SISTEM DISTRIBUSI UAPOLEH :Gunawan Wibisono

I. SISTEM DISTRIBUSI UAPPengertian DasarDistribusi UapKomponen Sistem UapPemanfaatan UapTekanan UapJenis UapBocoran UapPemanfaatan CondensatePanas Hilang Melalui Pipa Tanpa IsolasiPemeriksaan Operasi Sistem Uap

1. Pengertian Dasar Apakah uap ? - Air pada fasa gas, dihasilkan dari Boiler / WHR Mengapa uap digunakan untuk kebutuhan pemanasan dan proses kerja - Dibuat/dibangkitkan dari air yang selalu tersedia - Mempunyai panas sensible dan panas latent tinggi - Dapat disimpan dan dapat membawa energi dalam kuantitas yang besar

Keuntungan menggunakan uap - Panas laten tinggi, sehingga ukuran pipa relatif kecil - Berat uap lebih kecil dibanding dengan minyak/air panas - Aliran uap terjadi dengan sendirinya - Lebih fleksibel - Koefisien perpindahan panas tinggi, sehingga ukuran alat pemindahan panas (heat exchanger) relatif kecil - Lebih aman Pengertian Dasar

AntenaACBDFXXXXXXABCDFXXXXF = RUMAH KETEL A,B,C DAN D PROSES PLANT Melingkar 2. Distribusi Uap

F = RUMAH KETEL A,B,C DAN D PROSES PLANTAFXXXXXXCABFXXXX Bukan Sentral Sentral Distribusi Uap

3. Komponen Sistem UapSteam Generator- Boiler : pipa air (water tube boiler) & pipa api (fire tube boiler) - WHR (waste heat boiler)Pipa Uap - Kontrol (PRV), - Steam trap, katup untuk menjebak uap, supaya tidak menimbulkan water hammer/air tidak masuk kedalam sistem (Thermostatic, mechanical, thermodynamic), - Isolasi(kalsium silikat, rockwool, fiber, asbestos), Sistem pengembalian kondensat - Tangki penampungan, - PompaPengguna uap - Pemanasan langsung (direct heating) - Pemanasan tidak langsung (indirect heating) -> ada HEnya - Pembangkit tenaga (power geration)

Pemanfaatan LangsungSiklus Terbuka (lebih efesien)4. Pemanfaatan Uap

Pemanfaatan Uap

5. Tekanan Uap1.Pembagian tekanan meliputi : super kritis SCP, kritis C, tinggi HP, menengah MP, antara IP, rendah LP)2.Aplikasi PLN (SCP 220, HP 160, MP 60, LP 60 kebawah) Pupuk (HP diatas 100, MP 40, LP dibawah 40) Refinery -> pengolah minyak (HP 60, MP 20, LP 5) Kertas (HP 42,5, MP 13,5, LP 6) Petrokimia (HP 40, MP 15, IP 8, LP 4) Ban (HP 25, MP 10) Catatan: flash tank untuk menurunkan tekanan yang berlebih, jika fasa airnya dibuang, fasa uapnya dimanfaatkanDiarator berfungsi untuk

6. Jenis UapUap Jenuh (saturated steam) Panambahan panas laten pada air mendidih - Aplikasi untuk HE, Dryer, Reactors dan lain-lainUap Panas Lanjut (superheated steam) Penambahan Panas Sensibel pada uap jenuh - Aplikasi untuk penggerak turbin, proses pemanasan langsung, stripping,dllCatatan : Sifat sifat fisik uap dapat diketahui dengan menggunakan tabel uap (steam table) atau mollier chart

Steam Properties (Tabel Uap)Source : Keenan Steam Table Wiley, New York, 1969

Sheet: Sheet1

Sheet: Sheet2

Sheet: Sheet3

Sheet: Sheet4

Sheet: Sheet5

Sheet: Sheet6

Sheet: Sheet7

Sheet: Sheet8

Sheet: Sheet9

Sheet: Sheet10

Sheet: Sheet11

Sheet: Sheet12

Sheet: Sheet13

Sheet: Sheet14

Sheet: Sheet15

Sheet: Sheet16

Properties of water - saturation - pressure table (SI unit)*

Specific volume

Internal energy

Enthalpy

Entropy

Press.

Temp.

Sat.

Sat.

Sat.

Sat.

Sat.

Sat.

Sat.

