Boiler

7/18/2019 Boiler

http://slidepdf.com/reader/full/boiler-569bef2e19b7c 1/10

MODUL 4 AUDIT ENERGY IR.YURIADI KUSUMA M.Sc.

MODUL 4

Dapat juga digunakan sebuah metode yang lebih sederhana: Persentase kehilangan

panas yang disebabkan oleh gas kering cerobong

Tahap 5: Menghitung efisiensi boiler dan rasio penguapan boiler

Audit Energy

Ir. Yuriadi Kusuma, M.Sc.

Pusat Penge!angan "a#an A$ar

Universitas Mercu Buana%&' 1

7/18/2019 Boiler



Efisiensi boiler (n) = 100 (i ! ii ! iii ! i" ! " ! "i ! "ii)

i# $ehilangan panas karena gas buang kering : %&'%

ii# $ehilangan panas karena penguapan air yang terbentuk karena adanya ' dala* bahan

bakar : +&10

iii# $ehilangan panas karena kadar air dala* udara : 0&,1+

i"# $ehilangan panas karena radiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitung : '

= 100 -%&'%!+&10!0&,1+!'.

= 100 / 1+&0' = , (perkiraan)

2asio penguapan = Panas yang digunakan untuk pe*bangkitan stea*3 Panas yang

dita*bahkan ke stea*

= 10'00 4 0&, 3 (00)

= 1&11 (bandingkan dengan rasio penguapan untuk boiler yang berbahan bakar *inyak = 1,)

Keuntungan metode tidak langsung 6apat diketahui neraca bahan dan energi yang lengkap untuk setiap aliran& yang dapat

*e*udahkan dala* *engidentifikasi opsiopsi untuk *eningkatkan efisiensi boiler#

Kerugian metode tidak langsung

Perlu 7aktu la*a

Me*erlukan fasilitas laboratoriu* untuk analisis

3.2 Blowdown Boiler

8ika air dididihkan dan dihasilkan stea*& padatan terlarut yang terdapat dala* air akan

tinggal di boiler# 8ika banyak padatan terdapat dala* air u*pan& padatan tersebut akan

terpekatkan dan akhirnya akan *encapai suatu tingkat di*ana kelarutannya dala* air akan

terla*paui dan akan *engendap dari larutan# 6iatas tingkat konsenrasi tertentu& padatan

tersebut *endorong terbentuknya busa dan *enyebabkan terba7anya air ke stea*# Endapan

9uga *engakibatkan terbentunya kerak di bagian dala* boiler& *engakibatan pe*anasan

sete*pat *en9adi berlebih dan akhirnya *enyebabkan kegagalan pada pipa boiler# leh

karena itu penting untuk *engendalikan tingkat konsentrasi padatan dala* suspensi dan yang

terlarut dala* air yang dididihkan# al ini dicapai oleh proses yang disebut ;blowing down<&

di*ana se9u*lah tertentu "olu*e air dikeluarkan dan secara oto*atis diganti dengan air

u*pan / dengan de*ikian akan tercapai tingkat opti*u* total padatan terlarut (T6) dala*air boiler dan *e*buang padatan yang sudah rata keluar dari larutan dan yang cenderung

tinggal pada per*ukaan boiler# Blowdown penting untuk *elindungi per*ukaan penukar

panas pada boiler# >alau de*ikian& Blowdown dapat *en9adi su*ber kehilangan panas yang

cukup berarti& 9ika dilakukan secara tidak benar#

Sampling Air Boiler

a*pel air boiler akan berguna hanya 9ika sa*pel ini *e7akili kondisi dibagian dala*

boiler . leh karena itu sa*pelsa*pel yang dia*bil dari gelas pengukur ketinggian air& yang

tergantung di luar ruang control& atau dekat pipa pe*asukan air u*pan na*paknya sangat

tidak akurat#

a*pel yang dia*bil dari shell boiler tidak a*an dan tidak akurat sebab airnya dala*keadaan bertekanan dan sebagian akan *enye*prot *en9adi stea*& sehingga konsentrasi

