PRAKOMISIONING DAN PENGUJIAN SUBSISTEM CUT PILOT PLANT

PRAKOMISIONING DAN PENGUJIAN SUBSISTEM CUT PILOT PLANT

TUGAS SARJANA Karya ilmiah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung

Oleh

Bimo Prawisudho P.K.P 13103068

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

This page was created using BCL ALLPDF demo software. 1 To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Lembar Pengesahan

Tugas Sarjana

Prakomisioning dan Pengujian Subsistem CUT Pilot Plant

Oleh

Bimo Prawisudho P.K.P. NIM 13103068

Program Studi Teknik Mesin Instutut Teknologi Bandung

Disetujui Tanggal: 12 Februari 2008 Pembimbing Utama

Pembimbing Kedua

Pembimbing Ketiga

Prof. Dr. Ir. Aryadi Suwono NIP. 130370252

Dr. Ir. Toto Hardianto NIP. 131572239

Dr. Ir. Willy Adriansyah NIP. 132142239


Tugas Sarjana Judul Program Studi

Prakomisioning dan Pengujian Subsistem

Bimo Prawisudho

CUT Pilot Plant

P.K.P.

Teknik Mesin

13103068

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung Abstrak Indonesia merupakan negara yang kaya akan batubara. Namun, sebagian besar batubara di Indonesia justru merupakan batubara berkualitas rendah. Coal Upgrading Technology (CUT) merupakan salah satu teknologi peningkatan kualitas batubara yang prinsip kerjanya merupakan pengeringan menggunakan uap superpanas. Saat ini pengembangan CUT sudah memasuki tahap pilot plant yang dirancang untuk beroperasi dengan kapasitas 7 ton/jam dan menghasilkan batubara dengan kandungan air 5%. Pembangunan CUT Pilot Plant itu sendiri sudah memasuki tahap komisioning. Proses komisioning merupakan suatu rangkaian proses yang sistematik yang bertujuan untuk memastikan bahwa CUT Pilot Plant dapat berjalan sesuai dengan desain yang diinginkan. Pelaksanaan proses ini diawali dari prakomisioning, pengujian subsistem dengan acuan keberfungsian masing-masing subsistem dalam CUT Pilot Plant, diakhiri dengan pengujian sistem keseluruhan yang meliputi kualitas, kapasitas dan efisiensi pilot plant itu sendiri. Hasil pengujian subsistem pilot plant menunjukkan beberapa parameter dalam subsistem belum dapat dicapai. Diameter partikel dan kapasitas produksi subsistem persiapan dan transportasi batubara masih jauh dari desain. Sementara itu, kondisi operasi pada subsistem pengeringan belum tercapai sepenuhnya terutama tekanan dan laju aliran medium fluidisasi. Di lain pihak, hasil uji coba mesin briket menggunakan campuran batubara-tanah liat menunjukkan bahwa cetakan mesin briket tersebut perlu dimodifikasi untuk memungkinkan briket yang terbentuk terlepas. Untuk mendapatkan hasil yang baik dari CUT Pilot Plant ini, modifikasi pada subsistem-subsistem tersebut perlu dilakukan hingga parameter desain tercapai.


Final Project Title

Precommissioining and Subsystem Trial of

Bimo Prawisudho

CUT Pilot Plant

P.K.P.

Mechanical Engineering

13103068

Major

Faculty of Mechanical Engineering and Aerospace Institut of Technology Bandung Abstract Indonesia is a country that has abundant coal resources. Nevertheless, most of these coals are classified as low rank coal. Coal Upgrading Technology (CUT) is one of technology that can be used to improve the quality of coal by superheated steam drying technique. Recently, the development of this technology has already entered the pilot scale phase which is designed to be operated at capacity 7 ton/h and produce 5% moisture dried coal. The commissioning stage of CUT Pilot Plant has already started. Commissioning is a sistematic process to ensure that CUT Pilot Plant system is worked well refers to the design. The process itself divided into three phases: precommissioning, subsystems test, and then system tests which include quality, capacity and efficiency of the system. The commissioning results of CUT Pilot Plant show that some of the parameters in the subsystem is not achieved. The particle size and the capacity of coal preparation and transportation plant are still not match with the design. Besides that, the operating condition of drying plant are not fully achieved, especially the operating pressure and flow of fluidization medium. Also, the result of briquetting plant trial using coal and clay shows that the briquette cavity need to be modified to enable the briquette formed dropped off from the cavity. In order to get a good result from this pilot plant, some modification and improvement need to be done until the parameters of each subsystem are achieved.


