The Reliable Power Producing Company for Today and Tomorrow
Steam coil
Rumusan Masalah…
1. Sering terjadi kerusakan pada heater elemen. 2. Waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan hot water tank lebih lama (+ 8 jam ) yang seharusnya hanya 4 jam 3. Kerusakan pada rubber lining hot water tank dan sulit dilakukan perbaikan karena butuh waktu ( + 3 hari ) dengan kedua unit 1 dan 2 shutdown.
1. melakukan pemanfaatan hot water pada Drain Tank APH Steam Coil untuk mengganti elemen pemanas pada sistem pemanas Hot Water Tank untuk Regenerasi Anion. 2. Merancang instalasi perpipaan dari Drain Tank Air Preheater Steam Coil menuju Hot Water Tank
Manfaat Diharapakan dengan melakukan pergantian ini akan
mempercepat waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air pada Hot Water Tank. Perawatan untuk system ini lebih murah, karena tidak butuh elemen pemanas yang membutuhkan daya yang besar. Kesiapan Hot water tank lebih baik, sehingga keandalan Water Treatment Plant diharapkan menjadi lebih baik. Dengan memanfaatkan hot water dari Drain Tank Air Preheater Steam Coil maka diharapkan akan menurunkan pemakaian listrik sendiri sehingga effisiensi meningkat.
Batasan Masalah… Obyek study adalah NaOH hot water heater untuk
sistem regenerasi Anion Water Treatment Plant Unit Pembangkit Paiton. Penggantian hanya dilakukan pada sistem heater. Hot water supply berasal dari Drain Tank APH Steam Coil. Sistem peralatan yang lain dan tahapan regenerasi tidak mengalami perubahan. Parameter operasional tetap sesuai dengan design awal.
Analisa Pressure Drop Pada Pipa:
Geometri Pipa Diameter pipa Pipa Lurus (straight Pipe) Belokan (Elbow) : 45º dan 90º
mayor minor
Analisa temperatur drop q m, Cp
Aliran 2
1 L
Twi
(T − T ) ∆Tlmtd =wi wo (T − T ) ln wi a (Two − Ta )
Two
p (T wi −T wo ) = qloss mc qloss =
∆Tlmtd Rtot
Data Yang diambil… 1.cold water •Temperatur (T1) = 30 °C •Tekanan ( P1) = 1,2 kg/cm² •Flowrate (Q1) = 15 m³/jam
2. Hot water dari Drain Tank Air Preheater steam coil •Temperatur (T2) = 91 °C •Tekanan (P2) = 1,7 kg/cm² •Volume tank ( V2)= 15 m³ 3. Hot water product •Temperature (T3) •Tekanan hot water tank (P3) •Volume hot water tank (V3) •Flowrate( ṁ3)
= 60 °C = 1,2 kg/cm² = 22,5 m³ = 30 m³/jam
Skema perancangan Z
Y X
Steam coil 2
1.5 m 3 m 4 m 3 m
1.3 m
2 m
0.18 m
37.7 m
8 m
5 m
5.5 m
7.4 m
0.18 m
1 m
7.5 m
0.9 m
6.3 m
7.5 m
2 m
31 m
Steam coil 1 1.5 m
5 m 2.5 m 3 m
3 m 0.2 m
Koneksi dgn pipa lama
16 m
0.15 m 8.1 m
4.5 m 8 m
4.1 m
7.3 m 5 m
0.5 m
10.6 m
9 m 0.2 m 0.15 m 0.5 m 0.5 m 26.2 m 20 m
7.3 m
2 m 8 m
3 m 0.5 m 4.5 m 8 m 4 m
2 m
5 m 3.5 m 7.5 m 18.5 m 2 m 32.5 m 30.5 m 0.8 m 0.5 m 2.6 m 0.2 m
5 m
0.5 m
7.6 m 57 m
1.7 m
5 m 12 m
9.5 m
0.3 m
82 m 0.3 m
10.5 m
1.3 m 15.8 m 55.5 m 6 m
10 m
2 m
Note : Manual Isolation Valve
18 m 1 m
4 m 6 m
Gate Valve Check Valve
3 m
5.5 m
0.5 m
Hot Water Tank Indirect Heating
Kebutuhan hot water
Volume untuk hot water
Perhitungan Head loss Head loss mayor
Head loss minor Elbow
Head loss minor tee
Head loss minor valve
Total head loss minor
Perhitungan head Pompa Head pompa yang diperlukan
Perbedaan tekanan
Perbedaan kecepatan
Perbedaan ketinggian Total Kebutuhan pompa
Perhitungan temperatur drop Besarnya panas yang hilang sebanding dengan
penurunan temperatur inlet ke temperatur outlet
Koefisien konveksi udara Dari tabel properties udara temp 303.08 K
Perhitungan angka Reynolds
Nusselt Number
Koefisien konveksi udara
