bab iv tinjauan teknologiapki.net/wp-content/uploads/2013/01/4.-bab-iv-tinjauan-teknologi.pdf ·...

LAPORAN AKHIR

”Implementation of Energy Conservation and CO2 Emission Reduction In Industrial Sector (Phase 1)”

Kementerian Perindustrian Republik Indonesia 4-1

PT. Energy Management Indonesia (Persero) 2011

BAB IV

TINJAUAN TEKNOLOGI KONSERVASI ENERGI DAN REDUKSI EMISI

DI SEKTOR INDUSTRI BAJA DAN INDUSTRI PULP & KERTAS

Tinjauan dan evaluasi kebutuhan teknologi KE dan RE di industri baja merupakan salah

satu langkah untuk mendapatkan penyusunan Roadmap KE dan RE yang efektif dan tepat

sasaran. Berdasarkan hasil identifikasi peluang KE dan RE yang dilakukan, terlihat bahwa

teknologi merupakan aspek yang berperan penting dalam pencapaian perbaikan efisiensi

energi, penurunan IKE dan penurunan faktor/produksi emisi CO2-e. Jika suatu peralatan

mengalami penurunan (perbaikan) efisiensi, maka IKE di tingkat proses juga akan

mengalami perbaikan demikian halnya IKE ditingkat pabrik/plant akan mengalami

perbaikan pula.Penurunan faktor emisi secara langsung akan dipengaruhi oleh perbaikan

efisiensi dan IKE. Namun demikian, upaya penurunan produksi emisi ke atmosfer tidak

semata dilakukan melalui implementasi KE. Berbagai teknologi penangkap karbon (carbon

capture storage (CCS) telah dikembangkan. Oleh karena itu, Konsultan juga akan

memaparkan kemajuan teknologi CCS yang telah tersedia saat ini.

4.1 TINJAUAN TEKNOLOGI INDUSTRI BAJA

Kemajuan teknologi diberbagai bidang khususnya dalam teknologi monitoring,

pengendalian (control), teknologi proses peleburan, teknologi pemanfaatan panas

buang telah memberikan andil yang sangat besar dalam peningkatan efisiensi

penggunaan energi di industri baja. Gambar berikut merupakan gradien penurunan

intensitas konsumsi energi di industri baja sejalan dengan perkembangan teknologi.

Gambar 4.1. Diagram peluang aplikasi teknologi KE dan RE di Industri Baja.

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.2.

Trend penurunan konsumsi energi

spesifik di proses peleburan baja

(sumber: ECCJ)

Gambar 4.3.

Trend penurunan konsumsi energi

spesifik di proses peleburan baja

(sumber: AISI)

Tabel 4.1

Distribusi konsumsi energi spesific (SEC) di proses industri baja dunia. (Sumber:

Berkeley Natinal Laboratory-USA, 2008)

Catatan. Seluruh energi di konversi ke gigajoules (GJ) per ton produksi crude steel (tcs). Faktor

konversi yang digunakan: dari kWh ke GJ 0.6 dan 0.4 (low dan high); elektroda, 30.95 GJ/ton; Oksigen

280 kWh/ton; Natural Gas, 31.65 MJ/Nm3; Coal/Serbuk karbon, 29 dan 32 GJ/ton (low dan high);

FeSi, 0.14 GJ/kg.

LAPORAN AKHIR




Dalam kegiatan IECER phase-1 ini, tinjauan teknologi yang dilakukan mengacu pada

kebutuhan industri baja di Indonesia hasil dari pelaksanaan Audit Energi dan Audit

Kebutuhan Teknologi (Technology Need Assessment/TNA) dan jenis teknologi yang

dikaji merupakan jenis teknologi yang sudah terbukti dalam penerapannya. Jenis

teknologi yang dikaji mencakup teknologi sistem monitoring dan pengendalian

proses (monitoring & control system technology), teknologi stabilisasi penggunaan

daya listrik, teknologi pemanfaatan panas buang (waste heat recovery technology),

teknologi elektroisis (molten oxide electrolysis) dan teknologi penangkap karbon

(carbon capture technology).

4.1.1 Teknologi Sistem Monitoring dan Pengendalian/Kontrol

A. Sistem Monitoring

Pengelolaan energi yang baik adalah suatu pengelolaan energi yang telah

berbasis sistem manajemen energi. Beberapa perangkat sistem manajemen

energi adalah; sistem metering energi, database energi, akuntansi energi dan

pelaporan energi. Oleh karena itu, perangkat sistem metering energi merupakan

sesuatu yang sangat penting khusunya penggunaan teknologi metering yang

sudah sedemikian baik pada saat ini (on line acquisition, more parameters,

accuracy & real time).

Instalasi sistem metering akan memberikan pola pemanfaatan energi diperalatan

yang selanjutnya akan dipantau dan dianalisa. Pola yang menunjukan

penyimpangan akan lebih cepat dan mudah teridentifikasi sehingga tindakan

yang akan dilakukan juga akan lebih cepat, tepat dan efisien.

Gambar 4.4. Philosofi struktur dan manfaat implementasi sistem monitoring energi

Saat ini peralatan metering energi telah tersedia dalam berbagai variasi kebutuhan,

sehingga pihak industri dapat langsung menginstalasi sistem metering sesuai

dengan kebutuhannya. Sistem metering yang tersedia saat ini sudah ada dalam

format digital sehingga untuk pengembangan sistem metering sudah mendukung

(support) sistem pengukuran terintegrasi. Beberapa contoh peralatan ukur dapat

dilihat pada Gambar berikut.

LAPORAN AKHIR

”Implementation of Energy Conservation and CO

Kementerian Perindustrian Republik Indonesia

PT. Energy Management Indonesia (Persero)

Gambar 4.5. Berbagai jenis peralatan ukur untuk kebutuhan analisis energi

Berdasarkan best practise, penghematan energi yang dapat diperoleh dengan

mengistalasi sistem metering sebesar 3% s.d 7% dari konsumsi energi total (final

energi).

� Kualitas Parameter Kelistrikan

Salah satu hasil dari sistem monitoring adalah terpantaunya kualitas parameter

kelistrikan. Parameter kelistrikan antara lain adalah; voltage, ampere,

harmonics (voltage & ampere), frekwensi, power factor, daya listrik, dan

lainnya. Berikut merupakan konsekwensi yang akan terjadi yang disebabkan

penurunan kualitas parameter kelistrikan.

plementation of Energy Conservation and CO2 Emission Reduction In Industrial Sector (Phase 1)”


Management Indonesia (Persero)

. Berbagai jenis peralatan ukur untuk kebutuhan analisis energi



Kualitas Parameter Kelistrikan




ainnya. Berikut merupakan konsekwensi yang akan terjadi yang disebabkan

penurunan kualitas parameter kelistrikan.

Emission Reduction In Industrial Sector (Phase 1)”

4-4

2011

. Berbagai jenis peralatan ukur untuk kebutuhan analisis energi






ainnya. Berikut merupakan konsekwensi yang akan terjadi yang disebabkan

LAPORAN AKHIR




Motor Load Percentage

Merupakan persentase pembebanan

motor. Pembebanan motor yang

terlalu rendah dari kapasitas

terpasang akan mengakibatkan

penurunan efisiensi motor.

Gambar 4.6. Berbagai jenis peralatan ukur

untuk kebutuhan analisis energi

Transformer Load Percentage

Merupakan persentase pembebanan

transformer. Pembebanan

transformer yang terlalu rendah dan

terlalu besar akan berdampak

penurunan efisiensi trafo. Dan

khusus untuk proses peleburan

dengan menggunakan elektroda,

pembebanan trafo pada range 50-

40% kapasitasnya akan memberikan

tap to tap time yang paling optimal.

