PLN (Persero) Pembangkitan Sumbagsel

Sektor Pembangkitan Tarahan yang berada di Jln. Lintas Sumatera KM. 15, Tarahan

Kabupaten Lampung Selatan, Lampung. Adapun kerja praktek ini dilaksanakan sejak 15

Juli sampai 23 Agustus 2013.

1.3 Tujuan

Penulisan laporan kerja praktek ini bertujuan sebagai salah satu syarat untuk

memenuhi mata kuliah kerja praktek.

1.4 Manfaat

Manfaat dari penulisan Laporan Kerja Praktek ini adalah untuk mengetahui

efisiensi Boiler unit 3 di PLTU Tarahan.

BAB II

TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN

1.1 Sejarah Berdirinnya PLTU Tarahan

Pembangunan fisik PLTU ini dimulai sejak tahun 2001. Kemudian diteruskan pada

tahapan pembangunan sipil yang resmi mulai dilakukan pada tanggal 15 September 2004

yaitu pemancangan tiang pertama secara simbolik oleh Wakil Gubernur Lampung Syamsurya

Ryacudu didampingi Direktur Pembangkit PLN Pusat Ali Herman Ibrahim.

Pembangunan PLTU Tarahan ini merupakan kebijakan Pemerintah Indonesia yang

ditindaklanjuti oleh PT.PLN (Persero) supaya mengembangkan pembangkit listrik non-BBM

dengan memanfaatkan batu bara berkalori rendah. Untuk kebutuhan bahan bakar batu bara,

PT.PLN (Persero) mengadakan kontrak pembelian dengan PT. Bukit Asam supaya menyuplai

batubara untuk PLTU Tarahan dengan pertimbangan lokasi stockpile batu bara yang berasal

dari tambang terbuka Tanjung Enim berdekatan dengan PLTU tarahan.

Gambar 1.2 PLTU Tarahan

Proyek ini dibiayai oleh JBIC ODA LOAN No. IP-486 dengan alokasi sebesai 6,41

milyar JPY dan 176,97 juta USD, dana pendamping dari pemerintah RI (APBN) dan APLN

senilai 332,85 milyar diluar biaya perolehan tanah dan pekerjaan persiapan.

Energi yang terbangkitkan selanjutnya ditransfer melalui jaringan transmisi 150 KV

ke Gardu Induk (GI) New Tarahan lalu didistribusikan ke Gardu Induk (GI) Kalianda, Gardu

Induk (GI) Sribawono.

PLTU Tarahan dibangun dengan tahap-tahap pembangunan, sebagai berikut :

1. Site Preparation Work : November 2001

2. Civil, Chimney and High Voltage Switch Yard : Januari 2004

3. Turbine, Generator and Auxiliary : April 2004

4. Coal, Limestone and Ash Handling : April 2004

5. Steam Generator and Auxiliaries : Juli 2004

6. Engineering Service : Juli 2007

Tahap-tahap pengoperasian PLTU Tarahan adalah sebagai berikut :

1. Unit 3

- First oil firing : 01 Agustus 2007

- First Synchronization : 20 September 2007

- Reliability run test start : 23 November 2007

- Reliability run test finish : 23 Desember 2007

- Serah Terima Operasi (STO) : 26 Desember 2007

2. Unit 4

- First oil firing : 21 April 2007

- First Synchronization : 06 Juni 2007

- Reliability run test start : 13 September 2007

- Reliability run test finish : 13 Desember 2007

- Serah Terima Operasi (STO) : 14 Desember 2007

Pembangunan PLTU Tarahan ini merupakan kebijakan Pemerintah Indonesia yang

ditindak lanjuti oleh PT. PLN (Persero) supaya mengembangkan pembangkit listrik non-

BBM dengan memanfaatkan batubara berkalori rendah. Untuk memenuhi bahan bakar

batubara, PT. PLN (Persero) mengadakan kontrak pembelian dengan PT. BA (Bukit Asam)

supaya menyuplai batubara untuk PLTU Tarahan dengan pertimbangan lokasi stockpile

batubara yang berasal dari tambang terbuka dengan PLTU Tarahan.

1.2 Lokasi dan Tata Letak

Pusat Listrik Tenaga Uap Tarahan unit 3 dan 4 berkapasitas 2 x 100 MW berlokasi di

Desa Rangai Tri Tunggal (Desa Tarahan), Kecamatan Ketibung, Kabupaten Lampung

selatan, Provinsi Lampung, terletak di tepi Teluk Lampung yang berjarak 15 km dari pusat

Kota Bandar Lampung ke arah Timur. Lahan seluas 62,84 Ha digunakan untuk Power Plant,

Intake, Discharge, dan Base Camp.

Gambar 1.2 Peta lokasi PLTU Tarahan

1.3 Jumlah Karyawan

Jumlah karyawan pada PLTU Tarahan yaitu sebagai berikut:

Nomor Bagian Kebutuhan Eksisting

1.

2.

3.

4.

5.

SDM dan ADM

Enjiniring

Coal & Ash

Operasi

Pemeliharaan

39

15

22

53

36

11

5

9

34

16

Jumlah 165 75

1.4 Visi dan Misi Perusahaan

Visi

Menjadi instalasi pembangkit yang handal, efisien, dan aman berbasis

teknologi informasi didukung oleh sumber daya berkualitas dalam suasana kerja yang

SIPP (saling percaya, integritas, peduli, pembelajar.

Misi

Misi dari PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Tarahan adalah :

Memenuhi kebutuhan daya system kelistrikan Sumatera pada umumnya, dan system

Lampung pada khususnya secara maksimal, memberikan manfaat secara social dan

ekonomi kepada masyarakat di Lampung pada umumnya dan sekitar instalasi pada

khususnya secara berkesinambungan.

1.5 Deskripsi Teknis

PLTU Tarahan Unit 3 dan 4 menggunakan bahan bakar batubara dari terminal

batubara yang dioperasikan oleh PT. Bukit Asam. Batubara ditransportasikan dari

terminal batubara melalui Belt Conveyor melintasi jalan lintas Sumatera menuju coal silo

di area pembangkit sebelum ditransfer keruang bakar boiler.

PLTU Tarahan memanfaatkan Teknologi Boiler CFB (Circulating Fluidized Bed)

dengan kapasitas produksi uap per unit 400 ton/jam untuk memutar turbin generator pada

pembeban 100 MW. Konsumsi batubara untuk kapasitas tersebut berkisar 50 ton/jam

dengan kandungan Ash Content (Fly Ash and Bottom Ash) sebesar 5% yang akan disaring

oleh Bag Filter dengan efisiensi 99,95%. Abu dari Bag Filter dan Bottom Furnace Boiler

selanjutnya dikumpulkan di Ash Disposal Area seluas ± 11 Ha.

