studi kasus proyek co-benefit peningkatan efisiensi …bbpk.go.id/files/agenda/13. studi kasus...

STUDI KASUS PROYEK CO-BENEFIT

PENINGKATAN EFISIENSI BOILER

BATUBARA DI INDUSTRI KERTAS

BALAI BESAR PULP DAN KERTASBADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN INDUSTRI

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN

Syamsudin1*, Katsushige Takami2, Shoji Kita2, Mukharomah Nur Aini1, Yusup Setiawan1, Reza Bastari I.W.1, Andri Taufick R.1

1Balai Besar Pulp dan Kertas, Jl. Raya Dayeuhkolot No. 132, Bandung, Indonesia2Mitsubishi UFJ Research and Consulting Co., Ltd., Jepang

SEMINAR TEKNOLOGI PULP DAN KERTAS10 Nopember 2020

PENDAHULUAN

• Pertumbuhan industri yang pesat meningkatkan pencemaran udara.

• Perlu promosi tindakan mereduksi gas rumah kaca dan pencemaran lingkungan dalam waktu yang bersamaan melaui pendekatan co-benefit.

• MoE Jepang bekerjasama dengan KLHKtelah melaksanakan proyek “Co-benefit Indonesia tahun2018” yang difokuskan pada boiler batubara di industri kertas dengan tiga keluaran:

1. penurunan gas efek rumah kaca (GHG)

2. penurunan polutan emisi udara

3. penurunan biaya energi

melalui perbaikan pengoperasian boiler yang berfokus pada

konservasi energi.

Sumber: APKI, 2014

Tujuan Kegiatan

melakukan diagnosis langkah-langkah yang terkait dengan konservasi energidan pengurangan polutan emisi boiler batubara industri kertas dan caramelakukannya.

METODOLOGI

Parameter Nilai Satuan

Kadar air total (ar) 25,8 %

Kadar air (adb) 11,9 %

Abu (adb) 9,8 %

Zat terbang (adb) 41,9 %

Karbon padat (adb) 36,4 %

Sulfur (adb) 0,86 %

Karbon (adb) 54,43 %

Hidrogen (adb) 5,41 %

Nitrogen (adb) 1,07 %

Oksigen (by difference) (adb) 28,43 %

Gross calorific value (adb) 5.232 kcal/kg

Bahan: Fasilitas:

Boiler batubara dengan kapasitas: a. 20 ton/jam b. 15 ton/jam

Batubara

Peralatan

Testo flue gas analyzer

Brinno Time Lapse Camera

SATO TECH Conductivity meter Digital pH meter

ThermochronThermography camera FLIR

Metode Analisa:

Pengukuran:▪ Konsumsi batubara, ▪ Produksi steam, ▪ Kadar air batubara; ▪ Konduktivitas: o air umpan boiler, o air blow down, o air softener, o air kondensat;

▪ Suhu:o permukaan pipa steam, o saluran gas buang, dano ruang mesin kertas;

▪ Emisi gas buang di cerobong boiler

Parameter yang diamati:❑ pengaruh kadar air batubara, ❑ rasio udara pembakaran, ❑ rasio blowdown, ❑ sistem pemulihan kondensat, ❑ sistem insulasi, ❑ kontrol multi boiler.

➢ reduksi konsumsi batubara, ➢ reduksi CO2, ➢ reduksi biaya.

Feed water sampling

Blowdown water sampling

Condensatesampling Coal sampling

Flue gas sampling

Flue gas sampling

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Kadar Air Batubara:

Batubara

Kadar air = 25,8%

LHV = 4.101 kcal/kg

Batubara

Kadar air = 20,0%

LHV = 4.464 kcal/kg

Sebelum Setelah

Rasio reduksi batubara = 8,1%

Reduksi batubara = 2.746 ton/tahun

Reduksi biaya = 2.004 juta Rp/tahun

Reduksi CO2 = 535 tCO2/tahun

Batubara

Kadar air = 25,8%

LHV = 4.101 kcal/kg

Batubara

Kadar air = 10,0%

LHV = 5.089 kcal/kg

Sebelum Setelah




Reduksi CO2 = 1.278 tCO2/tahun

ParameterSampling date 2018/07/04

Report 25.8% 0% 10% 20%

Total moisture %ar 25.8

Proximate analysis:

Moisture MC %adb 11.9 25.8 0 10 20

Volatile matter VM %adb 41.9

Fixed carbon FC %adb 36.4

Ash content ash %adb 9.8 8.25 11.12 10.01 8.90

Ultimate analysis:

