ANALISA DRAFT PADA BOILER DENGAN TEMPERATUR KELUARAN STACK 150oC LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
oleh NANA RAHMATINA NIM :1105051025
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerahNya telah memberikan pengetahuan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Analisa Draft Pada Boiler Dengan Temperatur
Keluaran Stack 150℃” disusun untuk memenuhi sebagian
persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis menemukan hambatan dan tantangan. Namun berkat bantuan dari semua pihak, penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Idham Kamil, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi dan Dosen Pembimbing 4. Ir. Isman Harianda, M.T., selaku Wali Kelas EN-6A yang telah memberikan motivasi dan nasehat kepada penulis. 5. Bapak dan Ibu staf pengajar di Program Studi Teknik Konversi Energi, Terima kasih atas semua bimbingan, nasehat serta didikan yang di berikan kepada penulis selama dalam pengajaran. 6. Taufiqurrahmin Siregar yang telah menemani dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Untuk 4 Sekawan Ahmad Ikhwanul Khair, Bill Rodo Au Sipayung, Desy Arvina Panjaitan terimakasih untuk susah dan senang yang telah kita jalani bersama.
8. Teman-teman seperjuangan di kelas EN-6A terimakasih untuk semua kenangan selama berkuliah di kampus tercinta. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis baik dukungan materi, semangat, dan dukungan do’anya untuk penulis. Dan yang teristimewa untuk orang tua penulis, ayahanda Fauzi dan Ibunda Ratna Dewi yang selalu memberikan dukungan dan telah banyak berkorban demi penulis, adik Fahrul Ramadhan dan Milzam Sadiq. Tiada yang dapat penulis berikan selain rasa terimakasih yang tidak dapat diungkapkan oleh penulis. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan karena keterbatasan waktu, pengetahuan dan tenaga. Untuk itu diharapkan partisipasi semua pihak dalam menyumbangkan pikiran atau ide demi perbaikan kearah yang lebih sempurna. Semoga laporan ini bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Medan, Agustus 2014 Hormat Penulis,
Nana Rahmatina
DAFTAR ISI JUDUL SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ....................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................... iii KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. x INTISARI ........................................................................................................... xi ABSTRACT ....................................................................................................... xii BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ......................................................................... 2 1.2 Perumusan Masalah ................................................................. 2 1.3 Tujuan Tugas Akhir ................................................................. 2 1.4 Manfaat Tugas Akhir ............................................................... 2 1.5 Metode Penelitian ..................................................................... 2 1.6 Sistematika Penulisan............................................................... 3
BAB II
Landasan Teori ............................................................................... 4 2.1 Prinsip Kerja Pembangkit ....................................................... 4 2.2 Komponen Utama pada Pembangkit ...................................... 6 2.2.1 Boiler ................................................................................. 6 2.2.1.1 Komponen – Komponen Utama pada Boiler .... 7 2.2.1.1.1 Ruang Bakar ......................................... 7 2.2.1.1.2 Pompa Umpan....................................... 8 2.2.1.1.3 Ekonomiser............................................ 9 2.2.1.1.4 Drum Boiler........................................... 10 2.2.1.1.5 Down Comer .......................................... 12
2.2.1.1.6 Dinding Pipa Air ................................... 12 2.2.1.1.7 Pemanas Uap Lanjut ........................... 13 2.2.1.1.8 Pembakar .............................................. 15 2.2.1.2 Komponen – Komponen Pendukung Boiler .................. 16 2.2.1.2.1 Kipas Tekan Paksa ........................................... 16 2.2.1.2.2 Auxilary Steam Header ...................................... 17 2.2.1.2.3 Pemanas Udara Awal ........................................ 18 2.2.1.2.4 Pemanas Udara .................................................. 18 2.2.1.2.5 Pemanas Bahan Bakar ...................................... 19 2.2.1.2.6 Pompa Tekanan Tinggi ..................................... 20 2.2.1.2.7 Tempat Pengolahan Air .................................... 21 2.2 Bahan Bakar ............................................................................. 22 2.2.1 Jenis – Jenis Bahan Bakar .............................................. 22 2.2.1.1Bahan Bakar Cair ................................................. 23 2.2.1.2 Bahan Bakar Gas ................................................. 25 2.2.2 Aliran Bahan Bakar ........................................................ 27 2.2.2 Aliran Udara dan Gas Buang ......................................... 28 BAB III