Umumnya PLTU batubara akan berkaitan dengan hasil pembakaran batubara dan

polutan dalam flue gas yang mengandung SO2, NOx, dan partikulat. Partikulat berupa abu

disaring dengan alat Bag Filter. NOx direduksi dengan Low Temperatur Firing dalam

furnace CFB, sedangkan SO2 direduksi dengan injeksi limestone (CaCO3) ke dalam

funace CFB selama proses pembakaran batubara pada temperatur 850°C untuk mengikat

SO2. Flue Gas setelah melewati Bag filter disalurkan ke Chimney (cerobong) setinggi

150 m yang berfungsi untuk sebagai pendispersi flue gas sehingga batas emisi flue gas

yang dibuang ke lingkungan sesuai dengan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup

No. 13 Tahun 1995 tanggal 7 Maret 1995 mengenai Baku Mutu Emisi untuk PLTU

Berbahan Bakar Batubara (Berlaku Efekitf Tahun 2000) yaitu: Total Partikel < 150

mg/m3, SO2 < 750 mg/m3, NO2 < 850 mg/m3.

2.4.1 Teknologi Terapan

A. Teknologi Boiler CFB.

CFB adalah teknologi boiler yang menggunakan sistem pembakaran

bersikulasi melalui 3 (tiga) peralatan utama, yaitu :

1. Furnace: Ruang pembakaran.

2. Cyclone: Ruang pemisah antara flue gas dan batubara yang belum terbakar

berdasarkan beda berat jenis.

3. Backpass: Pemanfaatan kalori dari flue gas

B. Teknologi Ramah Lingkungan

Proyek PLTU Tarahan dibangun dengan konsep yang ramah lingkungan

karena memiliki:

1. Waste Water Treatment Plant: Berfungsi untuk mengelola limbah cair

sehingga aman dibuang ke lingkungan

2. Ash Handling System: Berfungsi untuk mengelola limbah abu sehingga tidak

mencemari lingkungan.

3. CFB System: Sistem boiler yang menyirkulasi batu bara yang belum terbakar

di furnace sehingga pembakaran lebih sempurna

C. Diverifikasi Energi Primer (Non-BBM dan Gas)

PT.PLN (Persero) dan pemerintahan sedang melakukan diverifikasi energi primer

dengan menggunakan bahan bakar non-BBM dan gas. Oleh karena itu, maka PLTU Tarahan

ini mendesain intuk menggunakan batu bara.

D. Teknologi Operasional Berbasis Program Komputer.

PLTU Tarahan Telah menggunakan sistem komputerialisasi untuk memudahkan

pengoperasian, pengawasan, pengaturan dari PLTU Tarahan ini.

1.6 Sistem Manajemen Perusahaan

PLTU Sektor Pembangkitan Tarahan memiliki sistem manajemen perusahaan yang

dipimpin oleh seorang manajeer yang membawahi 5 Asisten Manajer dengan tugas dan

tanggung jawab dengan menkoordinir Supervisor dari bidang masing-masing. Untuk

kesluruhan bidang saling menunjang dalam pelaksanaan tugas dengan sikap profesional.

Adapun gambaran bidang dan sub-bidang masing-masing dalam sistem manajemen PLTU

Tarahan.

1.6.1 Bidang SDM dan Administrasi

Secara umum tugas bidang SDM dan Adminstrasi meliputi kegiatan yang

berhubungan dengan kepegawaian, keuangan perusahaan, kegiatan pelatihan calon

pegawai, dan hal lain yang menunjang sistem kepegawaian dan sumber daya manusia.

Bidang ini terbagi atas :

a. Sekretariat umum

b. Anggaran dan Keuangan (finansial)

c. Akutansi

d. Perbekalan

1.6.2 Bidang Operasi

Bidang ini berperan dalam pelaksanaan kegiatan produksi, khususnya untuk

menjalankan peralatan sistem. Pembagian pada bidang operasi pada pelaksanaan di

lokal dan ruang kontrol dengan pembagian yaitu :

a. Operasi Shift A

b. Operasi Shift B

c. Operasi Shift C

d. Operasi Shift D

e. Analisa Kimia

1.6.3 Bidang Pemeliharaan

Bidang pemeliharaan bertugas memperbaiki dan merawat komponen peralatan

sistem, sehingga kinerja sistem dijaga agar tidak menurun dan umur penggunaan

peralatan lebih lama. Pada PLTU Tarahan, bidang pemeliharaan terbagi atas :

a. Pemeliharaan Boiler

b. Pemeliharaan Turbin

c. Pemeliharaan Control dan Instrument

d. Pemeliharaan Listrik

1.6.4 Bidang Enginering

Bidang ini bertugas mengevaluasi laporan dan hasil kerja dari bagian operasi

dan pemeliharaan untuk memantau keadaan pembangkit harus diperbaiki secara total.

Sub bidang pada Enginering adalah :

a. Enginering Perencanaan Evaluasi dan Operasi

b. Enginering Pemeliharaan

c. Enginering Kerja

d. Enginering Keselamatan Kerja dan Lingkungan

e. Enginering Teknologi Informasi

1.6.5 Bidang Coal dan Ash Handling

Bidang Coal dan Ash Handling berperan dalam pengadaan bahan bakar utama

yaitu batubara, yang disuplai dari PT. Bukit Asam dan sisa material buangan

pembakaran.

Bidang ini juga dilengkapi dengan pemeliharaan yang bertugas untuk

memelihara serta memperbaiki alat-alat yang ada di bagian sistem Coal & Ash

Handling.

Bidang ini terbagi atas :

a. Operasi Coal & Ash Handling

b. Pemeliharaan Coal Handling

c. Pemeliharaan Ash Handling

d. Pengelolaan Bahan Bakar

1.6.6 Keselamatan Kerja dan Lingkungan

Keselamatan kerja dan lingkungan dibagi atas dua sub-bidang, yaitu :

1. Keselamatan Kerja

PLTU Tarahan merupakan pembangkit listrik thermal yang menempatkan

keselamatan kerja sebagai prioritas utama dan sasaran utamanya adalah mencegah

bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada setiap pekerjaan di plant. Penekanan akan

keselamatan dan keamanan kerja adalah hal utama yang dikerjakan oleh bagian K3

ini.

2. Perlindungan Lingkungan

Bagian ini memonitor dampak lingkungan dari kegiatan produksi PLTU

Tarahan serta melaporkan ke pemerintah secara berkala yaitu air, udara maupun limbah

padat seperti abu.

Secara umum program keselamatan kerja dan lingkungan yang dilaksanakan

di PLTU Tarahan sebagai berikut :

1. Program keselamatan kerja dan pencegahan kecelakaan.

2. Program perlindungan lingkungan perusahaan dan sekitar.

3. Program kesehatan dan pertolongan pertama pada kecelakaan.

1.7 Bahan Bakar

2.7.1 Bahan Bakar Utama

Bahan bakar utama yang digunakanu oleh PLTU Tarahan adalah batubara

berkalori rendah yang mengadakan kontrak pembelian dengan PT. Bukit Asam

sebagai penyuplai batubara untuk PLTU Tarahan dengan pertimbangan lokasi

stockpile batu bara yang berasal dari tambang terbuka Tanjung Enim berdekatan

dengan PLTU tarahan.