Gambar 4.7. Kurva TTT terhadap persentase

pembebanan trafo

Voltage Unbalance

Merupakan ketidakseimbangan tegangan (Voltage) antar fasa. Kondisi ini

akan menurunkan (leak) power motor dan meningkatnya temperatur

kumparan motor (naiknya rugi-rugi termal).

Dampak negatif

� Urutan tegangan negatif.

� Menimbukan arus sirkulasi pada sisi primer trafo .

� Meningkatkan arus pada penghantar netral.

� Meningkatkan tegangan Netral-ke-Pentanahan.

� Motor panas berlebihan – jebolnya isolasi.

� Menurunkan efisiensi motor, merusak bearing motor.

� Energi terbuang / biaya listrik naik – KW dan KWH.

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.8. Kurva hubungan ketidakseimbangan tegangan terhadap parameter

B. Sistem Pengendalian/Kontrol

Perkembangan teknologi informasi dan komputer secara langsung berdampak

pada teknologi automation control

semkain murah. Aplikasi teknologi automation control ini telah diaplikasikan di

berbagai peralatan/fasilitas indu

peleburan (electrode control, temperature control, foaming control, dll), billet

reheating furnace (combustion control, billet speed control, dll), serta di berbagai

peralatan lainnya.

Beberapa penggunaan teknologi

efisiensi energi dan penghematan energi di industri baja dapat dilihat pada

uraian berikut.

� Automatic Electrode Regulation

Elektroda yang terbuat dari material grafit terkoneksi dengan suplai listrik,

digunakan untuk mengkonversi energi listrik menjadi panas yaitu

terbentuknya fenomena busur listrik dengan arus yang sangat besar pada saat

ujung elektroda tepat akan bersentuhan

automatic electrode regulation

penyesuaian secara vertikal perpindahan ujung elektroda sesuai dengan set

poin yang telah diatur, untuk meyakinkan bahwa besar busur yang dihasilkan

benar-benar konstan. Arus listrik biasanya digunakan sebagai variabel yang




. Kurva hubungan ketidakseimbangan tegangan terhadap parameter

konsumsi energi (sumber: US DOE)

Sistem Pengendalian/Kontrol


automation control yang lebih canggih dengan harga yang


berbagai peralatan/fasilitas industri baja khususnya dalam pengontrolan di



Beberapa penggunaan teknologi kontrol yang memberikan dampak peningkatan


Automatic Electrode Regulation




ujung elektroda tepat akan bersentuhan dengan material scrap. Sistem

automatic electrode regulation yang diusulkan dalam laporan ini adalah



benar konstan. Arus listrik biasanya digunakan sebagai variabel yang


4-6

2011

. Kurva hubungan ketidakseimbangan tegangan terhadap parameter


dengan harga yang


stri baja khususnya dalam pengontrolan di



kontrol yang memberikan dampak peningkatan





dengan material scrap. Sistem

yang diusulkan dalam laporan ini adalah



benar konstan. Arus listrik biasanya digunakan sebagai variabel yang

LAPORAN AKHIR




dikontrol, hal ini karena memiliki hubungan secara langsung dengan besar

busur listrik yang dihasilkan. Posisi elektroda tersebut diatur menggunakan

aktuator hidrolik dan arus listrik digunakan sebagai variabel yang dikontrol.

Alur pikir sistem kontrol yang digunakan pada perancangan automatic

electrode regulation sebagai berikut:

Gambar 4.9. Skema sistem automatic electrode regulation

Manfaat ditinjau sisi ekonomis dan teknis implementasi automatic electrode

regulation antara lain:

⇒ Mengefisienkan penggunaan energi (5-10%)

⇒ Mengefisienkan penggunaan raw material

⇒ Meningkatkan kualitas produk yang dihasilkan

Berikut merupakan skema deskripsi instalasi automatic electrode regulator

untuk EAF.

s

Gambar 4.10. Skema instalasi automatic electrode regulator

Real world Mathematical world

Real plant

Final controller

Evaluation

Plant model

Derivation

Verification

Linear model

Design

Initial controller

Linearisation

Implementation

LAPORAN AKHIR




� Molten Steel Temperature Control

Penggunaan peralatan monitoring dan kontrol temperatur adalah untuk

menjaga proses peleburan tidak mengalami over temperatur ataupun lower

temperatur. Setpoint temperatur furnace dapat dilakukan sesuai dengan

operasi peleburan yang optimal.

Masih banyak industri baja di Indonesia yang belum memiliki peralatan

monitoring temperatur real time sehingga seringkali mengalami over

temperature (1620-1680 oC ). Aplikasi temperature control akan memberikan

potensi penghematan energi 10 – 15 kWh/tcs (2%-3%) terhadap penggunaan

energi di EAF/IF.

Gambar 4.11. Penurunan konsumsi energi spesifik melalui penurunan tapping

temperature di EAF

� Slag Foaming Control

Aplikasi teknologi kontrol yang telah banyak digunakan di industri peleburan

baja (EAF) adalah teknologi slag foaming control (SFC). Teknologi ini akan

mengontrol posisi/tinggi slag terhadap elektroda sehingga dihasilkan bunga

api (electric arc)yang optimal.

Gambar 4.12. Mekanisme ke slag foaming control di tungku peleburan

LAPORAN AKHIR




Manfaat yang diperoleh adalah berkurangnya keriguan energi termal pada

proses peleburan yang secara

spesifik 2%-3% di EAF. Implementasi teknologi ini dapat diterapkan

bersamaan pada saat pemasangan sistem monitoring dan automation control

di EAF (electrode control, feed material control, temperature control).

� Kontrol Sistem Pembakaran

Aplikasi teknologi k

Furnace terutama dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan panas,

pengontrolan temperatur dan udara pembakaran serta minimasi losses

thermal pada dinding furnace. Tujuan tersebut dapat dicapai melalui optimasi

proses dan upgradefurnace

pengontrolan sistem pembakaran dengan kombinasi sensor

sensor oksigen di gas buang

dikombinasikan dengan VSD pada

dilakukan dengan automation control dengan menggunakan

controler.

� Automatic Variable Frequency Control (AFC)

Frekuensi merupakan salah satu parameter yang sangat penting pada jenis

tungku induksi dan sangat menentu

scrap. Persamaan dari intensitas laju peleburan ditunjukkan dengan

persamaan berikut ini :

Keterangan :

p = daya spesifik (dalam kW/ton)

f = frekuensi listrik (Hz)

Berdasarkan hasil pengamatan pada beberapa objek industri baja, umumnya

pengaturan frekuensi dibuat konstan, hal ini berdampak pada berkurangnya

laju peleburan dan konsumsi energi. Umumnya semakin rendah frekuensi

maka akan semakin optimal pemakaian daya,

semakin rendah.

