Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 2013

PEREKA YASAAN KETEL UAP UTI LIT ASPABRIK ELEMEN BAKAR NUKLIR TIPE PWR 1000 MWe

Sandi Parapak

PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

PEREKA YASAAN KETEL UAP UTILITAS PABRIK ELEMEN BAKAR NUKLIR T1PEPWR 1000 MWe. Telah direncanakan sistem ketel uap yang terdiri dari tiga komponenutama da/am rangka untuk memproduksi uap yang dibutuhkan untuk pemanasan PabrikElemen Bakar Nuklir PL TN-PWR1 000 Mwe Komponen utama tersebut terdiri dari sistemair umpan, sistem uap, dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan terdiri dari sistem airpenambah dan sistem air kondensat, sedangkan sistem uap terdiri dari sistempembangkit uap dan distribusi uap ke fasilitas pabrik, sementara sistem bahan bakarterdiri dari sistem burner dan sistem pembakaran. Semua sistem didukung oleh tangki­tangki utama dan pompa distribusi air maupun uap. Uap yang dihasilkan digunakan untukpemanasan fluida pada perala tan R-0101, HE-0101 dan HE-0102. Laju produksi uapyang dibutuhkan sebesar 612,43 kg/jam dengan temperatur 132°C, tekanan 2, 1 bar.Perencanaan produksi uap dimulai dari analisis keseimbangan produksi uap dan airumpan, energi panas yang dibutuhkan untuk pembangkitan uap, dan jumlah bahan bakaryang diperlukan untuk pembakaran. Hasil analisis untuk kebutuhan air umpan 638 kg/jam,kebutuhan energi panas untuk pembangkitan 418,85 KLtv, kebutuhan bahan bakar ada/ah12,8 gallon/jam dan untuk kebutuhan energi panas superheater ada/ah 40 KW

Kata kunci: air umpan, bahan bakar, uap, ketel uap, pabrik elemen bakar nuklir

ABSTRACT

SCHEMING OF STEAM BOILER SYSTEM FOR NUCLEAR FUEL ELEMENTPLANT PWR 1000 MWe TYPE. Boiler design has been planned consisting of three majorcomponents in order to produce the steam needed for heating Nuclear Fuel Element PlantPWR1000 MWe NPP. The main components consist of a feedwater system, steamsystems and fuel systems . Feedwater system consists of make up water system andcondensate return system, while the steam system consists of steam generator andsteam distribution to manufacturing facilities. Fuel system consists of burner system andcombustion system . All systems are supported by the main tanks and pump water orsteam distribution. The resulting steam iare used for heating the fluid in the apparatus R ­0101 , HE - 0101 and HE - 0102 . Steam production rate required is 612.43 kg/hour,temperature of 132°C, pressure of 2.1 bar. Steam production planning starts from theanalysis of the balance of the production of steam and feed water, heat energy requiredfor steam generation, and the amount of fuel required for combustion. Results of analysisfor the feed water is 638 kg/hour, the energy needed for heating is 418,85 KLtv, fuelconsumed is 12,8 gallon/hour and the heat energy requirement of superheater is 40 KW

Keywords: feedwater, fuel, steam, steam boiler, nuclear fuel element plant.

- 66-

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

1. PENDAHULUAN

Instalasi tenaga uap dikenal dengan sebutan ketel uap yang berfungsi sebagai

sarana untuk mengubah air menjadi uap bertekanan. Ketel uap dalam bahasa inggris

disebut dengan nama boiler berasal dari kata boil yang berarti mendidihkan atau

menguapkan,sehingga boiler dapat diartikan sebagai alat pembentukan uap yang mampu

mengkonversikan energi kimia dari bahan bakar padat, bahan bakar cair, maupun bahan

bakar gas yang menjadi energi panas [1]. Energi kalor yang dibangkitkan dalam ketel uap

(steam boiler) memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan

pemanfaatan uap yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem ketel uap

mengenal keadaan tekanan temperatur rendah , dan tekanan-temperatur tinggi, dengan

perbedaan itu pemanfaatan uap yang keluar dari ketel uap dimanfaatkan dalam suatu

proses untuk memanaskan cairan dan menjalankan suatu mesin, atau membangkitkan

energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar

generator sehingga menghasilkan energi listrik.