Batu bara atau batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian

umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan

organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses

pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang

kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisis unsur memberikan

rumus formula empiris seperti C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk

antrasit.

Komponen – komponen dalam Batubara

a. Secara kimia batubara tersusun atas tiga komponen utama, yaitu :

1. Air yang terikat secara fisika dan dapat dihilangkan pada suhu

sampai 105 o C disebut Moisture;

2. Senyawa batubara atau coal substance atau coal matter;

3. Zat mineral atau mineral matter

b. Kandungan air total

Kandungan air total (total moisture) adalah keseluruhan jumlah

kandungan air berbagai jenis yang terdapat dalam sampel batubara yang

diambil. Pada prinsipnya, hal ini dihitung dari jumlah penurunan berat pra

pengeringan (pre-drying loss) pada temperatur < 35ºC ditambah penurunan

berat pengeringan panas pada 107±2ºC. Kandungan air di dalam batubara

dapat dibagi menjadi dua jenis:

Pertama adalah inherent moisture atau residual moisture, yaitu air

yang terserap ke dalam batubara manakala batubara berada dalam

kesetimbangan kelembaban dengan udara bebas.

Kedua adalah surface moisture atau hygroscopic moisture (uap air

higroskopis), yaitu air yang terserap dan menempel pada batubara oleh

adanya proses sekunder, misalnya dari air tanah, air penyiraman saat

penambangan, air yang dipakai untuk hydraulic mining, air pada proses

preparasi batubara, air hujan, dan sebagainya.

Jumlah kandungan kedua jenis air di dalam batubara inilah yang

disebut dengan kandungan air total (total moisture).

c. Zat Mineral (abu (ash) dan inorganic volatile matter)

Dilihat dari proses kejadiannya, kandungan abu pada batubara dapat

dibagi menjadi kandungan abu bawaan (inherent ash) dan kandungan

serapan.

Kandungan Abu Bawaan: Kandungan abu bawaan diperoleh dari abu

yang terkandung pada tumbuh-tumbuhan yang menjadi batubara,

jumlahnya sedikit, dan sulit untuk diambil melalui proses pemisahan. Pada

batubara kilap (bright coal) atau vitrite yang berasal dari proses

pembatubaraan zat kayu pada tumbuhan, jumlah kandungan abunya

sedikit. Abu ini diduga merupakan abu bawaan (inherent ash) yang banyak

mengandung kapur dan mineral alkali (basa), sedangkan kandungan asam

silikat dan alumina-nya sedikit. Di sisi lain, batubara kusam (dull coal)

yang berupa durite (atau durain) dan fusite (atau fusain) berasal dari

serpihan kayu, kulit pohon, serbuk bunga, spora dan lain-lain yang

bercampur dengan lumpur dan pasir, lalu tersedimentasi dan mengalami

proses pembatubaraan. Karena itu, kandungan abunya banyak.

Kandungan Abu Serapan: Kandungan abu serapan terjadi akibat

adanya intrusi lumpur dan pasir saat tetumbuhan tersedimentasi. Atau bisa

pula terjadi setelah proses pembatubaraan berlangsung, dimana akibat

adanya retakan dan sebagainya, menyebabkan lumpur dan pasir ikut

tercampur masuk (intrusi). Abu jenis ini terdistribusi secara tidak merata di

dalam batubara, dan banyak mengandung zat-zat seperti batu lanau (shale),

pirit, gipsum, silikat, karbonat, sulfat dan sebagainya, dimana kandungan

asam silikat dan alumina-nya banyak.

d. Senyawa Batubara atau Coal Matter

Senyawa terdiri dari organic volatile matter dan fixed carbon.

a. Organic volatile matter, kebanyakan tersusun dari:

• gas-gas yang dapat dibakar seperti hidrogen, karbon.

• Uap yang dapat mengembun seperti tar dengan sedikit

gas tidak dapat dibakar, uap seperti karbondioksida dan air, yang

terbentuk dari penguraian senyawa karbon secara termis.

Bila batubara memiliki kandungan zat terbang yang tinggi,

maka sifat penyalaan (ignition) dan pembakaran (combustion)-nya pun baik.

Akan tetapi, hal ini juga mengandung resiko swabakar (spontaneous

combustion) yang tinggi

b. Fixed Carbon, merupakan bagian dari residu yang tersisa setelah

moisture dan volatile matter dihilangkan.

Fixed carbon dapat dibakar, terdiri dari carbon, hidrogen, oksigen,

sulfur dan nitrogen.

Kandungan karbon tetap didapatkan dari analisis tak langsung, dan

dihitung dari persamaan berikut. Dari sisa pembakaran, setelah hasilnya

dikurangi dengan kandungan abu, maka hasilnya inilah yang berupa nilai

karbon tetap.

Fixed Carbon (%) = 100 – {Water (%) + Ash (%) + V.M. (%)}

Antara kandungan zat terbang dan karbon tetap terdapat korelasi yang

saling berlawanan, dalam arti bila kandungan zat terbang naik, maka nilai

karbon tetap akan turun, dan demikian sebaliknya. Secara umum, bila tingkat

pembatubaraan semakin tinggi, maka kandungan zat terbang akan semakin

turun; sebaliknya, nilai karbon tetap akan bertambah.

e. Sifat-sifat yang lain dari batubara

Beberapa sifat batubara bahan bakar yang penting antara lain ialah

Nilai Panas (specific energy)

Suhu Leleh Abu (ash fusion temperature, ash composition)

Kekerasan batubara (hardgrove grindability index, abrasion index)

Sifat Batubara Kokas (coking coal)

2.7.1.1 Umur batu bara

Pembentukan batu bara memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi

pada era-era tertentu sepanjang sejarah geologi. Zaman Karbon, kira-kira 340 juta

tahun yang lalu (jtl), adalah masa pembentukan batu bara yang paling produktif

dimana hampir seluruh deposit batu bara (black coal) yang ekonomis di belahan bumi

bagian utara terbentuk.

Pada Zaman Permian, kira-kira 270 jt, juga terbentuk endapan-endapan batu bara

yang ekonomis di belahan bumi bagian selatan, seperti Australia, dan berlangsung

terus hingga ke Zaman Tersier (70 - 13 jtl) di berbagai belahan bumi lain.

2.7.1.2 Materi pembentuk batu bara

Hampir seluruh pembentuk batu bara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan

pembentuk batu bara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:

Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel

tunggal. Sangat sedikit endapan batu bara dari perioda ini.

Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan

dari alga. Sedikit endapan batu bara dari perioda ini.