Total sulphur S %adb 0.86 0.72 0.98 0.88 0.78

Carbon C %adb 54.43 45.84 61.78 55.60 49.43

Hydrogen H %adb 5.41 3.44 4.64 4.18 3.71

Nitrogen N %adb 1.07 0.90 1.21 1.09 0.97

Oxygen by difference O %adb 28.43 15.03 20.26 18.23 16.21

Calorific value:

Gross calorific value kcal/kg 5,232 4,407 5,939 5,345 4,751

Simulasi 1:

Simulasi 2:

Konsumsi batubara = 33.802 ton/tahun; Harga batubara = Rp 730,-/kg

Perbaikan Rasio Udara Pembakaran:

Gas buang

[O2] = 13,0%

Rugi energi = 8,6%

Rugi energi ekuivalen batubara= 0,38 ton/jam

Gas buang

[O2] = 8,0%

Rugi energi = 3,3%

Rugi energi ekuivalen batubara= 0,144 ton/jam

Sebelum Setelah





Cooling tower

flue gas

flue gas analyzer

measurementpoint Flue gas analyzer monitor

oxygen concentration

Parameter7/4/2018 11/13/2018

15t 20t 15t 20t

[O2] 12.7% 13.9% 9.1% 10.4%

Hasil pengukuran [O2] gas cerobong:

Tgas buang = 195℃

Sebelum

Setelah

[O2]

195℃

Optimalisasi Rasio Blowdown:

Air blowdown

Rasio blowdown = 11,4%

Rugi energi = 3.116 Gcal/thn

Rugi energi ekuivalen

batubara = 1.241 ton/tahun

Air blowdown

Rasio blowdown = 1,0%

Rugi energi = 244,7 Gcal/thn

Rugi energi ekuivalen

batubara = 97 ton/tahun

Sebelum Setelah



Reduksi biaya = 834 juta Rp/tahun


1. Biaya peralatana:

▪ Unt pemurnian air 1.500 juta Rp.

▪ Peralatanpre‐treatment

1.500 juta Rp.

2. Konsumsi listrik 90 kWh/tahun

3. Biaya perawatanb 500 juta Rp./tahun

Payback period 12,3 tahun

a Asumsi harga di Jepang;b Perkiraan biaya di Jepang

Biaya pengoperasian membran reverse osmosis:

air umpan

Feed water

Scale-generating

substances such as calcium ions

0.95t Steam

Blow water

20t boiler blow down

15t boiler blow down

Measurementby EC sensor

Feed water sampling

Measurementby EC sensorBoiler dengan pemulihan kondensat 80% → rasio blowdown sekitar 1,0%.

Pemulihan Air Kondensat:

Air kondensat

Pemulihan = 43%


Air kondensat

Pemulihan = 60%


Sebelum Setelah


Reduksi batubara = 486 ton/tahun



Before After UnitRecovery of condensed water 43 60 %Amount of recovered condesate

70,919 98,957 t/y

Recovered calorie 4,255 5,937 Gcal/yCoal equivalent amount 1,229 1,714 t/yCoal reduction rate 3.63 5.07 %

Sampling pointEC [μＳ]

2-Jul 4-Jul

Softener 578 518

Feed water (20t) 272 217

Feed water (15t) 443 387

Blow water (20t) 4,840 2,770

Blow water (15t) 4,660 4,260

Condensate (PM1) 6 7



Average of condensate 17 8

% Recovery of condensed water = (EC of softener -EC of feed water)/(EC of softener - EC of condensate)*100 = 43%

Condensate sampling

Pemasangan Insulasi:

Insulasi Pipa Steam

Insulasi pipa steam

Panas dilepas = 143,6 kW

Insulasi pipa steam

Luas insulasi = 134,1 m2


Sebelum Setelah





1. Material insulasi panas 26.821 kRp.

2. Biaya tenaga kerja 18.000 kRp.


Biaya pemasangan insulasi perpipaan steam

Insulasi Pipa Pemulihan Air Kondensat

Insulasi pipa air kondensat


Insulasi pipa air kondensat

Luas insulasi = 263,5 m2


Sebelum Setelah





1. Material insulasi panas 83 juta Rp.

2. Biaya tenaga kerja 18 juta Rp.


Biaya pemasangan insulasi perpipaan kondensat

Insulasi Saluran Gas Buang dan Pemanasan Udara Inlet Boiler

Insulasi saluran gas buang

Suhu gas buang = 194,5oC

Suhu air umpan = 106,0oC

Sebelum Setelah





Insulasi saluran gas buang

Suhu gas buang = 206,3oC

Suhu air umpan = 109,7oC

Pemanfaatan panas gas buang untuk pemanasan udara inlet boiler:

Biaya pemasangan fasilitas 2.000 MRp.