Berikut adalah komparasi antara tungku induksi frekuensi rendah dan

frekuensi tinggi yaitu :





proses peleburan yang secara langsung akan menurunkan konsumsi energi

3% di EAF. Implementasi teknologi ini dapat diterapkan



ntrol Sistem Pembakaran

Aplikasi teknologi konservasi energi pada Reheating Furnace/Heat Treatment

terutama dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan panas,



upgradefurnace. Langkah penting yang perlu dilakukan adalah

pengontrolan sistem pembakaran dengan kombinasi sensor

sensor oksigen di gas buang dan sensor tekanan ruang bakar

dikombinasikan dengan VSD pada combustion air fan. Seluruh sistem ini dapat

dilakukan dengan automation control dengan menggunakan

Automatic Variable Frequency Control (AFC)


tungku induksi dan sangat menentukan intensitas laju peleburan dari material


persamaan berikut ini :

Keterangan :

p = daya spesifik (dalam kW/ton)

f = frekuensi listrik (Hz)




maka akan semakin optimal pemakaian daya, namun laju peleburan akan

semakin rendah.


frekuensi tinggi yaitu :


4-9

2011


langsung akan menurunkan konsumsi energi

3% di EAF. Implementasi teknologi ini dapat diterapkan



urnace/Heat Treatment

terutama dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan panas,



ng perlu dilakukan adalah

pengontrolan sistem pembakaran dengan kombinasi sensor temperatur,

sensor tekanan ruang bakar yang

Seluruh sistem ini dapat

dilakukan dengan automation control dengan menggunakan PLC atau micro-


kan intensitas laju peleburan dari material





namun laju peleburan akan


LAPORAN AKHIR




Implementasi sistem kendali variasi frekuensi atau kapasitansi secara otomatis

pada induction furnace penting diterapkan karena akan menyeimbangkan

secara otomatis terhadap beban. Semakin besar beban maka suplai frekuensi

yang diperlukan akan semakin renda

bebannya maka suplai frekuensi yang diperlukan semakin tinggi (1000 Hz).

Furnace dengan kapasitas/ muatan charge scrap yang besar biasanya bekerja

pada frekuensi rendah, sebaliknya furnace dengan kapasitas/ muatan scrap

kecil bekerja pada frekuensi tinggi.

Berikut merupakan beberapa keuntungan baik secara teknis dan ekonomis

menggunakan tungku induksi dengan variabel frekuensi yaitu:

⇒ Mengefisienkan penggunaan energy dikarenakan menyeimbangkan dapat

menyeimbangkan frekuen

material scrap.

Instalasi

Berikut merupakan skemainstalasi automatic

Gambar 4.13. Skema instalsi automatic frekwensi control di tungku induksi







yang diperlukan akan semakin rendah (50 Hz), sebaliknya semakin kecil




kecil bekerja pada frekuensi tinggi.



Mengefisienkan penggunaan energy dikarenakan menyeimbangkan dapat

menyeimbangkan frekuensi/kapasitansi sesuai dengan beban/ charging

material scrap.

Berikut merupakan skemainstalasi automatic frekuensi untuk induction furnace

. Skema instalsi automatic frekwensi control di tungku induksi


4-10

2011




h (50 Hz), sebaliknya semakin kecil






Mengefisienkan penggunaan energy dikarenakan menyeimbangkan dapat

si/kapasitansi sesuai dengan beban/ charging

frekuensi untuk induction furnace.

. Skema instalsi automatic frekwensi control di tungku induksi

LAPORAN AKHIR




Aplikasi:

Aplikasi / penggunaan Automatic variable frekuensi Pada industry baja antara lain

untuk sistem peleburan (tungku induksi), sistem penempaan, pompa, fan, blower

dan mesin-mesin conveyor.

4.1.2 Teknologi Stabilisasi Daya Listrik Pada Electric Arc Furnace (EAF)

A. Static Var Compensator (SVC)

Static var compensator di desain untuk mengurangi gangguan yang diakibatkan

oleh perubahan daya reaktif dan fluktuasi tegangan pada kondisi operasi

transmisi normal dan sistem distribusi. Gangguan yang terjadi disebabkan oleh

line switching, line faults, beban-beban non linear seperti thyristor control, dan

perubahan beban reaktif dan beban aktif yang sangat cepat. Jenis sumber

gangguan seperti ini untuk industri baja terjadi pada EAF dan rolling mill.

Gangguan seperti ini akan menghasilkan harmonik yang membebani jaringan

suplai, dan menyebabkan fluktuasi tegangan. Perubahan beban juga dapat

menyebabkan gangguan dalam bentuk ketidaksetimbangan phasa dan fenomena

flicker tegangan. Berikut merupakan resume manfaat SVC yaitu:

� Mengurangi flicker

Perubahan daya reaktif yang sangat cepat menyebabkan fluktuasi tegangan.

Pada pandangan manusia frekuensi fluktuasi tegangan diamatai sebagai

cahaya flicker.

� Menstabilisasi tegangan

Pada operasinya EAF dapat menyebabkan ketidakseimbangan secara khusus

pada awal operasi proses melting. Ketidakseimbangan tegangan tersebut

akan menurunkan efisiensi, overheating, noise pada motor-motor 3 phasa.

� Kompensasi reaktif power dan memperbaiki faktor daya

Transmisi beban reaktif menyebabkan drop tegangan yang signifikan, dan

meningkatkan arus pada jaringan, sehingga membatasi kapasitas transmisi

dari beban aktif.

� Meningkatkan tegangan pada bus

� Mengurangi harmonik

Beban-beban non linear seperti EAF menghasilkan harmonik arus. Harmonik

arus akan membebani jaringan dan menyebabkan distorsi tegangan. Distorsi

tegangan tersebut akan mengakibatkan kegagalan pada device/peralatan

kontrol. Sirkuit filter pada SVC di desain untuk menyerap harmonik yang

dihasilkan oleh beban-beban seperti reaktor kontrol thyristor.

LAPORAN AKHIR




� Penghematan Energi

Kompensasi dan perbaikan kualitas daya akan meningkatkan transmisi daya

aktif dan menurunkan konsumsi energi.

� Meningkatkan produktivitas

Sistem SVC mampu menjaga bus tegangan pabrik baja secara konstan. Hal

ini akan menurunkan waktu peleburan sehingga meningkatkan produktivitas.

EAF yang distabilisasi oleh SVC memiliki dampak yang sangat signifikan

terhadap penurunan konsumsi elektroda, panas hilang, dan umur pakai

lining furnace, serta mengurangi biaya pemeliharaan.

Gambar berikut menunjukkan komparasi konsumsi daya listrik sebelum dan

setelah menggunakan SVC pada EAF:

Gambar 4.14.Perbandingan waktu tapping penggunaan teknologi SVC dan

non SVC.

Ruang lingkup instalasi SVC tergantung pada kebutuhan aspek teknis dan

ekonomis dari pengguna SVC.

Gambar 4.15. Prinsip instalasi kelistrikan SVC.

TCR Capasitor Filter Dynamic Load

Power System

System Reactor Xa

Es U

LAPORAN AKHIR




Aplikasi / penggunaan SVC digunakan pada sistem tenaga listrik antara lain;

Sistem transmisi dan distribusi listrik, Pembangkit tenaga listrik, Beban-beban

yang menyebabkan fluktuasi tegangan, daya reaktif dan daya aktif yang sangat

cepat.

B. Variable Voltage Regulator

Sama halnya dengan mekanisme kerja VSD, peralatan Variable Voltage

merupakan langkah yang dapat menaikkan efisiensi motor. Peralatan ini juga

akan berfungsi sebagai soft starter, perbaikan faktor daya dan yang terutama

adalah pengaturan konsumsi daya listrik berdasarkan kebutuhan Torsi yang

dibutuhkan. Secara spesifik peralatan ini dapat berfungsi untuk:

1. Mengatur jumlah power hanya sesuai dengan yang dibutuhkan oleh suatu

motor berdasarkan bebannya melalui kontrol tegangan dengan mikro

kontroler dengan kecepatan respon hingga 1/100 detik.