Sat.

bars

liquid

vavor

liquid

vavor

liquid

Evap

vavor

liquid

vavor

P

T

1.0432

1.3026

7.3594

1.0528

1.4336

7.2233

1.0605

1.5301

7.1271

1.0672

1.6072

7.0527

1.0732

1.6718

6.9919

1.0836

1.7766

6.8959

1.0926

1.8607

6.8213

1.1006

1.9312

6.76

1.108

1.9922

6.708

1.1148

2.0462

6.6628

1.1212

2.0946

6.6226

1.1273

2.1387

6.5863

1.1767

2.4474

6.3409

1.2165

2.6457

6.1869

1.2522

2.7964

6.0701

1.2859

2.9202

5.9734

1.4524

3.3596

5.6141

1.6581

3.6848

5.3098

2.036

5.834

4.0139

4.9269

4.4298

4.4298

Standard AtmosphereConstant Superheat Deg FSaturation LineConstant Temperature Deg FEntropy, Btu/lb DegFEnthalpy, Btu/lbMoisture %Steam Properties (Mollier Chart)

CONTOH PERHITUNGAN : Menghitung Diameter Pipa Uap dengan bantuan tabel uapTekanan kerja yang direncanakan= 9 barJumlah aliran uap= 4.400 kg/jamKecepatan uap= 40 m/dtk (diambil)

Dari Tabel uap, ng = 0,215 m3/kg

V (m/det) = Q (m3/jam) = Q (m3/3600 dtk) = Q (m3/3600 dtk) A (mm)2 p/4 D2 (mm) 2 3,14/4 D 2 x 10-6 (m)2 = Q (m3/3600 dtk) 0,785 D2 x 10-6D2 = Q/3600 = 353,7 Q/V 0,785 V. 10-6 1/2D = 353.7 Q = 353.7 x 4.400 x 0,215 V 40 = 91,46 mm

1500Panjang semburan (mm)1020304050600250500750010001250Bocoran uap (kg/jam)Sumber : Audit Energi Direktorat Jenderal Listrik dan Pengembangan Energi, 19877. Bocoran Uap (Kurva Estimasi Bocoran Uap)

101316Steam Pressure (bar)0,111010010004171922Leak Rate (kg/hr)hole diameter (mm)0.81.63.26.412.8Source : U.S. Department of Commerce, Energy Conservation Program Guide for Industry and Commerce, NBS Handbook, 1974Bocoran Uap (Kurva Estimasi Bocoran Uap)

Panjang semburan= 750 mmDari gambarJumlah bocoran uap= 10 kg/jamJam operasi= 6000 jam/tahunAsumsi harga uap= 250 Rp/kg uap (low pressure steam < 5 bar)Kehilangan biaya= 10 kg/jam x 6000 jam/thn x 250 Rp/kg= 15 juta Rp/tahunJika dalam jaringan terdapat 10 bocoran dengan panjang samamaka,Kehilangan biaya= 150 juta Rp/tahunCONTOH PERHITUNGAN : Konservasi energi dengan memperbaiki bocoran uap

8. Pemanfaatan Kembali Kondensat (Condensate Recovery)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 lingkunganHAMBATAN Resiko ter-kontaminasi Jarak antara Boiler dengan pengguna uap sangat jauh Cat: dari air kondensat tidak usah di olah lagi

% Boiler Fuel Saved (selama satu tahun)% Condensate return25507510020304050607080906080100120140160180200oCoF24681012Condensate Temperature14Condensate Recovery Estimation

35Source : Rational Use of Energy, Asian Institute of Technology, Bangkok, 1992Condensate Heat Content

Sebuah boiler men-suplai uap jenuh ke suatu proses pada tekanan 200 psig sebesar 30.000 lb/hr. Tekanan kondensasi25 psig. Jam operasi 7.500 hr/yr. Harga uap $1,50/MMBtu.Berapa penghematan biaya jika seluruh kondensat dikem-balikan ke boiler sebagai air umpan ?.Dari tabel uap,Untuk 200 psig uap jenuh= 1194 Btu/lb (atas-bawah)Untuk 70oC make-up water= 38 Btu/lbNet Heat Value= 1160 Btu/lbDiasumsikan sebesar 17% energi panas dpt dimanfaatkan kembali, sehingga potensi penghematan yang diperoleh := 17%/100% x 1160 Btu/lb x 30.000 lb/hr x 7.500 hr/yr x $1,5/Mmbtu= $66.555 per year CONTOH PERHITUNGAN : Konservasi energi melalui pemanfaatan kondensat

0 50100 150 200 2500 1 2 3 4 5 615 mm ID90 mm ID25 mm ID65 mmID50 mm IDHeat Loss MJ/m per hour170 oC1 mPipe Temperature oC9. Panas Hilang Melalui Pipa Tanpa Isolasi (Cara Grafis)

Unjuk kerja sistem uap dapat dievaluasi melalui pengecekan sistem diantaranya : Tekanan dan temperatur uap Penyimpangan fungsi steam trap Pengembalian kondensat Kebocoran, terkelupas atau hilangnya isolasi 10. PEMERIKSAAN OPERASI SISTEM UAP

Salah satu cara untuk pengecekan yaitu dengan menjawab serangkaian pertanyaan berikut : Apakah boiler yang ada sudah sesuai ? Apakah boiler sudah beroperasi dengan efisien dan benar ? Apakah penggunaan bahan bakar dan produksi uap diberi alat ukur ?(kalau tidak dipasang alat ukur tidak akan diketahui efesiensinya) Apakah kondisi feed water sudah memuaskan ? Apakah blowdown sudah terkontrol dng baik?PEMERIKSAAN OPERASI SISTEM UAP

TERIMA KASIH