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



T6 yang terukur lebih tinggi pada sa*pel daripada didala* boiler# ?erdasarkan hasil

analisis sa*pel& sangat u*u* ter9adi bah7a air boiler yang diblo7do7n lebih banyak

daripada yang diperlukan# Penyelesaiannya adalah *enggunakan pendingin sa*pel untuk

*enga*bil air dari boiler#

Pendigin sa*pel adalah penukar panas berukuran kecil yang *enggunakan air dingin untuk

*endinginkan sa*pel pada saat dia*bil& oleh karena itu *engurangi se*protan&*eningkatkan kea*anan operator dan ketelitian sa*pel# 6ala* beberapa sisti* oto*atis&

sensor kondukti"itas dipasang langsung ke shell boiler untuk *e*antau tingkat T6 secara

terus *enerus# @lasan lain untuk sisti* kendali T6 oto*atis adalah untuk *enghindari

pengaruh beban stea* yang ber"ariasi& la9u kondensat yang ke*bali& dan kualitas air make-

up

pada hasil sa*pel#

3.2.1 Konduktivita e!agai indikator kualita air !oiler

6ikarenakan peker9aan *engukur T6 pada sisti* air boiler *erupakan peker9aan yang

*e*bosankan dan *e*akan 7aktu& *aka digunakan pengukuran kondukti"itas untuk *e*antau T6 keseluruhan yang ada dala* boiler# Peningkatan dala* kondukti"itas

*enun9ukan kenaikan Apence*aranB air boiler# Metode kon"ensional untuk *e*blowdown

boiler tergantung pada dua 9enis blowdown: se7aktu7aktu dan kontinyu#

Blowdown yang sewaktu-waktu/ intermittent

Blowdown yang se7aktu7aktu dioperasikan secara *anual *enggunakan sebuah kran yang

dipasang pada pipa pe*buangan pada titik terendah shell boiler untuk *engurangi para*eter

(T6 atau kondukti"itas& p& konsentasi ilica dan Cosfat) dala* batasan yang sudah

ditentukan sehingga tidak berpengaruh buruk terhadap kualitas stea*# 8enis blowdown ini

9uga *erupakan *etode efektif untuk *e*buang padatan yang telah lepas dari larutan dan

*ene*pati pipa api dan per*ukaan dala* shell boiler . Pada blowdown yang se7aktu7aktu&

9alur yang berdia*eter besar dibuka untuk 7aktu sesaat& yang didasarkan pada aturan u*u*

*isalnya Asekali dala* satu shift untuk 7aktu ' *enitB# Blowdown yang se7aktu7aktu

*enyebabkan harus dita*bahkannya air u*pan ke dala* boiler dala* 9u*lah besar dan

dala* 7aktu singkat& sehingga *e*butuhkan po*pa air u*pan yang lebih besar daripada

9ika digunakan blowdown kontinyu# 8uga& tingkat T6 akan ber"ariasi& sehingga

*enyebabkan fluktuasi ketinggian air dala* boiler karena perubahan dala* ukuran

gele*bung steam dan distribusinya yang setara dengan perubahan dala* konsentrasi padatan#

8uga& se9u*lah besar energi panas hilang karena blowdown yang se7aktu7aktu#

Blowdown yang kontinyuTerdapat pe*asukan yang tetap dan konstan se9u*lah kecil aliran air boiler kotor& dengan

penggantian aliran *asuk air u*pan yang tetap dan konstan# al ini *en9a*in T6 yang

konstan dan ke*urnian stea* pada beban stea* tertentu# $ran blowdown hanya diatur satu

kali untuk kondisi tertentu& dan tidak perlu lagi diatur setiap saat oleh operator# >alaupun

se9u*lah besar panas dia*bil dari boiler& tetapi ada peluang pe*anfaatan ke*bali panas ini

dengan *enge*buskannya ke flash tank dan *engasilkan flash steam# Flash steam ini dapat

digunakan untuk pe*anasan a7al air u*pan boiler# 8enis blowdown ini u*u* digunakan

pada boiler bertekanan tinggi#

2esidu blowdown yang *eninggalkan flash vessel *asih *engandung energi panas yang

cukup dan dapat di*anfaatkan ke*bali dengan *e *asang sebuah penukar panas untuk

*e*anaskan air make-up dingin# isti* pe*anfaatan ke*bali panas blowdown yang lengkapseperti yang diga*barkan diba7ah dapat *e*anfaatkan hingga 0 energi yang terkandung