Pteridofita, umur Devon Atas hingga Karbon Atas. Materi utama

pembentuk batu bara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara.

Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan

tumbuh di iklim hangat.

Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga

Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah,

semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis

Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah

penyusun utama batu bara Permian seperti di Australia, India dan

Afrika.

Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan

modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga,

kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum,

kurang dapat terawetkan.

2.7.1.3 Kelas dan jenis batu bara

Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan,

panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus,

sub-bituminus, lignit dan gambut.

Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan

(luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan

kadar air kurang dari 8%.

Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10%

dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia.

Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh

karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan

bituminus.

Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang

mengandung air 35-75% dari beratnya.

Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang

paling rendah.

2.7.1.4 Pembentukan batu bara

Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batu bara disebut

dengan istilah pembatu baraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang

terjadi, yakni:

Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman

terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses

perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang

dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material

organik serta membentuk gambut.

Tahap Malihan atau Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit

menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.

Tabel 1 : Spesifikasi Batubara PLTU Tarahan

N

O

FUEL ANALYSYS

Wt, % wet

SPECIFIED

COAL

(Ultimate

Analysis)

WORST COAL

1 CARBON, C 51.4 50.7

2 HYDROGEN, H 3.5 3.45

3 OXYGEN, O 11.1 10.95

4 NITROGEN, N 0.5 0.49

5 SULFUR, S 0.5 0.49

6 MOISTURE, H2O 27 28

7 ASH 6 5.92

8 HHV, Kcal/Kg 4900 4833

9 VOLATILES 31.8 31.8

10 HARDGROVE

GRINDABILITY

INDEX

47-57

11 SIZE DISTRIBUTION

< 50 mm (%) 92.00-94.00 90.00 - 96.00

<2.38 mm (%) 38.00-42.00 35.00 - 45.00

Sumber : Design and Operation Manual by Alstom Power

2.7.2 Bahan Bakar dan Bahan Penunjang Lainnya

Proses produksi juga memerlukan bahan- bahan penunjang, bahan-bahan

tersebut berperan dalam unit proses untuk membantu kelancaran proses yang

berlangsung. Bahan-bahan penunjang yang digunakan yang digunakan dalam

proses produksi yaitu sebagai berikut:

a. Batu Kapur

Konsumsi batu kapur (limestone) yang diinjeksikan kedalam furnace adalah 1

ton/hour untuk setiap unit. Fungsi dari batu kapur ini sebagai pereduksi SO2 yang

dihasilkan dari pembakaran batubara.

b. Pasir Kuarsa

Pasir kuarsa dikenal dengan nama pasir putih yang merupakan hasil pelapukan

batuan yang mengandung mineral utama, seperti kuarsa dan feldspar. Pasir kuarsa

mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, CaO, MgO, dan

K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa

pengotornya.

c. HSD (High Speed Diesel)

HSD biasa digunakan pada saat pembakaran atau penyalaan pertama kali.

Minyak solar adalah bahan bakar jenis distilat berwarna kuning kecoklatan yang

jernih.

Penggunaan minyak solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada

semua jenis mesin diesel dengan putaran tinggi (diatas 1.000 RPM), yang juga

dapat dipergunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung dalam dapur-

dapur kecil, yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih. Minyak solar ini

biasa disebut juga Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel.

Specifikasi

NO Karakteristik UNIT Batasan Metode

Uji ASTM/lain

MIN MAX ASTM IP

1 Angka Setana     45 - D-613   

2 Indeks Stana   48 - D4737   

3 Berat Jenis pada 15 0 C Kg/m3 815 870 D-1298 /

D-4737

  

4 Viskositas pada 40 0 C Mm2/sec 2.0 5.0 D-445   

5 Kandungan Sulfur % m/m - 0.35 D-1552   

6 Distilasi : T95 °C - 370 D-86   

7 Titik Nyala °C 60 - D-93   

8 Titik Tuang oC - 18 D-97  

9 Karbon Residu merit - Kelas I D-4530  

10 Kandungan Air Mg/kg - 500 D-1744  

11 Biological Grouth - Nihil    

12 Kandungan FAME % v/v - 10    

13 Kandungan Metanol &

Etanol

% v/v Tak Terdeteksi D-4815  

14 Korosi bilah tembaga Merit - Kelas I D-130  

15 Kandungan Abu % m/m - 0.01 D-482  

16 Kandungan Sedimen % m/m - 0.01 D-473  

17 Bilangan Asam Kuat mgKOH/gr - 0 D-664  

18 Bilangan Asam Total mgKOH/gr - 0.6 D-664  

19 Partikulat Mg/l - - D-2276  

20 Penampilan Visual - Jernih dan terang    

21 Warna No.ASTM - 3.0 D-1500

1.8 Proses Produksi

Dari flow diagram PLTU Tarahan ini terdiri dari proses sirkulasi air, sirkulasi uap,

sirkulasi udara dan sirkulasi gas.

Gambar 3.1 Proses Flow Diagram PLTU Tarahan

- Sirkulasi Air

Air adalah fluida kerja yang diisikan ke boiler menggunakan pompa air

pengisi (BFP) melalui economizer dan ditampung dalam boiler drum.

Sirkulasi air di dalam boiler adalah air dari boiler drum turun melalui

downcomer kemudian masuk ke dalam tube-tube pemanas (riser). Di dalam riser

air mengalami pemanasan sehingga mendidih kemudian naik kembali ke boiler

drum. Di dalam boiler drum air dan uap berpisah.

Sirkulasi air pendingin condenser dimulai dari Seawater intake disaring di

US Filter, kemudian dipompakan oleh Cooling Water Pump (CWP), kemudian

disaring lagi Derbis Filter. selanjutnya masuk ke kondensor untuk

mengkondensasikan uap dalam kondensor. Outletnya terbagi 2, yang satunya

langsung masuk ke Primary Cooling Water Booster Pump (PCWBP) sebagai

pendingin Closed Cooling water dan yang satunya masuk ke Discharge Stanel.

Setelah kembali selesai mendinginkan mesin, aliran yang ke PCWBP kembali ke

aliran outlet dari kondensor menuju Discharge Stanel untuk selanjutnya

dikembalikan ke laut.

- Sirkulasi Uap

Uap yang ada di dalam boiler drum dalam kondisi jenuh kemudian dialirkan

ke Superheater I, Superheater II, kemudian Finishing Superheater. Uap keluaran

dari Finishing Superheater kemudian masuk ke turbin untuk memutar turbin.

Putaran turbin inilah yang kemudian juga memutar generator hingga menghasilkan

listrik.

Pada Superheater uap dipanaskan dengan menggunakan gas hasil pembakaran

dari ruang bakar (furnace). Uap sisa setelah memutar turbin kemudian masuk ke

condenser. Di dalam condenser uap mengembun dan menjadi air kembali, air

keluaran dari condenser disalurkan ke Low pressure Heater dengan menggunakan

Condensate Pump kemudian ke Deaerator dan High Pressure Heater. Air keluaran

High Pressure Heater kemudian menuju Economizer dan disalurkan kembali ke

Boiler drum. Itulah mengapa proses PLTU disebut proses tertutup.