2. Proses Start & Stop motor akan lebih halus bila dibandingkan dengan

instalasi motor yang hanyamenggunakan Direct on line dan star-delta.

Efeknya adalah tiadanya hentakan saat starting danproses stop yang tiba-

tiba sehingga komponen mekanikal motor akan lebih tahan lama

3. Phase Protector; Bila terjadi hilangnya salah satu phase power listrik, maka

peralatan ini akan bekerja secara otomatisuntuk memutuskan aliran listrik

ke motor agar motor tidak terbakar akibat overload/over current.

Profil berikut merupakan perbandingan unjuk kerja motor dengan pemasangan

peralatan Variable Voltage Regulator.

Gambar.4.16. Performa variable voltage regulator terhadap

penurunan konsumsi energi listrik pada motor.

LAPORAN AKHIR




Peralatan ini sangat efektif digunakan untuk motor-motor yang bekerja secara

icremental seperti motor-motor Hoist & Crane, Mesin Pengaduk cast moulding,

conveyor dan lainnya yang beroperasi dengan frekwensi konstan. Potensi

penghematan energi dapat mencapai 20% – 24%. Pirkiraan biaya investasi

peralatan Rp.400.000 – 600.000/kW.

C. Kapasitor Bank

Kapasitor bank adalah sekelompok kapasitor dengan rating yang sama yang

masing-masing dihubungkan secara seri ataupun paralel. Sekelompok kapasitor

tersebut digunakan untuk memperbaiki faktor daya pada sumber arus AC.

Kapasitor bank juga dapat digunakan pada sumber arus DC untuk meningkatkan

jumlah energi yang tersimpan secara keseluruhan. Untuk industri dengan

golongan tarif yang menggunakan basis biaya kVArh, penggunaan kapasitor

bank dapat mengoreksi faktor daya yang menyebabkan berkurangnya nilai kVAr,

sehingga biaya listrik dapat dikurangi. Pirkiraan biaya investasi peralatan

Rp.400.000 – 600.000/kVar.

4.1.3 Teknologi Pemanfaatan Panas Buang (Waste Heat Recovery

Technology)

A. Scrap Preheating

Scrap pre-heating adalah suatu proses pemanasan awal material charging

sebelum dimasukkan ke dalam EAF. Berikut adalah beberapa teknologi metode

pemanasan awal scrap saat ini yaitu:

1. Shaft Supplied by Fuchs

Teknologi pemanasan awal

scrap menggunakan teknologi

shaft adalah suatu teknik

pemanasan awal scrap dengan

cara memasukkan scrap

menggunakan bucket pada

suatu shaft yang telah dialiri

udara panas dari panas buang

proses EAF, dengan jumlah

durasi/ waktu pemanasan

scrap sekitar satu kali proses

tappping. Mekanisme buka

tutup katup kontrol dapat

dilakukan secara manual

maupun otomatis.

Gambar 4.17. Scrap preheating shaft

furnace.

LAPORAN AKHIR




2. Consteel Supplied by

Tenova

Teknologi pemanasan awal

scrap menggunakan teknologi

consteel adalah suatu teknik

pemanasan awal scrap dengan

cara memasukkan scrap pada

suatu conveyor berjalan,

kemudian dilewatkan menuju

sistem panas buang dari EAF

menuju chamber EAF.

Gambar 4.18. Scrap preheating consteel

method.

3. Bucket

Pemanasan awal scrap

menggunakan teknologi

bucket konvensional adalah

suatu teknik pemanasan awal

scrap dengan cara

memasukkan scrap pada suatu

bucket yang biasanya

digunakan untuk mengangkut

scrap, kemudian gas buang

diarahkan menuju bucket dan

setelah itu scrap yang telah

diberi pemanasan awal

tersebut dimasukkan ke dalam

EAF.

Gambar 4.19. Scrap preheating bucket

method

Pada proses peleburan baja menggunakan EAF, berdasarkan dari beberapa

referensi diperoleh persentase pemakaian energi nya yaitu energi listrik sekitar

60 s/d 65%, kemudian sisanya menggunakan energi kimia yang berasal dari

oksidasi elemen-elemen seperti karbon, besi, silikon, dan pembakaran gas alam

dengan gas Oxy-Fuel Burner.

Diperkirakan sekitar 53% total energi terserap oleh baja cair tersebut, sementara

sisanya hilang menjadi slag (10%), gas buang (20%), dan cooling tower serta

rugi-rugi yang lain (17%). (sumber: EPRI Center for Materials Production). Dari

persentase gas buang yang nilainya sebesar (20%) dari total energi tersebut,

nilai tersebut dapat disetarakan dengan 130 kWh/ton untuk setiap proses

heating. Oleh karena itu adalah sangat penting dilakukan pemanfaatan gas

LAPORAN AKHIR




buang tersebut sebagai pemanasan awal material scrap sebelum charging ke

dalam furnace, sehingga intensitas konsumsi listrik “kWh/Ton” pada proses steel

making akan menurun. Berikut merupakan resume keuntungan yang diperoleh

melalui implementasi scrap pre-heating yaitu:

� Menurunkan intensitas konsumsi listrik pada range 40-57 kWh/ton;

� Menurunkan waktu TTT dan OTT;

� Menurunkan konsumsi elektroda;

� Menurunkan emisi CO2;

� Menurunkan pemakaian refraktori.

Tabel 4.2

Hubungan kenaikan temperatur scrap terhadap penurunan konsumsi daya listrik

pada EAF (100% electric power input)

Sumber: Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 2(4): 835-838, 2008

ISSN 1991-8178.

Preheating scraps >1100°C tidak direkomendasi. Akan terjadi proses

oksidasi berlebihan pada liquid metal >>> Low Metal

Yield.(International ironand steel institute committee on Technology,

1998).

B. Regeneratif Burner

Pada sistem regenerative burner, panas dari gas buang diserap kemudian

dilewatkan melalui suatu ruangan/chamber tempat penyimpanan panas yang

terdiri atas bola-bola keramik. Ketika salah satu chamber dipanaskan oleh gas

buang maka chamber lainnya yang sebelumnya telah dipasakan akan digunakan

untuk udara pembakaran.

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.20.Keseimbangan energi termal pada Reheating Furnace

Gambar




Keseimbangan energi termal pada Reheating Furnace

Gambar 4.21.Prinsip kerja regenerative burner


4-17

2011

Keseimbangan energi termal pada Reheating Furnace

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.22.Perbandingan unjuk kerja rekuperator dan regenerative burner

Melalui pemasangan regenerative burner dapat diturunkan volume penggunaan

bahan bakar/gas alam. Potensi penghematan energi pemanfaatan panas buang

dengan menggunakan recuperator adalah 10 ~ 12 % sedangkan dengan

teknologi Regenerative Burner 22% - 28%

4.1.4 Teknologi Elektrolisa (Molten Oxide Electrolysis)

Teknologi Molten Oxide Electrolysis (MOE)merupakan teknologi ekstrem yang

terus dikembangkan untuk menggantikan proses peleburan baja konvensional.

Jenis teknologi menggunakan tipe chemical technology yang menggunakan

larutan elektrolisis untuk menarik partikel-partikel baja. Aplikasi komersial telah

diterapkan pada proses pembuatan lembaran aluminum, magnesium, lithium,

sodium dan berbagai jenis logam lainnya.

Molten oxide electrolysis tidak akan memproduksi emisi langsung (direct

emission), namun masih ada emisi tidak langsung (indirect emission) yang

berasal dari penggunaan energi listrik.

