Analisa Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber dan Cangkang di Palm Oil Mill Dengan Kapasitas 45 Ton TBS/Jam

Gratis

94
405
119
3 years ago
Preview
Full text

KETEL UAP ANALISA EFISIENSI WATER TUBE BOILER BERBAHAN BAKAR FIBER DAN CANGKANG DI PALM OIL MILL DENGAN KAPASITAS 45 TON TBS/JAM SKRIPSI

PESULIMA BATUBARA NIM: 120421022 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

  Skripsi Ini Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik 1 2 3 4 5 6 7 8 ABSTRAK Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi boiler adalah tekanan superheater, temperatur air umpan, temperatur uap, jumlah uap yang dihasilkan, jumlah konsumsi bahan bakar, dan nilai kalor pembakaran bahan bakar. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan hubungan variasi tekanan superheater dengan efisiensi boiler, hubungan variasi suhu air umpan dengan efisiensi boiler, hubungan variasi jumlah uap yang dihasilkan dengan efisiensi boiler, menganalisa nilai kalor bahan bakar serabut 75% + cangkang 25%, danmenganalisa efisiensi water tube boiler.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat yang diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan ini.untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tekad Sitepu sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan 1.waktunya untuk memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

4. Bapak Bahara Tua Tobing dan Bapak Teddi Atmaja Saragih yang telah 5

  90 Gambar 4.6 Grafik hubungan enthalpy uap, tekanan superheater, suhu air umpan, dan produksi uap dengan efisiensi boiler .......................................... 89 Tabel 4.9 Hubungan enthalpy uap, tekanan superheater, temperatur air umpan, dan produksi uap dengan efisiensi boiler .................................................

DAFTAR SIMBOL

  Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan hubungan variasi tekanan superheater dengan efisiensi boiler, hubungan variasi suhu air umpan dengan efisiensi boiler, hubungan variasi jumlah uap yang dihasilkan dengan efisiensi boiler, menganalisa nilai kalor bahan bakar serabut 75% + cangkang 25%, danmenganalisa efisiensi water tube boiler. Kata kunci : boiler, nilai kalor bahan bakar, efisiensi boiler.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Fungsi dari boiler adalah menghasilkan uap yang digunakan untuk kebutuhan proses pabrik, dan membangkitkan listrik untukkebutuhan pabrik maupun perumahan karyawan di sekitar pabrik. Boiler disini mempunyai peranan penting dalam prosesproduksi uap, dimana uap ini nantinya akan digunakan untuk memutar turbin uap sebagai penghasil energi listrik untuk kebutuhan pabrik dan uap keluaran turbindigunakan untuk proses pengolahan, di PALM OIL MILL uap menjadi kebutuhan utama, dimana uap dibutuhkan untuk stasiun perebusan (sterilizer), stasiun press(digester), stasiun klarifikasi, stasiun pengolahan inti sawit, dan stasiun tangki timbun.

1.2 Batasan Masalah

  Menghitung efisiensi water tube boiler dari data yang ada di lapangan. Berdasarkan dari komposisi bahan bakar yang digunakan maka nilai kalor pembakaran rendah (LHV) tidak berubah.

1.3 Tujuan

  Mendapatkan hubungan variasi jumlah uap yang dihasilkan dengan efisiensi boiler. Membandingkan antara teori yang diperoleh dari bangku perkuliahan dengan yang ada di lapangan.

1.6 Sistematika Penulisan

  Bab II: Tinjauan Pustaka, berisikan dasar-dasar teori yang didasarkan dari yang disajikan berupa pengertian, teori-teori tersebut diambil dari berbagaisumber seperti buku bacaan, survei lapangan dan dari internet bahan- bahan tersebut akan digabung menjadi sebuah tulisan yang menjadi dasarteori dari judul skripsi yang memperkuat skripsi tersebut dengan data-data yang ada. Bab IV: Analisa data dan PembahasanPada bab ini akan diuraikan tentang proses perhitungan dari data-data yang sudah didapatkan perhitungan dilakukan berdasarkan landasan teoridimana rumus-rumus tersebut akan digunakan untuk mendapatkan data- data hasil yang diinginkan proses perhitungan dan pembahasan akandisajikan secara teratur dan terangkai dengan baik .

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Boiler

  Jika air didihkan sampai menjadi steam, maka volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yangmudah meledak, sehingga sistem boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik. Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan 5 steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler.

