TUGAS UTILITAS
PENYEDIAAN STEAM
disusun oleh: KELOMPOK 3
1. Fany Kusuma Kusuma Wardani Wardani
2103011 21030110141 0141032 032
2. Gita Permana Putra
21030110130094
3. Naritha Naritha Swasti Swasti Yuwono Yuwono
2103011 21030110141 0141123 123
4. Andr Andree Be Beric richm hman an
21030 2103011 11015 01510 1070 70
5. Maria Maria Eliza Elizabe beth th
21030 2103011 11015 01510 1097 97
6. M. Yogi Yogi F.
21030 2103011 11014 01410 1067 67
7. Vitra Wahyu Pradana
21030110130100
8. Mardha Mardhasak sakti ti
2103011 21030 11013 01301 0111 11
9. Hammad Hammada a Alfafa Alfafa Romadho Romadhona na
2103011 21030110141 0141006 006
10. Muhamma Muhammad d Khazim 11. Risang Prasaji
L2C009155
12. Audrey Sabrina
L2C009166
13. Hanik Handayani P.L.
L2C009097
14. Lusiana Silalahi
L2C008071
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG BAB I PENDAHULUAN
Unit utilitas merupakan sarana penunjang yang diperlukan untuk operasi suatu proses. Unit utilitas ini mencakup beberapa bagian, diantaranya adalah unit pengolahan air, unit pembangkit steam, unit pembangkit listrik, udara tekan dan lain-lain. Pada makalah ini, yang akan dibahas adalah masalah unit pembangkit steam. Uap atau steam merupakan gas yang
dihasilkan dari proses yang disebut
penguapan. Bahan baku yang digunaka n untuk menghasilkan steam adalah air. Secara umum air yang akan digunakan sebagai air umpan boiler adalah air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya endapan yang dapat membentuk kerak pada boiler, air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan korosi terhadap boiler . Dengan demikian air ini di treatment hingga memenuhi standar karakteristik air umpan boiler. Berikut ini merupakan pe rsyaratan baku mutu air umpan bo iler: Tabel 1.1. Baku Mutu Air Umpan Boiler Parameter pH Conductivity TDS P-Alkalinity M-Alkalinity O-Alkalinity T Hardness Silika Besi Phospat residual Sulfite residual pH condensate
Satuan unit µmhos/cm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm unit
Ukuran 10,5-11,5 5000, max 3500, max 800, max 2,5 x SiO2, min 150, max 2,max
20-50 8,0-9,0
Shield, C.D. 1951. Boiler Type Characteristic and Function. New York:Mc GrawHill Book Company. Di dalam industri kimia, steam merupakan suatu komponen penunjang yang sangat penting. Penggunaan steam dalam industri kimia misalkan sebagai pembangkit tenaga, pemanas, fluida pada jet ejector, dan lain sebagainya. Steam ini dihasilkan dari suatu alat yang dinamakan boiler.
BAB II PERMASALAHAN
II.1. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan : a. Pengertian boiler b. Parameter-parameter apa saja ya ng mempengaruhi ku alitas air umpan bo iler c. Menjelaskan tipe-tipe boiler d. Menjelaskan bagian-bagian boiler e. Bagaimana mekanisme pembentukan uap pada boiler f. Bagaimana menghitung e fisiensi boiler g. Menentukan parameter pengukuran pada pengujian boiler h. Menentukan kualitas steam i. Hambatan-hambatan apa saja yang ada dalam pe nyediaan steam pada boiler
II.2. Tujuan
Tujuan dalam percobaan ini adalah : a. Mengetahui pengertian boiler b. Mengetahui parameter-pa rameter apa saja yang mempengaruhi kualitas air umpan boiler c. Mengetahui tipe-tipe boiler d Dapat menjelaskan bagian-bagian boiler e. Menjelaskan mekanisme pembentukan uap pada boiler f. Menghitung efisiensi boiler g. Menentukan parameter pengukuran pada pengujian boiler h. Meneuntukan kualitas steam i. Mengetahui hambatan-hambatan penyediaan steam pada boiler
BAB III PEMBAHASAN
III. 1. Boiler
Boiler atau ketel uap merupakan sebuah alat untuk pembangkit uap (uap air), dimana uap ini berfungsi sebagi zat pemindah tenaga kaloris. Tenaga kalor yang dikandung dalam uap dinyatakan dengan entalpi panas. Boiler secara umum terdiri dari 2 bagian, yaitu : 1. Dapur pemanasan, yaitu untuk menghasilkan panas yang didapat dari pembakaran bahan bakar 2. Boiler proper, yaitu sebuah alat yang mengubah air menjadi uap. Fluida panas (uap) kemudian disirkulasikan dari ketel untuk berbagai proses dalam aplikasi industri, seperti untuk penggerak, pemanas, dan lain-lain. Hal-hal yang mempengaruhi effisiensi boiler adalah bahan bakar dan kualitas air umpan boiler. Parameter-parameter yang mempengaruhi kualitas air umpan boiler antara lain : 1. Oksigen terlarut; Dalam jumlah yang tinggi dapat menyebabkan korosi pada peralatan boiler. 2. Kekeruhan; Dapat mengendap pada perpipaan dan peralatan proses serta mengganggu proses. 3. pH; Bila tidak sesuai dengan standart kualitas air umpan boiler dapat menyebabkan korosi pada peralatan. 4. Kesadahan; Merupakan kandungan ion Ca dan Mg yang dapat menyebabkan kerak pada peralatan dan perpipaan boiler sehingga menimbulkan local overheating. 5. Fe; Fe dapat menyebabkan air berwarna dan mengendap di saluran air dan boiler bila teroksidasi oleh oksigen. 6. Asiditas; Kadar asiditas yang tinggi dapat menyebabkan korosi
Gambar 1.1 Prinsip Dasar Ketel Uap III. 2. Tipe Boiler
Secara umum, boiler digolongkan menjadi dua tipe : 1. Boiler Pipa Api (Fire Tube Boiler) Pada boiler pipa api, api dan gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar mengalir melalui pipa-pipa yang dikelilingi oleh air yang berfungsi sebagai penyerap panas. Panas dihantarkan melalui dinding-dinding pipa dari gas-gas panas ke air disekelilingnya. Boiler pipa api dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas, dan bahan bakar padat.
