STUDI KASUS PROYEK CO-BENEFIT PENINGKATAN EFISIENSI …bbpk.go.id/files/agenda/13. STUDI KASUS...
Transcript of STUDI KASUS PROYEK CO-BENEFIT PENINGKATAN EFISIENSI …bbpk.go.id/files/agenda/13. STUDI KASUS...
STUDI KASUS PROYEK CO-BENEFIT
PENINGKATAN EFISIENSI BOILER
BATUBARA DI INDUSTRI KERTAS
BALAI BESAR PULP DAN KERTASBADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN INDUSTRI
KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN
Syamsudin1*, Katsushige Takami2, Shoji Kita2, Mukharomah Nur Aini1, Yusup Setiawan1, Reza Bastari I.W.1, Andri Taufick R.1
1Balai Besar Pulp dan Kertas, Jl. Raya Dayeuhkolot No. 132, Bandung, Indonesia2Mitsubishi UFJ Research and Consulting Co., Ltd., Jepang
SEMINAR TEKNOLOGI PULP DAN KERTAS10 Nopember 2020
PENDAHULUAN
• Pertumbuhan industri yang pesat meningkatkan pencemaran udara.
• Perlu promosi tindakan mereduksi gas rumah kaca dan pencemaran lingkungan dalam waktu yang bersamaan melaui pendekatan co-benefit.
• MoE Jepang bekerjasama dengan KLHKtelah melaksanakan proyek “Co-benefit Indonesia tahun2018” yang difokuskan pada boiler batubara di industri kertas dengan tiga keluaran:
1. penurunan gas efek rumah kaca (GHG)
2. penurunan polutan emisi udara
3. penurunan biaya energi
melalui perbaikan pengoperasian boiler yang berfokus pada
konservasi energi.
Sumber: APKI, 2014
Tujuan Kegiatan
melakukan diagnosis langkah-langkah yang terkait dengan konservasi energidan pengurangan polutan emisi boiler batubara industri kertas dan caramelakukannya.
METODOLOGI
Parameter Nilai Satuan
Kadar air total (ar) 25,8 %
Kadar air (adb) 11,9 %
Abu (adb) 9,8 %
Zat terbang (adb) 41,9 %
Karbon padat (adb) 36,4 %
Sulfur (adb) 0,86 %
Karbon (adb) 54,43 %
Hidrogen (adb) 5,41 %
Nitrogen (adb) 1,07 %
Oksigen (by difference) (adb) 28,43 %
Gross calorific value (adb) 5.232 kcal/kg
Bahan: Fasilitas:
Boiler batubara dengan kapasitas: a. 20 ton/jam b. 15 ton/jam
Batubara
Peralatan
Testo flue gas analyzer
Brinno Time Lapse Camera
SATO TECH Conductivity meter Digital pH meter
ThermochronThermography camera FLIR
Metode Analisa:
Pengukuran:▪ Konsumsi batubara, ▪ Produksi steam, ▪ Kadar air batubara; ▪ Konduktivitas: o air umpan boiler, o air blow down, o air softener, o air kondensat;
▪ Suhu:o permukaan pipa steam, o saluran gas buang, dano ruang mesin kertas;
▪ Emisi gas buang di cerobong boiler
Parameter yang diamati:❑ pengaruh kadar air batubara, ❑ rasio udara pembakaran, ❑ rasio blowdown, ❑ sistem pemulihan kondensat, ❑ sistem insulasi, ❑ kontrol multi boiler.
➢ reduksi konsumsi batubara, ➢ reduksi CO2, ➢ reduksi biaya.