- Sirkulasi Udara

Udara berfungsi sebagai proses pembakaran bahan bakar sehingga disebut

sebagai udara pembakaran. Udara berasal dari atmosfir dihisap oleh Secondary Air

Fan dan Primary Air Fan kemudian dialirkan ke Air Heater dan didistribusikan ke

furnace untuk proses pembakaran.

Peralatan yang berada di dalam Sirkulasi udara yaitu Secondary Air Fan,

Primary Air Fan dan Air Heater. Secondary Air Fan berfungsi sebagai pemasok

udara pembakaran. Primary Air Fan berfungsi sebagai udara primer yang

dihabiskan untuk menjaga material bed dan batubara tetap melayang dalam

furnace. Sedangkan Air heater berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran

dengan menggunakan gas buang (flue gas).

- Sirkulasi Gas

Untuk Sirkulasi gas, gas panas hasil pembakaran atau disebut gas buang (flue

gas) berfungsi sebagai sumber energi panas. Gas panas dari ruang bakar dialirkan ke

pipa-pipa Superheater, kemudian Economizer dan Air Heater. Dari air heater gas

dihisap oleh ID Fan kemudian menuju ke bag house untuk dipisahkan partikulat

abunya untuk selanjutnya dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

2.9 Utilitas

2.9.1 Chlorination Plant

Chorination Plant merupakan sebuah unit yang memproduksikan sodium hypocloride

(NaOCl). Sodium Hypocloride ini berasal dari reaksi elektrolisis antara Natrium Clorida

(NaCl) yang terkandung dalam Air (H2O) dan kemudian diberi electron yang berasal dari arus

DC.

Elektrolisis adalah peristiwa penguraian elektrolit dalam sel elektrolisis oleh arus

listrik. Prinsip dasar elektrolisis adalah mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Reaksi

elektrolisis merupakan reaksi tidak spontan karena melibatkan energi listrik dari luar. Reaksi

elektrolisis berlangsung di dalam sel elektrolisis yang terdiri dari 1 jenis larutan/leburan

elektrolit dan memiliki 2 macam elektrode yaitu:

a. Elektroda negatif (-) atau katode (mengikat Na+) : electroda yang dihubungkan dengan

katoda dengan kutub negatif sumber arus listrik.

b. Elektroda positif (+) atau anoda (mengikat Cl-) : elektroda yang dihubungkan dengan

katoda dengan kutub positif sumber arus listrik

Fungsi dari Chlorination Plant adalah unit yang memproduksikan sodium

Hypocloride (NaOCl) melalui reaksi elektrolisis yang terjadi di dalamnya. Sedangkan fungsi

dari Sodium Hypocloride (NaOCl) sendiri adalah untuk melumpuhkan biota-biota laut

sehingga tidak terjadi fouling yang dapat menyumbat dan menimbulkan korosi pada line pipa

cooling water maupun pada pipa kondensor.

3.3.2 Desalination Plant

Desalination Plant Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi air

tawar (fresh water) dengan metode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Hal

ini dikarenakan sifat air laut yang korosif, sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung

masuk ke dalam unit utama, maka dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU.

2.9.2 Water Treatment Plant

Water Treatment Plant adalah salah satu unit yang mengolah air dengan cara merubah

atau mengangkat mineral-mineral dan gas-gas yang terlarut dalam air serta menghilangkan

kotoran-kotoran organic dan inorganic pada air.

Air mengandung padatan-padatan dan partikel-partikel kotoran seperti debu, lumpur,

garam-garam, tumbuh-tumbuhan, alga, serangga dan lain sebagainya sehingga harus diolah

untuk menghilangkan semua hal tersebut agar dapat memenuhi kualitas air yang diinginkan.

Adapun mineral-mineral yang dibebaskan dari dalam air antara lain:

1. Calsium (Ca) dan Magnesium (Mg) merupakan dua unsur dalam bentuk garam dari

SO4 dan Cl yang menyebabkan kesadahan air. Bila air yang mengandung garam-

garam ini di didihkan, maka akan menghasilkan endapan putih yang mengakibatkan

penyumbatan pipa dan menghambat perpindahan panas.

2. SiO2 (silica) dapat menimbulkan kerak dan bila kontak dengan uap bertekanan tinggi

akan menimbulkan endapan seperti kaca.

3. Fe akan berwarna kuning kecoklatan bila kontak dengan udara, kandungan Fe di

dalam air akan menyebabkan conduktivitasnya akan naik.

4. Kalium (K), garam ini sifatnya sangat larut (tak dapat mengendap) dapat

menyebabkan korosi pada boiler tekanan tinggi dan selalu terbawa pada aliran uap.

5. Gas Oksigen (O2) yang terlarut dalam air akan menyebabkan korosi.

6. Gas Karbon Dioksida (CO2) dapat merangsang korosi dan menurunkan derajat

keasaman air.

7. Gas Hidrogen Sulfida (H2S) dapat merangsang terjadinya korosi dan menyebabkan air

menjadi bau.

Untuk itu diperlukan Water Treatment Plant untuk mendapatkan kualitas air seperti

yang ada dibawah ini:

No Parameter Outlet

1 Conductivity <0.5 micro S/cm

2 Silica as SiO2 <0.015 mg/l

3 pH 6.5-7.0

4 Dissolved Oxygen pada outlet DG <0.3 mg/l

Tabel 3.1 kualitas air yang telah di treatment

Dalam prosesnya sistem pemurnian air dibedakan menjadi dua yaitu:

1. Sistem Demineralisasi Multi Bed, yaitu proses pemurnian air yang menggunakan

berbagai macam Bed yang diantaranya Active Carbon Filter, Degasifier, Strong Acid

Cation Exchanger, Strong Base Anion Exchanger, Mixed Bed Ion Exchanger.

2. Sistem Demineralisasi Single Bed (Mixed bed), yaitu proses pemurnian air yang

hanya menggunakan Mixed Bed.

Pada PLTU Tarahan sistem pengolahan air murni di Water Treatment Plant

menggunakan sistem Demineralisasi Single Bed. Terdapat dua buah Stream pada Water

Treatment Plant yakni Stream A dan Stream B. Setiap Stream memiliki dua buah Micron

Catridge Filter, satu buah Vacuum Pump, satu buah Vacuum Degasifier Tower, satu buah

Booster Pump dan satu buah Mixed Bed.