Perhitungan koefisien konveksi water
Dari tabel properties water
Perhitungan angka Reynolds
Nusselt Number
Koefisien konveksi air
Perhitungan R total
Temperatur keluar pipa
Besar q loss
Temperatur luar alumunium
Waktu kesiapan hot water Volume yang digunakan
hot water
Cold water
Total waktu kesiapan hot water
Perhitungan Cost Benefit
kesimpulan Dengan memanfaatkan hot water yang berasal dari airpreheater drain tank dengan temperatur 910C dan tekanan 1,7 kg/cm2 dapat memanaskan air pada hot water tank dengan temperatur 300C dan tekanan 1,2 kg/cm2 sehingga menjadi hot water yang digunakan untuk regenerasi anion dengan suhu 600C, flowrate 30 m3/jam dalam waktu 45 menit. Waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan hot water ini membutuhkan waktu yang lebih cepat yaitu 2,35 jam sedangkan dengan menggunakan heater membutuhkan waktu hingga 4 jam. Daya pompa yang digunakan 5,5 KW sedangkan menggunakan heater membutuhkan daya 240 KW. Untuk biaya operasional dapat menghemat Rp.229.144.080/tahun . Instalasi perpipaan yang digunakan menggunakan pipa dengan diameter 2 [inchi] dengan panjang pipa 670.66 [m] menggunakan pompa dengan head 25 [m] daya pompa 5,5 [KW]. Kecepatan aliran dalam pipa 1 [m/s]. sepanjang pipa diberikan insulation agar temperatur drop tidak lebih dari 50C yang terdiri dari silica board dengan tebal 0.06 [m] dan alumunium foil dengan tebal 0.0008 [m]. Dengan menggunakan insulation ini temperatur drop yang terjadi 0.18 0C.
Saran Untuk
mengembangkan tugas akhir ini perlu dipikirkan dan di kaji lebih lanjut terhadap pemanfaatan teknologi yang mungkin lebih effisien dan lebih handal untuk semua peralatan yang ada agar memperoleh peningkatan effisiensi dan keandalan unit.
WATER TREATMENT PLANT (WTP) FLOW DIAGRAM SERVICE WATER TANK Kapasitas 5000KL
REAKSI KIMIA
REAKSI KIMIA
OPERATION R-H + MX --- R-M + HX REGENERATION R-M + HCL --- R-H + MCL Contoh ion yang diikat : MG+, CA+
OPERATION R-OH + HX -- R-X + H2O REGENERATION R-X + NaOH --- R-OH + NaX Contoh ion yg diikat : CL-, SO42+
INJEKSI FERRIT KLORIT INJEKSI ALUM / TAWAS INJEKSI LIME / KAPUR
REAKSI KIMIA OPERATION H2CO3 ----- H2O + CO2
CATION EXCHANGER A/B Kapasitas 2x30 liter/det Volume resin 13.25 % ; 3% loss/year
DECARBONATOR A/B Kapasitas 2x30 liter/det
To atm
REAKSI KIMIA OPERATION R-H + MX --- R-M + HX R-OH + HX -- R-X + H2O REGENERATION R-M + HCL --- R-H + MCL R-X + NaOH --- R-OH + NaX
ANION EXCHANGER A/B Kapasitas 2x30 liter/det Volume resin 20.50 % ; 5% loss/year
MIXBED EXCHANGER A/B Kapasitas 2x30 liter/det Volume resin Cation mixbed : Volume 2,30 m3 ; 3% los/ year Volume resin Anion mixbed: Volume 3,40 m3 ; 5% loss/ year
CLARIFIER A/B Kapasitas @126m3/jam limbah
limbah
HCL IN
NAOH IN
DECARBONATOR BOOSTER PUMP A/B/C/D FLOWRATE:120 M3/JAM P : 48KW
DRAIN
To mixbed
To mixbed DECARBONATOR BLOWER A/B
WELL WATER TANK
GRAFITY SAND FILTER A/B Kapasitas @63m3/jam
GRAFITY SAND FILTER C/D Kapasitas @63m3/jam
NAOH DAY TANK Kapasitas 10,8 m3 Kapasitas storage tank 108 m3
HCL DAY TANK Kapasitas 12,5 m3 Kapasitas storage tank 118m3
DEMIN STORAGE TANK A/B
Kapasitas 5000KL
Kapasitas 1800KL ejektor ejektor
FILTER WATER TRANSFER PUMP
DEMIN REGEN WATER PUMP A/B FLOWRATE:70 M3/JAM P : 9.7KW
3
FLOWRATE:108 M /JAM
KUALIAS AIR DEMIN PH :6, 5- 7,5 Conductivity :<1µS/ cm Silica :<10 ppb SiO2
DEMIN WATER TRANSFER PUMP A/B/C FLOWRATE:60 M3/JAM P : 19.5KW
CLEAR WELL
SUMBER KLONTONG TRANSFER PUMP A/B/C FLOWRATE : 200 M3/JAM P : 132KW