PEMBAHASAN .............................................................................. 30 3.1 Sistem Aliran Udara dan Gas Buang (Aliran Cerobong) ..... 30 3.1.1 Tipe – Tipe Aliran Cerobong .......................................... 30 3.1.1.1 Aliran Cerobong Secara Alami .......................... 31 3.1.1.1.1 Spesifikasi Cerobong ............................ 33 3.1.1.1.2 Kelebihan Cerobong............................. 33 3.1.1.1.3 Kekurangan Cerobong......................... 33 3.1.1.2 Aliran Cerobong Secara Buatan ........................ 34 3.1.1.2.1 Aliran Cerobong Paksa ........................ 34 3.1.1.2.1.1Spesifikasi Kipas .................. 35 3.1.1.2.2 Aliran Cerobong Hisap ........................ 36 3.1.1.2.3 Aliran Cerobong Seimbang ................. 37 3.1.1.2.4 Kelebihan Aliran Secara Buatan......... 38 3.2 Perhitungan Sirkulasi Udara dan Gas Buang ...................... 38
BAB IV
ANALISA DATA ........................................................................... 43 4.1 Perhitungan Aliran Udara dan Gas Buang .......................... 43 4.1.1 Perhitungan Tekanan Aliran Cerobong ........................ 43 4.1.2 Perhitungan Kecepatan Aliran Gas Buang .................. 43 4.1.3 Perhitungan Massa Gas Buang ...................................... 43
BAB V
PENUTUP 5.1 Kesimpulan................................................................................ 45 5.2 Saran .......................................................................................... 45
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………...xiii LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Alir dan Siklus Rankine PLTU ................................... 5 Gambar 2.2 Siklus PLTU.................................................................................. 5 Gambar 2.4 Boiler ............................................................................................. 7 Gambar 2.5 Ruang Bakar ................................................................................. 8 Gambar 2.6 Pompa Umpan Boiler .................................................................. 9 Gambar 2.7 Ekonomiser ................................................................................... 10 Gambar 2.8 Drum Boiler .................................................................................. 11 Gambar 2.9 Down Comer .................................................................................. 12 Gambar 2.10 Dinding Pipa Air ........................................................................ 13 Gambar 2.11 Low Temperature Superheater ................................................... 14 Gambar 2.12 High Temperature Superheater .................................................. 14 Gambar 2.13 Pembakar .................................................................................... 15 Gambar 2.14 Kipas Tekan Paksa..................................................................... 17 Gambar 2.15 Auxilary Steam Header ............................................................. 17 Gambar 2.16 Pemanas Udara Awal................................................................. 18 Gambar 2.17 Pemanas Udara .......................................................................... 19 Gambar 2.18 Pemanas Bahan Bakar............................................................... 20 Gambar 2.19 Pompa Tekanan Tinggi ............................................................. 20 Gambar 2.20 Tangki Air Umpan ..................................................................... 21 Gambar 2.21 Tempat Pengolahan Air............................................................. 22 Gambar 2.22 Skema Aliran Bahan Bakar ...................................................... 28 Gambar 2.23 Skema Aliran Udara dan Gas buang ....................................... 29 Gambar 3.1 Skema Aliran Cerobong .............................................................. 31 Gambar 3.2 Cerobong ....................................................................................... 33 Gambar 3.3 Skema Aliran Cerobong Paksa ................................................... 35 Gambar 3.4 Skema Aliran Cerobong Hisap .................................................. 37 Gambar 3.5 Skema Aliran Cerobong Seimbang ............................................ 38
Gambar 3.6 Grafik Fuel Bed Resistance ......................................................... 39 Gambar 3.7 Grafik Rugi – Rugi Kecepatan Aliran Cerobong ..................... 41
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi Teknik PLTU ................................................................. 6 Tabel 2.2 Spesifikasi Bahan Bakar Minyak ................................................... 24 Tabel 3.1 Spesifikasi Cerobong ....................................................................... 33 Tabel 3.2 Spesifikasi Kipas Tekan Paksa ...................................................... 36
INTISARI
Pembangkit Listrik Tenaga Uap mempunyai sistem pengaturan sirkulasi udara dan gas buang yang dikenal dengan aliran cerobong. Aliran cerobong berfungsi untuk mengatur masuknya udara ke ruang pembakaran dan keluarnya gas buang melalui cerobong. Aliran cerobong terbagi dua yaitu aliran cerobong secara alami dan aliran cerobong secara buatan. Aliran cerobong secara alami adalah sirkulasi udara dan gas buang dengan bantuan cerobong saja. Aliran cerobong secara buatan adalah sirkulasi udara dan gas buang dengan bantuan alat tambahan lain. Aliran cerobong secara buatan terbagi lagi menjadi aliran cerobong paksa, aliran cerobong hisap, dan aliran cerobong seimbang. Pada PLTU sektor Belawan memakai aliran cerobong paksa menggunakan bantuan kipas tekan paksa dengan temperatur keluaran cerobong sebesar 150℃ .