Water Treatment Plant pada PLTU Tarahan berfungsi menghasilkan air murni dengan

conductivity <0.5 µS/cm untuk dipakai dalam siklus PLTU sebagai air penambah (make

up water). Air yang masuk ke Water Treatment Plant berasal dari Raw Water Tank yang

merupakan produk dari Desaliation Plant. Air tersebut kemudian diolah sehingga tidak

lagi mengandung mineral-mineral dan gas-gas terlarut juga menghilangkan kotoran-

kotoran organic dan anorganic dalam air yang dapat menyebabkan timbulnya kerak dan

terjadinya korosi pada komponen-komponen di PLTU.

2.9.3 Waste Water Treatment Plant

Waste Water Treatment Plant adalah salah satu unit yang mengolah limbah cair yang

berasal dari unit internal hingga bisa digunakan kembali sebagai fresh water.

BAB IV

TUGAS KHUSUS

4.1 Judul

Evaluasi kinerja Boiler CFB Unit 3 PLTU Tarahan

4.2 Data Spesifikasi Alat

Type : CFB

Negara pembuat : Amerika

Kapasitas uap maksimal : 3200 kg/jam

Bahan bakar : Batubara

Tekanan maksimal : 128 bar

Rated Steam Capacity : 400 Ton/Hr

SH Outlet Temperature : 541 oC

Heating Surface m2

Furnace : 1423

Superheater : 4025

Economizer: 6765

Temperatur uap keluar pada ketel : 535,2 0C

Temperatur air masuk ketel : 236,8 0C / 458,24 0F

Temperatur gas buang pada cerobong : 128 0C

Temperatur udara luar : 30 0C

Tekanan udara luar : 1 atm

4.3 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 masingmasing.

Gambar 4.1 diagram neraca energi boiler

Neraca panas merupakan 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.

BOILER

Bahan bakar

Panas dalam steam

Kehilangan panas karena radiasi dan kehilangan yang tidak terhitung

Kehilangan panas karena kandungan air dalam udara

Kehilangan panas karena bahan yang tidak terbakar dalam residu

Kehilangan panas karena kandungan air dalam bahan bakar

Kehilangan panas karena steam dalam gas buang

Kehilangan panas karana gas buang kering

Gambar 4.2 rugi-rugi pada boiler

Kehilangan energi dapat dibagi kedalam kehilangan yang tidak dapat

dihindarkan dan kehilangan yang dapat dihindarkan. Tujuan dari pengkajian energi

adalah agar rugi-rugi/kehilangan dapat dihindari, sehingga dapat meningkatkan efisiensi

energi. Rugi-rugi yang dapat diminimalisasi antara lain:

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).

Kehilangan karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam cerobong dan abu

(mengoptimalkan operasi dan pemeliharaan; teknologi burner yang lebih baik).

Kehilangan dari blowdown (pengolahan air umpan segar, daur ulang kondensat)

Kehilangan kondensat (manfaatkan sebanyak mungkin kondensat)

Kehilangan konveksi dan radiasi (dikurangi dengan isolasi boiler yang lebih baik)

4.4 Nilai Pembakaran Bahan Bakar

Bahan bakar adalah zat kimia yang apabila direaksikan dengan oksigen (02) akan

menghasilkan sejumlah kalor. Bahan bakar dapat berwujud gas, cair, maupun padat.

Selain itu, bahan bakar merupakan suatu senyawa yang tersusun atas beberapa unsur

seperti karbon (C), hidrogen (H), belerang (S), dan nitrogen (N).

Kualitas bahan bakar ditentukan oleh kemampuan bahan bakar untuk

menghasilkan energi. Kemampuan bahan bakar untuk menghasilkan energi ini sangat

ditentukan oleh nilai bahan bakar yang didefinisikan sebagai jumlah energi yang

dihasilkan pada proses pembakaran per satuan massa atau persatuan volume bahan bakar.

Nilai pembakaran ditentukan oleh komposisi kandungan unsur di dalam bahan

bakar. Dikenal dua jenis pembakaran (ESM, Tambunan, Fajar H Karo 1984:33), yaitu:

1. Nilai Kalor Pembakaran Tinggi

Nilai kalor pembakaran tinggi atau juga dikenal dengan istilah High Heating Value

(HHV) adalah nilai pembakaran dimana panas pengembunan air dari proses

pembakaran ikut diperhitungkan sebagai panas dari proses pembakaran.

Dirumuskan dengan:

HHV = 7986C + 33575(H - O/8) + 2190S…………………………(4.1a)

2. Nilai Kalor Pembakaran Rendah

Nilai kalor pembakaran rendah atau juga dikenal dengan istilah Low Heating Value

(LHV) adalah nilai pembakaran dimana panas pengembunan uap air dari hasil

pembakaran tidak ikut dihitung sebagai panas dari proses pembakaran.

Dirumuskan dengan:

LHV = HHV – 600(9H + Mm)……………………………………...(4.1b)

Dimana Mm merupakan kelembaban bahan bakar.

4.5 Kebutuhan Udara Pembakaran

Pembakaran adalah proses persenyawaan bagian dari bahan bakar dengan O2

dengan disertai kalor. Pembakaran akan terjadi jika titik nyala telah dicapai oleh

campuran bahan bakar dengan udara.

Di dalam teknik pembakaran diperlukan jumlah udara yang memadai (udara

berlebih) sehingga pembakaran yang terjadi akan sempurna. Untuk mengetahui jumlah

keperluan udara pada proses pembakaran harus diketahui kandungan O2 dalam udara.

Komposisi unsur-unsur yang terkandung dalam udara menurut satuan berat (buku STEAM

it’s generation and use, Babcok and Willcox, table 4 hal 9-5) adalah:

- 02 sebanyak 23%

- N2 sebanyak 77%

Reaksi pembakaran yang terjadi dapat dinyatakan dalam satu satuan berat

molekul. Maka reaksi pembakaran dari unsur-unsur bahan bakar adalah sebagai berikut:

1. Zat Belerang terbakar menurut:

S+O2 → S O2

Untuk pembakaran belerang diperlukan

32 kgO2

32 kgS→

1 kgO2

kgS

Dalam pembakaran belerang dihasilkan SO2 sebanyak:

64 kgS O 2

32 kgS→

2 kgO2

kgS

2. Zat Karbon terbakar menurut:

C+O2→ C O2

12 kgC+32 kgO2→ 44 kgC O2

Dalam pembakaran karbon diperlukan:

32 kgO2

32 kgC→

2,66 kgO2

kgC

Dalam pembakaran karbon dihasilkan CO2 sebesar:

44 kgC O2

12 kgC→

3,66 kgC O2

kgC

3. Hidrogen terbakar menurut:

H 2+12

O2→ H 2O

2 kg H 2+16 kgO2 →18 kg H 2O

Maka:

16 kgO2

2 kg H 2

→8kgO 2

kg H 2

Pembakaran H2 menghasilkan H2O sebanyak:

18 kg H 2O

2kg H 2

→9 kg H 2 O

kg H 2

Kebutuhan udara pembakaran didefinisikan sebagai kebutuhan oksigen yang

diperlukan untuk pembakaran 1 kg bahan bakar secara sempurna (ESM. Tambunan, Fajar

H karo 1984:34), yang meliputi:

a. Kebutuhan udara teoritis (Ut):

Ut = 11,5C + 34,5(H – O/8) + 4,32 S (kg/kgBB)……………………(4.2a)

b. Kebutuhan udara pembakaran sebenarnya/aktual (Us):

Us = Ut (1+α) (kg/kgBB)…………………………………………….(4.2b)

4.6 Gas Asap

Reaksi pembakaran akan menghasilkan gas baru, udara lebih dari sejumlah

energi. Senyawa-senyawa yang merupakan hasil dari reaksi pembakaran disebut gas asap.