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



dala* blowdown, yang dapat diterapkan pada berbagai ukuran boiler stea* dengan 7aktu

penge*balian *odalnya bisa ke*bali hanya dala* beberapa bulan#

Da*bar 1,# ke*a Pe*anfaatan $e*bali Panas dari Blowdown ?oiler

?esarnya 9u*lah blowdown yang diperlukan untuk *engendalikan konsentrasi padatan air

boiler dihitung dengan *enggunakan ru*us berikut:

?lo7do7n : = a3b 4 100 #

8ika batasan *aksi*u* T6 yang diperbolehkan sebagai*ana dala* boiler paket adalah

sebesar ,000 pp*& persen air make up adalah 10 persen dan T6 dala* air make up adalah

,00 pp*& *aka persentase blowdownnya adalah sebagai berikut:

= ,00 4 10 3 ,000

= 1

8ika la9u penguapan boiler sebesar ,000 kg3 9a* *aka la9u blowdown yang diperlukan

adalah:

= ,000 4 1 3 100

= ,0 kg39a*

3.2.3 Keuntungan pengendalian blowdown

Pengendalian blowdown boiler yang baik dapat secara signifikan *enurunkan biaya

perlakuan dan operasional yang *eliputi:

?iaya perlakuan a7al lebih rendah

$onsu*si air make-up lebih sedikit>aktu penghentian untuk pera7atan *en9adi berkurang

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



F*ur pakai boiler *eningkat

Pe*akaian bahan ki*ia untuk pengolahan air u*pan *en9adi lebih rendah

3.3 "engola#an Air Umpan BoilerMe*produksi stea* yang berkualitas tergantung pada pengolahan air yang benar untuk

*engendalikan ke*urnian stea*& endapan dan korosi# ebuah boiler *erupakan bagian darisisti* boiler& yang *eneri*a se*ua bahan pence*ar dari sisti* didepannya# $iner9a boiler&

efisiensi& dan u*ur layanan *erupakan hasil langsung dari pe*ilihan dan pengendalian air

u*pan yang digunakan dala* boiler#

8ika air u*pan *asuk ke boiler& kenaikan suhu dan tekanan *enyebabkan ko*ponen air

*e*iliki sifat yang berbeda# a*pir se*ua ko*ponen dala* air u*pan dala* keadaan

terlarut# >alau de*ik ian& diba7ah kondisi panas dan tekanan ha*pir seluruh ko*ponen

terlarut keluar dari larutan sebagai padatan partikuat& kadangkadang dala* bentuk kristal dan

pada 7aktu yang lain sebagai bentuk a*orph. 8ika kelarutan ko*ponen spesifik dala* air

terle7ati& *aka akan ter9adi pe*bentukan kerak dan endapan# @ir boiler harus cukup bebas

dari pe*bentukan endapan padat supaya ter9adi perpindahan panas yang cepat dan efisien dan

harus tidak korosif terhadap loga* boiler#

3.3.1 "engendalian endapan

Endapan dala* boiler dapat diakibatkan dari kesadahan air u*pan dan hasil korosi dari

sisti* kondensat dan air u*pan# $esadahan air u*pan dapat ter9adi karena kurangnya sisti*

pelunakan#

Endapan dan korosi *enyebabkan kehilangan efisiensi yang dapat *enyebabkan kegagalan

dala* pipa boiler dan ketidak*a*puan *e*produksi stea*# Endapan bertindak sebagai

isolator dan *e*perla*bat perpindahan panas# e9u*lah besar endapan diseluruh boiler

dapat *engurangi perpindahan panas yang secara signifikan dapat *enurunkan efisiensi

boiler# ?erbagai 9enis endapan akan *e*pengaruhi efisiensi boiler secara berbedabeda&sehingga sangat penting untuk *enganalisis karakteristik endapan# Efek pengisolasian

terhadap endapan *enyebabkan naiknya suhu loga* boiler dan *ungkin dapat *enyebabkan