Sistem ketel uap terdiri dari sistem air umpan, sistem uap, dan sistem bahan bakar.

Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan

uap. Berbagai kran (valve) disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari

sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk

mencegah terjadi kerusakan dari sistem uap. Sistem uap mengumpulkan dan mengontrol

produksi uap dalam ketel uap. Uap dialirkan melalui sistem perpipaan ke titik pengguna.

Pada keseluruhan sistem, tekanan uap diatur menggunakan valve dan dipantau dengan

alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan

untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan

yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang

digunakan pad a sistem itu sendiri.

Secara umum ketel uap dibagi kedalam dua jenis yaitu :

a. Ketel pipa api

Pada ketel, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell

untuk dirubah menjadi steam. ketel pipa api biasanya digunakan untuk kapasitas

steam yang relatif kecil dengan tekanan uap rendah sampai sedang. Sebagai

pedoman, ketel pipa api kompetitif untuk kecepatan uap sampai 12.000 kg/jam dengan

tekanan sampai 18 kg/cm2. ketel pipa api dapat menggunakan bahan bakar minyak

bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis,

sebagian besar ketel pipa api dikonstruksi sebagai paket boiler (dirakit oleh pabrik)

- 67 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

untuk semua bahan bakar. Gambar 1a, 1b dan 1c menunjukkan sistem kerja ketel uap

pipa api 2 pass dan 3 pass [2].

{.)

J Cerobong

&rner

...•-.._~._-------_._.-

Gambar 1a. Ketel uap pipa api 2 pass [2] Gambar 1b. Ketel uap pipa api 3 pass [2]

b. Ketel pipa air

Pada ketel pipa air proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang

dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut dikondisikan

terlebih dahulu melalui economizer, kemudian uap yang dihasilkan terlebih dahulu

dikumpulkan di dalam sebuah tangki uap. Sampai tekanan dan temperatur sesuai,

melalui tahap secondary superheater sekunder dan superheater primer

baru uap dilepaskan ke pipa utama distribusi. Didalam pipa air, air yang mengalir harus

dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut di dalam air tesebut.

Hal ini merupakan faktor utama yang harus diperhatikan terhadap tipe ini. Gambar 2

menunjukkan sistem kerja ketel uap pipa air [2].

Ruang Bakar Pipa Air

Gambar 2. Ketel uap pipa air [2]

- 68 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- SATAN, 14 November 2013

Serkaitan dengan tujuan perekayasaan ini, maka sistem ketel uap yang direncanakan

adalah sistem ketel uap yang dapat memproduksi uap sebesar 612,43 kg/jam, temperatur

132°C dan tekanan 2,1 bar [3].

2. DASAR TEORI

Uap yang dihasilkan dari sistem ketel uap merupakan gas yang timbul akibat

perubahan fase cairan menjadi uap atau gas melalui cara pendidihan yang memerlukan

sejumlah energi dalam pembentukannya. Zat cair yang dipanaskan akan mengakibatkan

pergerakan moleku-molekul menjadi cepat, sehingga melepas diri dari lingkungannya dan

berubah menjadi uap. Air yang berdekatan dengan bidang pemanas akan memiliki

temperatur yang lebih tinggi (be rat jenis yang lebih rendah) dibandingkan dengan air yang

bertemperatur rendah, sehingga air yang bertemperatur tinggi akan naik kepermukaan

dan air yang bertemperatur rendah akan turun. Peristiwa ini akan terjadi secara terus

menerus (sirkulasi) hingga berbentuk uap. Uap yang dihasikan oleh ketel uap dapat

dimanfaatkan untuk berbagai keperluan antara lain sebagai utilitas suatu daya

pembangkit tenaga listrik dan untuk keperluan industri.