(ESM. Tambunan, Fajar H karo 1984:34)

a. Berat gas asap teoriti (Gt)

Gt = Ut + (1 – A)(kg/kgBB)………………………………………..(4.3a)

Dimana A = kandungan abu dalam bahan bakar (ash)

Gas asap yang terjadi terdiri dari:

- Hasil reaksi atas pembakaran unsur-unsur bahan bakar dengan O2 dari udara seperti

CO2, H2O, SO2

- Unsur N2 dari udara yang tidak ikut bereaksi

- Sisa kelebihan udara

Dari reaksi pembakaran sebelumnya diketahui:

1 kg C menghasilkan 3,66 kg CO2

1 kg S menghasilkan 1,996 kg SO2

1 kg H menghasilkan 8,9836 kg H2O

Maka untuk menghitung berat gas asap pembakaran perlu dihitung dulu masing-

masing komponen gas asap tersebut (Ir. Syamsir A. Muin, Pesawat-pesawat Konversi

Energi 1 (Ketel Uap) 1988:196):

Berat CO2 = 3,66 C kg/kg

Berat SO2 = 2 S kg/kg

Berat H2O = 9 H2 kg/kg

Berat N2 = 77% Us kg/kg

Berat O2 = 23% Ut

Dari perhitungan di atas maka akan didapatkan jumlah gas asap:

Berat gas asap (Gs) = W CO2 + W SO2 + W H2O + W N2 + W O2

Atau:

b. Berat gas asap sebenarnya (Gs)

Gs = Us + (1 – A) (kg/kg BB)………………………………………(4.3b)

Untuk menentukan komposisi dari gas asap didapatkan:

Kadar gas = (W gas tersebut / W total gas) x 100%

4.7 Karbon Yang Tidak Terbakar

Dari proses pembakaran selama terbentuk gas-gas asap, juga akan terbentuk

solid refuse (Msr) dimana solid refuse ini terdiri dari abu refuse (Ar), dan karbon refuse

(Cr). (ESM. Tambunan, Fajar H karo 1984:35)

Persamaannya adalah:

mbb + Us = Gs + Msr………………………………………...…(4.4a)

sedangkan dari perhitungan refuse didapatkan persamaan:

Msr . Ar = mbb . A

Atau

Ar=mbb . A

M sr

× 100 %....................................................................(4.4b)

Maka karbon yang tidak terbakar dalam terak (Cr) adalah:

Cr = 100% - Ar…………………………………………………(4.4c)

Sehingga massa refuse (Mr) yang terjadi tiap jamnya adalah:

Mr = Cr.mbb (kg/jam)…………………………………………..(4.4d)

Dimana:

mbb = massa bahan bakar

Us = massa udara pembakaran sebenarnya (kg/kgBB)

Gs = berat gas asap sebenarnya (kg/kgBB)

Msr = massa solid refuse (kg/kgBB)

Ar = prosentase solid refuse dalam abu

A = prosentase abu dalam bahan bakar

4.8 Karbon Aktual Yang Habis Terbakar (Ct)

Panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dalam dapur ketel tidaklah

seluruhnya digunakan untuk membentuk uap, karena sebagian panas tersebut ada yang

hilang. (ESM. Tambunan, Fajar H karo 1984:35). Panas yang hilang dari pembakaran

bahan bakar dalam dapur ketel merupakan kerugian-kerugian kalor yang diantaranya

adalah sebagai berikut:

a. Kerugian kalor karena bahan bakar (Q1)

Kerugian ini disebabkan karena adanya kandungan air dalam bahan bakar, dimana

besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut:

Q1=M m .(hg−hf )………………………………………………….(4.6a)

Dimana:

Q1 = kerugian kalor karena kelembaban bahan bakar (btu/lb BB)

Mm = prosentase kelembaban bahan bakar

hg = entalpi uap super panas pada temperatur gas buang (btu/lb)

hf = entalpi pada temperatur udara ruang (btu/lb)

b. Kerugian kalor karena hidrogen (H) yang terdapat dalam bahan bakar (Q2)

Kerugian ini disebabkan karena kandungan unsur hidrogen (H) dalam bahan bakar,

yang bila terbakar akan bereaksi dengan oksigen dari udara dan berbentuk uap air

(H2O).

Besarnya kerugian ini dirumuskan dengan:

Q2=9 H y(hg−hf )………………………………………………….(4.6b)

Dimana Hy = prosentase hidrogen dalam bahan bakar.

c. Kerugian kalor untuk menguapkan air yang terdapat dalam udara pembakaran (Q3)

Karena udara yang masuk ke dalam ruangan pembakaran tidak kering dan masih

mengandung air, maka terdapat panas yang hilang untuk menguapkan air yang

terkandung dalam udara tersebut.

Besarnya kerugian kalor ini dapat dirumuskan dengan:

Q3=U s . M v .0,6(t g−t a)……………………………………………(4.6c)

Dimana:

Us = berat udara pembakaran sebenarnya (lb/lb BB)

Mv = prosentase penguapan udara masuk dapur dikalikan dengan nilai

kelembaban udara pada temperatur ruang.

tg = temperatur gas buang (0F)

ta = temperatur ruang (0F)

d. Kerugian kalor karena pembakaran yang tidak sempurna (Q4)

Gas CO yang terdapat dalam gas asap menunjukkan bahwa sebagian bahan bakar ada

yang terbakar tidak sempurna. Hal ini terjadi karena kekurangan udara atau distribusi

udara yang kurang baik.

Kerugian kalor akibat pembakaran yang tidak sempurna ini dirumuskan dengan:

Q4=CO

CO2+CO×10160 C1……………………………………………(4.6d)

Dimana:

CO = prosentase gas CO dalam asap

CO2 = prosentase gas CO2 dalam asap

C1 = karbon actual yang habis terbakar (lb/lb BB)

e. Kerugian kalor karena terdapat unsur karbon yang tidak ikut terbakar dalam sisa

pembakaran (Q5)

Kerugian ini dapat dirumuskan dengan:

Q5=14540 M r Cr

M bb

……………………………………………….............(4.6e)

Dimana:

Mr = massa refuse (lb/jam)

Cr = prosentase karbon yang tidak terbakar dalam refuse

Mbb = laju aliran massa bahan bakar (lb/jam)

f. Kerugian cerobong (Q6)

Kerugian cerobong ini disebabkan oleh gas asap yang meninggalkan cerobong masih

mengandung energi tinggi.