kegagalan pipa karena pe*anasan berlebih#

3.3.2 Kotoran $ang mengaki!atkan pengendapan

?ahan ki*ia yang paling penting dala* air yang *e*pengaruhi pe*bentukan endapan

dala* boiler adalah gara* kalsiu* dan *agnesiu* yang dikenal dengan gara* sadah#

$alsiu* dan *agnesiu* bikarbonat larut dala* air *e*bentuk larutan basa3alkali dan

gara*gara* tersebut dikenal dengan kesadahan alkali# Dara*gara* tersebut terurai dengan

pe*anasan& *elepaskan karbon dioksida dan *e*bentuk lu*pur lunak& yang ke*udian

*engendap# al ini disebut dengan kesadahan se*entara / kesadahan yang dapat dibuangdengan pendidihan#

$alsiu* dan *agnesiu* sulfat& klorida dan nitrat& dll#& 9ika dilarutkan dala* air secara

ki*ia7i akan *en9adi netral dan dikenal dengan kesadahan nonalkali# ?ahan tersebut

disebut bahan ki*ia sadah per*anen dan *e*bentuk kerak yang keras pada per*ukaan

boiler yang sulit dihilangkan# ?ahan ki*ia sadah nonalkali terlepas dari larutannya karena

penurunan daya larut dengan *eningkatnya suhu& dengan pe*ekatan karena penguapan yang

berlangsung dala* boiler& atau dengan perubahan bahan ki*ia *en9adi senya7a yang kurang

larut#

3.3.3 Silika

$eberadaan silika dala* air boiler dapat *eningkatkan pe*bentukan kerak silika yang keras#

ilika dapat 9uga berinteraksi dengan gara* kalsiu* dan *agnesiu*& *e*bentuk silikatkalsiu* dan *agnesiu* dengan daya kondukti"itas panas yang rendah# ilika dapat

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



*eningkatkan endapan pada sirip turbin& setelah terba7a dala* bentuk tetesan air dala*

stea*& atau dala* bentuk yang *udah *enguap dala* stea* pada tekanan tinggi# 6ua 9enis

uta*a pengolahan air boiler adalah pengolahan air internal dan eksternal#

3.3.4 "engola#an air internal

Pengolahan internal adalah pena*bahan bahan ki*ia ke boiler untuk *encegah pe*bentukankerak# enya7a pe*bentuk kerak diubah *en9adi lu*pur yang *engalir bebas& yang dapat

dibuang dengan blowdown# Metode ini terbatas pada boiler di*ana air u*pan *engandung

gara* sadah yang rendah& dengan tekanan rendah& kandungan T6 tinggi dala* boiler dapat

ditoleransi& dan 9ika 9u*lah airnya kecil# 8ika kondisi tersebut tidak terpenuhi *aka la9u

blowdown yang tinggi diperlukan untuk *e*buang lu*pur# al tersebut *en9adi tidak

ekono*is sehubungan dengan kehilangan air dan panas#

8enis su*ber air yang berbeda *e*erlukan bahan ki*ia yang berbeda pula# enya7a seperti

sodiu* karbonat& sodiu* alu*inat& sodiu* fosfat& sodiu* sulfit dan ko*ponen sayuran atau

senya7a inorganik seluruhnya dapat digunakan untuk *aksud ini# Fntuk setiap kondisi air

diperlukan bahan ki*ia tertentu# arus dikonsultasikan dengan seorang spesialis dala*

*enentukan bahan ki*ia yang paling cocok untuk digunakan pada setiap kasus# Pengolahanair hanya dengan pengolahan internal tidak direko*endasikan#

3.3.% "engola#an Air &kternal

Pengolahan eksternal digunakan untuk *e*buang padatan tersuspensi& padatan telarut

(teruta*a ion kalsiu* dan *agnesiu* yang *erupakan penyebab uta*a pe*bentukan kerak)

dan gas gas terlarut (oksigen dan karbon dioksida)#

Proses perlakuan eksternal yang ada adalah:

Pertukaran ion

6eaerasi (*ekanis dan ki*ia)s*osis balik

Penghilangan *ineral3 de*ineralisasi

ebelu* digunakan cara diatas& perlu untuk *e*buang padatan dan 7arna dari bahan baku

air& sebab bahan tersebut dapat *engotori resin yang digunakan pada bagian pengolahan

berikutnya#

Metode pengolahan a7al adalah sedi*entasi sederhana dala* tangki pengendapan atau

pengendapan dala* clarifiers dengan bantuan koagulan dan flokulan# Penyaring pasir

bertekanan& dengan aerasi untuk *enghilangkan karbon dioksida dan besi& dapat digunakan

untuk *enghilangkan gara*gara* loga* dari air su*ur#

Tahap perta*a pengolahan adalah *enghilangkan gara* sadah dan gara* nonsadah#

Penghilangan hanya gara* sadah disebut pelunakan& sedangkan penghilangan total gara*dari larutan disebut penghilangan *ineral atau de*ineralisasi# Proses pengolahan air

eksternal di9elaskan diba7ah ini#

Proses pertukaran ion (Plant Pelunakan)

Pada proses pertukaran ion& kesadahan dihilangkan dengan *ele7atka air pada bed Geolit

ala* atau resin sintetik dan tanpa pe*bentukan endapan# 8enis paling sederhana adalah

;pertukaran basa< di*ana ion kalsiu* dan *agnesiu* ditukar dengan ion sodiu*# etelah

9enuh& dilakukan regenerasi dengan sodiu* klorida# Dara* sodiu* *udah larut& tidak

*e*bentuk kerak dala* boiler# 6ikarenakan penukar basa hanya *enggantikan kalsiu* dan

*agnesiu* dengan sodiu*& *aka tidak *engurangi kandungan T6& dan besarnya

blowdown# Penukar basa ini 9uga tidak *enurunkan alkalinitasnya#

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



6e*ineralisasi *erupakan penghilangan lengkap seluruh gara*# al ini dicapai dengan

*enggunakan resin AkationB& yang *enukar kation dala* air baku dengan ion hidrogen

*enghasilkan asa* hidroklorida& asa* sulfat dan asa* karbonat# @sa* karbonat dihilangkan

dala* *enara degassing di*ana udara dihe*buskan *elalui air asa*# ?erikutnya& air

*ele7ati resin AanionB& yang *enukar anion dengan asa* *ineral (*isalnya asa* sulfat)

dan *e*bentuk air# 2egenerasi kation dan anion perlu dilakuakan pada 9angka 7aktu tertentudengan *enggunakan asa* *ineral dan soda kaustik# Penghilangan lengkap silika dapat

dicapai dengan pe*ilihan resin anion yang benar# Proses pertukaran ion& 9ika diperlukan&

dapat digunakan untuk de*ineralisasi yang ha*pir total& seperti untuk boiler pe*bangkit

tenaga listrik#

De-aerasi

6ala* deaerasi& gas terlarut& seperti oksigen dan karbon dioksida& dibuang dengan

pe*anasan a7al air u*pan sebelu* *asuk ke boiler# eluruh air ala* *engandung gas

terlarut dala* larutannya# Dasgas tertentu seperti karbon dioksida dan oksigen& sangat

*eningkatkan korosi# ?ila dipanaskan dala* sisti* boiler& karbon dioksida (H') dan

oksigen (') dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air (') *e*bentuk asa*

karbonat ('H,)#

Penghilangan oksigen& karbon dioksida dan gas lain yang tidak dapat tere*b unkan dari air

u*pan boiler sangat penting bagi u*ur peralatan boiler dan 9uga kea*anan operasi# @sa*karbonat *engkorosi loga* *enurunkan u*ur peralatan dan pe*ipaan# @sa* ini 9uga

*elarutkan besi (Ce) yang 9ika ke*bali ke boiler akan *engala*i pengendapan dan

*eyebabkan ter9adinya pe*bentukan kerak pada boiler dan pipa# $erak ini tidak hanya

berperan dala* penurunan u*ur peralatan tapi 9uga *eningkatkan 9u*lah energi yang

diperlukan untuk *encapai perpindahan panas#

6eaerasi dapat dilakukan dengan deaerasi *ekanis& deaerasi ki*ia7i& atau duaduanya#