Dalam menentukan sizing sistem ketel uap sesuai dengan kapasitas uap yang

direncanakan maka perhitungan dilakukan dengan perkiraan kapasitas air umpan,

kebutuhan panas dan kebutuhan bahan bakar.

2.1 Kebutuhan Air Umpan

Kapasitas air umpan yang diperlukan sebagai air pengisi boiler dihitung

berdasarkan laju blowdown yang diperlukan dan air kondensat yang dikembalikan ke

tangki air umpan serta air penambah atau makeup water. Ke tiga komponen air umpan

pengisi boiler tersebut ditentukan dengan menghitung :

a. Laju Blowdown

Untuk menghindari masalah boiler, air harus dibuang secara berkala atau "blowdown"

dari boiler untuk mengendalikan konsentrasi padatan terlarut/TDS dan total padatan

tersuspensi dalam boiler. Slowdown dapat ditentukan dengan menghitung prosentase

berdasarkan data tabel 1 dan rumus empiris [4]:

Blow Down (%) = Feedwater TDS x % MakeUp WaterFeedwater TDS yang diizinkan

Jadi laju blowdown yang diperlukan, Qso = kapasitas uap x % blowdown, (kg/jam).

- 69 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

Tabel 1. TDS air boiler yang dizinkan [5]

Boiler Operating Pressure (bar) I Total Dissolved Solids(ppm)

0- 50 psig atau 0 - 3,5 bar 2500

b. Air Kondensat dan Air Penambah

Air Kondensat adalah air yang diembunkan oleh kondensor dan ditampung di dalam

tangki kondensat yang selanjutnya disirkulasikan kembali ke boiler. Prosentase air

kondensat ditentukan dengan kandungan silica dalam air umpan dan air penambah

sebagai berikut:

Dengan silica

% Condensate Return, CR = 1- feedwater silica / Makeup silica [6]

atau dengan conductivity:

% Condensate Return, CR = 1- feedwater conductivity / Makeup conductivity [6]

Jadi laju aliran kondensat, OCR = % x kapasitas uap masuk kondensor, (kg/jam).

Tabel 2 menunjukkan data tentang kandungan silica dan coduktivitas makeup dan

feedwater.

Tabel 2. Kandungan Silica pada Makeup Water dan Feedwater Boiler [7]

Location Silica (ppm)Coductivity (micromhos)

Boiler Makeup

40525

Boiler Feedwater

20265

Untuk air penambah dapat ditentukan sebagai berikut :

OMU = OFW - OCR (kg/jam) [8]

Maka kapasitas air umpan yang diperlukan sebagai air pengisi boiler adalah:

OFW = OMU + OCR (kg/jam) [8]

dimana :

OMU = kapasitas air penambah, kg/jam

OCR = kapasitas air kondensat, kg/jam

OFW =kapasitas air umpan, kg/jam

2.2 Kebutuhan Energi Panas dan Boiler Horse Power

Panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan uap sebesar 612,43 kg/jam dapat

dihitung dengan formula:

01 = qu (hu - ha) (kJ/jam) [9]

O2 = m x Cp x L1.T (kJ/jam) [10]

- 70 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 2013

Untuk Boiler Horse Power dihitung dengan formula empiris:

BHP = Kilowatt /9,809 [11]

dim ana :

qu = m = kapasitas produksi uap dari boiler, kg/jam

hu = enthalpy uap (kJ/kg) pada suhu 132 DC,tekanan 2,1 bar

ha = enthalpy air (kJ/kg) pada suhu 132DC, tekanan 2,1 bar

Cp = panas spesifik air pad a suhu 60°C, tekanan 1 bar

11T = selisih temperatur uap dan air umpan pengisi boiler, DC

01 = panas yang dibutuhkan untuk penguapan, kJ/jam

O2 = panas yang dibutuhkan untuk pemanasan, kJ/jam

BHP = Boiler Horse Power

2.3 Kebutuhan Bahan Bakar

Bahan bakar yang dibutuhkan untuk memanaskan air dalam ketel dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut :

Fe = Sp (hs - hw) / BE.vHI (gallon/jam) [12]

dimana :

Fe = kebutuhan bahan bakar (kg/jam)

Hs = enthalpy air (Btu/lb) pada suhu 269,60oF, tekanan 41.6 psig

hw = enthalpy air umpan (Btu/lb) pada suhu 140°F, tekanan 14,5 psig

Sp = kapasitas produksi uap (kg/jam)

BE = efisiensi boiler (%) biasanya antara 70 - 90 %

VHI = Nilai pembakaran bahan bakar minyak solar = 140.000 btu/gallon [13]

2.4 Kebutuhan Energi Panas Superheater

Superheater adalah komponen atau alat yang digunakan untuk menaikkan uap jenuh

menjadi uap kering atau uap panas lanjut. Uap yang masuk ke superheater berasal

dari pipa header. Dari header uap masuk superheater dan dari suoerheater uap

digunakan untuk memanaskan fluida pada HE-0102. Selanjutnya uap dari HE-0102

dialirkan ke kondensor untuk dikondensasikan menjadi air condensate. Energi panas

yang dibutuhkan untuk superheater dihitung dengan formula:

o = m. Cp.I1T (kJ/jam) [10]

dimana :

m = laju aliran uap superheated keluar superheater, kg/jam

Cp= panas spesifik uap, kJ/kg. K

P = kerapatan uap, kg/m3

11T = temperatur uap keluar superheater - temperatur uap masuk superheater, °

- 71 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 14 November 2013

3. TAT A KERJA

Perekayasaan ketel uap utilitas Pabrik Elemen Bakar Nuklir Tipe PWR1000 MWe

dilakukan dengan langkah-Iangkah sebagai berikut :

3.1 Membuat sketsa diagram alir proses sistem steam boiler seperti yang ditunjukkan

pada gambar 3.

~­i~ -j~1f'f~A""

.'IAII'.to,f

• ~I(;ftl~"'f

Gambar 3. Diagram alir proses sistem ketel uap

3.2 Menghitung kapasitas air umpan dan air penambah

Kapasitas air umpan dihitung berdasarkan prosentase laju blowdown dan air

kondensat (return condensate), sebagai betrikut:

a. Untuk prosentase blowdown :

SO = TDS Feedawater x % Make Up Water / TDS Air Boiler yang diizinkan

= 250 x 10%/2500 = 1 %, diambil 4% untuk faktor keamanan akibat losses,

maka laju blowdown yang diperlukan adalah:

Qso = kapasitas uap x % blowdown , (kg/jam)

Qso = 612 ,43 x 4 % = 24,5 kg/jam.

b. Untuk prosentase air kondensat dihitung berdasarkan kandungan silica atau

koduktivitas air kondensat sebagai berikut:

- 72 -

Prosiding Perlemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

Dengan Silica:

CR = 1- 20/40 x 100 % = 50 %

Dengan Coductivity :

CR = 1- 525/265 x 100 % = 49,524 = 50 %

Jadi flow rate condensate

QCR = % x kapasitas uap keluar dari HE-0101 = 411,56 kg/jam dan

HE-0102 = 147,94 kg/jam

QCR = 50 % x (411,56 + 147,94) = 279,75 = 280 kg/jam

Maka kapasitas air umpan (feedwater) maksimum yang tersedia dalam tangki

feedwater adalah :

QFW= 612,43 + 24,5 = 638 kg/jam

Kapasitas air penambah (make up water) :

QMU = 638 - 280 = 357,43 kg/jam = 358 kg/jam

3.3 Menghitung energi panas yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi uap

Energi panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan uap sebesar 612,43 kg/jam

dihitung sebagai berikut :

Q1 = qu (hs - hw) (kJ/jam)