Kerugian cerobong dirumuskan dengan:

Q6=G s .C p ( t g−t a )………………………………………………....(4.6f)

Dimana:

Gs = berat gas asap sebenarnya (kg/kg)

tg = temperatur gas buang (0K)

ta = temperatur udara ruang (0K)

Cp = panas jenis rata-rata dari gas asap (kJ/kg0K)

g. Kerugian kalor karena radiasi dan lain-lain (Q7)

Terjadi akibat penghantaran dan pemancaran panas dari peralatan ketel, misalnya

pada badan ketel dan lain-lain.

Besarnya kerugian ini dirumuskan dengan:

Q7=4 % . LHV …………………………………………………….…(4.6g)

Apabila rugi-rugi kalor tersebut di atas dinyatakan dalam prosentase, maka

persamaannya adalah sebagai berikut:

Qn¿=

Qn

LHV×100 %................................................................................(4.6h)

Dimana Qn merupakan rugi-rugi kalor dari Q1 sampai Q7

4.9 Rumus Perhitungan Efisiensi Ketel Uap

Dengan diketahuinya kerugian-kerugian kalor dari hasil pembakaran pada suatu

ketel, maka dapat dihitung efisiensi dari ketel tersebut, yang besarnya dirumuskan:

η = LHV− (rugi2 total )

LHV×100 %

= 100%−(Q1+Q 2+Q3+Q 4+Q5+Q6+Q7)……………………..(4.7)

(w. Culp, Archie. Jr.1989:211)

Berdasarkan perhitungan yang dilakukan didapatkan data sebagai berikut :

Aktual Design

Perhitungan Pembakaran

a. HHV

b. LHV

27210, 061 kJ/kg

25690,180 kJ/kg

Kebutuhan Udara Pembakaran

a. Kebutuhan udara bahan

bakar secara teoritis

b. Kebutuhan udara bahan

bakar sebenarnya

8,791 kg/kg BB

13,627 kg/kgBB

Gas Asap

c. Berat gas asap teoritis (Gt)

d. Berat gas asap sebenarnya

(Gs)

9,7214 kg/kg BB

14,408 kg/kg BB

Karbon Yang Tidak Terbakar

Ar

Cr

Mr

31,92 %

0,148 kg/kg BB

7648,64 kg/hr

Karbon Aktual Yang Habis

Terbakar (Ct)

h. Kerugian kalor karena

bahan bakar (Q1)

i. Kerugian kalor karena

hidrogen (H) yang

terdapat dalam bahan

bakar (Q2)

j. Kerugian kalor untuk

menguapkan air yang

terdapat dalam udara

pembakaran (Q3)

k. Kerugian kalor karena

pembakaran yang tidak

sempurna (Q4)

l. Kerugian kalor karena

terdapat unsur karbon

yang tidak ikut terbakar

dalam sisa pembakaran

(Q5)

m. Kerugian cerobong (Q6)

n. Kerugian kalor karena

radiasi dan lain-lain (Q7)

2,71 %

8,2 %

0,083 %

0 %

1,3 %

7,2 %

4 %

Efisiensi Boiler CFB 77 % 87,67 % *

Catatan* : Data diambil dari manual book

4.10 Pembahasan

Boiler tipe CFB berperan sangat penting dalam menghasilak stean yang digunakan

untuk mengerakkan turbin dengan kecepatan 300 Rpm.

Efisiensi kinerja Boiler unit 3 yang didapat dari perhitungan adalah 77 % sehingga

kondisi alat ini masih dalam keadaan baik untuk digunakan dalam prosesnya.

Jika dibandingkan dengan data design, boiler ini mengalami penurunan. Hal tersebut

terjadi karena kehilangan energi dan peluang efisiensi. Untuk itu dilakukan upaya

peningkatan efisiensi dengan melakukan beberapa hal, yaitu :

1. Pengendalian suhu cerobong

2. Pemanasan awal air umpan menggunakan economizers

3. Pemanas awal udara pembakaran

4. Minimalisasi pembakaran yang tidak sempurna

5. Pengendalian udara berlebih

6. Penghindaran kehilangan panas radiasi dan konveksi

7. Pengendalian blowdown secara otomatis

8. Pengurangan pembentukan kerak dan kehilangan jelaga

9. Pengurangan tekanan steam di boiler

10. Pengendalian kecepatan variabel untuk fan, blower dan pompa

11. Pengendalian beban boiler

12. Penggantian Boiler

BAB V

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan tersebut dapat disimpulkan bahwa Pembangkit

Listrik Tenaga Uap (PLTU) Sektor Pembangkitan Tarahan merupakan perusahaan milik negara

yang berfungsi sebagai penghasil listrik untuk se-Sumatera kecuali Sumatera Utara dan Aceh dengan

bahan bakar nonBBM yaitu batubara berkalori rendah. PLTU unit 3 dan 4 ini memiliki kapasitas 2 x

100 MW yang berlokasi di Desa Ranggai Tri Tunggal (Desa Tarahan), Kecamatan Ketibung,

Kabupaten Lampung Selatan, Provinsi Lampung.

Dalam PLTU terdapat berbagai bagian-bagian atau proses-proses yaitu penyaringan

dan melemahkan biota-biota laut yang dilakukuan pada bagian Chlorination Plant, mengubah

air laut menjadi air tawar yang dilakukan pada proses Desalination Plant, mengelola air

tawar menjadi air demineral dengan condactivity 0,5µs/cm dilakukan pada proses Water

Treatment Plant, sampai pada pengolahan limbah sehingga air limbah sesuai dengan kualitas

baku mutu yang diizinkan sebelum dibuang ke lingkungan yang dilakukan pada proses Waste

Water Treatment Plant.

Dari hasil perhitungan efisiensi boiler unit 3 yang dilakukan dapat diketahui bahwa

boiler tersebut dalam kondisi baik, namun mengalami penurunan dari data design. Untuk itu

upaya meningkatkan efisiensi boiler perlu dilakukan beberapa hal yaitu :

1. Pengendalian suhu cerobong

2. Pemanasan awal air umpan menggunakan economizers

3. Pemanas awal udara pembakaran

4. Minimalisasi pembakaran yang tidak sempurna

5. Pengendalian udara berlebih

6. Penghindaran kehilangan panas radiasi dan konveksi

7. Pengendalian blowdown secara otomatis

8. Pengurangan pembentukan kerak dan kehilangan jelaga

9. Pengurangan tekanan steam di boiler

10. Pengendalian kecepatan variabel untuk fan, blower dan pompa

11. Pengendalian beban boiler

12. Penggantian Boiler