2.2 Klasifikasi Boiler

  Boiler/ketel uap pada dasarnya terdiri dari bumbung (drum) yang tertutup pada ujung pangkalnya dan dalam perkembangannya dilengkapi dengan pipa apimaupun pipa air. Dalam laporan ini ketel uap diklasifikasikan dalam kelas yaitu: 1.

a. Ketel pipa api (fire tube boiler)

  Pada ketel pipa api, fluida yang mengalir dalam pipa adalah gas nyala(hasil pembakaran), yang membawa energi panas (thermal energy), yang segera mentransfernya ke air ketel melalui bidang pemanas (heating 6 surface). Tujuan pipa-pipa api ini adalah untuk memudahkan distribusi Api/gas asap mengalir dalam pipa sedangkan air/uap diluar pipaDrum berfungsi untuk tempat air dan uap, disamping itu drum juga sebagai tempat bidang pemanas.

b. Ketel pipa air (water tube boiler)

  Pada ketel pipa air, fluida yang mengalir dalam pipa adalah air, energi panas ditransfer dari luar pipa (yaitu ruang dapur) ke air ketel. Panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan pipa yang berisi air.

2. Berdasarkan pemakaiannya, ketel dapat diklasifikasikan sebagai: a. Ketel stasioner (stationary boiler) atau ketel tetap

b. Ketel mobil (mobile boiler), ketel pindah atau portabel boiler

  Yang termasuk stasioner adalah ketel-ketel yang didudukan diatas pondasi yang tetap, seperti boiler untuk pembangkit tenaga, untuk industri danlain-lain yang sepertinya. Gambar 2.3 ketel stasioner (stationary boiler) Yang termasuk ketel mobil, adalah ketel yang dipasang pada pondasi yang berpindah-pindah (mobile), seperti boiler lokomotif, loko mobil dan ketelpanjang serta lain yang sepertinya termasuk ketel kapal (marine boiler).

a. Ketel dengan pembakaran di dalam (internally fired steam boiler), dalam hal ini dapur berada (pembakaran terjadi) di bagian dalam ketel

  Gambar 2.5 Ketel pembakaran di dalam b. Ketel dengan pembakaran di luar (outernally fired steam boiler), dalam hal ini dapur berada (pembakaran terjadi) di bagian luar ketel,kebanyakan ketel pipa air memakai sistem ini.

4. Berdasarkan jumlah lorong (boiler tube), ketel ini diklasifikasikan sebagai: a. Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler)

b. Ketel dengan lorong ganda (multi tube steam boiler)

  Cornish boiler adalah single fire tube boiler dan simple vertikal boiler adalah single water tube steam boiler. Gambar 2.7 single tube steam boiler Multi fire tube boiler misalnya ketel scotch dan multi water tube boiler misalnya ketel B dan W dan lain-lain.

6. Menurut bentuk dan letak pipa, ketel uap diklasifikasikan sebagai: a

  Gambar 2.11 Ketel dengan pipa lurus, bengkok, dan berlekak-lekuk (straight, bent and sinous tubuker heating surface). 13 Gambar 2.12 Ketel dengan pipa miring-datar dan miring-tegak (horizontal, inclined or vertical tubuler heating surface).

2.3 Bagian-Bagian Boiler

Pada garis besarnya water tube boiler terdiri dari:

a) Ruang Bakar (Furnace)

  Ruang pertama, berfungsi sebagai ruang pembakaran, dimana panas dalam ruang dapur tersebut, yang terdiri dari pipa-pipa air dari drumke header samping kanan kiri. Ruang kedua, merupakan ruang gas panas yang diterima dari hasil pembakaran dalam ruang pertama.

b) Forced Draft Fan (Fd Fan)

  Dalam ruang pembakaran pertama, udara pembakaran ditiupkan oleh blower penghebus udara (forced draft fan) melalui kisi-kisibagian bawah dapur (fire grates/under roaster). 15 Gambar 2.14 Steam Drum d) Pipa Uap Pemanas Lanjut (Superheater Pipe) Uap hasil penguapan di dalam drum atas untuk sebagian turbin belum dapat dipergunakan, untuk itu harus dilakukan pemanasanuap lebih lanjut melalui pipa superheater sehingga uap benar-benar kering dengan suhu 260-280 C .

e) Drum Bawah (Mud Drum)