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.23.Diagram proses elektrolisa baja

Perbandingan produksi emisi dan konsumsi energi teknologi MOE terhadap

metode peleburan baja lainnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.24. Perbandingan konsumsi energi dan produksi emisi teknologi MOE

terhadap teknologi peleburan baja konvensional. (sumber: Department of

Materials Science & Engineering Massachusetts Institute of Technology

Cambridge, Massachusetts)

LAPORAN AKHIR




4.2 TINJAUAN TEKNOLOGI INDUSTRI PULP DAN KERTAS

Implementasi Best Available Technology dan implementasi teknologi yang akan dikembangkan dan dikomersialisasikan dimasa yang akan datang akan secara signifikan mengurangi konsumsi energi dan intensitas CO2 industri pulp dan kertas. Terdapat berbagai jenis pilihan teknologi dan peluang penghematan yang dapat dicapai untuk mengurangi intensitas energy, diantaranya dengan mengimplementasikan teknologi terbaru di proses pulping dan papermaking.

Berikut ini merupakan gambaran teknologi yang dapat diimplementasikan untuk menurunkan intensitas konsumsi energi dan emisi di industri pulp dan kertas.

4.2.1 Sistem Steam

Sebuah sistem steam pada dasarnya terdiri dari

Sebuah boiler untuk menghasilkan steam

Pipa untuk mendistribusikan steam

Heat Exchanger untuk menjaga suhu yang dibutuhkan.

Sistem steam trap

Steam digunakan di berbagai proses di pulp and paper mill, terutama di proses cooking, bleaching, evaporasi dan pengeringan. Lebih dari 80% energi dikonsumsi untuk bahan bakar boiler. Berdasarkan studi terbaru di USA, dengan mengimplementasikan best practice steam system,industri pulp dan kertas dapat mengurangi konsumsi bahan bakarnya hingga 12,5% dan menghemat sebesar 278 TBtu. Dalam hal ini, pencapaian energi efisiensi paling signifikan diperoleh dari perbaikan sistem steam (Kramer 2009).

Sistem distribusi steam sangat ekstensif dan dapat menjadi penyumbang terbesar kehilangan energi di industry pulp dan kertas.Perbaikan energi efisiensi di distribusi steam terutama fokus untuk mengurangi kehilangan panas (heat losses) di sepanjang sistem dan menggunakan kembali panas dari sistem jika memungkinkan. Hal-hal berikut dapat menjadi fokus untuk meningkatkan efisiensi di sistem steam:

A. Boiler Process Control

Pada dasarnya hanya sebagian kecil intrumentasi yang penting untuk mengoperasikan boiler dengan aman.Meskipun demikian, jika diinginkan agar boiler bekerja pada efisiensi maksimumnya atau adanya program penurunan emisi CO2 (misalnya CO, NOx, dan CO2), maka instrumentasi tertentu seperti sensor temperature dan monitor oksigen diperlukan agar flue gas dapat terkontrol.Monitoring flue gas dapat menjaga temperature pembakaran yang optimum dan memonitor komposisi gas buang seperti carbon monoksida (CO), oksigen (O2) dan asap. Kandungan oksigen dari gas buang merupakan kombinasi antara udara ekses dan udara infiltrasi. Dengan mengkombinasikan monitor oksigen dan udara intake, maka kebocoran di sistem dapat diketahui. Semakin tinggi kandungan CO di dalam gas buang menunjukkan kondisi pembakaran yang tidak sempurna, dimana terdapat kekurangan udara pada proses pembakaran. Dengan menggunakan kombinasi pengukuran kandungan CO dan oksigen, maka

LAPORAN AKHIR




proses pembakaran dapat dilakukan secara optimum (merupakan kondisi pembakaran dengan efisiensi energi tertinggi) dengan emisi yang lebih rendah.

Gambar 4.25. Boiler Process Control

Rekomendasi ini hanya cocok untuk boiler berkapasitas besar (misalnya kapasitas 250.000 lb/jam), karena investasi ini tidak menarik secara finansial untuk boiler dengan kapasitas kecil. Beberapa studi untuk mengimplementasikan boiler control process ini memberikan nilai payback time rata-rata sebesar 1,7 tahun.

Suatu studi menunjukkan bahwa dengan memasang control system untuk memonitor dan mengukur level oksigen dan CO pada coal fired boiler dapat menghemat biaya penggunaan bahan bakar hingga $475.000/tahun, dengan nilai investasi sebesar $200.000 dan payback period kurang dari 6 bulan. Perkiraan lainnya memberikan biaya kapital sebesar $0,031/MMBtu (dollars tahun 2008), dengan penghematan bahan bakar sebesar 2,8% (Staudt 2010).

B. Pengurangan Udara Ekses

Untuk menjamin tercapainya pembakaran yang efisien di boiler dan untuk mengurangi kosentrasi karbonmonoksida di gas buang, maka dibutuhkan kosentrasi udara ekses yang optimum. Jika udara ekses yang digunakan terlalu banyak, maka energi akan terbuang karena panas yang dihasilkan akan ditransferkan ke udara daripada ke steam. Jumlah udara yang digunakan untuk proses pembakaran yang baik adalah sekitar 15% ( dengan kandungan oksigen ekses 3%). Kebanyakan boiler yang digunakan di industry beroperasi dengan 15%

LAPORAN AKHIR




udara ekses atau lebih rendah, dan nilai ini tidak selalu menjadi patokan untuk mencapai efisiensi pembakaran yang tinggi.

Metode-metode untuk mengurangi udara ekses termasuk dengan mengubah mengubah set point dari kontrol oksigen otomatis, memasang sistem kontrol dan monitor flue gas otomatis dan memperbaiki baffle yang rusak serta memperbaiki kebocoran udara pada boiler. Diperkirakan industry pulp dan kertas dapat menghemat penggunaan bahan bakar sekitar 2,3% dengan mengaplikasikan metode ini. Payback period rata-rata dengan memasang peralatan kontrol udara di pembakaran boiler diperkirakan mencapai 5 bulan.

Salah satu studi kasus di USA yang dilakukan di Boise Cascxade Mill di Alabama yang memproduksi 1000 ton kertas perhari menggunakan boiler dengan bahan bakar kulit kayu. Pembakaran di boiler dilakukan dengan mengurangi konsentrasi udara ekses dari 8-12% menjadi 6-7%. Metode ini telah mengurangi konsumsi kulit kayu sebesar $70.000 per tahun.Keuntungan yang sama juga dicapai oleh West Linn Paper Company yang memproduksi coated paper di Oregon. Paper mill ini menyesuaikan oxygen trim control untuk mengurangi level oksigen antara 2,5-3%, sehingga dicapai peningkatan efisiensi boiler dengan penghematan energi sebesar 15.500 MMBtu pertahun dengan penghematan biaya sebesar $118.000 (US DOE 2008).

C. Sistem Kontrol Distribusi Steam

Tingkat kebutuhan steam dapat terganggu karena adanya perubahan prosedur operasi pada sistem atau proses-proses yang menggunakan steam (misalnya: mesin kertas atau turbin), atau karena kegagalan operasional (misalnya robeknya lembaran kertas). Hal- hal tersebut akan menyebabkan pembuangan ekses steam atau penambahan bahan bakar untuk back-up boiler. Sistem kontrol yang modern (Gambar 2) dapat diaplikasikan untuk mengatur sistem steam dengan lebih baik, dan mengurangi kebutuhan back-up steam atau pembuangan steam.