Feed water sampling
Blowdown water sampling
Condensatesampling Coal sampling
Flue gas sampling
Flue gas sampling
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Kadar Air Batubara:
Batubara
Kadar air = 25,8%
LHV = 4.101 kcal/kg
Batubara
Kadar air = 20,0%
LHV = 4.464 kcal/kg
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 8,1%
Reduksi batubara = 2.746 ton/tahun
Reduksi biaya = 2.004 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 535 tCO2/tahun
Batubara
Kadar air = 25,8%
LHV = 4.101 kcal/kg
Batubara
Kadar air = 10,0%
LHV = 5.089 kcal/kg
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 19,4%
Reduksi batubara = 6.561 ton/tahun
Reduksi biaya = 4.789 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 1.278 tCO2/tahun
ParameterSampling date 2018/07/04
Report 25.8% 0% 10% 20%
Total moisture %ar 25.8
Proximate analysis:
Moisture MC %adb 11.9 25.8 0 10 20
Volatile matter VM %adb 41.9
Fixed carbon FC %adb 36.4
Ash content ash %adb 9.8 8.25 11.12 10.01 8.90
Ultimate analysis:
Total sulphur S %adb 0.86 0.72 0.98 0.88 0.78
Carbon C %adb 54.43 45.84 61.78 55.60 49.43
Hydrogen H %adb 5.41 3.44 4.64 4.18 3.71
Nitrogen N %adb 1.07 0.90 1.21 1.09 0.97
Oxygen by difference O %adb 28.43 15.03 20.26 18.23 16.21
Calorific value:
Gross calorific value kcal/kg 5,232 4,407 5,939 5,345 4,751
Simulasi 1:
Simulasi 2:
Konsumsi batubara = 33.802 ton/tahun; Harga batubara = Rp 730,-/kg
Perbaikan Rasio Udara Pembakaran:
Gas buang
[O2] = 13,0%
Rugi energi = 8,6%
Rugi energi ekuivalen batubara= 0,38 ton/jam
Gas buang
[O2] = 8,0%
Rugi energi = 3,3%
Rugi energi ekuivalen batubara= 0,144 ton/jam
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 5,0%
Reduksi batubara = 1.690 ton/tahun
Reduksi biaya = 1.234 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 2.841 tCO2/tahun
Cooling tower
flue gas
flue gas analyzer
measurementpoint Flue gas analyzer monitor
oxygen concentration
Parameter7/4/2018 11/13/2018
15t 20t 15t 20t
[O2] 12.7% 13.9% 9.1% 10.4%
Hasil pengukuran [O2] gas cerobong:
Tgas buang = 195℃
Sebelum
Setelah
[O2]
195℃
Optimalisasi Rasio Blowdown:
Air blowdown
Rasio blowdown = 11,4%
Rugi energi = 3.116 Gcal/thn
Rugi energi ekuivalen
batubara = 1.241 ton/tahun
Air blowdown
Rasio blowdown = 1,0%
Rugi energi = 244,7 Gcal/thn
Rugi energi ekuivalen
batubara = 97 ton/tahun
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 3,4%
Reduksi batubara = 1.143 ton/tahun
Reduksi biaya = 834 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 2.281 tCO2/tahun
1. Biaya peralatana:
▪ Unt pemurnian air 1.500 juta Rp.
▪ Peralatanpre‐treatment
1.500 juta Rp.
2. Konsumsi listrik 90 kWh/tahun
3. Biaya perawatanb 500 juta Rp./tahun
Payback period 12,3 tahun
a Asumsi harga di Jepang;b Perkiraan biaya di Jepang
Biaya pengoperasian membran reverse osmosis:
air umpan
Feed water
Scale-generating
substances such as calcium ions
0.95t Steam
Blow water
20t boiler blow down
15t boiler blow down
Measurementby EC sensor
Feed water sampling
Measurementby EC sensorBoiler dengan pemulihan kondensat 80% → rasio blowdown sekitar 1,0%.
Pemulihan Air Kondensat:
Air kondensat
Pemulihan = 43%
Reduksi batubara = 1.229 ton/tahun
Air kondensat
Pemulihan = 60%
Reduksi batubara = 1.714 ton/tahun
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 1,4%
Reduksi batubara = 486 ton/tahun
Reduksi biaya = 355 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 969 tCO2/tahun
Before After UnitRecovery of condensed water 43 60 %Amount of recovered condesate
70,919 98,957 t/y
Recovered calorie 4,255 5,937 Gcal/yCoal equivalent amount 1,229 1,714 t/yCoal reduction rate 3.63 5.07 %
Sampling pointEC [μS]
2-Jul 4-Jul
Softener 578 518
Feed water (20t) 272 217
Feed water (15t) 443 387
Blow water (20t) 4,840 2,770
Blow water (15t) 4,660 4,260
Condensate (PM1) 6 7
Condensate (PM2) 36 9
Condensate (PM3) 10 8
Average of condensate 17 8
% Recovery of condensed water = (EC of softener -EC of feed water)/(EC of softener - EC of condensate)*100 = 43%
Condensate sampling
Pemasangan Insulasi:
Insulasi Pipa Steam
Insulasi pipa steam
Panas dilepas = 143,6 kW
Insulasi pipa steam
Luas insulasi = 134,1 m2
Panas dilepas = 24,6 kW
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 0,93%
Reduksi batubara = 315 ton/tahun
Reduksi biaya = 230 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 628 tCO2/tahun
1. Material insulasi panas 26.821 kRp.
2. Biaya tenaga kerja 18.000 kRp.
Payback period 0,2 tahun
Biaya pemasangan insulasi perpipaan steam
Insulasi Pipa Pemulihan Air Kondensat
Insulasi pipa air kondensat
Panas dilepas = 202,9 kW
Insulasi pipa air kondensat
Luas insulasi = 263,5 m2
Panas dilepas = 32,1 kW
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 1,1%
Reduksi batubara = 387 ton/tahun
Reduksi biaya = 282 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 772 tCO2/tahun
1. Material insulasi panas 83 juta Rp.
2. Biaya tenaga kerja 18 juta Rp.
Payback period 0,4 tahun
Biaya pemasangan insulasi perpipaan kondensat
Insulasi Saluran Gas Buang dan Pemanasan Udara Inlet Boiler
Insulasi saluran gas buang
Suhu gas buang = 194,5oC
Suhu air umpan = 106,0oC
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 2,6%
Reduksi batubara = 865 ton/tahun
Reduksi biaya = 631 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 1.726 tCO2/tahun
Insulasi saluran gas buang
Suhu gas buang = 206,3oC
Suhu air umpan = 109,7oC
Pemanfaatan panas gas buang untuk pemanasan udara inlet boiler:
Biaya pemasangan fasilitas 2.000 MRp.