Drum bawah berfungsi sebagai tempat pemanasan air yang didalamnya dipasang plat-plat pengumpul endapan untukmemudahkan pembuangan keluar (blow down). 16 Gambar 2.15 Mud Drum

f) Pipa-Pipa Air (Header)

  Pipa-pipa air ini berfungsi sebagai tempat pemanasan air yang dibuat sebanyak mungkin, sehingga penyerapan panas lebih meratadengan efisiensi tinggi. pipa air yang menghubungkan drum bawah dengan header belakang g) Pembuangan Abu (Ash Hopper) Abu yang terbawa gas panas dari ruang pembakaran pertama, terbuang/jatuh didalam pembuangan abu yang berbentuk kerucut.

h) Pembuangan Gas Bekas

  Keran Blow down Keran blow down (blow down valve) berfungsi untuk membuang endapan yang tidak terlarut (total dissolved solid) pada mud drum sehingga nilai tds air boiler yang diharapkan dapat terjaga. Pola perlakuan blow down lebih baik dengan frekuensi yang tinggi dari pada dilakukan dengan periode yang lama untuk sekali blow down.

4. Manometer

  Manometer adalah alat pengukur tekanan uap didalam boiler yang dipasang satu buah untuk penunjuk tekanan uap basah (saturated) dan satu buah untuk tekanan uap kering (superheated). Keran Uap IndukKeran uap induk (main steam valve) berfungsi sebagai alat untuk membuka dan menutup aliran uap boiler yang terpasangpada pipa uap induk .

2.4 Pengoperasian Boiler

  Secara garis besar penulis akan menjelaskan pengoperasian boiler berdasarkan petunjuk yang ada dari buku petunjuk dan penjelasan darioperator, diantaranya: Ketentuan UmumSebelum mengoperasikan boiler ada beberapa hal yang harus diperhatikan demi kelancaran dan keselamatan kerja, diantara: 26 27 1. Matikan deaerator pump dan feed water pumpDalam hal boiler kekurangan air akibat kerusakan pompa air : 1.

2.5 Bahan Bakar Boiler

  Dimana unsur 2 2 2 kimia yang terkandung pada cangkang mempunyai persentase (%) yang berbeda jumlahnya, bahan bakar cangkang ini setelah mengalami proses pembakaran akanberubah menjadi arang, kemudian arang tersebut dengan adanya udara pada dapur akan terbang sebagai ukuran partikel kecil yang dinamakan partikel pijar. Disamping fiber lebih cepat habis menjadi abu apabila dibakar, pemakaian fiber yang berlebihan akan berdampak buruk pada proses pembakaran karena dapatmenghambat proses perambatan panas pada pipa water wall, akibat abu hasil pembakaran beterbangan dalam ruang dapur dan menutupi pipa water wall,disamping mempersulit pembuangan dari pintu ekspansion door (pintu keluar untuk abu dan arang) akibat terjadinya penumpukan yang berlebihan.

2.6 Siklus Rankine

  33 Gambar 2.33 Diagram alir siklus Rankine sederhana Gambar 2.34 Diagram T-s siklus Rankine sederhana 34 Gambar 2.35 Diagram alir siklus Rankine dengan satu tingkat ekstraksi Uap panas lanjut dari ketel memasuki turbin, setelah melalui beberapa tingkatan sudu turbin, sebagian uap diekstraksikan ke deaerator, sedangkan sisanya masuk ke kondensor dan dikondensasikan didalam kondensor. Di dalam deaerator, uap yang berasal dari turbin yang berupa uap basah bercampur dengan air yang berasal dari kondensor.

2.7 Proses Pembentukan Uap

  Sebagai fliuda kerja di ketel uap, umumnya digunakan air (H O) karena 2 bersifat ekonomis, mudah di peroleh, tersedia dalam jumlah yang banyak, serta mempuyai kandungan entalpi yang cukup tinggi bila dibandingkan dengan fluidakerja yang lain. Jika panas terus bertambah secara perlahan-lahan, maka kecepatan gerak air akan semakin meningkat pula,hingga sampai pada suatu titik dimana molekul-molekul air akan mampu o 2 melepaskan diri dari lingkungannya (100 ) pada tekanan 1[kg/cm ], maka air secara berangsur-angsur akan berubah fasa menjadi uap dan hal inilah yangdisebut sebagai penguapan.