Kata kunci: Pembangkit Listrik Tenaga Uap, aliran cerobong paksa, kipas tekan paksa
ABSTRACT The Thermal Power Plant has air and flue gas circulation system which known as draught. Draught used for controlling supply air to furnace and flue gas produced to stack. Draught divided into two type natural draught and artificial draught. Natural Draught is air and flue gas circulation system with help from only stack itself. Artificial Draught is air and flue gas circulation system with help from the other machines. Artificial Draught divided into force draught, induced draught, and balance draught. PLTU Belawan using force draught system with force draught fan which the temperature flue gas produced to stack is about 150℃ . Keyword: Thermal Power Plant, force draught system, force draught fan.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Boiler adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan uap dengan tekanan dan temperatur tertentu dengan cara memanaskan air melalui proses pembakaran yg melibatkan bahan bakar dan udara pembakaran. Boiler banyak digunakan sebagai
instalasi pembangkit daya pada PLTU. Pada boiler terjadi sirkulasi udara dan gas buang untuk memperlancar proses pembakaran di dalam ruang pembakaran . Sirkulasi atau peredaran udara dan gas buang yang biasa disebut sirkulasi cerobong (draft) tersebut terdiri atas dua maca m yaitu : sirkulasi cerobong dengan tarikan alam (draft secara alami), dan sirkula si cerobong yg terjadi karena adanya paksaan dengan peralatan (draft secara buat an). Sirkulasi cerobong secara alami adalah penarikan udara masuk dapur yang di sebabkan karena adanya perbedaan berat jenis udara di sekitar cerobong asap den gan berat jenis gas buang dalam cerobong. Sirkulasi cerobong secara alami dipak ai pada instalasi-instalasi pembangkit dengan daya yang tidak terlalu besar. Pada PLTU Sektor Belawan terdapat 4 unit boiler dengan kapasitas 65 MW untuk setiap unitnya serta menggunakan bahan bakar MFO pada unit 1 dan 2 dan menggunakan bahan bakar MFO dan Gas pada unit 3 dan 4. Temperatur keluaran cerobong (Stack) pada unit 1 dan 2 sebesar 150oC. Atas dasar uraian inilah penulis tertarik untuk membahas mengenai ”Analisa Draft Pada Boiler Dengan Temperatur Keluaran Stack 150℃” sebagai judul tuga s akhir.
1.2 Perumusan Masalah Topik permasalahan atau permasalahan yang akan dibahas dalam laporan Tugas Akhir ini adalah : 1. Bagaimana prinsip kerja cerobong pada boiler? 2. Hal apa sajakah yang mempengaruhi aliran cerobong pada boiler? 3. Apa sajakah jenis jenis aliran cerobong pada boiler? 4. Bagaimana perhitungan aliran cerobong pada boiler?
1.3 Tujuan Tugas Akhir Tujuan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui lebih rinci prinsip kerja cerobong pada boiler. 2. Untuk mengetahui jenis – jenis aliran cerobong pada boiler. 3. Untuk mengetahui dan menganalisa perhitungan aliran cerobong pada boiler.
1.4 Manfaat Tugas Akhir Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi : 1. Penulis sendiri untuk menambah wawasan
dan pengetahuan serta
pengalaman agar mampu melakukan kegiatan yang sama kelak setelah bekerja . 2. Mahasiswa jurusan Teknik Mesin yang ingin memperdalam wawasannya tentang aliran cerobong pada boiler.
1.5 Metode Penulisan Karena laporan tugas akhir ini merupakan suatu studi penulisan, maka penulis mencari dan mengumpulkan informasi dan data yang diperlukan melalui : 1. Studi Literatur : mengambil bahan dari buku – buku referensi , jurnal , majalah , media elektronik , dan sebagainya. 2. Studi lapangan : mengambil data dan informasi dari PLTU Belawan mengenai spesifikasi boiler 3. Studi bimbingan : melakukan diskusi berupa tanya jawab dengan dosen
pembimbing mengenai masalah – masalah yang timbul selama penulisan laporan tugas akhir ini berlangsung.
1.6 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan pemahaman terhadap laporan tugas akhir ini, penulis me nyusun sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, perumusan masalah, t ujuan dan manfaat penulisan, metode penelitian dan sistematika pe nulisan.
BAB II
LANDASAN TEORI Bab ini memberikan penjelasan mengenai teori – teori dasar yang diperlukan dalam tugas akhir diantaranya menjelaskan dan mengur aikan tentang boiler, komponen – komponen pada boiler dan spesi fikasi komponen PLTU.
BAB III
PEMBAHASAN Pada bab ini menjelaskan dan menguraikan tentang prinsip kerja d ari boiler, komponen – komponen pendukung pada boiler beserta s pesifikasinya.
BAB IV
ANALISA ALIRAN CEROBONG PADA BOILER Pada bab ini menganalisa perhitungan aliran cerobong pada boiler.
BAB V
PENUTUP Bagian ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran dari penulis tu gas akhir.