Biaya pemasangan fasilitas insulasi saluran gas buang dan pemanasan udara inlet boiler:

Economizer

To Flue gas treatment equipment

Boilerbody

Flue gas duct

Insulasi Mesin Kertas

Insulasi mesin kertas

Suhu PM1 = 34,1oC

Suhu PM2 = 33,9oC

Sebelum Setelah





Insulasi mesin kertas

Suhu PM1 = 30,6oC

Suhu PM2 = 30,6oC

Biaya konstruksi insulasipanas

10.000 MRp.

Payback period 6 tahun

Biaya pemasangan insulasi dua mesin kertas

Kontrol Optimum Multi Boiler:

Periode

Produksi Steam and Faktor Beban (%)

15 ton/jam 20 ton/jam TotalSteam

(t)Faktor beban

(%)

Steam(t)

Faktor beban

(%)

Steam(t)

Hari 1 7,3 48,6 9,9 49,3 17,1Hari 2 8,2 54,4 12,1 60,5 20,3Hari 3 8,1 53,8 12,9 64,7 21,0Hari 4 7,3 48,7 12,3 61,4 19,6Hari 5 7,7 51,1 10,7 53,7 18,4Rata-rata 7,7 51,3 11,6 57,9 19,3

Data produksi steam dan faktor beban dalam lima hari





Kontrol multi boiler

Konsumsi batubara = 33.802 ton/tahun

Konsumsi steam = 164.929 ton/tahun

Boiler 20 ton/jam:

- Efisiensi termal = 69,8%

- Produksi steam = 89.954 ton/tahun

- Faktor beban = 59%

Sebelum

Kontrol multi boiler

Konsumsi batubara = 31.0089 ton/tahun

Produksi steam = 164.929 ton/tahun

Boiler 20 ton/jam:




Boiler 6 ton/jam:




Setelah

Potensi Perbaikan Keseluruhan

No. TindakanRasio Reduksi

BatubaraReduksi

BatubaraReduksi

CO2

Reduksi Biaya

% ton/thn t-CO2/thn juta Rp/thn

1.Penurunan kadar air batubara ke 10%

19,4 6.561 1.278 4.789

2.Perbaikan rasio udarapembakaran

5,0 1.690 2.841 1.234

3. Optimalisasi blowdown 3,4 1.143 2.281 834

4. Pemulihan kondensat 1,4 486 969 355

5. Insulasi pipa steam 0,93 315 628 230

6.Insulasi pipa pemulihan kondensat

1,1 387 772 282

7.Insulasi saluran gas buang dan pemanasan udara inlet boiler

2,6 865 1.726 631

8. Insulasi mesin kertas 6,5 2.205 4.400 1.610

9.Optimalisasi multi boiler

8,3 2.793 4.694 2.039

Total 48,63 16.445 19.589 12.004

KESIMPULAN

1. Peningkatan efisiensi boiler ditunjukkan dengan reduksi konsumsi batubara, reduksi emisi CO2, danreduksi biaya yang sangat signifikan dapat dicapai dengan perbaikan-perbaikan berupa penurunankadar air batubara, rasio udara pembakaran, optimalisasi rasio blowdown, pemulihan kondensat, insulasi perpipaan, insulasi saluran gas buang, insulasi mesin kertas, dan kontrol beban multi boiler.

2. Perbaikan-perbaikan ini dapat menghasilkan reduksi konsumsi batubara 16.445 ton/tahun atau48,63%, dan reduksi emisi CO2 sebesar 19.589 t-CO2/thn. Penghematan biaya yang diperoleh dalamwaktu satu tahun diestimasi mencapai Rp 12 milyar.

3. Tindakan perbaikan yang paling signifikan pengaruhnya dengan biaya murah yaitu penurunan kadarair batubara, disusul optimalisasi beban multi boiler, dan perbaikan rasio udara pembakaran.

UCAPAN TERIMA KASIH

1. Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Indonesia (KLHK), 2. Ministry of Environment, Japan.

studi kasus proyek co-benefit peningkatan efisiensi …bbpk.go.id/files/agenda/13. studi kasus...

Documents