2.8 Metode Pengkajian Efisiensi Boiler

  Metode yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan pada skripsi ini adalah metode langsung. Sedangkan efisiensi pada boiler atau ketel uap yang didapatkan dari perbandingan antara energi yang dipindahkan atau diserap oleh fluida kerja didalam keteldengan masukan energi kimia dari bahan bakar.

1) Metode Langsung

  Energi yang didapat dari fluida kerja (air dan steam) dibandingkan dengan energi yang terkandung dalam bahan bakar boiler. MetodologiDikenal juga sebagai „metode input-output’ karena kenyataan bahwa metode ini hanya memerlukan keluaran/output (steam)dan panas masuk/input (bahan bakar) untuk evaluasi efisiensi.

1 LHV = nilai kalor pembakaran rendah (kJ/kg)

  Efisiensi dapat dihitung dengan mengurangkan bagian kehilanganpanas dari 100 sebagai berikut:Efisiensi boiler (n) = 100 - (i + ii + iii + iv + v + vi + vii) Dimana kehilangan yang terjadi dalam boiler adalah kehilangan panas yang diakibatkan oleh:i. Radiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitungKehilangan yang diakibatkan oleh kadar air dalam bahan bakar dan yang disebabkan oleh pembakaran hidrogen tergantung pada bahan bakar,dan tidak dapat dikendalikan oleh perancangan.

2.9 Neraca Panas

  Gambar 2.40 Diagram neraca energi boiler Neraca panas merupakan keseimbangan energi total yang masuk boiler terhadap yang meninggalkan boiler dalam bentuk yang berbeda. Kehilangan berikut dapat dihindari atau dikurangi:Kehilangan gas cerobong: Kehilangan karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam cerobong dan abu (mengoptimalkan operasi dan pemeliharaan; teknologi burner yanglebih baik),Kehilangan dari blowdown (pengolahan air umpan segar, daur ulang kondensat),Kehilangan kondensat (manfaatkan sebanyak mungkin kondensat)Kehilangan konveksi dan radiasi (dikurangi dengan isolasi boiler yang lebih baik).

2.10 Nilai kalor (Heating Value)

  Nilai kalor merupakan energi kalor yang dilepaskan bahan bakar pada waktu terjadinya oksidasi unsur-unsur kimia yang ada pada bahan bakar tersebut. Dirumuskan dengan:HHV = 33950 C + 144200 (H 2 44 2. Nilai Kalor Pembakaran RendahNilai kalor pembakaran rendah atau juga dikenal dengan istilah Low Heating Value (LHV) adalah nilai pembakaran dimana panas pengembunan uap air dari hasil pembakaran tidak ikut dihitung sebagai panas dari proses pembakaran.

2.11 Kebutuhan Udara Pembakaran

Kebutuhan udara pembakaran didefinisikan sebagai kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk pembakaran 1 kg bahan bakar secara sempurna yangmeliputi :

a. Kebutuhan udara teoritis (Ut) :

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

Ut = 11,5 C + 34,5 (H-O/8) + 4,32 S kg/kgBB α) kg/kgBB

2.12 Gas Asap

  Reaksi pembakaran akan menghasilkan gas baru, udara lebih dari sejumlah energi. Senyawa-senyawa yang merupakan hasil dari reaksi pembakaran disebutgas asap.

a. Berat gas asap teoritis (Gt)

  Gt = Ut + (1-A) kg/kgBBDimana A = kandungan abu dalam bahan bakar (ash)Gas asap yang terjadi terdiri dari: 2 2 , H 2 O, SO 2 dari udara yang tidak ikut bereaksi 2 2 1 kg S menghasilkan 1,996 kg SO 2 1 kg H menghasilkan 8,9836 kg H 2 O Maka untuk menghitung berat gas asap pembakran perlu dihitung dulu masing-masing komponen gas asap tersebut (Ir. Syamsir A.

b. Berat gas asap sebenarnya (Gs)

  Jadi:V(o 2 ) = 21% (V a ) act ; belum termaksud oksigen yang dikandung dalam bahan bakar. Oksigen yang terdapat dalam bahan bakar tergantung persentasenya.

3 Vg = Volume gas asap (m /kgBB)

C = Nilai carbon bahan bakarS = Nilai Sulfur bahan bakarH 2 = Nilai Hidrogen bahan bakar 46

2.14 Perhitungan Efisiensi Boiler

  dengan suplai panas (Ir. Muin, Pesawat-pesawat konversi 1 (Ketel Uap) 1988:223).