= 612,43 (2722,854 - 554,932) kJ/jam = 1.327.700,47 kJ/jam

Q2 = m x Cp x ,0.T (kJ/jam)

= 612,43 x 4,182 (132 - 60) = 184.405,12 kJ/jam

Jadi panas yang dibutuhkan, Q = 1.327.700,47 + 184.405,12 = 1.512.105,59 kJ/jam

Maka untuk boiler horse power = 1.512.105,59 kJ/jam x 0.000277

= 418,85 KW /9,809

= 42,7

3.4 Menghitung kebutuhan bahan bakar

Bahan bakar yang dibutuhkan untuk memanaskan air dalam ketel adalah :

Fc = Sp (hs- hw)/BE.VHI (gallon/jam)

= 1350,177 (1170,616 -108.01)

0,80 x 140.000

= 12,8 gallon/jam

3.5 Menghitung panas yang diperlukan pad a superheater

Kapasitas uap superheated, m. : 411, 56 kg/jam

Temperatur uap superheated, Tu : 304°C = 577 oK

Panas spesifik uap, Cp : 2,027 kJ/kg.K

Density, p : 0,7923 kg/m3

- 73 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - SA TAN, 14 November 2013

Q = m. Cp.~ T (kJ/jam)

= 411,56 X 2,027 X (577- 405) kJ/jam

= 143.487,924 kJ/jam X 0,000277 = 39.7 KW = 40 KW

Pad a tabel 3 ditunjukkan spesifikasi boiler yang dipilih dari produksi Hurst Boiler &

Welding Company. Inc. series 200,2 pass, Fire Tube Boiler.

Tabel 3. Spesifikasi Teknis Boiler [13]

Boiler Horse Power 40

Heating surface

Fireside (Sisi api)fe (m2)200 (18,6)

Steam output

-Lbs/jam (kg/jam)1380 (627)

Firing rate oil # 2

140,000 BTUGPH (L/min)12 (45)

Steam outlet size

15 - 150 psiIn (m)4 - 1,5 (0, 1 - 0,04)

Water supply size

30 psiIn (m)4 (0.1)

Ukuran air kembali

30 psiIn (m) 3 (0,076)

Feedwater connection

-In (m)1 (0,025)

Blowdown connection

BottomIn (m)1 ~ (0,032)

Stack outlet size 0.0.

-In (m)12 (0,305)

Furnace 0.0

-In (m)20 (0,508)

Shell 10

-In (m)48 (1,219)

With without trim

-In (m)56 (1,422)

With width trim

-In (m)61(1,549)

Length, front to rear

-In (m)99 (2,514)

Length overall

-In (m)134 (3,403)

Skid length

-In (m)102 (2,591)

Skid width

-In (m)40 (1,016)

Steam supply location

-In (m)40 (1,016)

Water supply location

-In (m)30 (0,762)

Water return location

-In (m)68 (1,727)

Blowdown location

15 psi an upIn (m)23 (0,584)

Surface blow off connection

-In (m)25 13/16 (0,6556)

Stack outlet location

-In (m)25 (0,635)

Supply height

-In (m)63 (1,6)

Stack height

-In (m)66.63 (1,692)

- 74 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

Shell to floor height-In (m)12 (0,305)

Burner projection

-In (m)32 (0,813)

Door swing

-In (m)28 (0,711)

Skid to front plate

-In (m)23.25 (0,590)

Tube removal

RearIn (m)64 (1,625)

Tube removal

FrontIn (m)71(1,803)

3.6 Mengevaluasi daya boiler

Evaluasi daya boiler 40 bhp dengan hasil kalkulasi manual feedwater dan bahan

bakar dengan mengggunakan program excel [14J. Hasil evaluasi dapat dilihat pada

lampiran 1.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil perhitungan sistem air umpan, didasarkan pad a kapasitas uap yang

direncanakan sebesar 612,43 kg/jam dengan keseimbangan anatara flow rate blowdow,

return air kondensat dan air penambah, dimana flow rate blowdown dihitung berdasarkan

prosentase blowdown dari perbandingan kandungan total padatan terlarut feedwater

dikalikan dengan prosentase dengan total padatan terlarut air ketel yang diizinkan pada

tekanan 0 - 3,5 bar. Untuk return air kondensat dihitung berdasarkan kandungan silica

atau koduktivitas air umpan.

