ANALISIS PENGGUNAAN BOILER PADA PRODUKSI PUPUK

DI PT PUPUK SRIWIDJAJA

Muhammad Riefqi (0906489611) dan Hanif Fikri Fakhrurrozi (0906489593)

Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Abstraction

This journal was made to completely task in industrial facilities lecture. It has a purpose in understand the application and implementation of industrial facilities study, especially the utilization of industrial facilities in the fertilizer industry in the well known fertilizer factory

in Indonesia PT PUPUK SRIWIDJAJA.

The research itself has been done by study lecture in library and also by browsing through internet seek for material that can be used as references. In making this journal, the writers focus in explaining the components, kinds, and utilization of boiler to support the production

process of fertilizer that occurred in PT PUPUK SRIWIDJAJA from raw materials until being finished goods.

Keywords: boiler, industrial facilities, PT PUPUK SRIWIDJAJA

.

Latar belakang

Peningkatan populasi penduduk

dan makin meningkatnya kegiatan industri

menyebabkan kebutuhan akan energi

makin meningkat. Baik itu adalah

pemakaian energi listrik maupun energi

fosil. Oleh karena itu kebutuhan akan alat

pengkonversi energi semakin meningkat.

Salah satu alat yang banyak digunakan

adalah ketel uap (boiler) yang digunakan

untuk mengubah energy potensial pada

bahan bakar fosil menjadi energi potensial

uap. Uap merupakan salah salah satu

bagian yang tak terpisahkan dari sebuah

industri. Setiap industri pasti akan

membutuhkan uap untuk melangsungkan

proses produksinya. Ketel uap (boiler)

adalah suatu bejana tertutup dimana uap

diproduksi secara langsung dengan

menyerap kalor yang diberikan oleh bahan

bakar yang kemudian digunakan untuk

menghasilkan uap air.

1

PT. Pupuk Sriwidjaja dalam hal ini

menggunakan ketel uap pipa air sebagai

alat penghasil uap untuk keperluan

industrinya. Dalam pabrik Pupuk

Sriwijaya, uap air diperlukan untuk

melangsungkan beberapa proses

produksinya antara lain reforming unit,

pada proses pembentukan ammonia dan

lain-lain. Ketel uap adalah alat yang dapat

menggunakan berbagai jenis bahan bakar

tergantung pada sumber daya yang ada,

seperti batu bara, minyak bumi maupun

gas alam. Yang dalam hal ini, bahan bakar

yang digunakan oleh PT. Pupuk Sriwidjaja

adalah gas alam. Komposisi yang terbesar

yang dikandung oleh gas alam yang

digunakan oleh PT. Pupuk Sriwidjaja

adalah Metana (82.45% volume)

Dalam hal ini, kami sebagai

penulis akan membahas mengenai boiler

yang dipakai di PT Pupuk Sriwijaya,

termasuk mengenai macam-macam boiler,

komponen-komponen pada boiler yang

ada di pabrik PT Sriwijaya, proses

pembentukan uap, sirkulasi air pada boiler,

bahan bakar yang digunakan pada boiler,

reaksi kimia pada pembakaran pada boiler,

dan nilai efisiensi dari boiler.

I. Komponen-komponen boiler

Pada boiler, secara umum terdapat

komponen-komponen sebagai berikut:

1. Ruang Bakar (Incinerator):

Yaitu alat yang berfungsi sebagai tempat

berlangsungnya proses pembakaran bahan

bakar atau tempat awal terbentuknya gas

asap.

2. Bagian Penguapan (Evaporating

section)

Bidang pemanas ini berfungsi

sebagai tempat berlangsungnya

perpindahan panas antara gas hasil

pembakaran yang membawa energy panas

dengan air ataupun uap. Alat penguapan

ini terdiri dari susunan pipa yang berisi air

panas yang berasal dari economizer, air

tersebut diubah menjadi uap air pada

evaporating section.

3. Alat Penguapan lanjut (Steam

superheater)

Yaitu berfungsi sebagai alat

penguap lanjut yang terdiri atas susunan

pipa-pipa yang berisikan uap jenuh, yang

kemudian dipanaskan oleh gas asap hasil

pembakaran bahan bakar sehingga didapat

panas lanjut yang uapnya sudah kering.

