Efisiensi Boiler CRM

59
LEMBAR PENGESAHAN EFISIENSI BOILER DI UTILITY COLD ROLLING MILL (CRM) Cilegon, Agustus 2009 Menyetujui: Manajemen Energi dan Manajemen Energi dan Sumber Daya, Sumber Daya, M. Yusuf Marhaban Aries Setiadi Manager Pembimbing Dinas Administrasi Diklat Asmariah Superintendent i

Transcript of Efisiensi Boiler CRM

Page 1: Efisiensi Boiler CRM

LEMBAR PENGESAHAN

EFISIENSI BOILER DI UTILITY COLD ROLLING MILL (CRM)

Cilegon, Agustus 2009

Menyetujui:

Manajemen Energi dan Manajemen Energi dan

Sumber Daya, Sumber Daya,

M. Yusuf Marhaban Aries Setiadi

Manager Pembimbing

Dinas Administrasi Diklat

Asmariah

Superintendent

Mengetahui :

Teknik Konversi Energi Teknik Konversi Energi

Politeknik Negeri Bandung Politeknik Negeri Bandung

Ketua, Pembimbing,

Ign. Riyadi Mardiyanto, MT. Teguh Sasono, M . T

NIP. 132 137 955 NIP. 132 140 882

i

Page 2: Efisiensi Boiler CRM

LEMBAR EVALUASI

MAHASISWA JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Setelah melakukan Kerja Praktek di PT. Krakatau Steel, yang dimulai sejak

Tgl. 21 Juli 2009 s/d 30 Agustus 2009, maka :

NAMA : Esti Purnamasari

NIM : 07221009

JURUSAN : Teknik Konversi Energi

Tempat Kerja Praktik : PT. Krakatau Steel (Persero)

No Aspek yang dinilai Parameter Nilai*

1

Beradaptasi

Kehadiran

2 Motivasi

3 Substansi

4

Komunikasi Verbal

Tugas KP

5 Kreativitas/Ide

6 Penguasaan Materi

7 Komunikasi Tertulis Laporan KP

(*) Nilai :

A. (85-100)

B. (70-84)

C. (60-69)

D. (<60)

Dinyatakan berhasil dengan Nilai Akhir : ( A, B, C, D )

Cilegon, Agustus 2009

Hormat Kami,

(.............................................)

ii

Page 3: Efisiensi Boiler CRM

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat-NYA dan

karunia-NYA penulis dapat menyelesaikan laporan kerja praktik ini. Laporan ini

merupakan syarat dalam menempuh mata kuliah kerja praktek di Jurusan Teknik Konversi

Energi, Program Studi Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.

Dalam penulisan laporan kerja praktik ini, penulis menyadari atas segala

kekurangan yang ada mengingat keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki

oleh penulis. Oleh karena itu, dengan lapang hati penulis bersedia menerima segala

kritikan dan saran yang membangun untuk kemajuan dimasa yang akan datang.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada berbagai

pihak yang telah membantu dan membimbing dalam menyelesaikan laporan ini, terutama

kepada:

1. Kedua orang tua yang senantiasa bersabar memberikan bimbingan dan dukungan.

Berkat kesabaran, kasih sayang dan doanya penulis dapat menyelesaikan laporan

ini.

2. Bapak Ign. Riyadi Mardiyanto, selaku Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi.

3. Bapak Teguh Sasono, selaku Koordinator Keja Praktik Jurusan Teknik Konversi

Energi.

4. Ibu Sri Wuryanti, selaku dosen pembimbing di kampus.

5. Bapak Aries Setiadi dan Bapak Didit A. Sigit yang telah membimbing penulis

selama kerja praktik di PT. Krakatau Steel.

6. Staf dan karyawan PT Krakatau Steel atas informasi yang terkait dengan

pelaksanaan kerja praktik.

7. Segenap dosen Jurusan Teknik Konversi Energi POLBAN yang telah memberikan

ilmu dan bimbingan kepada penulis.

8. Rekan-rekan kerja praktik (Budi dan Frian serta Bagus dari UNS) atas masukan dan

ide-ide dari kalian.

9. Teman-teman kelas 2A Teknik Konversi Energi yang selalu memberikan semangat

kepada penulis.

10. Bapak dan Ibu kost yang telah memberikan tempat tinggal yang cukup nyaman,

dan sarana kost-an yang memadai selama proses kerja praktik.

iii

Page 4: Efisiensi Boiler CRM

11. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan kerja praktik

ini.

Semoga Allah SWT membalas atas segala kebaikan yang telah mereka berikan

kepada penulis, baik berupa bimbingan ataupun hal lainnya sehingga penulis dapat

menyelesaikan laporan kerja praktik ini.

Akhir kata penulis berharap semoga kerja praktik ini bermanfaat.

Bandung, Agustus 2009

Penulis

iv

Page 5: Efisiensi Boiler CRM

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN...................................................................................................... i

LEMBAR EVALUASI.............................................................................................................ii

KATA PENGANTAR.............................................................................................................iii

DAFTAR ISI............................................................................................................................v

DAFTAR GAMBAR................................................................................................................vii

DAFTAR TABEL....................................................................................................................viii

BAB I PENDAHULUAN......................................................................................................... 1

1.1 Tinjauan Perusahaan.....................................................................................................1

1.1.1 Sejarah Singkat PT. Krakatau Steel.......................................................................1

1.1.2 Gambaran Umum Perusahaan...............................................................................2

1.1.3 Struktur Organisasi................................................................................................6

1.1.4 Disiplin Kerja.........................................................................................................7

1.2 Latar Belakang Masalah................................................................................................7

1.3 Tujuan Penyusunan Laporan.........................................................................................8

1.4 Ruang Lingkup..............................................................................................................8

1.5 Metode Pengumpulan Data...........................................................................................8

1.6 Lokasi dan Waktu Kerja Praktik...................................................................................9

1.7 Sistematika Penulisan Laporan.....................................................................................9

BAB II LANDASAN TEORI...................................................................................................10

2.1 Prinsip Kerja Boiler....................................................................................................10

2.1.1 Tipe Boiler...........................................................................................................10

2.1.2 Bagian-bagian boiler............................................................................................11

2.1.3 Alat Tambahan pada Ketel Boiler.......................................................................12

2.2 Bahan Bakar dan Proses Pembakaran.........................................................................13

2.2.1 Kebutuhan Udara Pembakaran............................................................................13

2.2.2 Gas Asap/ Flue Gas Hasil Pembakaran...............................................................14

2.3 Pengujian Boiler..........................................................................................................15

2.3.1 Neraca Panas........................................................................................................15

v

Page 6: Efisiensi Boiler CRM

2.3.2 Perpindahan Panas...............................................................................................15

2.3.3 Perhitungan Efisiensi Boiler................................................................................16

2.3.4 Parameter pengukuran.........................................................................................17

BAB III BOILER DI UTILITY CRM................................................................................... 18

3.1 Gambaran Umum Proses Produksi CRM...................................................................18

3.1.1 Plant Facilities/Fasilitas Pabrik............................................................................19

3.2 Spesifikasi Boiler........................................................................................................20

3.2.1 Prinsip Kerja Boiler.............................................................................................21

3.2.2 Cara Menghidupkan Alat Pembakaran................................................................22

3.2.3 Operasi dan Perawatan Boiler.............................................................................23

3.2.4 Kemungkinan Permasalahan Pada Boiler............................................................24

3.3 Distribusi Uap di Utility CRM...................................................................................25

BAB IV PENGOLAHAN DATA.......................................................................................... 26

4.1 Data Hasil Pengukuran................................................................................................26

4.2 Perhitungan Efisiensi Boiler.......................................................................................27

4.2.1 Boiler A...............................................................................................................27

4.2.2 Boiler C................................................................................................................28

4.3 Analisa........................................................................................................................28

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................... 29

5.1 Kesimpulan.................................................................................................................31

5.2 Saran............................................................................................................................31