Untuk sistem uap, hasil perhitungan didasarkan pad a dua metode perhitungan,

yang pertama didasarkan pada selisih antara entalpi spesifik uap pada temperatur 132°C

dan entalpi spesifik air pada temperature 132°C dikalikan dengan kapasitas uap yang

direncanakan, sehingga diperoleh energi panas sebesar 1.327.700,47 kJ/jam, sedang

metode yang ke dua didasarkan pada panas spesifik uap dikalikan dengan selisih

temperatur air boiler 132°C dengan temperatur air umpan 60°C, sehingga diperoleh

energi panas sebesar 184.405,12 kJ/jam. Besarnya energi panas dari ke dua metode ini

dijumlahkan sehingga diperoleh panas sebesar 1.512.105,59 kJ/jam atau sama dengan

418,85 KW atau sama dengan 42,7 bhp (boiler horse power= daya boiler). Untuk daya

boiler 42,7 bhp spesifikasi teknis boiler belum ada pabrikan yang membuat, oleh karena

itu dipilih daya boiler 40 bhp dengan kapasitas uap 627 kg/jam atau 1380 Ib/jam, sedang

kapasitas produksi uap yang dibutuhkan 612,43 kg/jam, jadi untuk daya boiler 40 bhp

cukup untuk memproduksi kapasitas uap yang diperlukan tersebut.

- 75 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

Kemudian hasil perhitungan untuk mendapatkan uap panas lanjut atau uap kering

digunakan superheater yang berfungsi menaikkan temperatur uap jenuh 132DC menjadi

uap kering 304DC. besarnya energi panas yang diperlukan dihitung berdasarkan kapasitas

uap jenuh yang disuplai ke dalam superheater dikalikan dengan panas spesifik uap dan

dikalikan lagi dengan selisih antara temperatur uap kering 304 DC dan temperatur jenuh

132DC, maka diperoleh energi panas sebesar 143.487,924 kJ/jam atau 40 KW.

Untuk Sistem bahan bakar, hasil perhitungan jumlah bahan bakar yang diperlukan

untuk memanaskan air dalam boiler didasarkan pada kapasitas uap yang direncanakan

dikalikan dengan selisih antara ental pi spesifik uap pad a temperatur 269,60DF dan entalpi

spesifik air umpan pad a temperatur 269,60DF, dan selisih antara ental pi spesifik uap

269,60DF dengan enthalpy air umpan pada temperatur 140DF dibagi dengan perkalian

efisiensi boiler dengan nilai pembakaran bahan bakar solar. Hasil perhitungan ini dapat

digunalkan untuk memilih tipe dan kapasitas burner yang sesuai.

Evaluasi kebutuhan feedwater dan bahan bakar terhadap spesifikasi 40 bhp yang

dipilh dilakukan dengan cara menginput data ke dalam program exel yaitu : 40 bhp,

efisiensi boiler 80%, tekanan 30 psig, temperatur feedwater 140DF dan panas sensible

feedwater 108 btu/lb. Hasil evaluasi dapat dilihat pada tabel 4.