4. Economizer

Gas asap setelah meninggalkan

superheater, temperaturnya masih sangat

tinggi sehingga merupakan kerugian panas

yang besar bila gas asap tersebut langsung

begitu saja melalui cerobong. Gas asap

yang masih panas ini dapat dimanfaatkan

untuk memanasi air terlebih dahulu

sebelum dimasukkan ke dalam drum ketel,

sehingga air telah mengalami pemanasan

terlebih dahulu, tempat pemanasan air

2

awal ini biasa disebut Economizer/Water

PreHeater. Economizer sekaligus

berfungsi sebagai alat untuk pemanasan

awal air ketel yang terdiri dari pipa-pipa

air yang dipanaskan.

5. Air Heater

Ketel uap biasanya dilengkapi

dengan suatu alat yang berfungsi sebagai

pemanas udara yang digunakan untuk

pembakaran, sehingga pembakaran dapat

berlangsung lebih cepat

6. Cerobong

Alat yang digunakan sebagai

tempat keluar gas asap sisa pembakaran ke

udara sekitar.

7. Desuperheater

Desuperheater adalah suatu alat yang

digunakan untuk mencampur steam

dengan air yang dikabutkan

(disemprotkan). Banyaknya air yang akan

disemprotkan dikontrol oleh valve sesuai

dengan temperatur steam yang diperlukan.

Desuperheater dibuat dari bahan Cr dan

Mo. Alat ini terletak setelah outlet

superheater, untuk mengontrol temperatur

agar tetap pada kondisi yang diinginkan.

II. Macam-macam boiler

Ada banyak sekali macam boiler yang

ada saat ini, akan tetapi secara umum

boiler dapat diklasifikasikan seperti yang

ada di bawah ini:

a. Fire tube boiler

Pada fire tube boiler, gas panas

melewati pipa-pipa dan air umpan boiler

ada didalam shell untuk dirubah menjadi

steam. Fire tube boilers biasanya

digunakan untuk kapasitas steam yang

relative kecil dengan tekanan steam rendah

sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube

boilers kompetitif untuk kecepatan steam

sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan

sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat

menggunakan bahan bakar minyak bakar,

gas atau bahan bakar padat dalam

operasinya. Untuk alasan ekonomis,

sebagian besar fire tube boilers

dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit

oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.

b. Water tube boiler

Pada water tube boiler, air umpan

boiler mengali rmelalui pipa-pipa masuk

kedalam drum. Air yang tersirkulasi

dipanaskan oleh gas pembakar membentuk

steam pada daerah uap dalam drum. Boiler

ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada

3

kasus boiler untuk pembangkit tenaga.

Water tube boiler yang sangat modern

dirancang dengan kapasitas steam antara

4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan

sangat tinggi. Banyak water tube boilers

yang dikonstruksi secara paket jika

digunakan bahan bakar minyak bakar dan

gas. Untuk water tube yang menggunakan

bahan bakar padat, tidak umum dirancang

secara paket.

Karakteristik water tube boilers sebagai

berikut:

- Forced, induced dan balanced draft

membantu untuk meningkatkan efisiensi

pembakaran

- Kurang toleran terhadap kualitas air yang

dihasilkan dari plant pengolahan air.

- Memungkinkan untuk tingkat efisiensi

panas yang lebih tinggi.

c. package boiler

Disebut boiler paket sebab sudah

tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada

saat dikirim ke pabrik, hanya memerlukan

pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar

dan sambungan listrik untuk dapat

beroperasi. Paket boiler biasanya

merupakan tipe shell and tube dengan

rancangan fire tube dengan transfer panas

baik radiasi maupun konveksi yang tinggi.

Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:

- Kecilnya ruang pembakaran dan

tingginya panas yang dilepas

menghasilkan penguapan yang lebih cepat.

- Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter

kecil membuatnya memiliki perpindahan

panas konvektif yang baik.

- Sistim forced atau induced draft

menghasilkan efisiensi pembakaran yang

baik.