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................. 33

LAMPIRAN........................................................................................................................... 34

vi

Page 7: Efisiensi Boiler CRM

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Proses Pabrik Besi Spons (HYL-III Process) ......................................................3

Gambar 1.2 Proses Pabrik Baja Slab........................................................................................3

Gambar 1.3 Proses Pabrik Baja Lembaran Panas ...................................................................4

Gambar 1.4 Proses Pabrik Baja Lembaran Dingin...................................................................5

Gambar 1.5 Proses Pabrik Baja Billet......................................................................................5

Gambar 1.6 Proses Pabrik Baja Kawat Batangan....................................................................6

Gambar 2.1 boiler pipa api.......................................................................................................10

Gambar 2.2 boiler pipa air........................................................................................................11

Gambar 2.3 Diagram neraca energi boiler...............................................................................15

Gambar 3.1 Aliran proses produksi di CRM............................................................................18

Gambar 3.2 Boiler di utility CRM............................................................................................21

vii

Page 8: Efisiensi Boiler CRM

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kebutuhan udara dan gas asap yang terjadi.............................................................14

Tabel 3.1 Kemungkinan Permasalahan pada Boiler................................................................24

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada boiler A.......................................................................26

Tabel 4.2 Data hasil pengukuran pada boiler C.......................................................................26

viii

Page 9: Efisiensi Boiler CRM

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tinjauan Perusahaan

Visi

Perusahaan baja terpadu dengan keunggulan kompetitif untuk tumbuh dan

berkembang secara berkesinambungan menjadi perusahaan terkemuka di dunia

Misi

Menyediakan produk baja bermutu dan jasa terkait bagi kemakmuran bangsa.

Kebijakan Lingkungan

Ketentuan peraturan lingkungan

Mencegah pencemaran lingkungan

Perbaikan lingkungan berkesinambungan

1.1.1 Sejarah Singkat PT. Krakatau Steel

Industri baja merupakan salah satu sarana perintis dalam menunjang pembangunan.

Oleh karena itu, pada tahun 1956 muncul gagasan bahwa negara yang sedang berkembang

perlu mendirikan industri baja oleh Ir. H. Djuanda (pada saat itu menjabat sebagai perdana

menteri). Usaha perintisannya dimulai dengan penelitian-penelitian awal yang dilakukan

oleh Biro Perancangan Negara yang bekerjasama dengan konsultan asing pada tahun 1957.

Proyek ini dinamakan Proyek-proyek Istimewa yang kemudian menjadi Proyek Besi Baja

Trikora pada tahun 1962. Pelaksanaannya memperoleh bantuan dana serta tenaga ahli dari

USSR. Dalam perencanaan awal, kemampuan produksi pabrik ini sekitar 100.000

ton/tahun produk baja kasar (terbuat dari besi tua di dalam tungku). Untuk memperlancar

jalannya produksi, maka didirikan beberapa sarana penunjang; seperti Pembangkit Listrik

Tenaga Uap (PLTU) dengan daya 400 MVA, pengendali dan penjernih air, pelabuhan serta

perusahaan-perusahaan yang berkaitan dan dapat membantu dalam kelancaran proses.

Pada tahun 1965 pengembangan pabrik terhenti akibat adanya revolusi oleh PKI.

Mesin yang berasal dari USSR telah datang, tetapi karena revolusi itu maka belum bisa

dioperasikan, sebagai usaha yang dilakukan untuk sementara waktu terhadap mesin-mesin

tersebut adalah dengan memeliharanya sebelum dioperasikan. Kemudian keadaan

berangsur membaik, maka produksi dapat dimulai dengan kondisi mesin-mesin yang

1

Page 10: Efisiensi Boiler CRM

tersimpan terlalu lama tetapi masih layak untuk dipakai sehingga dapat menghasilkan

produk yang sesuai dengan spesifikasinya.

Oleh karena itulah, maka dikeluarkan PP No. 33/1970 pada tanggal 31 Agustus

1970 tentang pembentukan PT. Krakatau Steel dan sebagai notarisnya adalah Tan Thong

Kie. Hingga tanggal 17 April 1975 sejak disahkannya PT. Krakatau Steel, pelaksanaan

operasinya masih dalam tanggung jawab PERTAMINA, maka pada saat itu melalui

Keppres No. 13/1975 oleh Bapak J. B. Sumarlin dibentuk suatu tim yang mengambil alih

segala pertanggung jawaban di PT. Krakatau Steel. Hal ini didukung dengan

dikeluarkannya Keppres No. 30/1975 tentang pengaturan pengalihan tanggung jawab

tentang kontrak-kontrak yang telah ditanda-tangani oleh PERTAMINA dan penempatan

organisasi PT. Krakatau Steel ke dalam lingkungan pembinaan Departemen Perindustrian

dan setelah itu perusahaan ini mutlak berada dibawah naungan BUMN.

Pada tahun 1977 diresmikan Pabrik Kawat, Pabrik Baja Tulangan dan Pabrik Baja

Profil. Kemudian pada tahun 1979 diresmikan Pabrik Besi Spons (Hyl-I), Pabrik Billet

Baja, Pabrik Batang Kawat dan Fasilitas infrastruktur (PLTU, Pengadaan Air, Pelsus

Cigading dan Telekomunikasi). Pada tahun 1983 diresmikan Pabrik Slab Baja-1 dan Pabrik

Baja Lembaran Panas. Pada tahun 1991 Pabrik Baja Lembaran Dingin merger menjadi

unit produksi PT. Krakatau Steel serta Pabrik Kawat, Pabrik Baja Tulangan dan Pabrik

Baja Profil menjadi PT Krakatau Wajatama. 2 tahun kemudian diresmikan Pabrik Besi

Spons Hyl-III & Pabrik Slab Baja-2. Pada tahun 1996 terjadi Restrukturisasi Perusahaan di

PLTU, Pengadaan Air, Pelabuhan dan Rumah Sakit.

1.1.2 Gambaran Umum Perusahaan

Dalam banyak segi, sejarah PT. Krakatau Steel merupakan sejarah industri besi-baja

Indonesia, karena mengingat bahwa ini termasuk industri hulu yang strategis sehingga erat

kaitannya dengan kebijakan pemerintah.

Unit-unit yang ada di PT. Krakatau Steel diantaranya yaitu:

Pabrik Besi Spons (Direct Reduction Iron atau DRI)

Bahan baku pembuatan besi yaitu pellet (bijih besi). Hasil produk dari DRI

dimanfaatkan oleh SSP1 & SSP2 sebagai bahan baku pembuatan baja slab dan oleh

BSP sebagai bahan baku pembuatan baja billet. Pabrik besi spons mereduksi langsung

bahan baku bijih besi pellet menjadi besi spons (sponge iron) dengan komposisi kimia

yang diinginkan.

2

Page 11: Efisiensi Boiler CRM

Gambar 1.1 Proses Pabrik Besi Spons (HYL-III Process)

Pabrik Baja Slab (Slab Steel Plant atau SSP)

Pabrik baja slab memanfaatkan hasil produksi dari pabrik besi spons sebagai bahan

baku pembuatan baja slab. Bahan baku dilebur dalam suatu dapur yang disebut

Electronic Arc Furnace (EAF). Setelah bahan baku dilebur dan ditambahkan bahan-

bahan paduan, maka baja cair siap untuk dicetak di unit Continues Casting Machine.

Pabrik Baja Slab menghasilkan baja slab dengan ukuran tebal 200mm, lebar 850mm –

1.480mm, panjang maksimum 12.000mm dan berat maksimum 30 ton.

Pabrik Baja Slab terdiri dari 4 EAF masing-masing berkapasitas 20 ton dan dua unit

mesin tuang kontinyu. Pabrik Baja Slab berkapasitas 1.000.000 ton/tahun, di mana

bahan baku utamanya adalah sponge iron. Selain itu ada pula Pabrik SSP II dengan

kapasitas 1,2 juta ton/tahun.