Tabel 4. Evaluasi daya boiler dengan kebutuhan feedwater dan bahan bakar

Jenis Fluida KalkulasiEvaluasiSpesifikasi 40 BHP

Bahan bakar (gallon/jam)

12.811.9612

Feedwater (kg/jam)

638 max.572-

Steam output (kg/jam)

612,43627627

5. KESIMPULAN

Oari uraian hasil perhitungan evaluasi dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa

perekayasaan steam boiler ini, dipilih ketel uap pipa api (fire tube boiler) dengan daya 40

boiler horse power, karena kapasitas uap yang direncanakan relatif kecil dengan tekanan

uap rendah. Selain dengan hal tersebut kebutuhan feedwater dan bahan bakar hasil

evaluasi terhadap daya boiler yang dipilih hampir sama, sehingga dengan spesifikasi

daya boiler 40 bhp cukup untuk memproduksi uap sesuai dengan kebutuhan. Kemudian

untuk superheater digunakan superheater listrik, akan tetapi bisa diganti bila ada

pengembangan desain lebih lanjut dengan menggunakan gas yang keluar dari boiler.

- 76 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BATAN, 14 November 2013

6. DAFT AR PUST AKA

1. Muin, Syamsir A., Pesawat-Pesawat Konversi Energi I: Ketel Uap, Jakarta, 1988

2. Anonym, Spiraxsarco Limited, First for Steam solution, UK, Copyrigt 2013

(http://ww.Spiraxsarco.com )

3. Prayitno, dkk. "Basic Engineering Desain Data Desain Pabrik Elemen Bakar Nuklir

Type PWR 1000 MW", April 2013, DOK.: RPNDK.04.26.41.13

4. Anonym, Energy Equipment, Assessment of boilers and thermic fluid heaters,

Copyright© United Nations Environment Programme, 2006.

5. Anonym, Steam Boiler and ABMA recommended Feed Water Chemestry Limits, The

Engineering Toolbook, diunduh Juli 2013 dari http://www.engineeringtoolbox.

com/feedwater -Chem istry-I imits.

6. Anonym , Chem-Agua,lnc. Calculating and Monitoring Percentage Condensate

Return, Technical Bulletin 1-021, Boiler System, Updated 10/21/11.

7. Anonym, Boiler Water Problem and solution, diunduh Juli 2013 dari

http://www.pdhcenter.com/courses/m 165/m 165content. pdf

8. James MacDonald, PE, CWT, Boiler Feedwater, Originaly Published, Januari2005.

9. Djokosetyardjo, MJ. Ketel Uap, Pradnya Paramitha, Jakarta, 1987.

10. Anonym, Menghitung panas spesifik, Rumus Fisika Lengkap/Kalor, diunduh Oktober

2013 dari http://rumusterbaru.bloqspot.com/2011/10/rumus-fisika-lenqkapkalor.html

11. Anonym, Steam Boiler Sizing Guidelines, Lattner Boiler Company, diunduh Agustus

2013 dari

http://lattnerboi ler. com/Lattner%20Boi ler%20Sizi nq%20G uideIines %20( Basic). pdf

12. Anonym, Johnston Boiler Company, Common Boiler Formula, 2006, diunduh dari

http://www.steamcombustion.com/files/JBC Common Boiler Formulas.pdf

13. Anonym, Hurst Performance Series Boilers, Series 200, Hurst Boiler & Welding

Company, Inc., diunduh Agustus 2013 dari http://www.hurstboiler.com.

14. Anonym, Calculating Boiler or Fuel Calculating Cost, S.P. Thermal System Inc.,

diunduh Oktober 2013 dari http://www.spthermal.com/Boilercalulations.html

- 77 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - SA TAN, 14 November 2013

7. LAMPIRAN

A. Lampiran Evaluasi Kebutuhan Bahan Bakar Dan Feedwater dengan BHP 40

COIABUSTIOIJ EFF. "'-

80%

I ,I ',,, ,,,,,

J:.: \'!lIt "!

s>:(~~~;'l..:' Yi=;':I~•.lj~.A:·:'i:.~",-",~.:,'.:0". ,OA:

BOILER LOAD ,\

100~\ !:~!""I,rtf,:,1 :" •••'':\i •.~ 1"."'1~-:'1~-:·E':