De-aerasi mekanis 6eaerasi *ekanis untuk penghilangan gas terlarut digunakan sebelu*

pena*bahan bahan ki*ia untuk oksigen# 6eaerasi *ekanis didasarkan pada huku* fisika

Hharles dan enry# ecara ringkas& huku* tersebut *enyatakan bah7a penghilangan oksigen

dan karbon dioksida dapat dise*purnakan dengan pe*anasan air u*pan boiler& yang akan

Menurunkan konsentrasi oksigen dan karbon dioksida di sekitar at*osfir air u*pan# 6eaerasi *ekanis dapat *en9adi yang paling ekono*is& beroperasi pada titk didih air pada

tekanan dala* de-aerator # 6eaerasi *ekanis dapat ber9enis "aku* atau bertekanan# 6e

aerator 9enis "aku* beroperasi diba7ah tekanan at*osfir& pada suhu sekitar 'o H& dan dapat

*enurunkan kandungan oksigen dala* air hingga kurang dari 0&0' *g3liter# Po*pa "aku*

atau steam ejectors diperlukan untuk *encapai kondisi "aku*# 6eaerator 9enis bertekanan

beroperasi dengan *e*biarkan stea* *enu9u air u*pan *elalui klep pengendali tekanan

untuk *encapai tekanan operasi yang dikehendaki& dan dengan suhu *ini*u* 105 oH# tea*

*enaikan suhu air *enyebabkan pelepasan gas ' dan H' yang dikeluarkan dari sisti*#

8enis ini dapat *engurangi kadar oksigen hingga 0&005 *g3liter#

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



Da*bar 1# 6eaerasi *ekanis

?ila terdapat kelebihan stea* tekanan rendah& tekanan operasi dapat dipilih untuk

*enggunakan stea* ini sehingga akan *eningkatkan ekono*i bahan bakar# 6ala* sisti*

boiler& stea* lebih disukai untuk deaerasi sebab:

tea* pada dasarnya bebas dari ' dan H'

tea* tersedia dengan *udah

tea* *ena*bah panas yang diperlukan untuk *elengkapi reaksi

De-aerasi kimiawi

e*entara deaerators *ekanis yang paling efisien *enurunkan oksigen hingga ke tingkat

yang sangat rendah (0&005 *g3liter)& na*un 9u*lah oksigen yang sangat kecil sekalipun dapat

*enyebabkan bahaya korosi terhadap sisti*# ebagai akibatnya& praktek pengoperasian yang

baik *e*erlukan penghilangan oksigen yang sangat sedikit tersebut dengan bahan ki*ia pereaksi oksigen seperti sodiu* sulfit atau hidrasin# odiu* sulfit akan bereaksi dengan

oksigen *e*bentuk sodiu* sulfat yang akan *eningkatkan T6 dala* air boiler dan

*eningkatkan blowdown dan kualitas air make-up# ydrasin bereaksi dengan oksigen

*e*bentuk nitrogen dan air# enya7a tersebut selalu digunakan dala* boiler tekanan tinggi

bila diperlukan air boiler dengan padatan yang rendah& karena senya7a tersebut tidak

*eningkatkan T6 air boiler#

Osmosis balik

s*osis balik *enggunakan kenyataan bah7a 9ika larutan dengan konsentrasi yang

berbedabeda dipisahkan dengan sebuah *e*bran semi-permeable& air dari larutan yang

berkonsentrasi lebih kecil akan *ele7ati *e*bran untuk *egencerkan cairan yang

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



berkonsentrasi tinggi# 8ika cairan yang berkonsentrasi tinggi tersebut diberi tekanan&

prosesnya akan dibalik dan air dari larutan ya ng berkonsentrasi tinggi *engalir ke larutan

yang lebih le*ah# al ini dikenal dengan os*osis balik#

Audit Energy




7/18/2019 Boiler



$ualitas air yang dihasilkan tergantung pada konsentrasi larutan pada sisi tekanan tinggi dan

perbedaan tekanan yang *elintasi *e*bran# Proses ini cocok untuk air yang *e*iliki T6

yang sangat tinggi& seperti air laut#

Audit Energy Pusat Penge!angan "a#an A$ar%&' 10

Boiler

Documents

Transcript of Boiler