Gambar 1.2 Proses Pabrik Baja Slab

3

IRON ORE

DRI

H2

O

NATURAL GAS

O2

FUEL

H2O

CO2

REFORMER

FUEL

H2O

REACTOR

GAS HEAT

ER

Page 12: Efisiensi Boiler CRM

Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strip Mill atau HSM)

Pabrik ini memproduksi baja lembaran dengan pengerolan panas berkapasitas

1.000.000 ton/tahun, dan spesifikasi produk yang dihasilkan adalah sebagai berikut:

1. Hot Rolled Coil (HRC)

Mill Edge, lebar minimum 600mm, berat coil 5 – 30 ton

Silleted Coil Trimmed Edge, tebal maksimum 8mm, lebar minimum

100mm, diameter coil (ID) = 24” dan 30”.

2. Plat Baja

Hear Cut : tebal maksimum 25mm.

Gambar 1.3 Proses Pabrik Baja Lembaran Panas

Pabrik Baja Lembaran Dingin (Cold Rolling Mill atau CRM)

Pabrik ini memproduksi baja lembaran dengan pengerolan dingin dan bahan baku

yang berasal dari hasil produksi di HSM. Bahan baku tersebut mengalami pengerolan

dingin untuk mendapatkan produk baja lembaran dengan ketebalan dari 0,18 – 3 mm.

Kapasitas produksinya adalah 850.000 ton/tahun dengan kemungkinan pengembangan

sampai 1.500.000 ton/ tahun.

4

Page 13: Efisiensi Boiler CRM

Gambar 1.4 Proses Pabrik Baja Lembaran Dingin

Pabrik Baja Billet (Billet Steel Plant atau BSP)

BSP merupakan pabrik pengolahan besi spons dan scrap menjadi bahan setengah

jadi, yaitu billet. Pada prinsipnya proses pengolahan bahan baku yang dilakukan di

BSP sama dengan proses yang dilakukan di SSP, yaitu bahan baku dilebur dalam

suatu dapur yang disebut Electronic Arc Furnace.

Pabrik baja billet menghasilkan baja billet dengan ukuran penampang : 100mm x

100mm, 110mm x 110mm, 120mm x 120mm, panjang : 6m, 10m dan 12m, dengan

spesifikasi menurut standar SII 0412-1981. Bahan baku utama Pabrik Baja Billet

adalah sponge iron yang dihasilkan Pabrik Besi Spons. Pabrik Baja Billet mempunyai

kapasitas produksi lebih dari 500.000 ton/tahun.

Gambar 1.5 Proses Pabrik Baja Billet

5

Page 14: Efisiensi Boiler CRM

Pabrik Baja Batang Kawat (Wire Rod Mill atau WRM)

Wire Rod merupakan bahan setengah jadi yang sebagian besar digunakan sebagai

bahan baku dalam pembuatan kawat dengan bahan bakunya adalah billet baja.. Pabrik

Baja Batang Kawat menghasilkan batang kawat dengan diameter 5,5 – 14 mm,

disediakan dalam bentuk gulungan, dengan spesifikasi menurut standar SII 0242-1984

dan JIS 3505. Kapasitas pabrik batang kawat adalah 220.000 ton/ tahun.

Gambar 1.6 Proses Pabrik Baja Kawat Batangan

1.1.3 Struktur Organisasi

6

Page 15: Efisiensi Boiler CRM

1.1.4 Disiplin Kerja

Pabrik CRM di PT. Krakatau Steel beroperasi tanpa henti selama 24 jam dengan

pembagian waktu kerja sebagai berikut :

Untuk kegiatan kantor dan administrasi, gudang, poliklinik, dan pemeliharaan :

Hari Senin s\d Kamis : Pukul 08.00 s\d 16.30 WIB

Hari Jumat : Pukul 08.00 s\d 17.00 WIB

Untuk istirahat para karyawan diberi waktu 60 menit, jika ada SPK yang harus

dikerjakan diluar jam kerja, maka seluruh karyawan dikenakan jam lembur.

Untuk kerja shift :

Shift I : Pukul 22.00 s\d 06.00 WIB

Shift II : Pukul 06.00 s\d 14.00 WIB

Shift III : Pukul 14.00 s\d 22.00 WIB

Pada daerah-daerah yang berbahaya dipasang peringatan berupa tulisan atau

gambar, yang menjelaskan mengenai Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3). Para

karyawan juga dilengkapi dengan alat pelindung diri, yaitu seperti helm dan sepatu

keselamatan, alat pelindung pendengaran.

1.2 Latar Belakang Penelitian

Industri baja merupakan salah satu sarana penunjang pembangunan di negara

berkembang. PT. Krakatau Steel menghasilkan baja sebanyak 2,5 juta ton/tahun dari 4 juta

ton/tahun yang diproduksi oleh Indonesia. Jumlah ini sangat kecil jika dibandingkan

dengan negara penghasil baja lainnya, seperti Korea, Jepang dan China.

Salah satu masalah yang dihadapi dalam proses pembuatan baja di Indonesia yaitu

ketergantungan pasokan bahan baku terhadap negara luar. Hal inilah yang menyebabkan

produksi baja sangat mahal dan sulit bersaing di pasaran.

Mesin-mesin konversi energi di industri merupakan aset yang penting dalam

menentukan keberhasilan usaha produksi suatu pabrik. Pengoperasian secara optimal dan

efisien mesin-mesin tersebut akan menghindari pemborosan pemakain energi dan dapat

mengurangi biaya produksi.

Salah satu mesin konversi energi yang penting dalam pembangkitan yaitu boiler.

Uap yang diproduksi boiler mempunyai peran penting di industri, diantaranya yaitu untuk

keperluan pemrosesan, pengeringan, dan sebagainya. Pentingnya uap dalam proses

produksi tak lepas dari kemampuan boiler sebagai pembangkit uap. Oleh karena itu,

7

Page 16: Efisiensi Boiler CRM

pemahaman yang baik dari karakteristik kerja suatu boiler akan membantu di dalam

mengatur pengoperasian dan perawatannya.

Pada saat ini, banyak boiler yang beroperasi dengan tingkat efisiensi yang rendah.

Tingkat efisiensi yang rendah merupakan pemborosan pemakaian energi. Terdapat banyak

faktor yang menyebabkan rendahnya efisiensi. Faktor tersebut bisa berkaitan langsung

dengan peralatan boiler itu sendiri atau hal di luar sistem boiler.

1.3 Tujuan Penyusunan Laporan

Penyusunan laporan ini bertujuan untuk:

Dapat menerapkan ilmu yang diperoleh di bangku kuliah

Mengetahui parameter yang diperlukan untuk menghitung efisiensi boiler di

Utility Cold Rolling Mill (CRM)

Menganalisis efisiensi boiler di Cold Rolling Mill (CRM)

1.4 Ruang Lingkup

Luasnya ruang lingkup dan banyaknya studi kasus di PT. Krakatau Steel, maka

dalam penulisan laporan Kerja Praktik ini yang akan di bahas hanyalah pada “Efisiensi

Boiler di Cold Rolling Mill (CRM)”.

1.5 Metode Pengumpulan Data

Penyusunan Laporan Kerja Praktek, penulis mengunakan beberapa metoda

pengumpulan data diantaranya adalah:

1. Diskusi

Berdiskusi dengan pembimbing dan operator atau tenaga kerja yang ada di PT.

Krakatau Steel, guna mendapatkan hasil Kerja Praktik yang maksimal.

2. Observasi

Observasi dilakukan dengan peninjauan langsung di lapangan atau pabrik-pabrik di

PT. Krakatau Steel.

3. Studi Pustaka

Membaca beberapa referensi atau literatur, dari website, perpustakaan, guna

memperdalam penguasaan materi di dalam menyelesaikan suatu masalah.