BAB II I METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Pendahuluan

  Secara umum untuk perhitungan efisiensi watertube boiler metodologi yang digunakan dalam skripsi ini yaitu metode langsung, dimana metodologi ini dikenal juga sebagai „metode input-output’ karena kenyataan bahwa metode ini hanya memerlukan keluaran/output (steam) danpanas masuk/input (bahan bakar) untuk evaluasi efisiensi. Efisiensi ini dapat dievaluasi dengan menggunakan rumus: Gambar 3.1 Diagram T-S Pembentukan uap Efisiensi Boiler(η) = Efisiensi Boiler (η) = 48 ) dalam kg/jam 2 o ) dan suhu lewat panas ( C), jika ada o C) Hasil dari data yang didapat dari surve maupun dari literarur akan dibahas pada bab IV.

3.2 Stasiun Boiler Palm Oil Mill

  Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung padajenis bahan bakar yang digunakan pada sistem, air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam (uap) disebut air umpan. Penulis memperoleh data yang diambil selama kerja praktekdari tanggal 10 maret - 10 april 2014 di Palm Oil Mill yang akan di pergunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang timbul.

3.3 Metodologi Analisa Yang Digunakan

  Metode studi literatur sesuai dengan permasalahan dan analisa efisiensi water tube boiler berbahan bakarfiber dan cangkang. Tabel 3.1 Spesifikasi boiler Steam pressure Temperatur air Temperatur uap produksi Uap o o superheater (bar) umpan (C) ( C) (kg uap/jam) 29 103 234 35000 3.5 Data Dari Stasiun Boiler Adapun data yang diperoleh langsung dari lapangan pada stasiun boiler meliputi: o C) o C) o C) 51 Tabel 3.2 Data 1.

3.6 Data Hasil Percobaan Bom Kalorimeter

1 C T

58 Tabel 3.10 Serabut 75% + Cangkang 25% kelapa sawit C 1 26,93 27,272 27,44 27,78 3 27,94 28,274 28,38 28,73 5 28,96 29,30 2 o C T 1 o No T C 1 26,71 27,082 27,24 27,61 3 27,82 28,194 28,28 28,66 5 28,77 29,15 Tabel 3.8 Serabut kelapa sawit murni 2 o C T 1 o No T Tabel 3.9 Cangkang kelapa sawit murni 1 26,13 26,35 2 26,49 26,743 26,91 27,18 4 27,32 27,585 27,76 28,01 2 C No T

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Nilai Kalor Bahan Bakar

Analisa percobaan dilakukan dengan mengunakan rumus sebagai berikut:Nilai panas (HHV) = (T 2 - T 1 - 0,05) x C v o Keteranga : T 1 = Suhu air pendingin sebelum dinyalakan ( C) o T 2 = Suhu air pendingin setelah penyalaan ( C) o C = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 kJ/kg C) vo Kenaikan suhu akibat kawat menyala = 0,05 CLHV = HHV

4.1.1 Analisa Nilai Kalor Bahan Bakar Serabut Kelapa Sawit Murni

  Analisa percobaan 1o Diketahui : T = 26,13 C 1 o T 2 = 26,35 C o C v = 73529,6 kJ/kg CNilai panas (HHV) = (T - T - 0,05) x C 2 1 v HHV = (26,35 b. Analisa percobaan 3o Diketahui : T = 26,91 C 1 o T 2 = 27,18 C o C v = 73529,6 kJ/kg CNilai panas (HHV) = (T 2 - T 1 - 0,05) x C v HHV = (27,18 d.

e. Analisa percobaan 5

Maka rata-rata nilai LHV = 11465,92 kJ/kgLHV = 2751,82 Kkal/kg 2 26.49 26.74 14705.92 11465.92 3 26.91 27.18 16176.512 12936.512 4 27.31 27.58 15441.216 12201.216 5 27.76 28.01 14705.92 11465.92Rata-rata 14705.92 11465.92 Maka rata-rata nilai HHV = 14705,92 kJ/kgHHV = 3529,42 Kkal/kg Diketahui : T 61 1 = 26,71 o C T 2 = 27,08 o C C v = 73529,6 kJ/kg o CNilai panas (HHV) = (T 2 - T 1 - 0,05) x C v 26.13 26.35 12500.032 9260.032 1 C) HHV (kJ/kg) LHV (kJ/kg) 2 Diketahui : T 1 = 27,76 o C T 2 = 28,01 o CC v = 73529,6 kJ/kg o CNilai panas (HHV) = (T 1 o v HHV = (28,01 Tabel 4.1 Hasil analisa nilai kalor bahan bakar serabut kelapa sawit murni No T 1 ( o C) T 2 (