- Sejumlah lintasan/pass menghasilkan

perpindahan panas keseluruhan yang lebih

baik.

4

- Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih

tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.

d. Boiler pembakaran dengan Fluidized

Bed (FBC)

Pembakaran dengan fluidized bed

(FBC) muncul sebagai alternatif yang

memungkinkan dan memiliki kelebihan

yang cukup berarti dibanding sistim

pembakaran yang konvensional dan

memberikan banyak keuntungan

rancangan boiler yang kompak, fleksibel

terhadap bahan bakar, efisiensi

pembakaran yang tinggi dan berkurangnya

emisi polutan yang merugikan seperti SOx

dan NOx.

Bahan bakar yang dapat dibakar

dalam boiler ini adalah batubara, barang

tolakan dari tempat pencucian pakaian,

sekam padi, bagas & limbah pertanian

lainnya. Boiler fluidized bed memiliki

kisaran kapasitas ya ng luas yaitu antara

0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam.

Bila udara atau gas yang

terdistribusi secara merata dilewatkan

keatas melalui bed partikel padat seperti

pasir yang disangga oleh saringan halus,

partikel tidak akan terganggu pada

kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan

udaranya berangsur-angsur naik,

terbentuklah suatu keadaan dimana

partikel tersuspensi dalam aliran udara –

bed tersebut disebut “terfluidisasikan”.

Dengan kenaikan kecepatan udara

selanjutnya, terjadi pembentukan

gelembung, turbulensi yang kuat,

pencampuran cepat dan pembentukan

permukaan bed yang rapat. Bed partikel

padat menampilkan sifat cairan mendidih

dan terlihat seperti fluida - “bed

gelembung fluida/ bubbling fluidized bed”.

Jika partikel pasir dalam keadaan

terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu

nyala batubara, dan batubara diinjeksikan

secara terus menerus ke bed, batubara akan

terbakar dengan cepat dan bed mencapai

suhu yang seragam. Pembakaran dengan

fluidized bed (FBC) berlangsung pada

suhu sekitar 840OC hingga 950OC.

Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu

fusi abu, maka pelelehan abu dan

permasalahan yang terkait didalamnya

dapat dihindari. Suhu pembakaran yang

lebih rendah tercapai disebabkan tingginya

koefisien perpindahan panas sebagai

akibat pencampuran cepat dalam fluidized

bed dan ekstraksi panas yang efektif dari

bed melalui perpindahan panas pada pipa

dan dinding bed.

Kecepatan gas dicapai diantara

kecepatan fluidisasi minimum dan

kecepatan masuk partikel. Hal ini

menjamin operasi bed yang stabil dan

menghindari terbawanya partikel dalam

jalur gas.

e. Pressurized Fluidized Bed

Combustion (PFBC) Boiler

5

Pada tipe Pressurized Fluidized

bed Combustion (PFBC), sebuah

kompresor memasok udara Forced Draft

(FD), dan pembakarnya merupakan tangki

bertekanan. Laju panas yang dilepas dalam

bed sebanding dengan tekanan bed

sehingga bed yang dalam digunakan untuk

mengekstraksi sejumlah besar panas.

Hal ini akan meningkatkan

efisiensi pembakaran dan peyerapan sulfur

dioksida dalam bed. Steam dihasilkan

didalam dua ikatan pipa, satu di bed dan

satunya lagi berada diatasnya. Gas panas

dari cerobong menggerakan turbin gas

pembangkit tenaga. Sistim PFBC dapat

digunakan untuk pembangkitan kogenerasi

(steam dan listrik) atau pembangkit tenaga

dengan siklus gabungan/ combined cycle.

Operasi combined cycle (turbin gas &

turbin uap) meningkatkan efisiensi

konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8

persen.

f. Atmospheric Fluidized Bed

Combustion (AFBC) Boiler

Kebanyakan boiler yang beroperasi

untuk jenis ini adalah Atmospheric

Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler.

Alat ini hanya berupa shell boiler

konvensional biasa yang ditambah dengan

sebuah fluidized bed combustor. Sistim

seperti telah dipasang digabungkan dengan

water tube boiler/ boiler pipa air

konvensional.