8

Page 17: Efisiensi Boiler CRM

1.6 Lokasi dan Waktu Kerja Praktik

Kerja praktik ini dilaksanakan di PT. Krakatau Steel yang terletak di Cilegon-Banten

terhitung sejak tanggal 21 juli s/d 31 Agustus 2009.

1.7 Sistematika Penulisan Laporan

Sistematika penulisan laporan Kerja Praktik ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tinjauan perusahaan, latar belakang masalah, tujuan penyusunan

laporan, ruang ingkup, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan laporan

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini berisi teori-teori yang mendukung di dalam penulisan kerja praktik.

BAB III BOILER DI CRM

Bab ini berisi produksi di CRM, spesifikasi boiler, operasi dan perawatan boiler.

BAB IV PEGOLAHAN DATA

Bab ini berisi data hasil pengukuran, perhitungan dan analisa efisiensi boiler.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari perhitungan dan analisa dalam penulisan laporan

kerja praktik ini serta saran yang akan disampaikan.

9

Page 18: Efisiensi Boiler CRM

BAB IILANDASAN TEORI

1.8 Prinsip Kerja Boiler

Boiler atau ketel uap merupakan suatu bejana tertutup yang terbuat dari baja. Boiler

berfungsi untuk mentransfer panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar ke air

yang menjadi uap atau steam yang berguna. Uap ini digunakan untuk proses-proses

industri, penggerak, pemanas, dan lain-lain. Pencampuran bahan bakar dengan udara

pembakaran terjadi di alat pembakar/burner.

1.8.1 Tipe Boiler

Secara umum, boiler digolongkan menjadi dua tipe :

1. Boiler Pipa Api (Fire Tube Boiler)

Pada boiler pipa api, api dan gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan

bakar mengalir melalui pipa-pipa yang dikelilingi oleh air yang berfungsi sebagai penyerap

panas. Panas dihantarkan melalui dinding-dinding pipa dari gas-gas panas ke air

disekelilingnya. Boiler pipa api dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas, dan bahan

bakar padat.

Gambar 2.1 boiler pipa api

Boiler pipa api memiliki keuntungan sebagai berikut:

Konstruksi yang relatif lebih kuat

Biaya perawatan murah

Pengoperasian dan perawatan mudah

Flexibilitas dalam pengaturan dan perubahan beban pada saat pengoperasiannya

10

Page 19: Efisiensi Boiler CRM

Akan tetapi, terdapat juga beberapa hal yang tidak menguntungkan, diantaranya:

Kapasitas kecil

Efisiensi termal rendah

Lambat mencapai tekanan kerja maksimum

2. Boiler Pipa Dingin (Water Tube Boiler)

Pada boiler pipa air, air berada di dalam pipa-pipa yang dikelilingi oleh api dan gas-

gas panas yang berada di luar pipa, sehingga pembentukan uap terjadi di dalam pipa-pipa.

Pada dinding dapur boiler pipa air, hampir semuanya tertutup oleh pipa-pipa air. Pipa-

pipa air ini berfungsi sebagai permukaan perpindahan panas, dan sebagai pendingin

dinding dapur boiler

sehingga akan memperpanjang usia pakainya.

Gambar 2.2 boiler pipa air

1.8.2 Bagian-bagian boiler

1. Ruang bakar/furnace merupakan tempat berlangsungnya pembakaran.

2. Alat pembakar/burner merupakan tempat bercampurnya bahan bakar dengan udara

dan melakukan pembakaran.

3. Permukaan penguap/steaming surface, berfungsi menangkap energi kalor dari gas dan

meneruskannya ke air sehingga air menjadi uap.

4. Cerobong/stack berfungsi sebagai saluran pembuangan gas asap dan menarik api.

11

Page 20: Efisiensi Boiler CRM

5. Drum uap/steam drum, berfungsi sebagai pengumpul uap, pemisah uap dan tempat

pemasukan air.

2.1.3 Alat Tambahan pada Ketel Boiler

Alat tambahan pada ketel uap diantaranya yaitu:

1. Indikator tinggi air merupakan alat untuk menunjukan tinggi permukaan air yang ada

pada boiler. Alat ini berada di depan boiler.

2. Katup pengaman berfungsi untuk menjaga dari terjadinya peledakan boiler karena

tekanan yang melebihi batas. Terdapat empat macam jenis katup pengaman, yaitu:

Lever safety valve

Berfungsi untuk menjaga tekanan boiler tetap aman. Jika ada tekanan yang melebihi

seting, maka katup akan terangkat dari kedudukannya dan uap akan keluar secara

otomatis,sehngga tekanan dalam air akan turun.

Dead weight safety valve

Umumnya dipakai pada boiler yang diam. Pada tekanan normal pemberat akan

menyebabkan katup terletak pada kedudukannya. Jika tekanan melebihi seting, katup

akan terangkat dari kedudukannya dan uap akan keluar sehingga tekanan normal

lagi. Jumlah pemberat disesuaikan dengan tekanan perencanaan.

High steam and lower safety valve

Katup ini terletak di puncak pada ketel uap Cornish dan Lancashire. Katup ini

digunakan jika tekanan kerja uap lebih besar daripada seting, dan jika level air dalam

boiler terlalu rendah.

Spring loaded safety valve

Biasanya dipakai pada boiler yang bergerak, misalnya pada kereta api. Terdapat dua

katup yang di tempatkan pada dudukan katup. Jika tekanan melebihi seting, maka

uap mendesak katup.

3. Pemanas air, befungsi untuk menaikkan temperatur air yang masuk ke boiler.

Dengan pemanas ini, maka beban termis boiler akan lebih ringan, dan mengurangi

kerak-kerak pada boiler.

4. Pompa pengisi air, berfungsi sebagai pengisi air pada boiler.

5. Pengatur air merupakan alat kontrol otomatis untuk mengatur pemasukan air agar

tingginya tetap di dalam boiler.

12

Page 21: Efisiensi Boiler CRM

6. Ekonomiser merupakan jenis dari pemanas air. Akan tetapi, ekonomiser menerima

panas dari gas-gas sisa pembakaran yang menuju stack. Keuntungan dari ekonomiser

yaitu:

Mengefisiensikan bahan bakar antara 15-20%

Dapat mencegah timbulnya kerak dalam pipa air, karena boiler sudah dipanaskan dan

kerak terbentuk dalam pipa-pipa ekonomiser.

7. Water treatment plant, berfungsi untuk mengolah air agar air tersebut baik untuk

boiler.

8. Separator, berguna untuk menghilangkan moisture-moisture uap setelah dari boiler

untuk didistribusikan. Uap dari boiler dibawa ke dalam chamber yang jauh lebih

besar dari pipanya sendiri, sehingga terjadi ekspansi volume.

3. Kipas udara atau blower, berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam ruang bakar

boiler.

2.2 Bahan Bakar dan Proses Pembakaran

Unsur-unsur kimia yang terkandung dalam bahan bakar dan dapat menghasilkan

energi panas adalah karbon (C), hidrogen (H2), dan belerang (S). Unsur-unsur tersebut

akan teroksidasi di ruang bakar dan membentuk gas-gas yang disebut gas asap. Pada

umumnya, bahan bakar juga mengandung oksigen (O2) yang bereaksi terlebih dahulu

dengan hidrogen. Adanya hidrogen merupakan kerugian energi panas karena jumlah

hidrogen yang seharusnya menghasilkan energi panas di ruang bakar seluruhnya, sebagian

telah terambil oleh oksigen.

