Ssptpolsri Gdl Liyamayasa 6648 1 Haldepa A

BIOGAS SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIFPADA STEAM POWER PLANT

(Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Terhadap Efisiensi Thermal Furnace)

Disahkan dan Disetujui Oleh :

Palembang, Juni 2013Mengetahui,

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. Irawan Rusnadi, M.T. Tahdid, S.T.,M.T.NIP.196702021994031004 NIP.197201131997021001

Menyetujui,Ketua Program Studi Ketua Jurusan Teknik Kimia

Ir. Arizal Aswan, M.T. Ir. Robert Junaidi, M.T.NIP.195804241993031001 NIP.196607121993031003

BIOGAS SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIFPADA STEAM POWER PLANT

(Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Terhadap Efisiensi Thermal Furnace)

Diajukan sebagai Persyaratan untuk menyelesaikan

Pendidikan Diploma IV Program Studi Teknik Energi

Jurusan Teknik Kimia

Politeknik Negeri Siwijaya

Oleh:

Liya Maya Sari

0609 4041 1366

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2013

ABSTRAK

BIOGAS SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF PADA STEAMPOWER PLANT

(Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Tehadap efisiensi Thermal Furnace)

(Liya Maya Sari,2013, Laporan Akhir, 50 Halaman, 29 Tabel, 7 Gambar )Dalam rangka penghematan energi saat ini, peningkatan efisiensi suatu peralatansangat perlu dilakukan. Karena energi berbahan bakar fosil yang menjadikebutuhan pokok terus meningkat, akan tetapi ketersediannya semakin lamasemakin berkurang. Sehingga didapat terobosan baru yaitu Boiler merupakanperalatan penting pada steam power plant yaitu sebagai penghasil uap panas untukmenggerakan turbin hingga menghasilkan listrik.Penelitian ini bertujuan untukmendukung kebijakan pemerintah dalam mengurangi pemakaian bahan bakar fosildengan memanfaatkan Biogas hasil fermentasi sebagai bahan bakar BoilerFurnace kapasitas tekanan 30 bar. Hasil uji kinerja menunjukkan bahwa BoilerFurnace mampu menghasilkan steam hingga mencapai tekanan maksimal 30 Bar,dengan menggunakan Biogas hasil fermentasi yang memiliki nilai kalor sebesar8800,85 kcal/kg, dengan jumlah yang cukup memenuhi kebutuhan bahan bakar 3kg/jam dan voltase listrik yang dihasilkan sebanyak 250 volt. Dengan demikianbiogas dapat dijadikan bahan bakar pada uji kinerja Boiler Furnace. Dandisarankan untuk mengembangkan dan menerapkan pemakaian alat boiler furnaceini dalam upaya penghematan energi.

Kata kunci : Boiler furnace, rasio udara bahan bakar

ABSTRACT

BIOGAS AS A ALTERNATIVE FUEL IN STEAM POWER PLANT( Influence of Air Fuel Ratio Against Thermal efficiency Furnace)

(Liya Maya Sari,2013, final report, 50 Pages, 29 Tables, 7 Pictures)In the framework of the current energy savings, increased efficiency of theequipment is very necessary. Because fossil-fueled energy that became staplescontinue to rise, but the availability will be more and more reduced. In order to geta new breakthrough that boilers are essential equipment in a steam power plantthat is producing steam to drive the turbines to generate electricity. This studyaims to support the government's policy to reduce the use of fossil fuels byutilizing a fermentation biogas as fuel Boiler Furnace capacity 30 bar pressure.The test results show that the performance of the Boiler Furnace can producesteam up to a maximum pressure of 30 bar, using the biogas fermentation withcalorific value of 8800.85 kcal / kg, with a sufficient amount of fuel to meet theneeds of 3 kg / h and the electrical voltage produced as much as 250 volts. Thusbiogas can be used as fuel in Boiler Furnace performance test. And advised todevelop and implement the use of this tool in the boiler furnace energy savingmeasures.

keywords: Boiler furnace, fuel-air ratio

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena

berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan

Laporan Akhir yang berjudul Biogas Sebagai Bahan Bakar Alternatif pada Steam

Power Plant (Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Terhadap Efisiensi Thermal

Furnace). Pembuatan laporan ini merupakan persyaratan guna menyelesaikan

pendidikan Diploma IV sesuai dengan kurikulum yang ditetapkan oleh Jurusan

Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.