SUMBER KLONTONG
WELL WATER TRANSFER PUMP A/B/C FLOWRATE : 216 M3/JAM P : 75KW KUALITAS AIR BAKU PH: 6,6- 8,5 Conductivity: 250-440 µS/ cm Silica :3300-30700 ppb SiO2
NAOH DILUTION WATER PUMP A/B FLOWRATE:40 M3/JAM P : 5.6KW
HOT WATER TANK
CONDENSATE STORAGE TANK A/B Kapasitas 725 KL
Kerusakan pada heater
WO HEATER NaOH WTP History Details ITEM DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN ---------- -- -----------1 19-Jan-01 UHAR P9791 HPELEC FAN & HEATER HOTWATER WTP MATI 1 2 18-Jul-01 UHAR P5765 HPELEC Elemen hot water rusak 3 18-Jul-01 UHAR P8657 HPELEC HOT WATER TANK WTP RUSAK 4 23-Aug-01 SPTN 00009791 PELEC FAN & HEATER HOTWATER WTP MATI 1 5 19-Nov-01 SPTN 00010393 PELEC HEATER HOT WTR TANK SWITCH POWER 6 20-Nov-01 UHAR P10393 HPELEC HEATER HOT WTR TANK SWITCH POWER ITEM ----
DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN ------- -- -----------7 19-Feb-03 UHAR P13897 HPELEC Fuse 600 A untuk Heater WTP putus 8 19-Feb-03 SPTN 00013897 PELEC Fuse 600 A untuk Heater WTP putus 9 18-Jun-03 SPTN 00014824 PELEC Heater hot water tank trip (wtp) 10 20-Jun-03 UHAR P14824 HPELEC Heater hot water tank trip (wtp) 11 24-Sep-03 BRK SPTN 00015552 PCORRU Perbaikan Heater Hot Water tank 12 28-Jan-05 KLE SPTN 00018592 PCORRU Temp Heater hot wtr tank rendah
COMPD-BY CC --------95063P CM BUAH 95063P CM
TOTAL COST ---------0 0
95063P
CM
0
95046P BUAH 95046P RUSAK 95063P RUSAK
CM
1355608
CM
134916
CM
1
COMPD-B -------95251P 1 bh. 95046P 1 bh. 95046P
CC -CM
TOTAL COST ---------0
CM
194596
CM
16
95251P
CM
0
02001P
CM
0
95101P
CM
79000000
WO HEATER NaOH WTP) ITEM ----
ITEM ----
DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN ------- -- ---- --- ------13 22-Jun-05 SPTN 00019374 PCORRU Hot water heater WTP kabel leleh 14 15-Aug-05 SPTN 00016154 PPREVU Contactor Heater hot water 15 15-Aug-05 KLE SPTN 00017289 PPREVU HOT WATER DI WTP HEATERNYA BAYAK 16 24-Aug-05 SPTN 00018643 PPREVU Penambahan sensor hot water tank 17 16-Sep-05 SPTN 00018996 PCORRU PHASA S HOT WATER HEATER TERKELUP 18 14-Oct-05 SPTN 00018642 PPREVU Phase T hot water tank terminal t DATE COMP MO DIST W/O GRP/CEN ------- -- ---- --- ------19 5-Jul-06 UHAR P19909 HPINST Temp hot water tank naik lambat 20 16-Aug-06 SPTN 00018598 PMECH1 Rubber line hot water mengelupas 21 22-Aug-06 UHAR P18598 HPMECH1 Rubber line hot water mengelupas 22 13-Jul-07 SPTN 00019909 PINST Temp hot water tank naik lambat Total Biaya Maintenace (7 tahun) Biaya Maintenance/tahun
COMPD-B CC --------95102P CM 95163P
TOTAL COST ---------0
CM
77382000
95163P CM YG MATI 95069P CM
3500000
95102P AS 02001P erbakar
0
CM
0
CM
0
COMPD-B CC --------95252P CM
TOTAL COST ---------0
03004P
CM
0
03006H
CM
0
95258P
ND
58608902
220,176,039.00 31,453,719.86
Ta Ta = 30oC Va = 2.3 m/s
Water In
R1 Water Out
R2 R3
Twi =
R4
91oC
Two = ? L = 670.66 m
Aluminum Silica Board Stainless Steel 304/306 L
R5 Tw
PERHITUNGAN CONVECTION HEAT TRANSFER COEFFICIENT Rtot
1 ln( D2 D1 ) ln( D1 Do ) ln( Do Di ) 1 = + + + + 2πk a L 2πk s L 2πk m L haπDi L hwπDi L
Nu D k h= D
Force Convection Gr/Re2<0.1 Internal Flow, Turbulent Free Convection Gr/Re2>10 Combine Convection 0.1
Nu = f (Re D , GrD , Pr) , Re D = VD ν 3 ν gβ (Ts − T∞ ) D , Pr = GrD = α ν2
Nu D = 0.23 Re 4D/ 5 Pr 0.3 Free Convection, Laminar
0.387 Re1D/ 6 Nu D = 0.6 + 9 / 16 1 + (0.559 / Pr )
[
8 / 27
2
]
Force Convection, Laminar Nu D = 0.3 +
1/ 2 D
0.62 Re
Pr
1/ 3
[1 + (0.4 / Pr ) ]
2 / 3 1/ 4
5/8 Re D 1 + 282 , 000
4/5