2.2.1 Kebutuhan Udara Pembakaran Udara yang dibutuhkan untuk membakar bahan nakar dengan reaksi kimia yang

sempurna disebut keperluan udara teortik dan stokiometrik. Kebutuhan udara biasanya

dinyatakan dengan jumlah udara yang diperlukan untuk membakar 1kg bahan bakar. Darai

reaksi kimia dapat ditentukan udara dan gas asap yang terjadi. Kebutuhan udara dan gas

asap yang terjadi untuk setiap kg unsur bahan bakar dapat dilihat pada tabel berikut:

13

Page 22: Efisiensi Boiler CRM

Unsur

Bahan

Bakar

(1 kg)

Keperluan udara Gas Asap

Oksigen

kg/kg

unsur

Nitrogen

terbawa

kg/kg unsur

Udara

kg/kg

unsur

Gas hasil reaksi Nitrogen

kg/kg

unsur

Total

kg/kg

unsur

Rumus

kimia

Jumlah

kg/kg unsur

C 2,667 8,828 11,495 CO2 3,667 8,828 12,495

H 8 26,483 34,483 H2O 9 26,483 35,483

S 1 3,31 4,31 SO2 2 3,31 5,31

Tabel 2.1 Kebutuhan udara dan gas asap yang terjadi

Jika setiap bahan bakar mengandung unsur-unsur sebagai berikut:

Karbon (C) = c kg

Hidrogen (H2) = h kg

Belerang (S) = s kg

Nitrogen (N2) = n kg

Oksigen (O2) = o kg

Air (H2O) = w kg

Abu (A) = a kg

Total 1 kg

Maka keperluan udara teoritik (Lt) adalah senagai berikut:

Lt = 11,495 (c) + 34,483 (h-o/8) + 4,31 (s) kg udara/kg bb

Keperluan udara yang sebenarnya (Ls) dinyatakan dengan persamaan :

Ls = (1-λ) Lt

λ = faktor kelebihan udara (exess air)

Harga λ bergantung pada jenis bahan bakar, ukuran bahan bakar dan cara pembakaran. Ls

juga biasa disebut perbandingan bahan bakar/air fuel ratio (AF). Keperluan udara per kg

bahan bakar sering dinyatakan dalam Nm3 dengan persamaan :

Lsv= Lsρ ud

= Ls1,290

Nm3 kg bb

2.2.2 Gas Asap/ Flue Gas Hasil PembakaranJumlah asap yang terjadi jika bahan bakar tidak mengandung abu harus sama dengan

penjumlahan udara yang diberikan dengan bahan bakar yang terbakar. Jika udara yang

diberikan memiliki faktor λ untuk setiap kg bahan bakar, udara sejumlah λ.Lt tidak

melakukan reaksi pembakaran. Udara tersebut masih tetap dan berada dengan asap.

14

Page 23: Efisiensi Boiler CRM

2.3 Pengujian Boiler

Pengujian boiler dapat membantu dalam menemukan penyimpangan efisiensi boiler

dari efisiensi terbaik dan target area permasalahan untuk tindakan perbaikan. Di dalam

pengujian boiler, hal yang harus diperhatikan, yaitu:

2.3.1 Neraca Panas

Neraca panas merupakan keseimbangan energi total yang masuk terhadap energi total

yang keluar boiler dalam bentuk yang berbeda. Proses pembakararan pada boiler dapat

digambarkan pada diagram neraca energi. Diagram ini menggambarkan energi yang masuk

dari bahan bakar diubah menjadi aliran energi dengan berbagai kegunaan dan menjadi

aliran energi dan panas yang hilang.

Gambar 2.3 Diagram neraca energi boiler

2.3.2 Perpindahan PanasPerpindahan panas adalah proses terjadinya perpindahan panas dari temperatur

tinggi ke temperatur rendah melalui suatu media. Panas selalu bergerak dari tempat yang

panas ke tempat dingin. Perpindahan panas dibagi dalam tiga cara, yaitu konduksi, radiasi

dan konveksi.

a. Perpindahan panas secara konduksiKonduksi merupakan proses perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel.

qk=−kAdTdx

di mana q : laju perpindahan kalor

k : konduktivitas termalA : luas permukaandTdx

: gradien suhuke arah perpindahan kalor

15

Page 24: Efisiensi Boiler CRM

b. Perpindahan panas secara Radiasi

Radiasi merupakan perpindahan energi kalor dalam bentuk gelombang

elektromagnetik.

q= σ AT4, di mana q : kalor

σ : proporsionalitas/Stefan- Boltzmann,

5,669 x 10-8 W/m2.K4

A : luas permukaan

T : perubahan temperatur

c. Perpindahan panas secara konveksi

Konveksi merupakan proses perpindahan panas dari suatu bagian fluida ke bagian

lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan

dalam konveksi alami (natural convection) dan konveksi paksa (force convection) menurut

cara menggerakkan alirannya. Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan kerapatan

disebut konveksi alami (natural convection) dan bila didorong, misal dengan fan atau

pompa disebut konveksi paksa (forced convection).

q= hA∆T , di mana q : kalor

h : koefisien perpindahan kalor

A : luas permukaan

∆T: perubahan temperatur

2.3.3 Perhitungan Efisiensi Boiler

Untuk menghitung efisiensi boiler diperlukan data hasil perhitungan keseimbangan

massa dan energi. Perhitungan yang akan dilakukan merupakan efisiensi termal dengan

menggunakan metode langsung. Efisiensi dihitung menggunakan parameter-parameter

energi masuk dan energi keluar sistem boiler yang yang berguna.

efisiens i= energi pembentukanuapenergimasuk sistem

×100 %

efisiensi=Ma (Hua−Ha)

Mb. NHF+Ma. Ha+Mu . Hu× 100 %

16

Page 25: Efisiensi Boiler CRM

Di mana:

Ma = laju alir air umpan (kg/jam)

Ha = entalpi air pengisi boiler (kJ/kg)

Mb = laju alir bahan bakar (kg/jam)

NHF = nilai kalor bahan bakar (kJ/kg)

Mu = laju alir udara (kg/jam)

Hu = entalpi udara (kJ/kg)

Hua = entalpi uap (kJ/kg)

2.3.4 Parameter pengukuran

Di dalam pengujian ini, parameter pengukuran yang diamati yaitu:

Air pengisi boiler

Laju alir air pengisi boiler

Temperatur

Bahan bakar

Laju alir bahan bakar

Temperatur

Udara pembakaran

Laju alir udara

Temperatur udara sekitar

Uap

Temperatur

Tekanan

17

Page 26: Efisiensi Boiler CRM

BAB IIIBOILER DI UTILITY CRM

3.1 Gambaran Umum Proses Produksi CRM

Gambar 3.1 aliran proses produksi di CRM

Cold Rolling merupakan istilah yang digunakan di industri baja yang diterapkan pada

operasi baja tanpa pemanasan melewati penggulung untuk mereduksi ketebalan dan

mengendalikan bentuknya dan menyelesaikannya. Proses ini menghasilkan kelembutan,

permukaan padat, dan dengan atau tanpa perlakuan panas berikutnya, memberikan

pengendalian sifat mekanis tertentu.

Dari arus produksi tersebut, Cold Rolling Mill menghasilkan empat macam produk,

yaitu:

Pickle dan oil: bagian dari produksi CPL yang menjadi produk akhir tanpa reduksi

pada reduksi mill.

Sebagai gulungan: bagian dari produksi TCM yang tanpa melewati garis berikutnya,

seperti annealing(penguatan), pembersihan, pemanasan, pengerasan dan

penyelesaian.

Lembut: bagian produksi yang melewati garis pengerasan(BAF atau CAL) dengan

atau tanpa garis pembersihan pada ECL#1 atau ECL#2 sebelum pengerasan untuk

menjadi produk akhir.

Full hard: bagian produksi tanpa melewati garis penguatan (BAF atau CAL), dan

pengerasan untuk menjadi produk akhir.

18

Page 27: Efisiensi Boiler CRM

3.1.1 Plant Facilities/Fasilitas Pabrik

Continous Pickling Line (CPL)

Sebelum bahan baku Hot Rolled Coil (HRC) dari HSM dapat diproses di Tandem

Cold Mill (TCM), “Sisik” dari permukaan HRC yang berasal dari oksidasi selama proses

hot rolling harus dihilangkan dengan proses “Pickling” dengan asam chlorida (HCl).