Data dan informasi yang terdapat dalam Laporan Akhir ini diperoleh dari

eksperimen (penelitian) yang dilakukan di Laboratorium Jurusan Teknik Kimia

Politeknik Negeri Sriwijaya dengan berbagai tahapan, yaitu dari tahap studi

literatur sampai pada tahap akhir penyelesaian laporan. Penulis berusaha

semaksimal mungkin untuk menyelesaikan laporan ini walaupun banyak

keterbatasan kemampuan.

Dalam melaksanakan penelitian dan menyelesaikan penyusunan Laporan

Akhir ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. R.D. Kusumanto, S.T., M.M.,selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.

2. Ir. Robert Junaidi, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik

Negeri Sriwijaya.

3. Zulkarnain, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik

Negeri Sriwijaya.

4. Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Prodi DIV Teknik Energi Politeknik

Negeri Sriwijaya

5. Ir. Irawan Rusnadi, M.T., selalaku Pembimbing I yang telah membantu dalam

menyelesaikan Laporan Akhir ini.

6. Tahdid,S.T., M.T., selaku Pembimbing II yang telah membantu dalam

menyelesaikan Laporan Akhir akhir ini kepada penulis.

7. Segenap Dosen, Staf Karyawan, dan Teknisi Jurusan Teknik Kimia Politeknik

Negeri Sriwijaya.

8. Keluargaku khususnya mama dan papa, atas semua dukungan moril, materil,

doa, ridho, dan segala-galanya yang sudah diberikan kepadaku. Semoga

dengan pencapaian ini bisa memberikan kebahagiaan dan kebanggaan bagi

kalian karena inilah salah satu bentuk baktiku.

9. Teman teman 8 EGB yang selalu ada dan memberikan doa serta senyum

manis kalian yang menjadi tambahan semangat bagiku.

Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi

pembaca umumnya. Semoga Tuhan memberikan balasan kebaikan kepada semua

pihak yang telah membantu penulis. Akhir kata penulis mengharapkan semoga

Laporan Akhir ini berguna bagi kita semua.

Palembang, Juli 2013

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ ii

ABSTRAK .................................................................................................... iv

MOTTO ......................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR .................................................................................. vii

DAFTAR ISI ................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiii

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................ 11.1. Latar Belakang ................................................................................. 11.2. Tujuan .............................................................................................. 51.3. Manfaat ............................................................................................ 51.4. Perumusan Masalah ......................................................................... 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 62.1. Sejarah Penemuan Biogas ................................................................. 6

2.1.1. Pembentukan Gas di dalam Landfill dari Biomassa ................ 72.1.2. Faktor yang mempengaruhi produksi biogas ........................... 62.1.3.Manfaat Biogas ......................................................................... 112.1.4. Karakteristik Biogas................................................................. 13

2.2. Sejarah Perkembangan Boiler ........................................................... 142.2.1. Boiler........................................................................................ 152.2.2. komponen utama boiler ........................................................... 152.2.3. Klasifikasi Boiler ..................................................................... 162.2.4. Sistem Termodinamika pada Boiler......................................... 192.2.5. Evaluasi Kinerja Boiler ............................................................ 192.2.6. Kehilangan Energi pada Boiler ................................................ 212.2.7 Kajian Efisiensi Boiler .............................................................. 302.2.8 Macam-macam Perpindahan Kalor........................................... 312.2.9 Rumus-rumus Empiris Perpindahan Kalor Konveksi ............... 352.2.10.Klasifikasi Alat Penukar Panas .............................................. 36

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 39

3.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian ...................................... 393.2. Alat dan Bahan Penelitian................................................................. 39

3.2.1. Peralatan Operasi Unit Steam Turbin Generation.................... 393.2.2. Peralatan Operasi Unit Reaktor Biogas.................................... 403.2.3. Peralatan Laboratorium ........................................................... 403.2.4. Bahan pada unit Steam Power generation Reaktor Biogas..... 40

