PT. ENERGY MANAGEMENT INDONESIA (Persero)Oleh : Ruby DharmapalaDiv. OperasionalKonservasi EnergiPada Boilerdan Distribusi Uap

*

Pemanfaatan UapSistem DistribusiPipaKatupSteam trapIsolasiTangki kondensatPompa

Pipa apiPipa airWaste heat boiler

Pemanasan langsungPemanasan tak langsungPembangkit tenaga

Boiler

Suatu bejana tekan dimana air/fluida dipanaskan oleh gas hasil pembakaran;Uap yang dihasilkan digunakan untuk berbagai proses;Merupakan peralatan konversi energi.

BoilerUap (Steam)Air pada fasa gas yang dihasilkan oleh proses pemanasan.

*

Water Tube BoilerFire Tube BoilerJenis-jenis Boiler

*

Chain Grate BoilerSpreader Stoker BoilerJenis-jenis Boiler

*

Pulverized Coal BoilerPackaged BoilerJenis-jenis Boiler

*

Panas yang terbawa keluar oleh gas buang, tanpa uap air (dry flue gas loss) Panas yang terbawa keluar oleh uap air panas, termasuk panas sensibel dan laten Komponen bahanbakar yang tak terbakar dan produk pembakaran tak sempurna, termasuk solid-ash combustible dan CO dalam gas buang Kehilangan panas dari dinding boiler melalui isolasi (radiasi dan konveksi) Panas yang terbawa keluar bersama air blowdownMetode langsung Efisiensi = B/AMetode Tidak langsung Efisiensi = 1- (C+D+E+F)/ARugi-Rugi/Panas Hilang Pada Boiler

Rugi-Rugi Efisiensi

Rugi Efisiensi Boiler KarenaPeningkatan Temperatur Flue Gas

Kehilangan Panas Radiasi & Konveksipada Permukaan Datar Boiler

3.5 barg 7 barg 10.5 barg 14 barg Temperatur Air Umpan 15.5oC % Bahanbakar Terbuang = % Rugi EfisiensiEfek Laju Air BlowdownTerhadap Pemborosan Bahan Bakar

Pemborosan Bahan Bakar Karena Endapan Kerak di Pipa Air

Efisiensi BoilerMengurangi kerugian panasFlue gasBlow downRadiasi/konveksi

Pemanfaatan panas flue gasPemanasan awal air umpanPemanasan awal udara pembakaranPengontrolan kecepatan fan, blower & pompaMemaksimalkan beban boilerSistem bahan bakar

Pembakaran sempurnaPerpindahan panas ke air boiler

Optimalisasi konversi energiMeningkatkan kinerja sistem

*

Beberapa Cara Konservasi Energi

Beberapa Cara Konservasi Energi

Fluidized Bed Combustion (FBC) BoilerPenggantian boiler Layak dilakukan jika boiler yang ada sudah tua dan tidak efisien; tidak memungkinkan untuk diganti bahan bakarnya dengan bahan bakar yang lebih efisien; ukurannya terlalu kecil atau terlalu besar dari kebutuhan; dan tidak dirancang untuk kondisi beban ideal.

*

Diagram Fase Uap

Skema Distribusi Uap

Komponen Sistem Distribusi UapPemipaanMaterial pipa umumnya terbuat dari carbon steel;Ukuran pipa tidak boleh terlalu kecil karena akan mengganggu proses;Pada perancangan ukuran pipa, penurunan tekanan diharapkan 0,1 bar/50 m;Kecepatan aliran uap biasanya 25 40 m/det untuk uap jenuh.

*

Komponen Sistem Distribusi UapLayout PemipaanInstalasi jalur utama biasanya dibuat menurun kearah aliran steam sekitar 1:100 (turun 0,5 m untuk panjang pipa 50 m);Untuk menjaga kecepatan tetap pada 25 to 40 m/det, jalur cabang tidak boleh lebih dari 10 m;Untuk jalur cabang, pengambilan uap harus dari atas utk mendapatkan uap yang bebas kondensat & kotoran.

*

Komponen Sistem Distribusi UapLayout PemipaanKondensat harus bisa mencapai steam trap yang jaraknya 30 50 m;Contoh: pipa diameter 100 mm, panjang 30 m yang membawa steam 7 kg/cm2 dapat menghasilkan kondensat sekitar 10 kg/jam.

*

Komponen Sistem Distribusi UapKontrolAir Venting : mengeluarkan udara atau gas yang tidak terkondensasi di dalam aliran uap.