Limbah dari cairan asam chlorida dapat diolah kembali melalui proses dekomposisi

menjadi cairan asam Chlorida dan oksidasi besi. Oksidasi besi dari proses ini dapat

dimanfaatkan dalam industri pencelupan dan ferrite.

Tandom Cold Mill (TCM)

Perangkat penipis lima stand dipakai untuk menipiskan baja lembaran yang sudah

dibersihkan di CPL untuk mencapai ketebalan yang diinginkan. Peralatan ini dikontrol

melalui komputer dengan kecepatan rolling maksimum 1980 m/menit dan dapat

menipiskan baja lembaran maksimum sampai 92%.

Batch Annealing Furnace (BAF)

Setelah proses penipisan di TCM, beberapa coil setelah melalui proses electrolytic

cleaning atau langsung dari TCM harus di panaskan di Batch Annealing Furnace untuk

proses pengkristalisasian. Strip yang mengalami penekanan dan pengerasan di lintasan mill

sebelumnya mengakibatkan perubahan struktur pada strip tersebut. Sehingga untuk

mengembalikannya harus dipanaskan pada temperatur 590-700oC untuk menentukan

karakteristik yang tepat dari strip agar didapat ductibility, yield elongation, softness dan

drawability yang dikehendaki.

Electrolytic Cleaning Line (ECL#1)

Setelah proses penipisan di TCM, oli tipis yang melapisi kedua permukaan strip,

grease dan material lainnya yang terbawa pada waktu proses reduksi harus dihilangkan.

Untuk maksud tersebut digunakan Electrolytic Cleaning Line #1 yang menggunakan arus

tinggi. Arus tinggi ini disupplies dari roll konduktor sebagai elektrode positif, solusi

sebagai elektrode negatif (wrap to wrap system). Oleh karena itu, oli, grease dan material

lainnya dapat dihilangkan atau dibersihkan dari kedua permukaan strip. Lintasan ECL#1

ini terdiri dari Entry Section, Process Section dan Exit Section.

19

Page 28: Efisiensi Boiler CRM

Electrolytic Cleaning Line (ECL#2)

Setelah proses penipisan di TCM, oli tipis yang melapisi kedua permukaan strip,

grease dan material lainnya yang terbawa pada waktu proses reduksi harus dihilangkan.

Untuk maksud tersebut digunakan Electrolytic Cleaning Line #2 yang menggunakan arus

6000 amp (max). Arus ini disupplies dengan menggunakan grid to grid system, oleh karena

itu oli, grease dan material lainnya dapat dihilangkan/dibersihkan dari kedua permukaan

strip. Lintasan ECL#2 ini terdiri dari Entry Section, Process Section dan Exit Section.

3.2 Spesifikasi Boiler

Boiler yang terdapat di dinas utility CRM berfungsi sebagai penyedia uap (steam)

untuk menunjang berbagai proses pemanasan di TCM, CAL, ECL, dan sebagainya.

Terdapat tiga buah boiler yang dipasang secara paralel dengan keadaan dua boiler

beroperasi dan satu boiler dalam keadaan standby.

Boiler ini termasuk ke dalam jenis boiler pipa api (fire tube), di mana di dalamnya

terdapat dua burner dengan pola aliran 3-pass dryback. Seperti boiler pipa api pada

umumnya, gas asap hasil pembakaran dilewatkan pada pipa-pipa api. Pipa-pipa ini

terendam dalam air boiler yang berfungsi sebagai medium penyerap panas. Air boiler

berada dalam suatu kontainer atau shell yang juga memuat pipa-pipa tersebut.

Adapun spesifikasi boiler adalah sebagai berikut:

Nama : DUNPHY

Type : Fire tube, 3 gas passes

Electric Power : 144 KW

Voltage : 380 volt

Max ampere : 250 A

Design Pressure : 10 kg/cm2

Max Service Pressure : 9 kg/cm2

Working Pressure : 8 kg/cm2

Steam Flow Rate : 22800 kg/h

Heating Survace : 494 m2

Input Water Temperature : 107oC

Max Steam Temperature : 179oC

20

Page 29: Efisiensi Boiler CRM

Water Volume Normal : 27,66 m3

Gambar 3.2 boiler di utility CRM

3.2.1 Prinsip Kerja Boiler

Prinsip kerja boiler ini yaitu pengubahan dan pemindahan energi yang dikandung

bahan bakar menjadi energi yang dikandung uap air. Proses pelepasan energi bahan bakar

dilakukan dengan cara mereaksikan bahan bakar dengan oksigen yang diambil dari udara.

Pencampuran antara unsur-unsur yang dapat terbakar pada bahan bakar dengan oksigen

akan menyebabkan terlepasnya energi yang dikandung bahan bakar. Energi tersebut akan

menaikkan tingkat energi gas asap sehingga temperatur gas tersebut naik. Kenaikan

temperatur gas yang tinggi menyebabkan terjadinya perpindahan energi panas, baik radiasi

maupun konveksi dari gas asap ke dinding air. Energi tersebut diperlukan untuk menaikkan

temperatur air menjadi uap. Gas asap yang telah melepaskan energi mengalami penurunan

temperatur.

Air yang telah diolah di Water Treatment Plant (WTP) yang memiliki konduktifitas

nol dan kandungan SiO2 rendah, biasanya disebut Demineralisasi Water. Demineralisasi

Water masuk ke dalam Deaerator untuk menghilangkan gas O2 yang dapat menimbulkan

pengkaratan. Di dalam deaerator, air dijatuhkan dari atas dan uap dialirkan ke atas agar

pemanasan berlangsung dengan efektif. Air yang telah dipanaskan dialirkan ke dalam

boiler untuk dinaikkan temperaturnya dan dijadikan uap.

21

Page 30: Efisiensi Boiler CRM

Udara yang diperlukan untuk pembakaran diambil dari ruangan sekitar oleh blower.

Udara tersebut kemudian dialirkan ke masing-masing burner dan dicampur dengan bahan

bakar dengan komposisi tertentu.

3.2.2 Cara Menghidupkan Alat Pembakaran

Pada dasarnya, langkah-langkah penyalaan alat pembakaran (burner) yaitu

pembilasan (purging), penyalaan busi, penyalaan pembakar mula, penyalaan utama.

Sebelum penyalaan terjadi, gas-gas yang berada di ruang bakar harus didorong

keluar terlebih dahulu. Langkah pembersihan ini dilakukan dengan mengidupkan kipas

yang memasukkan udara ke ruang bakar sehingga gas-gas akan keluar. Setelah tombol

start pada panel pengontrol ditekan, kipas dan pompa bahan bakar mulai bekerja. Udara

akan masuk ke ruang bahan bakar dalam jangka waktu tertentu yang diatur oleh time relay

dengan keadaan katup bahan bakar dan gas masih tertutup.

Setelah pembilasan selesai, time relay mulai bekerja dan percikan listrik pada busi

mulai bekerja. Pada saat yang sama, katup elektromagnetik gas mulai termagnetisasi dan

kemudian gas masuk ke ruang bakar sehingga terjadi pembakaran mula. Jika nyala gas

menyentuh elektroda pendeteksi yang dipasang pada pembakar mula, maka signal

dikirimkan ke panel kontrol untuk menunjukkan bahwa pembakar mula telah bekerja.

Setelah menerima signal dari flame relay, katup elektromagnetik untuk bahan bakar

termagnetisasi sehingga bahan bakar mengalir pada alat pembakaran. Bahan bakar bertemu

dengan nyala gas, sehingga terjadi pembakaran. Pada saat yang sama, percikan listrik pada

busi berhenti. Setelah bahan bakar terbakar, pengindra nyala (flame detector) mengirimkan

photo electrons karena cahaya dari nyala api dan mengirimkan signal ke panel pengontrol

pembakar utama yang telah berlangsung.