Gambar 4.26. Sistem Kontrol Distribusi Steam

LAPORAN AKHIR




Sebagai contoh, Aylesford Newsprint Ltd. Di Inggris mengimplementasikan sistem kontrol generasi ke-dua pada sistem steam, yang terdiri dari tiga paper machine, 2 turbine berbahan bakar gas dengan CHP power unit, satu steam turbine dan sebuah steam akumulator. Sistem tersebut merupakan model-based predictive control system untuk mengatur load steam dengan lebih baik. Sistem ini memberikan pengurangan steam venting sebesar 95% dan pengurangan bahan bakar untuk back up steam sebesar 70%, dengan payback period kurang dari 6 bulan (Austinet al.2008).

D. Sistem Insulasi yang Baik

Penggunaan material insulasi atau menggunakan bahan insulator terbaik dapat menghemat energi di sistem distribusi steam.Faktor-faktor penting dalam memilih materi insulator termasuk konduktifitas thermal yang rendah, stabil pada perubahan temperature, resistan terhadap absorpsi air dan resistan terhadap proses pembakaran. Karakteristik lainnya yang juga cukup penting, misalnya toleran terhadap variasi perubahan temperature yang besar dan memiliki compressive strength yang baik.Removable insulating pad biasanya digunakan di fasilitas industri untuk menginsulasi flange, valve, expansion joint exchanger, pompa, turbin, tank dan fasilitas permukaan lainnya.Insulating pad dapat dilepas dengan mudah pada saat dilakukan inspeksi atau pemeliharaan serta dapat diganti sesuai dengan kebutuhan.Dengan memasang insulating pad maka penggunaan energi steam dapat dikurangi hingga sebesar 1-3% (Kramer, 2009).

Gambar 4.27. Sistem insulasi pada sistem distribusi steam

Studi kasus di industri pulp dan paper,USA, menunjukkan dengan memasang sistem insulasi akan memberikan payback period kurang dari satu tahun. Pada salah satu mill di USA, pipa distribusi saturated steam sepanjang 1.500 ft yang tidak diinsulasi akan menyebabkan kehilangan energi yang signifikan. Penambahan insulasi mengurangi kehilangan panas dan menjaga temperature proses sepanjang pipa distribusi. Dengan penambahan insulasi dapat mengurangi sebanyak 70 steam trap yang dapat meningkatkan 10% condensate return.Total penghematan energi yang diperoleh mencapai 63.000 MMBtu dengan penghematan biaya mencapai $138.000. Dengan biaya investasi sebesar $69.280, maka payback period-nya sekitar 6 bulan (Kramer,2009). Pada industry pulp dan kertas lainnya, dengan menerapkan sistem insulasi, didapatkan penghematan energi sebesar

LAPORAN AKHIR




$80.000 dengan biaya perbaikan sekitar $25.000 dengan payback period selama 4 bulan (Kramer,2009).

E. Steam Trap

Dengan menggunakan steam trap (Gambar 4.28) dengan elemen thermostatic modern dapat mengurangi penggunaan energi dan juga meningkatkan reliabilitas. Keuntungan efisiensi utama yang diperoleh dengan memasang steam trap ini adalah steam trap akan terbuka ketika temperature mendekati temperature saturated steam ( sekitar 4°F atau 2°C ), membuang non-condensable gases pada setiap opening,dan membuka pada startup untuk mempercepat warm-up sistem steam. Trap jenis ini juga memiliki keuntungan karena memiliki reabilitas yang tinggi dan dapat digunakan untuk berbagai tekanan steam (Kramer, 2009).

Gambar 4.28. Skema Steam Trap

Desain steam trap terbaru berupaventure orifice steam trap yang merupakan steam trap dengan berbagai variasi kapasitas dibandingkan dengan tradisional steam trap mekanik. Salah satu mill di Eropa mengganti 25 steam trap dengan jenis steam trap yang baru yang menghasilkan penghematan energi yang mencapai $200.000 dan payback period selama 2,5 bulan. Proyek yang serupa juga dapat mengurangi kebutuhan steam di preheater dan end corrugators rolls (10 steam trap) sebesar 11% dan 30% di flute machine (Kramer,2009).

4.2.2 Sistem Papermaking

Proses papermaking merupakan salah satu proses dengan penggunaan energi terbesar, khususnya pada tahap pengeringan yang banyak menggunakan energi thermal. Kebanyakan peluang penghematan energi berkaitan dengan peningkatan efisiensi pada proses pengeringan. Pada industri kertas, beberapa jenis teknologi yang dapat dimplementasikan untuk mengurangi konsumsi energi dan emisi CO2 penggunaan shoe press pada paper machine dan advanced dryer control.

A. Shoe Press

Teknologi shoe press merupakan exemplary technology yang dapat meningkatkan kapasitas dewatering dari teknologi pressing konvesional dengan meningkatkan waktu tinggal kertas di bagian press nip yang dikenal dengan nip residence time. Jumlah air yang dihilangkan pada bagian pressing berbanding lurus dengan magnitude dan durasi tekanan yang diberikan pada lembaran kertas. Pada metode penekanan konvensional, tekanan yang diberikan dan nip residence time

LAPORAN AKHIR




bersifat terbatas sehingga jika Tekanan yang diberikan berlebih akan menyebabkan robeknya lembaran kertas (khususnya pada kecepatn mesin yang tinggi), di mana nip residence time akan berkurang dengan meningkatnya kecepatan mesin kertas. Batasan tekanan impulse dari metode penekanan konvesional ini dapat diatasi dengan menggunakan teknologi shoe press (Gambar 4.29).

Keuntungan utama shoe press adalah pencapaian tingkat dryness yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode pressing konvensional.Peningkatan dryness yang dapat ditingkatkan dari 5 hingga 10%, yang bergantung pada grade produk.Jika shoe press diimplementasikan pada paper machine yang baru, bagian drying dapat diperpendek sehingga dapat mengurangi biaya investasi.

Keuntungan kedua adalah shoe press dapat mengurangi kebutuhan steam pada bagian pengeringan. Tambahan area penekanan akan menyebabkan peningkatan ekstrasi air (penghilangan air lebih besar 5-7%) hingga mencapai 35-50% dryness. Ekstraksi air yang lebih tinggi akan mengurangi energi yang diperlukan untuk mengeringkan kertas, sehingga mengurangi total steam yang diperlukan. Hal ini dapat meningkatkan efisiensi energi meskipun terjadi peningkatan konsumsi listrik. Jika peningkatan konsumsi listrik tidak dihitung, maka shoe press dapat menghemat energi sebesar 0,5 GJ hingga 2 GJ per ton kertas. Beberapa publikasi lainnya mengestimasi penghematan steam yang dapat dicapai dengan menginstalasi extended nip press berada pada kisaran 2% hingga 15%, yang bergantung pada jenis produk dan konfigurasi plant. Biaya penghematan energi yang dicapai berada pada kisaran 1 hingga 5$ per ton kertas. Extended nip pressing juga meningkatkan wet tensile strength. Aplikasi X-NIP T shoe press pada tissue plant diestimasi dapat menghemat konsumsi energi di dryer sebesar 15%. Besar biaya kapital untuk menginstalasi shoe press ini diperkirakan sebesar $38/ton kertas dengan tambahan biaya perawatan sebesar $2,24/ton kertas.