Payback period 3,2 tahun
Biaya pemasangan fasilitas insulasi saluran gas buang dan pemanasan udara inlet boiler:
Economizer
To Flue gas treatment equipment
Boilerbody
Flue gas duct
Insulasi Mesin Kertas
Insulasi mesin kertas
Suhu PM1 = 34,1oC
Suhu PM2 = 33,9oC
Sebelum Setelah
Rasio reduksi batubara = 6,5%
Reduksi batubara = 2.205 ton/tahun
Reduksi biaya = 1.610 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 4.400 tCO2/tahun
Insulasi mesin kertas
Suhu PM1 = 30,6oC
Suhu PM2 = 30,6oC
Biaya konstruksi insulasipanas
10.000 MRp.
Payback period 6 tahun
Biaya pemasangan insulasi dua mesin kertas
Kontrol Optimum Multi Boiler:
Periode
Produksi Steam and Faktor Beban (%)
15 ton/jam 20 ton/jam TotalSteam
(t)Faktor beban
(%)
Steam(t)
Faktor beban
(%)
Steam(t)
Hari 1 7,3 48,6 9,9 49,3 17,1Hari 2 8,2 54,4 12,1 60,5 20,3Hari 3 8,1 53,8 12,9 64,7 21,0Hari 4 7,3 48,7 12,3 61,4 19,6Hari 5 7,7 51,1 10,7 53,7 18,4Rata-rata 7,7 51,3 11,6 57,9 19,3
Data produksi steam dan faktor beban dalam lima hari
Rasio reduksi batubara = 8,3%
Reduksi batubara = 2.793 ton/tahun
Reduksi biaya = 2.039 juta Rp/tahun
Reduksi CO2 = 4.694 tCO2/tahun
Kontrol multi boiler
Konsumsi batubara = 33.802 ton/tahun
Konsumsi steam = 164.929 ton/tahun
Boiler 20 ton/jam:
- Efisiensi termal = 69,8%
- Produksi steam = 89.954 ton/tahun
- Faktor beban = 59%
Sebelum
Kontrol multi boiler
Konsumsi batubara = 31.0089 ton/tahun
Produksi steam = 164.929 ton/tahun
Boiler 20 ton/jam:
- Efisiensi termal = 74,8%
- Produksi steam = 138.240 ton/tahun
- Faktor beban = 90%
Boiler 6 ton/jam:
- Efisiensi termal = 61,1%
- Produksi steam = 26.689 ton/tahun
- Faktor beban = 58%
Setelah
Potensi Perbaikan Keseluruhan
No. TindakanRasio Reduksi
BatubaraReduksi
BatubaraReduksi
CO2
Reduksi Biaya
% ton/thn t-CO2/thn juta Rp/thn
1.Penurunan kadar air batubara ke 10%
19,4 6.561 1.278 4.789
2.Perbaikan rasio udarapembakaran
5,0 1.690 2.841 1.234
3. Optimalisasi blowdown 3,4 1.143 2.281 834
4. Pemulihan kondensat 1,4 486 969 355
5. Insulasi pipa steam 0,93 315 628 230
6.Insulasi pipa pemulihan kondensat
1,1 387 772 282
7.Insulasi saluran gas buang dan pemanasan udara inlet boiler
2,6 865 1.726 631
8. Insulasi mesin kertas 6,5 2.205 4.400 1.610
9.Optimalisasi multi boiler
8,3 2.793 4.694 2.039
Total 48,63 16.445 19.589 12.004
KESIMPULAN
1. Peningkatan efisiensi boiler ditunjukkan dengan reduksi konsumsi batubara, reduksi emisi CO2, danreduksi biaya yang sangat signifikan dapat dicapai dengan perbaikan-perbaikan berupa penurunankadar air batubara, rasio udara pembakaran, optimalisasi rasio blowdown, pemulihan kondensat, insulasi perpipaan, insulasi saluran gas buang, insulasi mesin kertas, dan kontrol beban multi boiler.
2. Perbaikan-perbaikan ini dapat menghasilkan reduksi konsumsi batubara 16.445 ton/tahun atau48,63%, dan reduksi emisi CO2 sebesar 19.589 t-CO2/thn. Penghematan biaya yang diperoleh dalamwaktu satu tahun diestimasi mencapai Rp 12 milyar.
3. Tindakan perbaikan yang paling signifikan pengaruhnya dengan biaya murah yaitu penurunan kadarair batubara, disusul optimalisasi beban multi boiler, dan perbaikan rasio udara pembakaran.
UCAPAN TERIMA KASIH
1. Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Indonesia (KLHK), 2. Ministry of Environment, Japan.