Batubara dihancurkan menjadi

ukuran 1 – 10 mm tergantung pada

tingkatan batubara dan jenis pengumpan

udara ke ruang pembakaran. Udara

atmosfir, yang bertindak sebagai udara

fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan

dengan tekanan, setelah diberi pemanasan

awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa

dalam bed yang membawa air pada

umumnya bertindak sebagai evaporator.

Produk gas hasil pembakaran melewati

bagian super heater dari boiler lalu

mengalir ke economizer, ke pengumpul

debu dan pemanas awal udara sebelum

dibuang ke atmosfir.

g. Atmospheric Circulating Fluidized

Bed Combustion Boilers (CFBC)

Dalam sistim sirkulasi, parameter

bed dijaga untuk membentuk padatan

melayang dari bed. Padatan diangkat pada

fase yang relatif terlarut dalam pengangkat

padatan, dan sebuah down-comer dengan

sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi

padatan. Tidak terdapat pipa pembangkit

steam yang terletak dalam bed.

Pembangkitan dan pemanasan berlebih

steam berlangsung di bagian konveksi,

dinding air, pada keluaran pengangkat/

riser.

Boiler CFBC pada umumnya lebih

ekonomis daripada boiler AFBC, untuk

penerapannya di industri memerlukan

lebih dari 75 – 100 T/jam steam.

6

Untuk unit yang besar, semakin

tinggi karakteristik tungku boiler CFBC

akan memberikan penggunaan ruang yang

semakin baik, partikel bahan bakar lebih

besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk

pembakaran yang efisien dan penangkapan

SO2 yang semakin besar pula, dan

semakin mudah penerapan teknik

pembakaran untuk pengendalian NOx

daripada pembangkit steam AFBC.

h. Stoker Fired Boilers

Stokers diklasifikasikan menurut

metode pengumpanan bahan bakar ke

tungku dan oleh jenis grate nya.

Klasifikasi utama nya adalah spreader

stoker dan chain-gate atau traveling-gate

stoker.

Spreader stokers

Spreader stokers memanfaatkan

kombinasi pembakaran suspense dan

pembakaran grate. Batubara diumpankan

secara kontinyu ke tungku diatas bed

pembakaran batubara. Batubara yang halus

dibakar dalam suspensi; partikel yang

lebih besar akan jatuh ke grate, dimana

batubara ini akan dibakar dalam bed

batubara yang tipis dan pembakaran cepat.

Metode pembakaran ini memberikan

fleksibilitas yang baik terhadap fluktuasi

beban, dikarenakan penyalaan hampir

terjadi secara cepat bila laju pembakaran

meningkat. Karena hal ini, spreader stoker

lebih disukai dibanding jenis stoker

lainnya dalam berbagai penerapan di

industri.

Chain-grate atau traveling-grate stoker

Batubara diumpankan ke ujung

grate baja yang bergerak. Ketika grate

bergerak sepanjang tungku, batubara

terbakar sebelum jatuh pada ujung sebagai

7

abu. Diperlukan tingkat keterampilan

tertentu, terutama bila menyetel grate,

damper udara dan baffles, untuk menjamin

pembakaran yang bersih serta

menghasilkan seminimal mungkin jumlah

karbon yang tidak terbakar dalam abu.

Hopper umpan batubara memanjang di

sepanjang seluruh ujung umpan batubara

pada tungku. Sebuah grate batubara

digunakan untuk mengendalikan kecepatan

batubara yang diumpankan ke tungku

dengan mengendalikan ketebalan bed

bahan bakar. Ukuran batubara harus

seragam sebab bongkahan yang besar tidak

akan terbakar sempurna pada waktu

mencapai ujung grate.

i. Pulverized Fuel Boiler

Kebanyakan boiler stasiun

pembangkit tenaga yang berbahan bakar

batubara menggunakan batubara halus, dan

banyak boiler pipa air di industri yang

lebih besar juga menggunakan batubara

yang halus. Teknologi ini berkembang

dengan baik dan diseluruh dunia terdapat

ribuan unit dan lebih dari 90 persen

kapasitas pembakaran batubara merupakan

jenis ini.