BHP

BTU INPUTBTU OUTPUT(· •.O~A'..O:;,EIIJ!.0 "lo,~ 0;;;£tal I ""j;,!:;_".0,' ••::.KWIHOURTHERM HR;PH O1LiMPLITRB Oil.:.:'''':':1 •. J~CU METER;

ATt~%

ATt~%;'\::'I.IT.·,':' 100 XOi.lT;:;;.;rr,~.7GUTPUTOUT"uTOUTPUTOUTPUTIrs Eff %UIIHC'URha Ert*GAIl HR

B01lER ~lZf

1;.·~.~:'I;":<:lOAD I Hour•. ':Jr.':, ~ .:=:.,:1~J~;__:,Jr.~AT t,J /; ~OA~T1~-:-*t.0J0_AT 1" h lO:"Ol.J f";~ ~O:'.:'ro/1:'W IYHFF %

'iN BHP '"

:.•.·to:.If::'fEJut\! Outout::::-.::. •.•\:v:":4""Ctl~'~~,t.r:;lr"t"~~t:.:.J,Il"J.-J·'.f::.!;"";:~ir"Vx::~.''!'J:i''l''''t.::'~:;u% .2 O:lnOll¥t 'lOftro

40

~,t,73.9:)J;.~3-~.1:~J42~.E·;':~37.4:?..~8062:~;:i.• ~.S'j??:4:'.2~,,~:.:.472

i.34 tttt""'" :-rJJ ¥~'--

FUEL USED 1/1VARIOUS UNITS B.

S. P. THERMAL SYSTE!.IS ItJC.H':~~~::"-~,Ii!=.:):'<•••.:v.J E:~~s'f: -.:>--:: .:,1:::

STEAl.! TABLES

; •• s<:; =~::':S;1 r~x ?:; E-;;· ;:::l EN ••r PrH;ur. ,,;\g

TOTAL HE:"T ctu IIC

CUSTOIIER:

!t:: ::.!lJ:'~~.\.~!.:'? .'"':-

-;~':~

:;:1J~L:-21.:iC:J1:JT ;':1) ..:.~/>Yn;:~n:FfJ:L,"!~::·:'T=:;.:~:;;~-:!J:r.-"7:

.,'ow,::;

-

v.- :-, "•• w:.

5<:':!( ET) ••:;'·j:.rr=.'T -." 1~"-D* t~':1 ~_~~1;:'_~_H) -, ~.:1'"

=,~.~:;,=:;,~:s,-:;,=

X, :=-~ "11;"

SOt.E~to.6.0

I(\;' " "11;:

;:1',"' .•.•. ;. .•..T "',T S':' •.::;' ='E;= ..'E

1m':T_', .: :r~"':'1 =::=.~':':::s K:11:':

r:.~;'O=FEE:'WA.TE.!\

It) , 1~~1~:1

!-~tSltI~o.:~n~ F~: W~~r

W!EL,.! _= ::~"';=:~:-;,T:~:s I;,:11::

Er:t,IN ~r:':r,t;:~

1/;,;2;7_1 .= H-:11~:

Acr':Jil CI~rp!iT ~ .W T~~·

H1_~.:::;r:•.•s -:.J 1:.:,.?;ACfJ.At Cti. 'PtiT -~ :w r~"I~

1~1-- - ....... -_=.: - ..••..•.·~'w; - ••-,

TANYA JAWAB

Pertanyaan:

1. Pad a abstrak belum terlihat spesifikasi akhir perencanaan boiler? (Maradu)

2. Desain belum menghitung: dimensi boiler, konfigurasi tube, support, lug, baffle, dlL

(Petrus)

Jawaban:

1, Spesifikasi boiler adalah dengan BHP 40 hasil perhitungan dapat diperoleh

spesifikasi Boiler yang lebih lengkap dan sudah ada dalam makalah ini

2, Dimensi boiler sudah ada untuk hasil dalam perhitungan, Konfigurasi tidak

ditampilkan dalam makalah ini karena belum menghitung secara detail. Untuk

support, Lug, baffle juga belum dilakukan secara detail.

- 78 -