Jika seting pada time relay telah tecapai, katup gas akan tertutup dan katup bahan

bakar utama tetap terbuka. Dengan demikian, pembakaran bahan bakar utama tetap

berlangsung. Jika pemakaian uap berkurang, maka tekanan di dalam boiler akan naik dan

akan mencapai tekanan yang telah ditetapkan. Dengan tercapainya tekanan tersebut,

pengindra tekanan (pressure detector) akan bekerja sehingga operasi beban menjadi

sebagian dan akhirnya tercapai keseimbangan antara masukan (input) dan keluaran

(output). Jika tidak ada pemakaiaan uap, maka pengindra tekanan akan memberikan signal

untuk menutup katup bahan bakar. Demikian juga dengan alat-alat pengontrol yang lain

akan bekerja dengan cara yang sama.

22

Page 31: Efisiensi Boiler CRM

3.2.3 Operasi dan Perawatan Boiler

Perawatan pada boiler sudah dijadwalkan dengan ketat, baik perawatan rutin maupun

perawatan total. Untuk menjamin keamanan inspeksi boiler diperlukan pengesahan dari

lembaga yang ditunjuk oleh pemerintah yang melakukan sertifikasi operasi boiler di CRM

setiap 4000jam.

Perawatan-perawatan yang dilakukan sendiri oleh unit boiler CRM biasanya hanya

bersifat pencegahan atau preventive maintenance. Walaupun boiler masih baru,

pembersihan perlu dilakukan karena kotoran-kotoran yang mungkin terjebak. Untuk boiler

yang telah beroperasi, biasanya pada sisi air terjadi kerak (scaling). Kerak terjadi karena

pengolahan air dari WTP yang tidak sempurna. Adanya kerak dapat menimbulkan

pemanasan yang berlebih. Sifat merugikan garam-garam pembentuk kerak timbul karena

garam-garam tersebut larut pada temperatur rendah tetapi tidak larut pada temperatur

tinggi.

Pada pembersihan boiler digunakan udara bertekanan untuk mengusir larutan

pembersih. Untuk mencegah adanya tegangan-tegangan termal yang dapat menimbulkan

keretakan, laju pemanasan dan pendinginan tidak boleh melebihi harga tertentu.

Pembilasan selalu dilakukan pada saat air hampir maksimum.

Kadang-kadang diperlukan tekanan air pengisian dengan tekanan yang lebih dari

biasanya untuk mempertahankan produksi uap. Jika hal tersebut terjadi, katup-katup dan

pipa-pipa pengisian hrus diperiksa karena kemungkinan terjadi penyumbatan. Jika

permukaan air pada kaca penduga tidak tampak, harus dilakukan langkah-langkah berikut:

Hentikan aliran bahan bakar.

Teliti permukaan air dengan try cock dan katup pembuangan water column. Jika

permukaan air terlalu bawah, tutup katup uap dan air pengisian.

Jangan matikan blower sehingga terjadi pendinginan yang terkontrol.

Jika temperatur terlalu dingin, periksa adanya kebocoran pada pipa.

Jika kebocoran tidak tampak, lakukan uji statik. Boiler diisi dengan air sampai

tekanannya 1,5 kali tekanan operasi yang diijinkan. Kemudian teliti adanya

kebocoran.

Jika pada waktu operasi diketahui adanya pipa yang bocor, maka perlu dilakukan langkah-

langkah berikut:

Matikan aliran bahan bakar.

23

Page 32: Efisiensi Boiler CRM

Ambil langkah-langkah untuk mencegah terjadinya kebakaran.

Untuk mempercepat pendinginan, jangan hentikan aliran udara

Tutup non return valve.

Jika hal tersebut terjadi, harus diperhatikan bahwa ada kemungkinan air yang masuk ke

boiler akan menjadi lebih besar karena kebocoran. Hal tersebut dapat menyebabkan boiler

yang lain kekurangan air. Untuk menghindari hal tersebut, pompa pengisi air cadangan

perlu dijalankan.

3.2.4 Kemungkinan Permasalahan pada Boiler

Kemungkinan pemasalahan yang dapat timbul pada proses pembakaran dan

kemungkinan penyebabnya dapat dilihat pada tabel berikut:

Sistem Kemungkinan permasalahan Kemungkinan penyebab

Pembakaran

1. Excess air/ ekses udara (O2)

1. Pengoperasian sistem kontrol tidak tepat

2. Tekanan suplai bahan bakar rendah3. Heating value bahan bakar berubah4. Viskositas bahan bakar berubah5. Keterbatasan kerja blower6. Temperatur udara sekitar bertambah

2. Gas CO dan emisi dari gas yang mudah terbakar

1. Seting pengatur udara yang tidak tepat2. Distribusi udara yang tidak sesuai3. Penyumbatan pada burner gas4. Distribusi udara/bahan bakar tidak

seimbang

Perpindahan Panas

1. Temperatur gas buang tinggi

1. Prosedur pengolahan air yang kurang baik

2. Pengoperasian sootblower yang kurang baik

Tabel 3.1 Kemungkinan Permasalahan pada Boiler

BAB IVPENGOLAHAN DATA

24

Page 33: Efisiensi Boiler CRM

3.3 Data Hasil Pengukuran

Dari hasil pengamatan pada boiler di Utility CRM, maka didapatkan parameter-

parameter sebagai berikut :

4.1.1 Data hasil pengukuran pada boiler A

Parameter Nilai Keterangan

Laju alir bahan bakar (Mb) 202,2 Nm3/jam Nm3 : normal meter kubik

Temperatur bahan bakar 39,97 oC

Laju alir air pengisi (Ma) 8,7 Nm3/jam

Temperatur air umpan (Ta) 100 oC

Laju alir udara 37000 Nm3/jam

Temperatur udara sekitar (Tu) 37 oC

Temperatur uap (Tua) 178 oCTekanan uap 8 bar

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada boiler A

4.1.2 Data hasil pengukuran pada boiler C

Parameter Nilai Keterangan

Laju alir bahan bakar (Mb) 533.3 Nm3/jam Nm3 : normal meter kubikTemperatur bahan bakar 39,97 oC

Laju alir air pengisi (Ma) 9,7 m3/jam

Temperatur air umpan (Ta) 100 oC

Laju alir udara 37000 m3/jam

Temperatur udara sekitar (Tu) 37 oC

Temperatur uap (Tua) 178 oC Tekanan uap 8 bar

Tabel 4.2 Data hasil pengukuran pada boiler C

3.4 Perhitungan Efisiensi Boiler

Pada Cold Rolling Mill terdapat tiga buah boiler. Akan tetapi, hanya dua boiler yang

dioperasikan secara bersamaan sedangkan boiler yang lain dalam keadaan standby. Pada

25

Page 34: Efisiensi Boiler CRM

saat pengambilan data, boiler yang sedang beroperasi yaitu boiler A dan Boiler C, sehingga

untuk boiler B tidak dilakukan pengambilan data.

3.4.1 Boiler A

Laju alir bahan bakar = 202,2 m3/jam x ρmethane

= 202,2 m3/jam x 0,717 kg/m3

= 144,98 kg/jam

Laju alir air umpan = 8,7 m3/jam x ρair

= 8,7 m3/jam x 958,4 kg/m3

= 8338,08 kg/jam

Laju alir udara = 37000 m3/jam x ρudara

= 37000 m3/jam x 1,14 kg/m3

= 42180 kg/jam

NHF= 8640 kcal/Nm3

= 50442,17 kJ/kg

Pada tabel A-2 diperoleh entalpi air (Ha) pada temperatur 100oC yaitu 419,04 kJ/kg

Pada tabel A-22 diperoleh entalpi udara (Hu) pada temperatur 37oC (310K) yaitu

310,24 kJ/kg

Pada tabel A-3 diperoleh entalpi uap (Hua) pada tekanan 8 bar yaitu 2769,1 kJ/kg

efisie nsi= energi pembentukanuapenergimasuk sistem

×100 %

efisiensi=Ma (Hua−Ha)

Mb. NHF+Ma. Ha+Mu . Hu× 100 %

η=8338,08

kgjam

(2769,1kJkg

−419,04kJkg

)