Untuk batubara jenis bituminous,

batubara digiling sampai menjadi bubuk

halus, yang berukuran +300 micrometer

(μm) kurang dari 2 persen dan yang

berukuran dibawah 75 microns sebesar 70-

75 persen. Harus diperhatikan bahwa

bubuk yang terlalu halus akan

memboroskan energi penggilingan.

Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak

akan terbakar sempurna pada ruang

pembakaran dan menyebabkan kerugian

yang lebih besar karena bahan yang tidak

terbakar.

Batubara bubuk dihembuskan

dengan sebagian udara pembakaran masuk

menuju plant boiler melalui serangkaian

nosel burner. Udara sekunder dan tersier

dapat juga ditambahkan. Pembakaran

berlangsung pada suhu dari 1300 - 1700

°C, tergantung pada kualitas batubara.

Waktu tinggal partikel dalam boiler

biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel

harus cukup kecil untuk pembakaran yang

sempurna.

Sistem ini memiliki banyak

keuntungan seperti kemampuan membakar

berbagai kualitas batubara, respon yang

cepat terhadap perubahan beban muatan,

8

penggunaan suhu udara pemanas awal

yang tinggi.

III. Proses pembentukan uap

Air merupakan fluida yang sukar

untuk merambat panas, sehingga dengan

demikian perpindahan panas didalam air

yang ada didalan ketel uap hampir

berlangsung secara konveksi. Bila di

dalam sebuah tempat terdapat air dingin di

dalamnya, yang kemudian dipanasi air

akan menjadi panas karena berat jenisnya

menjadi berkurang, yang lalu naik keatas.

Pada bagian bawah akan digantikan oleh

air dingin di bagian atas, yang berat

jenisnya lebih besar dibandingkan dengan

air panas tersebut. Air yang tidak turut

beredar dalam ketel uap dinamai air yang

tidak bersirkulasi, jadi temperatur air ini

tidak secepat air yang beredar naiknya. Ini

dapat membahayakan bagi ketel karena air

didalam ketel tidak akan merata panasnya.

Pemuaian ketel tidak sama dan karena ini

mungkin terjadi tekanan-tekanan yang

besar dalam pelat-pelat ketel ataupun pada

sambungan-sambungannya.

Proses pembentukkan uap

diupayakan berada pada tekanan konstan

karena pembentukan uap bergantung pada

tekanan. Bila 1 kg air dengan temperatur

200C dipanaskan dalam sebuah bejana

tertutup dengan tekanan konstan (1atm),

maka selama pemanasan tingkat pertama

temperatur didih dicapai, uap mulai

terbentuk. Uap ini dinamakan uap basah

(saturated liquid), karena masih tercampur

antara uap dengan butir – butir air.

Apabila semua uap termasuk butir

– butir air yang tercampur dalam uap

basah dipanaskan lagi maka akan

didapatkan uap jenuh (saturated vapour)

yaitu keadaan dimana uap tersebut dapat

berwujud uap seluruhnya. Jumlah panas

yang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg air

mendidih menjadi uap jenuh pada tekanan

konstan dinamakan panas laten, bila

pemanasan dilanjutkan maka temperatur

uap jenuh itu menjadai naik dan uap itu

dinamakan uap panas lanjut (superheated

vapour).

Pada pembentukan uap pada ketel

uap, udara dan bahan bakar dimasukkan

kedalam dapur dan terjadi proses

pembakaran. Gas – gas hasil pembakaran

akan melewati evaporator, superheater,

air heater, dan akhirnya dibuang ke

atmosfir melalui cerobong asap.

Sedangkan air pengisi, setelah mengalami

pemanasan pada daerator, lalu dimasukkan

kedalam evaporator dan selanjutnya uap

jenuh dipanaskan lanjut pada alat yang

dinamakan superheater dan akhirnya

diperoleh uap panas lanjut atau

superheated steam.

9

Gambar diatas menunjukkan grafik T-s

pada pembentukan uap.