*

Komponen Sistem Distribusi UapKontrolStrainer : menghilangkan padatan dari aliran steam untuk melindungi peralatan dari efek buruknya (kerak, karat, dll.);

*

Komponen Sistem Distribusi UapKontrolSeparators : memisahkan kandungan air yang terdapat dalam aliran uap

*

Komponen Sistem Distribusi UapKontrolFilter : untuk menghilangkan kandungan partikel pada aliran uap;Digunakan pada injeksi uap langsung ke dalam proses, untuk menghindari kontaminasi yang dapat menyebabkan kerusakan pada hasil produksi ;

*

Komponen Sistem Distribusi UapKontrolSteam traps : sejenis kran untuk mengeluarkan kondensat maupun udara dari jalur pemipaan tanpa mengeluarkan uap;Tipe : Thermostatic, Mechanical, Thermodinamic

*

Komponen Sistem Distribusi UapPengembalian KondensatKondensat yang terbentuk biasanya dikembalikan sebagai umpan boiler;Keuntungan : masih mengandung energi panas, sehingga butuh lebih sedikit energi untuk merubahnya menjadi uap; mengurangi konsumsi fresh make-up water; mengurangi biaya pengolahan air umpan boiler; mengurangi dampak terhadap lingkungan

*

Komponen Sistem Distribusi UapIsolasiMenjaga supaya panas tidak keluar dari sistem;Keuntungan : mencegah korosi; menyerap getaran;kontrol proses yang lebih baik;menurunkan konsumsi BBM secara keseluruhan.

*

Pengelolaan steam trapMencegah kebocoran uapPenyediaan uap kering utk prosesPenggunaan uap pada tekanan serendah mungkinMengurangi penghalang transfer panasMengisolasi pipa dan kelengkapannyaMeningkatkan pemanfaatan kondensatPemanfaatan uap tekanan rendah

Peluang Konservasi Energi

*

Pemeriksaan steam trap :Visual : aliran dan variasi aliran;Pemeriksaan suara yang ditimbulkan oleh aliran;Temperatur keluar pada outlet;

Perawatan rutinPenggantian komponenPenggantian steam trapPengelolaan Steam Trap

Kebocoran dengan diameter lubang sebesar 3 mm pada pemipaan uap bertekanan 7kg/cm2 memboroskan 33 KL BBM per tahun;Menutup semua kebocoran dapat menghemat konsumsi uap sampai 5%.Mencegah Kebocoran Uap

Kurva Estimasi Bocoran Uap

Kurva Estimasi Bocoran Uap

Menyediakan Uap Kering untuk ProsesMenyediakan uap sedikit lewat jenuh supaya sampai di ujung proses pada keadaan kering; Menggunakan separator untuk mengeringkan steam

Hanya latent heat dalam uap yang dipakai untuk proses pemanasan sehingga dipilih yang nilainya sebesar mungkin;Menggunakan Uap pada Tekanan Serendah Mungkin

Penghalang transfer panas : adanya film udara, kondensat, kerak di bagian steam maupun produk;Meminimalkan Penghalang Transfer Panas

Kehilangan panas pada flens tidak terisolasi setara dengan kehilangan panas pada 0,6 m pipa tidak terisolasi;Pada pipa uap diameter 0.15 m dengan 5 flens terbuka, panas yang hilang setara dengan pemborosan 5 ton batubara atau 3000 liter BBM per tahun.Isolasi

Isolasi

Isolasi

Kehilangan panas pada flens tidak terisolasi setara dengan kehilangan panas pada 0,6 m pipa tidak terisolasi;Pada pipa uap diameter 0.15 m dengan 5 flens terbuka, panas yang hilang setara dengan pemborosan 5 ton batubara atau 3000 liter BBM per tahun.Pemanfaatan Kembali Kondensat

Pemanfaatan Kembali Kondensat

Digunakan sebagai air panas;Dicampur dengan uap tekanan tinggi untuk menghasilkan uap tekanan medium.Pemanfaatan Uap Tekanan Rendah

KomposisiDeficient AirExcess AirCO2COABCDO2EHubungan Antara Excess Air, CO2, O2, dan CO dalam Flue Gas

Profil Pembakaran Di Dalam Boiler

Flue gas concentrations & Efficiency

FuelTarget Flue Gas ConcentrationsExcess AirO2 (%)CO2 (%)%Natural Gas 1 211,9 12,35 10Fuel Oil2 315,4 15,810 15Coal (Stoker)3,5 517,2 17,420 30Coal (Pulverized)3 3,513 13,515 20

*

Data Benchmark

Bahan BakarEfisiensi BoilerEvaporation RatioOil Fired Boiler85 + 1 %13,3 + 0.5Coal Fired Boiler82 + 1 %7 + 0.5Natural Gas Boiler88 + 1 %10,5 + 0.5Rice Husk Boiler (FBC)80 + 1 %3,8 + 0.2

*

Proses penguapan air dalam boiler menimbulkan endapan padat CaCO3 dan CaCO4.Endapan padat tersebut harus dihindari agar tidak menyumbat pipa-pipa boiler. Jumlah endapan dapat dikurangi dengan membuang keluar (blowdown) bersama air,namun blowdown harus diatur sesuai ukuran, sebab apabila berlebihan dapat mening-katkan jumlah kehilangan energi. Sf = TDS dalam air umpan (ppm) atau mg/lSb = TDS max. dalam air boiler (ppm) atau mg/lPengaturan Air Blowdown

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*