Keuntungan ketiga adalah adanya peningkatan dari karakteristik produk, karena pressing merupakan bagian yang paling penting yang menentukan property kertas termasuk karakteristik fisik dan permukaan kertas yang berkaitan dengan densitas lembaran. Pressing atau penekanan menyebabkan terjadinya densifikasi dan efek dari shoe press akan beragam sesuai dengan grade kertas yang diproduksi. Dengan memasang shoe press akan meningkatkan dryness tanpa mengurangi ketebalan dari lembaran, menghemat energi pada proses refining dan penggunaan aditif penguat.

Gambar 4.29 Sketsa cross section konvensional roll press nip dan shoe press nips

LAPORAN AKHIR




B. Condebelt Drying

Proses pengeringan dengan Condebelt drying dipatenkan pada 1975. Proses pengeringan Condebelt drying ini dibuat untuk meningkatkan laju pengeringan (drying rate) lembaran kertas. Condebelt drying menghasilkan laju pengeringan hingga 10-15 kali lebih besar daripada pengeringan silinder konvensional (conventional cylinder drying). Laju pengeringan yang lebih besar ini diperoleh dengan adanya temperature kontak yang lebih tinggi, pengepresan dengan tekanan yang lebih tinggi antara permukaan panas dan lembaran kertas serta resistan thermal yang lebih kecil antara uap panas dan kertas.

Menurut Retualain (2001), terdapat tiga hal yang perlu diteliti lebih lanjut dalam melakukan pilot test pertama terhadap teknologi ini, diantaranya:

1. Perbaikan kekuatan dan kualitas lainnya

2. Peningkatan laju pengeringan

3. Kemungkinan penghematan energi

Meskipun telah dipatenkan pada 1975 dan terbukti memiliki beberapa keuntungan terhadap pengering silinder konvesional, proses Condebelt dan permesinannya masih dalam tahap pengembangan, sehingga informasi mengenai pengeringan Condebelt ini masih jarang ditemukan.

4.2.3 Feasibility Teknologi dan Keperluan Operasi

Pada proses Condebelt, lembaran kertas diletakkan pada dua permeable wires dan dimasukkan pada extended nip diantara dua smooth steel belt sepeti yang ditunjukkan pada Gambar 4.30 Ketika steel belt bagian atas dipanaskan denganmenggunakan steam tekanan tinggi yaitu pada suhu 110 – 160 0C, steel belt bagian bawah didinginkan dengan mensirkulasikan air dengan suhu 80 0C. Bagian atas lembaran bersentuhan dengan fine wire dengan coarse wire yang berada di bawahnya. Uap dihasilkan dari lembaran yang melewati wires, dan mengalami kondensasi pada steel belt bagian bawah.Air yang terkondensasi pada permukaan bel bagian bawah atau di antara wires olegrah doctor atau dengan mengimplementasikan proses vacuum. Untuk lembaran yang dikeringkan di bawah kondisi tidak simetris seperti ini akan menghasilkan dua lapisan permukaan lembaran yang cukup berbeda (two-sidedness) .Tetapi untuk kertas dengan grade tertentu seperti lineboard dan corrugating medium, two-sidedness bukan merupakan hal yang perlu dikhawatirkan.

Gambar 4.30. Proses pengeringan Condebelt Sumber: Lae Lee, Jung Yuon & Min Jung, 2000

LAPORAN AKHIR




Bagian yang penting dari proses Condebelt adalan adanya penggunaan cold belt

sebagai condensing belt. Pengering silinder konvensional menggunakan sistem

ventilasi yang besar. Hal ini tidak diperlukan pada proses pengeringan Condebelt,

karena energi penguapan ditransfer ke cooled belt melalui difusi uap dan

kondensasi di dalam ruang pengering tertutup.

Gambar.4.31. Efek dari Condebelt Drying pada Core Board (300-500 g/m2)

Sumber: Retulainen, 2001

Proses pengeringan Condebelt meningkatkan tingkat kekompakan kertas yang

akan meningkatkan densitas kertas dan kekuatannya, seperti yang diperlihatkan

pada gambar. 4.31. Lembaran-lembaran yang dikeringkan dengan proses

Condebelt akan memiliki tingkat kehalusan yang sangat baik pada bagian yang

mengalami kontak dengan permukaan logam panas.

4.2.4 Status Teknologi dan Potensi Pasar di Masa yang akan Datang

Pengembangan teknologi Condebelt, dari ide menjadi produk komersial, membutuhkan waktu selama 21 tahun. Paten pertama dikeluarkan pada tahun 1975 dan instalasi alat di pabrik kertas untuk pertama kalinya dilakukan pada 1996. Terdapat dua Condebelt dryer komersial yang telah diimplementasikan, yaitu di Finlandia pada 1996 dan di Korea Selatan pada 1999. Untuk kedua kasus, sistem pengering yang baru telah sukses diimplementasikan untuk mengeringkan kertas dengan grade board. Properti kekuatan dari board yang dihasilkan meningkat jika dibandingkan dengan menggunakan pengering silinder konvensional dan kapasitas pengeringan juga meningkat secara signifikan.Meskipun komersialisasi teknologi ini memberikan hasil yang baik, terdapat beberapa kesulitan yang terkadang dialami seperti titik delaminasi pada kertas dan transfer energi yang terbatas pada cooling water. Pengering condebelt merupakan teknologi pengering yang relatif baru di industri kertas, sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai lebih memahami perpindahan panas dan massa pada pada lembaran kertas dan ruang pengering (drying chamber).

4.2.5 Kontribusi Teknologi terhadap Sosial Ekonomi dan Lingkungan

Penggunaan Condebelt Drying telah terbukti memiliki keuntungan utama yaitu peningkatan property dari lineboard yang diproduksi. Peningkatan ini ditunjukkan oleh gambar 4.32.

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.32. Peningkatan compression strength pada penggunaan Condebelt

drying: Nilai Edge crush test (ECT) dari corrugated board dan nilai Box compression strength (BCT) dari corrugated containers.

Sumber: Retulainen, 2001

Instalasi Condebelt drying di Korea untuk memproduksi corrugated container menunjukkan bahwa penggunaan teknologi ini memberikan peningkatan yang luar biasa pada edgewise dan compressive strength kotak yang diproduksi. Peningkatan compressive strength telah memungkinkan untuk melakukan penggantian triple wall board dengan double wall board yang dikeringkan dengan Condebelt. Selain itu, terdapat keuntungan lainnya yang diberikan dari implementasi teknologi ini dari uji lab dan pilot tets, antara lain pengurangan basis weight, penggunaan pulp dengan yield tinggi, peningkatan penggunaan recycled pulp, atau mempproduksi board dengan grade baru yang belum digunakan saat ini.

4.2.6 Kebutuhan Finansial dan Biaya Teknologi

Berdasarkan Retulainen (2001), instalasi pertama Condebelt memberikan biaya energi dan perawatan dari pengering Condebelt sama besar dengan biaya yang dibutuhkan oleh pengering silinder konvesional. Teknologi ini juga memungkinkan pengurangan biaya bahan baki dengan mengganti bahan baku dengan kualitas yang lebih rendah atau dengan menggunakan basis weigth yang lebih rendah karena adanya peningkatan kekuatan dan performance dari produk akhir. Sebagai tambahan, laju pengeringan yang lebih cepat dari penggunaan Condebelt akan menghasilkan keuntungan finansial karena kertas dan pulp dapat dikeringkan dalam periode waktu yang sama. Meskipun demikian, diperlukan analisis dan penelitian lebih lanjut untuk menetapkan aspe finansial dari proses pengeringan Condebelt.