IV. Sirkulasi Air pada boiler

Peredaran air dalam pipa-pipa pada

suatu ketel uap adalah suatu hal yang

sangat penting. Ketel uap harus dirancang

sedemikian rupa sehingga dihindari

terbentuknya uap dan keluar dari pipa air

yang berasal dari drum uap. Dengan kata

lain, tidak boleh terjadi aliran balik.

Untuk mendapatkan pemanasan

yang rata dari semua bagian-bagian ketel,

terutama pada ketel uap pipa air, maka

peredaran air yang sempurna harus

dipertahankan agar tidak terjadi

gelembung-gelembung udara dan uap pada

dinding pipa serta penghentian

pengeluaran uap dari pipa. Terjadinya

gelembung-gelembung pada dinding pipa

serta penghentian pengeluaran uap dapat

menimbulkan korosi serta konsentrasi

garam yang dapat merusak dinding pipa.

Sirkulasi air dan uap dalam ketel uap

terjadi karena :

1. Perbedaan berat jenis antara air dan uap.

2. Adanya campuran air dan uap.

Adapun jenis sirkulasi air pada ketel uap

terdapat dua jenis, yaitu :

1. Sirkulasi Alamiah ( natural circulation )

Pada sirkulasi ini, air mengalir dari

drum atas melalui pipa-pipa turun

(downcomers) yang terletak pada bagian

ketel yang relatif dingin, turun ke bawah

ke drum lumpur (mud drum). Dari sini, air

atau uap mengalir kembali ke drum uap

setelah melalui pipa-pipa evaporator atau

pipa-pipa naik (riser).

2. Sirkulasi Paksa ( forced circulation )

Pada sirkulasi paksa ini, fluida

dipompakan melaluievaporator. Hal ini

menyebabkan ketel dapat bekerja dengan

tekanan yang sangat tinggi.

V. Bahan bakar pada Boiler

Secara teknis yang dimaksud dengan

bahan bakar adalah semua material yang

dapat terbakar. Sedangkan secara

komersial, yang disebut dengan bahan

bakar adalah setiap material yang memiliki

nilai kalor tertentu dan mampu bereaksi

dengan oksigen dalam udara untuk

mengahasilkan kalor. Umumnya bahan

bakar diklasifikasikan menjadi tiga jenis

utama, yaitu :

1. Bahan bakar padat (solid fuel)

2. Bahan bakar cair (liquid fuel)

3. Bahan bakar gas (gaseous fuel)

Berdasarkan proses terjadinya, bahan

bakar dapat dibedakan menjadi bahan

bakar alami dan bahan bakar buatan.

10

Selengkapnya dapat dilihat pada tabel di

bawah ini :

Jenis bahan bakar pada boiler

VI. Reaksi kimia pada

pembakaran di boiler

Untuk mengetahui nilai

pembakaran bahan bakar, maka harus

diketahui komposisi kimia bahan bakar

yang digunakan. Dalam hal inibahan akar

yang digunakan adalah gas alam (natural

gas). Dan komposisi kimia dari bahan

bakar yang digunakan dapat dilihat pada

tabel dibawah ini :

Jumlah udara yang dibutuhkan

untuk pembakaran sempurna adalah %

udara teoritis dikalikan dengan udara yang

dibutuhkan untuk pembakaran. Dimana

udara teoritis adalah jumlah 100% udara

dan excess air.

Untuk reaksi pembakaran dengan

100% udara teoritis dari bahan bakar gas

alam, jumlah udara yang dibutuhkan dapat

dihitung dengan persamaan reaksi berikut:

NG + 2,1964(O2 + 3,76 N2) 1,1496 CO2

+ 2,0936 H2O + 8,258464 N2

Perhitungan Nilai Pembakaran Atas

(Higher Heating Value)/LHV Bahan

Bakar

Dengan menggunakan persamaan :

Maka dapat dihitung nilai pembakaran atas

bahan bakar. Contohnya, misal dari

perhitungan di dapat nilai persentase C dan

H pada bahan bakar adalah :

