ANALISA PEMAKAIAN ECONOMIZER TERHADAP PENINGKATAN EFISIENSI DAN PENGHEMATAN BAHAN BAKAR BOILER 052 B101 UNIT PEMBANGKIT TENAGA UAP PT PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT IV CILACAP
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
OLEH : SIGIT P .KURNIAWAN 100401010
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
ABSTRAK Kehilangan panas merupakan salah satu faktor penting yang sangat perlu diperhatikan dalam pengoperasian boiler. Kehilangan panas yang terlalu besar yang terdapat pada gas buang sisa pembakaran dalam boiler adalah salah satunya. Temperatur gas buang yang masih terlalu besar akan mengurangi efisiensi boiler. Maka untuk mengatasi masalah tersebut digunakan economizer sebagai alat untuk mengurangi temperatur gas buang. Temperatur gas buang yang masih terlalu tinggi dapat dimanfaatkan kembali untuk menaikkan temperatur air umpan didalam economizer dengan cara melewatkan gas buang tersebut kemudian diukur temperatur gas buang dan temperatur air umpan. Setelah dilakukan perhitungan maka didapat efisiensi boiler dengan menggunakan economizer sebesar 86,97 % sedangkan efisiensi boiler tanpa menggunakan economizer sebesar 76,07 %. Dengan menggunakan economizer maka dapat menghemat bahan bakar sebesar 174,08 kg.
Kata kunci : boiler, kehilangan panas, economizer, efisiensi
ABSTRACT
Heat loss is one very important factor to consider in the operation of the boiler. Heat loss is too large contained in the exhaust gas combustion in the boiler is one of them. Exhaust gas temperature is still too large will reduce the efficiency of the boiler. So to overcome these problems an economizer as a tool to reduce the exhaust gas temperature. Exhaust gas temperature is still too high can be used again to raise the temperature in the feed water economizer by passing the exhaust gas is then measured exhaust gas temperature and the temperature of the feed water. After calculation of the importance of the boiler efficiency using economizer by 86.97% while the boiler efficiency without using economizer by 76.07%. By using economizer, it can save fuel by 174.08 kg. Keywords: boiler, heat loss, economizer, efficiency
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, yang selama ini telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Analisa Pemakaian
Economizer Terhadap Peningkatan Efisiensi dan Penghematan Bahan Bakar Boiler 052 B101 Unit Pembangkit Tenaga Uap PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap” Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis selama pelaksanaan penelitian dan pembuatan skripsi ini. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Orang tua dan kedua abang tercinta yang selalu memberikan doa dan semangat kepada penulis 2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara 3. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah memberikan banyak saran untuk perbaikan selama proses penyusunan skripsi ini. 4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin 5. Pihak PT Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk melakukan penelitian guna mengerjakan skripsi ini. 6. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2010 dan temanteman yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dan memberikan masukan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran
membangun demi terciptanya laporan yang lebih baik di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembacanya.
Medan,
April 2015
Sigit Putra Kurniawan
DAFTAR ISI ABSTRAK ................................................................................................ i KATA PENGANTAR ............................................................................ iii DAFTAR ISI ............................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ............................................................................ viii DAFTAR TABEL ................................................................................... x DAFTAR NOTASI ................................................................................. xi BABI PENDAHULUAN ......................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah.................................................................................. 2 1.4 Manfaat Penelitian .............................................................................. 2 1.5 Metodologi Penulisan ......................................................................... 3 1.6 Sistematika Penulisan ............................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................ 5 2.1 Dasar Teori Pembangkit Listrik .......................................................... 5 2.1.1Prinsip Kerja PLTU .......................................................................... 6 2.1.2Siklus Rankine Sederhana ................................................................. 7 2.1.3Siklus Rankine Reheat Ideal ............................................................. 8 2.1.4Siklus Rankine Regeratif Ideal ......................................................... 9 2.2Pengertian Boiler................................................................................ 11 2.3 Prinsip Kerja Boiler........................................................................... 12 2.4 Klasifikasi Boiler .............................................................................. 13 2.5 Komponen Boiler .............................................................................. 14 2.5.1Komponen Utama ........................................................................... 15 2.5.2Komponen Pendukung .................................................................... 17