Untuk Bapak dan Ibu tercinta Thanks for everything….


KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah membimbing dan memberikan petunjuk tiada henti kepada makhluknya yang sangat lemah. Hanya dengan bimbingan dan pentunjuk-Nya-lah penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir “Prakomisioning dan Pengujian Subsistem CUT Pilot Plant” hingga ke tahap akhir. Pada kesempatan ini penulis ingin menghaturkan rasa terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis dari awal hingga akhir proses tugas akhir ini, yaitu: 1. Prof. Dr. Ir. Aryadi Suwono, selaku Pembimbing I, yang telah banyak meluangkan waktu serta mencurahkan banyak perhatian dengan penuh kesabaran dalam membimbing kami untuk menyelesaikan penelitian ini 2. Dr. Ir. Toto Hardianto dan Dr. Ir. Willy Adriansyah, selaku Pembimbing II dan III, atas saran, masukan, serta perhatiannya dalam menyelesaikan tugas akhir ini 3. Segenap dosen Teknik Mesin ITB yang telah banyak memberikan ilmu dan pengalamannya selama kurang lebih 4,5 tahun penulis berada di ITB 4. Pihak PAMA, kontraktor, serta seluruh tim CUT yang telah banyak membantu dan memberi kesempatan untuk mendapatkan pengalaman kerja lapangan yang sangat membantu dalam penulisan tugas akhir ini 5. Adik-adikku, Bram dan Mellya, terima kasih atas dukungan semangat dan doanya selama ini 6. Teman-teman Mesin 2003: Eureka, Arnold, Riza, Tetuko, Arno, Faiza, Hanifan, William, Riri dan juga yang lainnya tanpa terkecuali 7. Teman-teman alumni SMU Regina Pacis: Ina, Ricky, Yanti, Chintya, Merlin, Nikko, Isa, Anita dan juga yang lainnya yang selalu memberi semangat dan dukungan kepada penulis. 8. Pihak-pihak lain yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu namun memberi banyak kontribusi berarti dalam hal sekecil apapun.

This page was created using BCL ALLPDF demo software. i To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Penulis menyadari bahwa yang penulis selesaikan ini baru merupakan tahap awal dari sebuah pembelajaran yang lebih besar lagi di kemudian hari. Tiada gading yang tak retak, penulis mengetahui masih banyak kekurangan yang terdapat dalam tulisan ini, meskipun demikian, penulis berharap karya ini akan bermanfaat bagi ITB pada khususnya, serta untuk kemajuan Indonesia di masa depan pada umumnya. Bandung, Februari 2008 Penulis

This page was created using BCL ALLPDF demo software. ii To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Daftar Isi Kata Pengantar ........................................................................................................ i Daftar Isi .............................................................................................................. iii Daftar Tabel ........................................................................................................... v Daftar Gambar....................................................................................................... vi Daftar Notasi dan Simbol .................................................................................... viii Bab I Pendahuluan .............................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 1.2 Maksud dan Tujuan ...................................................................................... 4 1.3 Manfaat ........................................................................................................ 4 1.4 Batasan Masalah............................................................................................ 4 1.5 Sistematika Penulisan .................................................................................... 5 Bab II Teknologi CUT ......................................................................................... 6 2.1 Peningkatan Kualitas Batubara ..................................................................... 6 2.1.1 Pengantar Batubara ............................................................................... 6 2.1.2 Konsep Teknologi Peningkatan Kualitas Batubara ............................... 8 2.2 Peningkatan Kualitas Batubara dengan Teknologi CUT ................................ 9 2.3 Perbandingan CUT dengan Teknologi Lain ................................................. 11 2.4 Pengembangan CUT .................................................................................... 14 Bab III CUT Pilot Plant ..................................................................................... 15 3.1 Sistem CUT Pilot Plant................................................................................ 15 3.2 Subsistem Persiapan dan Transportasi Batubara (Coal Preparation and Transportation Plant)........................................................................................ 16 3.3 Subsistem Penyuplai Panas (Hot Utility Plant)............................................. 19 3.4 Subsistem Pengeringan (Drying Plant) ........................................................ 20 3.5 Subsistem Pembriketan (Coal Briquetting Plant) ......................................... 24 3.6 Subsistem Pengolahan Air (Water Treatment Plant) .................................... 26 Bab IV Proses Komisioning pada CUT Pilot Plant........................................... 29 4.1 Pengertian Umum ........................................................................................ 29 4.1.1 Definisi ............................................................................................... 29 4.1.2 Tujuan Komisioning ........................................................................... 30