4.1.2 Analisa Nilai Kalor Bahan Bakar Cangkang Kelapa Sawit Murni

a. Analisa percobaan 1

  HHV = (27,08 b. Analisa percobaan 2o Diketahui : T = 27,24 C 1 o T = 27,61 C 2 o C v = 73529,6 kJ/kg CNilai panas (HHV) = (T - T - 0,05) x C 2 1 v HHV = (27,61 c. Analisa percobaan 3o Diketahui : T 1 = 27,82 C o T = 28,19 C 2 o C v = 73529,6 kJ/kg CNilai panas (HHV) = (T - T - 0,05) x C 2 1 v HHV = (28,19 62 d.

4.1.3 Analisa Nilai Kalor Bahan Bakar Serabut 75% + Cangkang 25% Kelapa Sawit

  Analisa percobaan 2 2 - T 1 - 0,05) x C v 64 Maka rata-rata nilai HHV = 23823,5904 kJ/kg CNilai panas (HHV) = (T o CC v = 73529,6 kJ/kg 2 = 27,27 o C T o = 26,93 1 Diketahui : T a. Analisa percobaan 3o Diketahui : T 1 = 27,94 C o T 2 = 28,27 C o C = 73529,6 kJ/kg C v Nilai panas (HHV) = (T 2 - T 1 - 0,05) x C v HHV = (28,27 d.

4.2 Kebutuhan Udara Bahan Bakar

a. Dengan menggunakan persamaan berikut ini maka didapatkan kebutuhan udara teoritis (U t ):

b. Dengan menggunakan persamaan berikut ini maka didapatkan kebutuhan udara sebenarnya

4.3 Perhitungan Gas Asap

  a. Dengan menggunakan persamaan berikut ini maka didapatkan berat gas asap teoritis b.

c. Analisa gas asap basah

68

2 O

d. Analisa gas asap kering

Untuk menghitung volume gas asap basah digunakan persamaan sebagai berikut:

3 Vg = 1,24 (9 H ) m /kgBB

2 3 Vg = 1,24 (9 x 0,04) m /kgBB 69

4.5 Perhitungan efisiensi boiler

Untuk menghitung efisiensi boiler berdasarkan perbandingan antara konsumsi panas dengan suplai panas digunakan persamaan sebagai berikut: Keterangan: W s = kapasitas produksi uap ( kg uap/jam ) W f = konsumsi bahan bakar ( kg/jam ) h = entalpi uap ( kJ/kg ) 3 h 1 = entalpi air umpan/pengisi ketel ( kJ/kg ) LHV = nilai kalor pembakaran rendah (kJ/kg)Mencari jumlah bahan bakar yang tersedia di Palm Oil Mill, untuk bahan bakar fiber 13% dari kapasitas pabrik dan bahan bakar cangkang 6% darikapasitas pabrik.Kapasitas pabrik Palm Oil Mill = 45 ton TBS/jamUntuk % fiber = 13% x 45 ton TBS/jam fiber = 5,85 ton/jam = 5850 kg/jamuntuk % cangkang = 6% x 45 tom TBS/jam cangkang = 2,7 ton/jam = 2700 kg/jamkonsumsi bahan bakar (W f ) = 75% fiber + 25% cangkang (W f ) = 0,75 x 5850 + 0,25 x 2700(W ) = 5062,5 kg/jam f 70

4.5.1 Analisa efisiensi boiler saat baru Menghitung efisiensi boiler:

71 Rumus mencari efisiensi boiler:Diketahui: Ws = 35000 kg uap/jam P 3 = 29 bar t 3 = 234 C t 1 = 103 C W f = 5062,5 kg/jamLHV = 18083,584 kJ/kg Untuk mencari enthalpy pada P = 29 bar, dan t = 234 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:2810,18 kj/kg Untuk mencari enthalpy pada temperatur 103 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:

4.5.2 Analisa berdasarkan data 1 Menghitung efisiensi boiler:

72 Maka efisiensi boiler: Rumus mencari efisiensi boiler: 73 Diketahui: Ws = 26300 kg uap/jam P 3 = 20,4 bar t 3 = 225 C t 1 = 99 C W f = 5062,5 kg/jamLHV = 18083,584 kJ/kg Untuk mencari enthalpy pada P = 20,4 bar, dan t = 225 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:2833,84 kj/kg Untuk mencari enthalpy pada temperatur 99 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh: 74 Maka efisiensi boiler: 9

4.5.3 Analisa berdasarkan data 2 Menghitung efisiensi boiler:

Rumus mencari efisiensi boiler: 75 Diketahui: Ws = 26500 kg uap/jam P 3 = 20,4 bar t 3 = 225 C t 1 = 99 C W f = 5062,5 kg/jamLHV = 18083,584 kJ/kg Untuk mencari enthalpy pada P = 20,4 bar, dan t = 225 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:2833,84 kj/kg Untuk mencari enthalpy pada temperatur 99 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:

4.5.4 Analisa berdasarkan data 3 Menghitung efisiensi boiler:

76 Maka efisiensi boiler: Rumus mencari efisiensi boiler: 77 Diketahui: Ws = 26900 kg uap/jam P 3 = 20,5 bar t 3 = 225 C t 1 = 99 C W f = 5062,5 kg/jamLHV = 18083,584 kJ/kg Untuk mencari enthalpy pada P = 20,5 bar, dan t = 225 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:2833,26 kj/kg Untuk mencari enthalpy pada temperatur 99 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:

4.5.5 Analisa berdasarkan data 4 Menghitung efisiensi boiler

Rumus mencari efisiensi boiler:Diketahui: Ws = 26700 kg uap/jam 78 3 = 20,3 bar t 3 = 225 C t = 99 C LHV = 18083,584 kJ/kgUntuk mencari enthalpy pada P = 20,3 bar, dan t = 225 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:2834,41 kj/kg Untuk mencari enthalpy pada temperatur 99 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh: 79

4.5.6 Analisa berdasarkan data 5 Menghitung efisiensi boiler

Rumus mencari efisiensi boiler:Diketahui: Ws = 26600 kg uap/jam 80 3 = 20,4 bar t 3 = 225 C t = 99 C LHV = 18083,584 kJ/kgUntuk mencari enthalpy pada P = 20,4 bar, dan t = 225 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh:2833,84 kj/kg Untuk mencari enthalpy pada temperatur 99 C, dicari dengan menggunakan software chemicallogic steamtab companion, maka diperoleh: 81

4.5.7 Analisa berdasarkan data rata-rata berdasarkan data 6 Menghitung efisiensi boiler:

  Dimana pada saat tekanan superheater 20.3 bar jumlah uap yang dihasilkan 26,7 ton uap/jam, sedangkan pada saat tekanansuperheater 20,4 bar rata-rata jumlah uap yang dihasilkan 26,26 ton uap/jam jumlah uap yang dihasilkan turun, kemudian pada saat tekanan superheater 20,5bar jumlah uap yang dihasilkan sebesar 26,9 ton uap/jam jumlah uap yang dihasilkan naik. Dimana bisa dilihat pada saat enthalpy uap 2833,26 kj/kg efisiensi boiler sebesar 71,05 %, sedangkan pada saat enthalpy uap 2833,84 kj/kg rata-rataefisiensi boiler sebesar 69,92 % mengalami penurunan, kemudian pada saat enthalpy uap 2834,41 kj/kg efisiensi boiler sebesar 70,56 % mengalamipenaikkan.

71.05 Hubungan Tekanan Superheater dengan Efisiensi Boiler

71.5 71) % 70.5( ier ol Hubungan Tekanan

70 B

  iSuperheater dengan Efisiensiiens 69.5fis BoilerE 69 68.5 20.3 20.4 20.4 20.4 20.5 Tekanan Superheater (bar) Gambar 4.3 Grafik hubungan tekanan superheater dengan efisiensi boiler Berdasarkan gambar 4.3 diatas, dapat dilihat bahwa hubungan tekanan superheater dengan efisiensi boiler tidak konstan naik melainkan tidak teratur ataunaik turun. Dimana bisa dilihat pada saat tekanan superheater 20,3 bar efisiensi boiler sebesar 70.56 %, sedangkan pada saat tekanan superheater 20,4 bar rata-rata efisiensi boiler yang diperoleh sebesar 69,92 % mengalami penurunan, kemudian pada saat tekanan superheater 20,5 bar efisiensi boiler sebesar 71.05 %mengalami kenaikan.