2.5.2Komponen Pengaman Boiler .......................................................... 21 2.6 Economizer ....................................................................................... 24 2.7 Pembakaran ....................................................................................... 26 2.8 Proses Pembentukan Uap .................................................................. 28 2.9Nilai Kalor (Heating Value) ............................................................... 29 2.10Efisiensi Boiler ................................................................................. 30 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................... 35 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 35 3.1.1Tempat Penelitian............................................................... 35 3.1.2Waktu Penelitian ................................................................ 35 3.2 Alat dan Bahan .................................................................................. 35 3.2.1Alat ..................................................................................... 35 3.2.2Bahan ................................................................................. 37 3.3 Prosedur Peneliitian ......................................................................... 37 3.4Analisa Data ...................................................................................... 38 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................. 40 4.1 Kondisi Boiler 052 B101 .................................................................. 40 4.1.1Kondisi Operasi ............................................................................... 40 4.1.2Komposisi Fuel Oil ......................................................................... 40 4.1.3Komposisi Fuel Gas ........................................................................ 41 4.2Perhitungan Komposisi Pada Bahan Bakar........................................ 42 4.2.1Komposisi C dan H pada Fuel Oil danFuel Gas ............................. 42 4.2.2Menentukan LHV Fuel Oil dan Fuel Gas ....................................... 43 4.2.3Kompisis Flue Gas .......................................................................... 44 4.3Perhitungan Efisiensi ......................................................................... 45 4.3.1Dengan Menggunakan Economizer ................................................ 46
4.3.2Tanpa Menggunakan Economizer................................................... 49 4.4Perbandingan Heat Loss..................................................................... 52 4.5Panas Pembentukan Uap .................................................................... 54 4.6Penghematan Bahan Bakar ................................................................ 55 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 56 5.1Kesimpulan ........................................................................................ 56 5.2 Saran.................................................................................................. 56 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 57 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gardu Listrik ......................................................................... 5 Gambar 2.2 Skema PLTU ......................................................................... 6 Gambar 2.3 Siklus Rankine Sederhana ..................................................... 8 Gambar 2.4 Siklus Rankine Reheat ideal .................................................. 9 Gambar 2.5 Siklus Rankine Regeratif OFH............................................ 10 Gambar2.6 Siklus Rankine Regeratif CFH ............................................. 11 Gambar2.7Boiler pipa api ....................................................................... 13 Gambar2.8Boiler pipa air ........................................................................ 14 Gambar2.9Bagian-bagian boiler ............................................................. 14 Gambar2.10Konfidurasi steam drum dan mud drum.............................. 16 Gambar2.11Takngki air umpan .............................................................. 17 Gambar2.12Pompa air umpan................................................................. 18 Gambar2.13Sea Water Desalination ....................................................... 18 Gambar2.14Softener ............................................................................... 19 Gambar2.15Deareator ............................................................................. 20 Gambar2.16 Economizer......................................................................... 20 Gambar2.17Force Draft Fan ................................................................... 21 Gambar2.18Katup Pengaman ................................................................. 22 Gambar2.19Gelas Penduga ..................................................................... 23 Gambar2.20Manometer .......................................................................... 23 Gambar2.21Mekanisme economizer....................................................... 25 Gambar2.22Penampang economizer....................................................... 26 Gambar2.23Diagram T-s tanpa economizer ........................................... 28 Gambar2.24Diagram T-s dengan economizer ........................................ 29 Gambar2.25Heat Loss pada boiler .......................................................... 32
Gambar 3.1 Orifice meter ....................................................................... 35 Gambar 3.2 Termometer ......................................................................... 36 Gambar 3.3 Manometer .......................................................................... 36 Gambar 3.4 Alur pengerjaan skripsi ....................................................... 39 Gambar 4.1 Grafik heat loss dengan economizer ................................... 48 Gambar 4.2 Grafik heat loss tanpa economizer ...................................... 52 Gambar 4.3 Grafik perbandingan heat loss ............................................. 53 Gambar 4.4 Grafik perbandingan efisiensi ............................................. 53
DAFTAR TABEL Tabel 2.1Jenis bahan bakar ..................................................................... 27 Tabel 3.1 Data operasi boiler .................................................................. 38 Tabel 4.1Komposisifuel oil ..................................................................... 40 Tabel 4.2Komposisi fuel gas ................................................................... 41 Tabel 4.3Komposisi flue gas ................................................................... 44 Tabel 4.4Product steam boiler................................................................. 54
DAFTAR NOTASI
Simbol
Keterangan
Satuan
η
Efisiensi
%
𝒬𝒬
Panas total
kJ/kg
hf
Entalpi air umpan
kJ/kg
hg
Entalpi uap jenuh
kJ/kg
𝑚𝑚̇
Massa air umpan
kg/jam
Cp
Panas jenis gas buang
btu/lb
Q
Laju aliran
m3/hour
P
Tekanan
kg/cm2
T
Temperatur
o
C