This page was created using BCL ALLPDF demo software. iii To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

4.1.3 Metodologi ......................................................................................... 31 4.2 Proses Prakomisioning................................................................................. 35 4.3 Pengujian Subsistem ................................................................................... 39 4.3.1 Pengujian Subsistem Persiapan dan Transportasi Batubara.................. 39 4.3.2 Pengujian Subsistem Penyuplai Panas ................................................. 44 4.3.3 Pengujian Subsistem Pengeringan ....................................................... 45 4.3.4 Pengujian Subsistem Pembriketan....................................................... 47 4.4 Komisioning dan Pengujian Sistem CUT Pilot Plant.................................... 48 Bab V Analisis Hasil Komisioning CUT Pilot Plant ......................................... 50 5.1 Hasil Komisioning dan Pengujian Subsistem ............................................... 50 5.1.1 Analisis Kinerja Subsistem Persiapan dan Transportasi Batubara ........ 50 5.1.2 Analisis Kinerja Subsistem Penyuplai Panas ....................................... 56 5.1.3 Analisis Kinerja Subsistem Pengeringan ............................................. 61 5.1.4 Analisis Kinerja Subsistem Pembriketan ............................................. 67 5.2 Hasil Komisioning dan Pengujian Sistem CUT Pilot Plant ........................... 69 Bab VI Kesimpulan dan Saran .......................................................................... 70 6.1 Kesimpulan ................................................................................................. 70 6.2 Saran ........................................................................................................... 71 Daftar Pustaka ..................................................................................................... 72 Lampiran Lampiran A Process Flow Diagram dan Process & Instrumentation Diagram Lampiran B Desain Tangki Pengeringan Lampiran C Spesifikasi Teknis Lampiran D Data dan Perhitungan Hasil Komisioning CUT Pilot Plant

This page was created using BCL ALLPDF demo software. iv To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Daftar Tabel

Tabel 1.1 Potensi Bahan Bakar Fosil Indonesia Tahun 2004 .................................. 2 Tabel 2.1 Pembagian peringkat batubara menurut ASTM....................................... 8 Tabel 2.2 Karakteristik Batubara Indonesia ............................................................ 9 Tabel 2.3 Hasil upgrading batubara...................................................................... 10 Tabel 3.1 Kondisi operasi proses pengeringan ...................................................... 21 Tabel 3.2 Spesifikasi mesin briket ........................................................................ 25 Tabel 4.1 Variasi frekuensi motor cage mill pada pengambilan sampel................. 41 Tabel 4.2 Parameter-parameter operasi subsistem penyuplai panas ....................... 45 Tabel 4.3 Data-data operasi pada CUT Pilot Plant ................................................ 46 Tabel 5.1 Hasil pengujian distribusi ukuran diameter partikel batubara................. 50 Tabel 5.2 Kondisi operasi dan sifat-sifat medium fluidisasi .................................. 52 Tabel 5.3 Karakteristik batubara........................................................................... 52 Tabel 5.4 Kisaran diameter partikel pada masing-masing tangki pengeringan untuk proses fluidisasi.................................................................................................... 54 Tabel 5.5 Spesifikasi chain grate.......................................................................... 58 Tabel 5.6 Sifat-sifat oli termal pada kondisi 300oC, 5 Bar..................................... 59 Tabel 5.7 Prediksi hasil pengujian subsistem penyedia panas dengan kondisi terbebani .............................................................................................................. 60 Tabel 5.8 Perbandingan laju aliran blower desain dengan laju aliran yang terukur 66

This page was created using BCL ALLPDF demo software. v To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Daftar Gambar

Gambar 1.1 Perbandingan biaya produksi pembangkit listrik untuk beberapa bahan bakar yang berbeda......................................................................................................................1