3.3. Perlakuan dan Rancangan Percobaan................................................ 413.4. Pengamatan ...................................................................................... 413.5. Prosedur Kerja/ Percobaan................................................................ 42

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 444.1. Hasil Penelitian ................................................................................. 444.2. Pembahasan....................................................................................... 46

4.2.1.Pengaruh rasio udara bahan bakar vs temperatur flue gas ....... 464.2.2.Pengaruh rasio udara bahan bakar vs efisiensi thermal............. 474.2.3.Pengaruh temperatur fluegas vs efisiensi thermal furnace........ 48

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 505.1. Kesimpulan ...................................................................................... 505.2. Saran ................................................................................................. 50

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 51

LAMPIRAN .................................................................................................. 52

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi Biogas ............................................................................ 7

Tabel 2Komposisi gas yang terdapat dalam biogas skala rumah tangga....... 12

Tabel 3 Biogas dibandingkan dengan bahan bakar lain ................................ 13

Tabel 4 Komposisi Biogas ............................................................................ 13

Tabel 5 Perbandingan nilai kalor biogas....................................................... 14

Tabel 6 Data hasil penelitian.......................................................................... 45

Tabel 7 Data hasil perhitungan keseluruhan .................................................. 45

Tabel 8 Komposis Biogas .............................................................................. 52

Tabel 9 Data pengukuran pada penelitian alat steam power plant................ 52

Tabel 10 Komposis Biogas: ........................................................................... 53

Tabel 11 Neraca Massa Furnace untuk Rasio Udara 6.6 :1 ........................... 59

Tabel 12 Panans sensibel komponen udara.................................................... 60

Tabel 13 Konstanta Komponen Gas .............................................................. 62

Tabel 14 Panas Sensible Komponen Flue Gas .............................................. 62

Tabel 15 Neraca massa furnace untuk rasio udara 7:1 .................................. 70

Tabel 16 Panas sensible komponen udara...................................................... 71

Tabel 17 Konstanta komponen gas ............................................................... 73


Tabel 19 Neraca massa furnace untuk rasio udara 7,5:1................................ 81

Tabel 20 Konstanta komponen gas ................................................................ 82

Tabel 21 Panas sensibel komponen udara...................................................... 82



Tabel 24 Neraca Massa Furnace untuk Rasio Udara 8:1 ............................... 92


Tabel 26 Panas sensibel komponen udara...................................................... 93



DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.Fire tube boiler .............................................................................. 17

Gambar 2.Water Tube Boiler. ........................................................................ 18

Gambar 3. Konduksi pada bidang datar ......................................................... 31

Gambar 4. Konduksi pada sistem radial ........................................................ 33

Gambar 5. Hubungan rasio udara bahan bakar vs temperatur flue gas......... 46

Gambar 6. Hubungan rasio udara bahan bakar vs efisiensi thermal .............. 47

Gambar 7 Hubungan antara efisiensi thermal vs temperatur flue gas ......... 48

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Data Hasil Pengamatan ............................................................. 52

Lampiran 2. Perhitungan................................................................................ 53

Lampiran 3. Gambar -gambar ....................................................................... 109

Lampiran 4. Surat-surat.................................................................................. 112

Motto:

1. Manusia tak selamanya benar dan tak selamanya salah,

kecuali ia yang selalu mengoreksi diri dan membenarkan

kebenaran orang lain atas kekeliruan diri sendiri.

2. Janganlah larut dalam satu kesedihan karena masih ada

hari esok yang menyongsong dengan sejuta kebahagiaan.

3. Aku belajar memahami dan mengerti dari kegagalan

untuk menjadi yang lebih baik dimasa depan

Kupersembahkan Untuk:

Kedua Orang Tua dan Adik ku Tercinta

Dosen-dosen di Jurusan Teknik Kimia Program Studi

DIV Teknik Energi

Anak-anak 8 EGA

Seseorang yang Selalu Jadi Inspirasi dan Motivasi

Disisi Kehidupan ku

Ssptpolsri Gdl Liyamayasa 6648 1 Haldepa A

Documents

Transcript of Ssptpolsri Gdl Liyamayasa 6648 1 Haldepa A