C) Efisiensi Boiler (%)

  C, pada data 4 dengan efisiensi boiler sebesar 70,56 % rata-rata temperatur tetap C, pada data 2 dengan efisiensi boiler sebesar 70 % rata-rata temperatur tetap 99 Cpada data 3 dengan efisiensi boiler sebesar 71,05 %rata-rata temperatur tetap 99 40 8926900 71.05 Gambar 4.5 Grafik hubungan produksi uap dengan efisiensi boiler Berdasarkan gambar 4.5 diatas, dapat dilihat bahwa hubungan produksi uap dengan efisiensi boiler relatif konstan naik. Dimana bisa dilihat pada saatjumlah produksi uap 26300 kg uap/jam efisiensi boiler sebesar 69,49 %, pada saat jumlah produksi uap 26500 kg uap/jam efisiensi boiler naik menjadi 70 %, padasaat jumlah produksi uap 26600 ton uap/jam efisiensi boiler naik menjadi 70,28%, pada saat jumlah produksi uap 26700 kg uap/jam efisiensi boiler naik menjadi70,56 %, dan pada saat jumlah produksi uap 26900 kg uap/jam efisiensi boiler naik menjadi 71,05 %.

5.1 Kesimpulan

  Nilai efisiensi water tube boiler terendah yang dihasilkan sebesar 69,49 %, dan nilai efisiensi water tube boiler tertinggi yang dihasilkan sebesar 71,05 %. Nilai kalor bahan bakar serabut 75% + cangkang 25% kelapa sawit: 935.2 saran Adapun saran-saran yang dapat diajukan pada palm oil mill maupun pembaca untuk menyempurnakan penelitian tentang analisa efisiensi water tube boiler berbahan bakar fiber dan cangkang untuk kedepan ialah sebagai berikut: 1.

Dokumen baru

Dokumen yang terkait

Studi Kelayakan Ekonomis Pltu Berbahan Bakar Fiber Dan Cangkang Sawit Sebagai Domestic Power
12
134
98
Analisis Alat Penukar Kalor Shell And Tube Sebagai Pemanas Marine Fuel Oil (Mfo) Untuk Bahan Bakar Boiler Pltu Unit 4
21
172
118
Analisa Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber dan Cangkang di Palm Oil Mill Dengan Kapasitas 45 Ton TBS/Jam
94
405
119
Perancangan Ketel Uap Untuk Sebuah PMKS Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TBS/Jam
23
96
156
Rancanglah Sebuah Mesin Screw Press Untuk Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit Dengan Kapasitas 15 Ton TBS/Jam
71
316
95
Perancangan Sebuah Mesin Digester Yang Dipergunakan Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas 10 Ton TBS/Jam
52
305
70
Perencanaan Pisau Digester Pada PKS Dengan Kapasitas 15 Ton TBS/Jam Serta Perencanaan Pengecoran Dan Simulasinya
4
42
87
Pembuatan Biodiesel Berbahan Baku CPO Parit Dengan Reaksi Metanolis Kapasitas 13.000 Ton / Tahun
2
29
516
Analisa Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber, Cangkang Sawit dan Kulit Kayu Menggunakan Metode Langsung
23
145
122
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - Prarancangan Pabrik Biometana Dari Palm Oil Mill Effluent (Pome) Kapasitas 3.530.000 Nm3/Tahun
0
0
22
BAB II DASAR TEORI - Studi Kelayakan Ekonomis Pltu Berbahan Bakar Fiber Dan Cangkang Sawit Sebagai Domestic Power
0
2
36
Analisis Alat Penukar Kalor Shell And Tube Sebagai Pemanas Marine Fuel Oil (Mfo) Untuk Bahan Bakar Boiler Pltu Unit 4
0
1
19
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Boiler - Analisa Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber dan Cangkang di Palm Oil Mill Dengan Kapasitas 45 Ton TBS/Jam
2
3
43
Analisa Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber dan Cangkang di Palm Oil Mill Dengan Kapasitas 45 Ton TBS/Jam
0
0
18
Arthropods Population in Palm Oil Plantation with and without Applications of Palm Oil Mill Effluent
0
0
12
Show more