Gambar 1.2 Distribusi kualitas batubara Indonesia berdasarkan kalori, tahun 2005. 3 Gambar 2.1 Skema proses coalification.................................................................. 6 Gambar 2.2 Proses perubahan peringkat batubara................................................... 7 Gambar 2.3 Ilustrasi proses ekstraksi tar............................................................... 10 Gambar 2.4 Diagram proses metode Encoal ......................................................... 11 Gambar 2.5 Skema proses UBC ........................................................................... 13 Gambar 2.6 Perbandingan kondisi operasi beberapa metode peningkatan kualitas batubara ............................................................................................................... 13 Gambar 3.1 Skema proses CUT ...................................................................................15 Gambar 3.2 Rangkaian subsistem persiapan dan transportasi batubara.................. 17 Gambar 3.3 Roll Crusher...................................................................................... 17 Gambar 3.4 Cage Mill .......................................................................................... 18 Gambar 3.5 Rangkaian sistem conveyor dan bucket elevator CUT Pilot Plant ...... 18 Gambar 3.6 Skema sirkulasi subsistem penyuplai panas (thermal oil heater)........ 19 Gambar 3.7 Pompa sentrifugal ............................................................................. 20 Gambar 3.8 Skema pengeringan di salah satu tangki pengeringan......................... 22 Gambar 3.9 Rangkaian tangki pengering dan siklon ............................................. 22 Gambar 3.10 Rotary Vane .................................................................................... 23 Gambar 3.11 Rangkaian blower dan preheater ..................................................... 23 Gambar 3.12 Konstruksi mesin briket................................................................... 24 Gambar 3.13 Roll Press mesin briket.................................................................... 25 Gambar 3.14 Rangkaian conveyor subsistem pembriketan.................................... 26 Gambar 3.15 Desain subsistem pengolahan air CUT Pilot Plant ........................... 27 Gambar 3.16 Kolam-kolam penampungan pada subsistem pengolahan air............ 28 Gambar 4.1 Tahapan proses komisioning CUT Pilot Plant.................................... 31 Gambar 4.2a Diagram alir proses komsioning CUT Pilot Plant............................. 33 Gambar 4.2b Diagram alir proses komisioning CUT Pilot Plant ........................... 34

This page was created using BCL ALLPDF demo software. vi To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Gambar 4.3 Diameter partikel vs kecepatan minimum fluidisasi........................... 40 Gambar 4.4 Kecepatan terminal vs Diameter partikel ........................................... 40 Gambar 4.5 Alat uji ayak (sieving) ....................................................................... 42 Gambar 4.6 Pengaturan bukaan hopper gate......................................................... 43 Gambar 5.1 Grafik temperatur subsistem penyuplai panas .................................... 57 Gambar 5.2 Konstruksi chain grate ...................................................................... 58 Gambar 5.3 Temperatur kerja subsistem pengeringan........................................... 62 Gambar 5.4 Grafik temperatur jalur steam recovery.............................................. 63 Gambar 5.5 Grafik tekanan operasi masing-masing tangki pengeringan................ 64 Gambar 5.6 Hasil simulasi rugi-rugi tekanan pada distributor .............................. 66 Gambar 5.7 Desain awal distributor tangki pengeringan ....................................... 67 Gambar 5.8 Desain baru distributor tangki pengeringan........................................ 67 Gambar 5.9 Briket yang terbentuk menempel pada roll mesin briket .................... 68 Gambar 5.10 Proses pembersihan cavity mesin briket........................................... 68

This page was created using BCL ALLPDF demo software. vii To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Daftar Notasi dan Simbol Simbol

Keterangan

Satuan

Notasi Latin A

Luas

m2

Ar

Bilangan Archimedes

-

cp

Panas spesifik

kJ/kg K

d

Diameter

m

g

Gravitasi

m/s2

H

Tinggi

m

h

Entalpi

kJ/kg

k

Konduktivitas termal

W/m K

L

Panjang

m

m

Massa

kg

 m

Laju aliran massa

kg/s

n

Putaran

rpm

P

Tekanan

Bar

Q

Energi panas per satuan waktu

kW

t

Waktu

s

T

Temperatur

o

u

Kecepatan

m/s

v

Volume

m3

v

Laju aliran volume

m3/s



Fraksi kosong (void fraction)

-



Viskositas

Pa.s



Sphericity

-

 

Massa jenis

kg/m3

Efisiensi

-

C

Notasi Yunani

This page was created using BCL ALLPDF demo software. viii To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

Subscript g

gas

p

partikel

mf

Minimum fluidisasi

app

Appearance

true

true

bb

batubara

cg

Chain grate

mcg

Motor chain grate

in

input

out

output

TOH

Themal oil heater

This page was created using BCL ALLPDF demo software. ix To purchase, go to http://www.bcltechnologies.com/allpdf/

PRAKOMISIONING DAN PENGUJIAN SUBSISTEM CUT PILOT PLANT

Recommend Documents