144,98kgjam

.50442,17kJkg

+8338,08kg

jam. 419,04

kJkg

+42180kgjam

.310,24kJkg

× 100%

η=82 %

3.4.2 Boiler C

Laju alir bahan bakar = 533,3 m3/jam x ρmethane

= 533,3 m3/jam x 0,717 kg/m3

26

Page 35: Efisiensi Boiler CRM

= 382,38 kg/jam

Laju alir air umpan = 9,7 m3/jam x ρair

= 9,7 m3/jam x 958,4 kg/m3

= 9296,48 kg/jam

Laju alir udara = 37000 m3/jam x ρudara

= 37000 m3/jam x 1,14 kg/m3

= 42180 kg/jam

NHF= 8640 kcal/Nm3

= 50442,17 kJ/kg

Pada tabel A-2 diperoleh entalpi air (Ha) pada temperatur 100oC yaitu 419,04 kJ/kg

Pada tabel A-22 diperoleh entalpi udara (Hu) pada temperatur 37oC (310K) yaitu

310,24 kJ/kg

Pada tabel A-3 diperoleh entalpi uap (Hua) pada tekanan 8 bar yaitu 2769,1 kJ/kg

efisiensi=Ma (Hua−Ha)

Mb. NHF+Ma. Ha+Mu . Hu× 100 %

η=9296,48

kgjam

(2769,1kJkg

−419,04kJkg

)

382,38kgjam

.50442,17kJkg

+9296,48kgjam

. 419,04kJkg

+42180kgjam

.310,24kJkg

× 100%

η=60,2 %

3.5 Analisa

Pada perhitungan di atas, laju alir air pengisi dianggap sama dengan laju alir uap

yang dihasilkan karena energi yang masuk sistem sama dengan energi yang keluar sistem.

Berdasarkan data dan perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh nilai

efisiensi pada boiler A yaitu 82% dan efisiensi pada boiler C yaitu 60,2%.

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi boiler. Faktor-faktor tersebut

adalah sebagai berikut:

1. Excess air

27

Page 36: Efisiensi Boiler CRM

Pembakaran di dalam sistem boiler selalu membutuhkan udara lebih dengan maksud

untuk mencapai pembakaran sempurna. Untuk meningkatkan efisiensi boiler,

besarnya excess air dapat diatur. Excess air yang rendah menyebabkan pembakaran

kurang sempurna sehingga terbentuk gas CO. Sedangkan excess air yang terlalu

tinggi dapat meningkatkan kerugian panas yang terbawa oleh gas buang yang keluar

melalui cerobong. Terdapat perbandingan tertentu antara udara pembakaran dengan

bahan bakar sehingga boiler akan bekerja dengan efisiensi terbaiknya.

2. Alat pembakar/burner

Burner berfungsi untuk mencampur udara pembakaran dengan bahan bakar.

Performansi burner mempunyai pengaruh yang penting terhadap efisiensi boiler

karena mempengaruhi kebutuhan excess air. Burner yang baik akan membentuk

campuran bahan bakar dan udara pembakaran dengan excess air yang minimum.

3. Temperatur gas buang/flue gas

Tingginya temperatur gas buang berarti bahwa tingginya panas yang dibawa gas

buang. Jika panas tersebut terbawa keluar cerobong oleh flue gas, maka hal ini

merupakan suatu kerugian.

4. Temperatur feedwater boiler

Efisiensi boiler dapat dinaikkan dengan menaikkan temperatur feedwater. Dengan

menaikkan temperatur feedwater, berarti jumlah panas yang diserap oleh feedwater

dari flue gas untuk membentuk uap jadi berkurang. Dengan demikian, pemakaian

bahan bakar menjadi berkurang. Cara untuk menaikkan temperatur feedwater yaitu

dengan menggunakan ekonomiser.

5. Tekanan uap/ steam pressure

Keuntungan penurunan tekanan kerja operasi boiler akan menurunkan kerugian

panas akibat radiasi pada boiler, menurunkan konsumsi energi dari pompa feedwater

boiler dan memperkecil kehilangan energi pada terminal penurunan tekanan. Akan

tetapi, besarnya penurunan uap tekanan kerja operasi dibatasi oleh kebutuhan uap

dan pipa distribusi uap pada boiler.

Tekanan kerja boiler rata-rata di dinas utility CRM adalah 8 bar. Penurunan tekanan

hingga 5 bar dapat menaikkan efisiensi, tetapi dengan tekanan sekecil itu tentu saja

tidak akan mencapai kebutuhan uap yang diperlukan.

6. Pengaruh bahan bakar

28

Page 37: Efisiensi Boiler CRM

Komposisi yang berbeda dari bahan bakar mempunyai pengaruh terhadap efisiensi

boiler. Pengaruh tersebut ditentukan oleh kandungan hidrogen dalam bahan bakar

yang akan menyebabkan perbedaan moisture content dalam flue gas dan perbedaan

jumlah panas yang dilepas pada pembakaran bahan bakar.

29

Page 38: Efisiensi Boiler CRM

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan, dapat disimpulkan

bahwa :

Efisiensi pada boiler A yaitu 82%

Efisiensi pada boiler C yaitu 60.2%

Efisiensi pada boiler C lebih rendah daripada boiler C. Hal ini dapat terjadi dengan

beberapa kemungkinan, diantaranya yaitu :

1. Jika sistem diberi temperatur bahan bakar yang rendah dengan excess air yang

tinggi, maka temperatur flue gas yang dihasilkan sangat tinggi yang menyebabkan

kerugian panas. Sehingga efisiensi boiler akan rendah.

2. Jika sistem diberi temperatur bahan bakar yang tinggi dengan excess air yang

rendah menyebabkan pembakaran kurang sempurna, maka akan menghasilkan gas

CO. Sehingga efisiensi boiler rendah.

5.2 Saran

Untuk meningkatkan efisiensi pada boiler, maka dapat dilakukan dengan

memperhatikan hal-hal berikut :

Faktor kelebihan udara/excess air

Dengan menurunkan excess air, maka konsumsi bahan bakar akan menjadi lebih

sedikit. Dengan demikian, efisiensi boiler akan meningkat.

Temperatur flue gas

Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi boiler adalah dengan menurunkan

temperatur flue gas serendah mungkin sampai pada batas yang diijinkan, karena

temperatur flue gas yang terlalu rendah akan mengakibatkan korosi pada cerobong.

terdapat dua hal yang dapat menyebabkan tingginya temperatur flue gas, yaitu tidak

cukupnya pemukaan perpindahan panas dan buruknya permukaan perpindahan

panas. Permukaan perpindahan panas dapat ditingkatkan dengan menginstalasi air

preheater atau ekonomiser. Air preheater digunakan untuk meningkatkan temperatur

udara pembakaran dengan memanfaatkan panas flue gas. Ekonomiser digunakan

30

Page 39: Efisiensi Boiler CRM

untuk meningkatkan temperatur air pengisi boiler dan juga menyerap panas dari flue

gas. Untuk memperbaiki permukaan perpindahan panas dapat dilakukan dengan

pembersihan pipa-pipa air dari kotoran

31

Page 40: Efisiensi Boiler CRM

DAFTAR PUSTAKA

B. Johanes. 1991. Pelatihan Konservasi Energi. UPT LSDE BPP Teknologi &

Koneba, Jakarta

Djokostyardjo, M.J. 1987. Ketel Uap. Jakarta: Pradnya Paramita

Holman, J.P. 1988. Perpindahan Kalor. Jakarta: Erlangga

Marijo. Pembangkit Listrik Tenaga Termal. Bandung: Polban

Moran, Michael J. 2006. Fundamental of Engineering Thermodynamics. England:

John Wiley & Son, Inc.

____. Methane. http://www.id.wikipedia.com. (29 Juli 2009)

____. Boiler dan Pemanas Fluida Termis. http://www.energyefficiencyasia.org (29

Juli 2009)

32