Gambar 1.2. Ketel Pipa Api 2. Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler) Pada boiler pipa air, air berada di dalam pipa-pipa yang dikelilingi oleh api dan gas-gas panas yang berada di luar pipa, sehingga pembentukan uap terjadi di dalam pipa-pipa. Pada dinding dapur boiler pipa air, hampir semuanya tertutup oleh pipa-pipa air. Pipa-pipa air ini berfungsi sebagai permukaan perpindahan panas, dan sebagai pendingin dinding dapur boiler sehingga akan memperpanjang usia pakainya.
Gambar 1.3. Ketel Pipa Air
III.3. Bagian-Bagian Boiler
1. Ruang bakar/furnace merupakan tempat berlangsungnya pembakaran. 2. Alat pembakar/burner merupakan tempat bercampurnya bahan bakar dengan udara dan melakukan pembakaran. 3. Permukaan penguap/steaming surface, berfungsi menangkap energi kalor dari gas dan meneruskannya ke air sehingga air menjadi uap. 4. Cerobong/stack berfungsi sebagai saluran pembuangan gas asap dan menarik api. 5. Drum uap/steam drum, berfungsi sebagai pengumpul uap, pemisah uap dan tempat pemasukan air.
Gambar 1.4. Instalasi Ketel Uap Komponen utama : 1. Pompa air umpan ketel 2. Economiser
3. Boiler 4. Superheater 5. Alat Pemanas Udara ( APL) 6. Ruang Bakar 7. Cerobong Asap 8. Blower III.4. Mekanisme Pembentukan Uap
Air umpan ketel dari tangki dipompakan ke economizer untuk dipanaskan awal sebelum masuk ketel uap. Dari economizer air yang sudah hangat dialirkan ke ketel selanjutnya dipanaskan sampai menghasilkan uap jenuh ( saturated steam). Uap jenuh dari ketel dipanaskan lanjut di pemanas lanjut ( superheater ) dan menghasilkan uap panas lanjut ( superheated steam) yang siap untuk digunakan, seperti : •
Menggerakkan turbin uap ( steam turbine)
•
Untuk keperluan pemrosesan (merebus, memanaskan, dll.) Steam generation juga dilengkapi dengan peralatan peralatan keselamatan, seperti :
Pengukur level air di ketel
Pengukur tekanan di ketel, dll.
III.5. Perhitungan Efisiensi Boiler
Perhitungan efisiensi boiler dengan ‘Metode Langsung’ dikenal juga sebagai ‘metode input-output’ karena kenyataan bahwa metode ini hanya memerlukan keluaran/output (steam) dan panas masuk/input (bahan bakar) untuk evaluasi efisiensi. Efisiensi ini dapat dievaluasi dengan menggunakan rumus:
Efisiensi Boiler (h) =
%
Efisiensi Boiler (h) =
%
Parameter yang dipantau untuk perhitungan efisiensi boiler dengan metode langsung yaitu : •
•
Jumlah steam yang dihasilkan per jam (Q) dalam kg/jam Jumlah bahan bakar yang digunakan per jam (q) dalam kg/jam
•
Tekanan kerja (dalam kg/cm2(g)) dan suhu lewat panas (oC), jika ada
•
Suhu air umpan (oC)
•
Jenis bahan bakar dan nilai panas kotor bahan bakar (GCV) dalam kkal/kg bahan bakar
Dimana : •
hg = Entalpi steam jenuh dalam kkal/kg steam
•
hc = Entalpi air umpan dalam kkal/kg air
Contoh :
Cari efisiensi boiler dengan metode langsung dengan data yang diberikan dibawah ini: Jenis boiler
Berbahan bakar batubara
Jumlah steam (kering) yang dihasilkan (Q)
:
10 TPJ
Tekanan steam ( gauge) / suhu
:
10 kg/cm2(g)/ 1800C
Jumlah pemakaian batubara (q)
:
2,25 TPJ
Suhu air umpan
:
850C
GCV batubara
:
3200 kkal/kg
Entalpi steam pada tekanan10 kg/cm2 (hg)
:
665 kkal/kg (jenuh)
Entalphi air umpan (hc)
:
85 kkal/kg
Efisiensi Boiler (h) =
Dari perhitungan di atas dapat ditentukan bahwa efisiensi boiler sebesar 80,56 %. Hasil tersebut dapat dikatakan cukup baik, sebab standar efisiensi boiler berkisar antara 70% hingga 90% (Asmudi, 2011). Setelah diketahui
besar efisiensi boiler, maka hal ini
bermanfaat di masa yang akan datang ketika akan dilakukan pengecekan boiler dalam rangka maintenance / perawatan alat. Jika setelah dilakukan pengecekan berkala ternyata diketahui efisiensi boiler menurun maka dapat dilakukan peningkatan efisiensi dengan cara penanganan secara tepat terhadap bagian boiler yang bermasalah atau penggantian bo iler.