A. Motor dengan efisiensi tinggi

Sistem penggerak motor merupakan sistem dengan konsumsi energi listrik terbesar di industry pulp dan kertas. Sistem penggerak motor mengkonsumsi sekitar 90% konsumsi listrik yang digunakan di industry ini. Karena penggunaan

LAPORAN AKHIR




energi yang tinggi,maka efisiensi energi perlu dipertimbangkan untuk mengurangi konsumsi listrik di sistem motor (baik pada motor, pompa, penggerak, kipas, kompresordan sistem control). Evaluasi kebutuhan dan ketersediaan energi perlu dievaluasi untuk mengoptimasikan kinerja sistem motor secara keseluruhan.Pendekatan yang dilakukan dapat berupa manajemen sistem motor yang mempertimbangkan factor-faktor berikut:

1. Pemilihan motor yang strategis

2. Pemeliharaan

3. Ukuran motor yang sesuai

4. Adjustable speed drive

5. Koreksi power factor

6. Meminimalkan ketidakseimbangan voltase

Pada suatu studi kasus di pulp dan paper mill, motor dengan efisiensi energi yang tinggi merupakan bagian yang penting untuk mengurangi biaya penggunaan listrik. Dengan mengganti motor listrik yang memiliki efisiensi tinggi (premium-efficiency) suatu perusahaan dapat mengurangi penggunaan listrik per ton kertas sebesar 35%.

B. Adjustable speed drives (ASDs) dan Peningkatan Kontrol

Penghematan energi yang signifikan dapat diperoleh dengan memasang adjustable speed drive fan. Penghematan yang dapat dicapai bervariasi dari 14% dan 49% dengan menambahkan ASD pada fan (U.S DOE 2002). Sebagai contoh kasus, Untuk penambahan adjustable speed drive pada air fan di boiler steam di pabrik pupuk di Augusta, Georgia, dapat mengurangi produksi steam berlebih selama periode dengan load atau produksi yang rendah. Besar penghematan energi per tahun yang diperoleh sebesar 76.400 MMBtu dengan payout time (POT) selama 2 bulan.

C. New Emerging Technology

Black Liquor Gasification Technology

Gasifikasi Black Liquor mengacu pada proses pembuatan gas sintesis bersih ( Clean Syngas ) dari black liquor dengan mengkonversi kandungan biomassa menjadi energi berbentuk gas( H2, CH4, CO dll ). Syngas dapat digunakan di boiler atau di dalam proses combined cycle untuk membangkitkan listrik dan steam on-site. Gasifier untuk black liquor dapat diterapkan sebagai alat bantu untuk peningkatan kapasitas chemical recovery. Selain itu, teknologi ini memperkenalkan implementasi gasifier di sistem combined cycle power sebagai pengganti sistem Tomlinson recovery furnace untuk menyediakan bahan bakar di lime kiln dan bahkan untuk bahan bakar transportasi.

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.33. Diagram Gasifikasi Black Liquor

Gasifikasi dapat dibagi dalam dua bagian yaitu reaktor di bagian atas dan pendingin quench di bagian bawah. Pada bagian atas dari reaktor black liquor disemprotkan suhu panas( 1000ᴼC ) melalui nozzle bersamaan dengan oksigen. Pada proses ini, awalnya butiran – butiran air akan menguap dan hilang yang disebabkan oleh panas dan hasil dari pencampuran bahan bakar gas dan pembakaran stoikiometrik oksigen. Penambahan sejumlah oksigen adalah variabel proses yang sangat penting dan akan menjadi sekecil mungkin dikarenakan oleh proses penguapan dengan temperatur yang sangat tinggi untuk menghasilkan gas yang akan digunakan pada combined cycle.

Pendingin pada bagian quench dibutuhkan untuk memisahkan gas yang keluar dari reaktor yang pertama melewati kondensator arus lawan dimana bahan dasar yang mudah menguap terkondensasi dan kemudian dilanjutkan ke proses pembersihan sebelum gas tersebut dapat digunakan pada gas turbine.

Gambar 4.34. Black Liquor Gassification Combined Cycle

LAPORAN AKHIR




Flue Gas hasil dari gasifikasi dibakar lagi pada Combustion Chamber dibantu oleh udara bertekanan untuk menghasilkan listrik dari gas turbine, dan flue gas dari gas turbine yang mengandung energi panas tinggi gunakan lagi pada HRSG untuk menghasilkan High Pressure steam dan low Pressure steam . Dengan efisiensi furnace yang mencapai sekitar 65-70 %, maka gasifikasi black liquor dapat meningkatkan efisiensi pemakaian energi recovery furnace sebesar 20 %.

Studi memperkirakan biaya modal pemasangan ( termasuk causticizing area upgrades ) untuk 6 juta pon padatan black liquor per harinya ( lb BLS/ hari ) unit gasifikasi adalah $ 234 juta untuk sistem temperatur rendah dan $ 194 juta untuk sistem temperature tinggi.

Tabel 4.3. Pemakaian Material dan Energi per Tahun pada Tomlinson dan BLGCC

*Reference case study mill parameter assumptions for all power/recovery system simulations.

Electrical Impulse Drying

Electrical Impulse Drying adalah sebuah teknologi canggih yang disebut pengeringan impuls yang menggabungkan panas dan tekanan untuk memaksa air keluar dari web kertas. Dalam pengeringan impuls listrik, web diumpankan ke nip roll yang dibuat oleh dua gulungan counter-rotating. Satu roll ditutupi oleh dirasakan dan roll lainnya adalah logam yang dipanaskan sampai suhu lebih dari 120 ° C dengan induksi listrik. Unit ini dipasang antara pers dan bagian pengering dari mesin pembuat kertas.

LAPORAN AKHIR




Gambar 4.35. Electrical Impulse Dryer

Ketika web kertas keluar dari bagian press, melewati impuls panas dari nip roll pengering. Air di permukaan gulungan kertas bersentuhan dengan logam yang dipanaskan. Air permukaan berubah menjadi uap, yang pada gilirannya akan dipanaskan kembali pada roll kedua.Tergantung pada kondisi operasi, kandungan solid dari web kertas dapat mencapai 60%, nilai yang biasanya dicapai sekitar setengah lebih kecil bila menggunakan pengering konvensional. Meskipun air yang tersisa dapat dihilangkan secara konvensional, namun terdapat batas pengeringan yang dapat dioperasikan pada kecepatan yang lebih tinggi oleh sistem impuls. Pengering Impulse dapat dipasang untuk mesin yang ada atau dimasukkan sebagai teknologi canggih kemesin-mesin baru

Gambar Skema Electrical Impulse Drying

Gambar 4.36. Shematic of Electrical Impulse Drying

Biaya pemasangan unit impuls pengeringan untuk kertas bekas atau bahan baku kayu, mesin spesialisasi diperkirakan sebesar $17.5 juta dimana $8.5 juta untuk unit impuls pengeringan, $ 5 juta untuk jasa listrik, $ 2,5 juta untuk jasa mekanik dan $ 1,5 juta untuk biaya lainnya. Tergantung pada kelas kualitas jenis kertas yang diproduksi maka dapat diperkirakan bahwa payback period akan berkisar dari 1 sampai 3 tahun. Penggabungan pengering impuls pada mesin kertas baru akan mengurangi waktu pengering oleh sekitar setengah. Dalam skenario ini, penghematan biaya dalam membangun dan pengering bagian akan berjumlah sekitar $ 20 juta.

bab iv tinjauan teknologiapki.net/wp-content/uploads/2013/01/4.-bab-iv-tinjauan-teknologi.pdf ·...

Documents