% C = 71.5275%

% H = 22.8728 %

11

Perhitungan Nilai Pembakaran Bawah

(Lower Heating Value)/LHV Bahan

Bakar

Nilai pembakaran bawah bahan bakar

(LHV) dapat ditentukan dengan

persamaan:

Dimana :

HHV = nilai pembakaran atas bahan bakar

(Btu/lb)

H2 = persentase Hidrogen dalam bahan

bakar

W = kadar uap air yang terkandung dalam

Udara

Jadi nilai LHV bahan bakar adalah

22310.506 Btu/lb.

Perhitungan Energi Bahan Bakar

Jumlah keseluruhan energi bahan bakar

dapat dihitung dengan persamaan :

Dimana :

Qbb = energi bahan bakar yang digunakan

(MW) gas m& = jumlah aliran massa gas

(kg/s)

LHV = nilai pembakaran bawah (Lower

Heating Value) bahan bakar (Btu/lb)

VII. Efisiensi boiler

Efisiensi ketel uap adalah

perbandingan antara energy yang diserap

oleh sistem (energi uap) terhadap energi

yang diberikan pada sistem (energi bahan

bakar). Energi ketel uap dapat dihitung

menggunakan persamaan :

Dimana

η = efisiensi ketel uap (%)

Quap = energi uap (MW)

Qbb = energi bahan bakar (MW)

Kesimpulan

Ketel uap (boiler) adalah suatu

bejana tertutup dimana uap diproduksi

secara langsung dengan menyerap kalor

yang diberikan oleh bahan bakar yang

kemudian digunakan untuk menghasilkan

uap air. Boiler ini digunakan untuk

mengubah energi potensial pada bahan

bakar fosil menjadi energi potensial uap.

Secara umum kinerja dari boiler ini

diawali dari komponen incinerator yang

berfungsi sebagai tempat berlangsungnya

12

proses pembakaran bahan bakar atau

tempat awal terbentuknya gas asap.

Secara terpisah, pada komponen

selanjutnya evaporating section

mengubah air panas yang berasal dari

economizer menjadi uap air. Uap jenuh

tersebut lalu masuk ke steam superheater,

suatu susunan pipa-pipa yang kemudian

dipanaskan oleh gas asap hasil

pembakaran bahan bakar sehingga didapat

panas lanjut yang uapnya sudah kering.

Gas yang sangat panas ini dapat

dimanfaatkan untuk memanasi air terlebih

dahulu sebelum dimasukkan ke dalam

drum ketel. Air panas yang dihasilkan

masuk ke evaporating section seperti yang

telah dijelaskan. Kinerja boiler ditunjang

oleh berbagai komponen seperti air heater

yang berfungsi memanaskan udara

sehingga proses dapat berlangsung lebih

cepat. Terdapat juga cerobong sebagai

tempat keluar gas asap sisa pembakaran ke

udara sekitar. Selain itu terdapat

komponen desuperheater (terdapat setelah

outlet superheater)yang digunakan untuk

mencampur steam dengan air yang

dikabutkan (disemprotkan). Banyaknya air

yang akan disemprotkan dikontrol sesuai

dengan temperatur steam yang diperlukan.

Komponen ini digunakan untuk

mengontrol temperatur agar tetap pada

kondisi yang diinginkan.

Pada perkembangannya kemudian

boiler sudah dikembangkan menjadi

berbagai macam tipe yang masing-masing

dapat digunakan sesuai kebutuhan dan

spesifikasi tiap pabrik. Seperti pada PT

Pupuk Sriwidjaja ini yang menggunakan

package boiler tipe water tube untuk

menambah pasokan uap air yang

dibutuhkan pada proses pembuatan

amoniak.

Referensi

Gunn, D., and Horton, R. Industrial

Boilers, Longman Scientific & Technical,

New York

Elonka, Jackson M., and Alex Higgins,

Steam Boiler Room Questions & Answers,

Third edition

http://prajadillaatos.blogspot.com/

Fusito. 2010.Analisa Penurunan Efisiensi

Package Boiler Tipe Pipa Air pada Pabrik

PT Pupuk Sriwijaya,

13