Keuntungan metode langsung
Pekerja pabrik dapat dengan cepat mengevaluasi efisiensi boiler
Memerlukan sedikit parameter untuk perhitungan
Memerlukan sedikit instrumen untuk pemantauan
Mudah membandingkan rasio penguapan dengan data benchmark
Kerugian metode langsung
Tidak memberikan petunjuk kepada operator tentang penyebab dari efisiensi sistim yang lebih rendah
Tidak menghitung berbagai kehilangan yang berpengaruh pada berbagai tingkat efisiensi
III.6. Parameter pengukuran
Di dalam pengujian ini, parameter pengukuran yang diamati yaitu: -
-
-
-
Air pengisi boiler •
Laju alir air pengisi boiler
•
Temperatur
Bahan bakar •
Laju alir bahan bakar
•
Temperatur
Udara pembakaran •
Laju alir udara
•
Temperatur udara sekitar
Uap
•
Temperatur
•
Tekanan
III.7. Kualitas Steam
Steam harus tersedia pada titik penggunaan : •
Dalam jumlah benar untuk menjamin bahwa aliran panas yang memadai tersedia untuk perpindahan panas.
•
Suhu dan tekanan harus dalam kondisi benar, atau akan mempengaruhi kinerja.
•
Bebas dari udara dan gas yang dapat mengembun yang dapat menghambat perpindahan panas.
•
Bersih, karena kerak atau kotoran lainnya dapat meningkatkan lahu erosi pada lengkungan pipa dan orifice kecil dari steam traps dan kran.
•
Kering, dengan adanya tetesan air dalam steam akan menurunkan entalpi penguapan actual, dan juga akan mengakibatkan pembentukan kerak pada dinding pipa dan permukaan perpindahan panas.
III.8. Hambatan Penyediaan Steam pada Boiler •
Kurangnya isolasi panas, tidak ada pembuan uap yang mengembun, dan tidak memakai ekspansi
•
Jaringan pipa lama digunakan untuk tekanan uap yang lebih tinggi
•
Kebutuhan uap lebih besar daripada kapasitas ketel uap, sehingga tekanannya menjadi turun
•
Uapnya basah, disebabkan oleh kebutuhan uap lebih besar dari pada supply dan kualitas air kurang baik
•
Seringkali ada kebocoran pada sambungan pipa
BAB IV PENUTUP IV.1. Kesimpulan
Dapat disimpulkan bahwa: 1. Steam merupakan suatu uap bertekanan yang sangat diperlukan untuk keperluan industri. 2. Kualitas air umpan boiler sangat berpengaruh dalam mempertahankan kinerja boiler 3. Efisiensi boiler dipengaruhi oleh bahan bakar dan kualitas air umpan boiler
IV.2. Saran
Adapun saran yang dapat membantu, yaitu: 1. Parameter kualitas air umpan boiler harus dipertahankan. 2. Pemeriksaan alat secara rutin untuk mengontrol ada atau tidaknya kebocoran steam.
DAFTAR PUSTAKA
Asmudi, 2011. Analisa Unjuk Kerja Boiler Terhadap Penurunan Daya Pada PLTU PT INDONESIA POWER UBP Perak. Journal Penelitian Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Fakultas Teknologi Kelautan, Institute Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya. http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9765-Paper.pdf Djokosetyardjo, M.J. 2003. Ketel Uap. Cetakan ke-V. Jakarta:Pradnya Paramitha. Higgins, LR., PE, and LC. Morrow. 1996. Maintenance Engineering Handbook . Edisi ke-3. New York:Mc GrawHill Book Company. Muin, S.A. 1988. Pesawat-pesawat Konversi Energi I (Ketel Uap). Edisi I. Cetakan KeI.Jakarta:CV Rajawali. Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia. Peralatan Energi Panas: Boiler & Pemanas Fluida Termis. www.energyefficiencyasia.org Shield, C.D. 1951. Boiler Type Characteristic and Function. New York:Mc GrawHill Book Company.
