TUGAS AUDIT ENERGIPERHITUNGAN EFFISIENSI PADA BOILER SECARA

TIDAK LANGSUNG

Dosen Pembimbing : Ir. Bambang Soeswanto

Disusun Oleh : Arya Febriyanto NIM : 08414002Kelas : 3A TKPB

JURUSAN TEKNIK KIMIAPRODI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2011

Metode tidak langsung juga dikenal dengan metode kehilangan panas.Efisiensi

dapat dihitung dengan mengurangkan bagian kehilangan panas dari 100sebagai berikut:

Efisiensiboiler (n) = 100 - (i + ii + iii + iv + v + vi + vii)

Dimana kehilangan yang terjadi dalam boiler adalah kehilangan panas yang diakibatkan oleh:

i. Gas cerobong yang kering

ii. Penguapan air yang terbentuk karena H2 dalam bahan bakar

iii. Penguapan kadar air dalam bahan bakar

iv. Adanya kadar air dalam udara pembakaran

v. Bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu terbang/ fly ash

vi. Bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu bawah/ bottom ash

vii. Radiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitung

Kehilangan yang diakibatkan oleh kadar air dalam bahan bakar dan

yangdisebabkan oleh pembakaran hidrogen tergantung pada bahan bakar, dan tidak

dapatdikendalikan oleh perancangan.

Data yang diperlukan untuk perhitungan efisiensi boiler dengan

menggunakan metode tidak langsung adalah:

- Analisisultim ate bahan bakar (H2, O2, S, C, kadar air, kadar abu)

- Persentase oksigen atau CO2 dalam gas buang

- Suhu gas buang dalam0C (Tf)

- Suhu ambien dalam0C (Ta) dan kelembaban udara dalam kg/kg udara kering

- Nilai kalor bahan bakar dalam kkal/kg

- Persentase bahan yang dapat terbakar dalam abu (untuk bahan bakar padat)

Prosedur rinci untuk perhitungan efisiensi boiler menggunakan metode tidaklangsung

diberikan dibawah. Biasanya, manager energi di industri lebih menyukaiprosedur perhitungan

yang lebih sederhana.

Tahap 1: Menghitung kebutuhan udara teoritis

= [(11,43 x C) + {34,5 x (H2 – O2/8)} + (4,32 x S)]/100 kg/kg bahan bakar

Tahap 2: Menghitung persen kelebihan udara yang dipasok (EA)

= Persen O2×100(21-persen O2)

Tahap 3: Menghitung massa udara sebenarnya yang dipasok/ kg bahan bakar (AAS)

= {1 + EA/100} x udara teoritis

Tahap 4: Memperkirakan seluruh kehilangan panas

➢ Persentase kehilangan panas yang diakibatkan oeh gas buang yang kering

= m×Cp×(Tf-Ta)×100LHV

Dimana, m = massa gas buang kering dalam kg/kg bahan bakar

m = (massa hasil pembakaran kering / kg bahan bakar) + (massa N2 dalambahan

bakar pada basis 1 kg) + (massa N2 dalam massa udara pasokan yangsebenarnya).

Cp = Panas jenis gas buang (kkal/kg )

➢ Persen kehilangan panas karena penguapan air yang terbentuk karena adanya

H2 dalam bahan bakar

= 9×H2×584+CpTf-Ta×100LHV

Dimana, H2 = Persen H2 dalam 1 kg bahan bakar

Cp = Panas jenis steam lewat jenuh/superheated steam (0,45 kkal/kg)

➢ Persen kehilangan panas karena penguapan kadar air dalam bahan bakar

= M{584+Cp(Tf-Ta)×100LHV

Dimana, M – persen kadar air dalam 1 kg bahan bakar

Cp = Panas jenis steam lewat jenuh/superheated steam (kkal/kg)

➢ Persen kehilangan panas karena kadar air dalam udara

= AAS×faktor kelembabanxCp(Tf-Ta)}×100LHV

Dimana, Cp = Panas jenis steam lewat jenuh/superheated steam (0,45

kkal/kg)

➢ Persen kehilangan panas karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu

terbang/ fly ash

= Total abu per kg bahan bakar yang terbakar×GCV abu

terbang×100LHV

➢ Persen kehilangan panas karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu

bawah/ bottom ash

= Total abu terkumpul per kg bahan bakar yang terbakar×GCV abu

bawahLHV

➢ persen kehilangan panas karena radiasi dan kehilangan lain yang tidak

terhitung

Kehilangan radiasi dan konveksi aktual sulit dikaji sebab daya

emisifitaspermukaan yang beraneka ragam, kemiringan, pola aliran udara, dll. Pada

boileryang relatif kecil, dengan kapasitas 10 MW, kehilangan radiasi dan yang tidakterhitung

dapat mencapai 1 hingga 2 persen nilai kalor kotor bahan bakar, sementarapada boiler 500

MW nilainya 0,2 hingga 1 persen. Kehilangan dapat diasumsikansecara tepat tergantung pada

kondisi permukaan

Tahap 5: Menghitung efisiensi boiler dan rasio penguapan boiler

Efisiensiboiler (n) = 100 - (i + ii + iii + iv + v + vi + vii)

Rasio Penguapan = Panas yang digunakan untuk pembangkitan steam/ panas yang

ditambahkan ke steam

Rasio penguapan yaitu kilogram steam yang dihasilkan per kilogram bahan

bakar yang digunakan. Contohnya adalah:

Boiler berbahan bakar batubara: 6 (yaitu 1 kg batubara dapat menghasilkan 6 kg

steam)

Boiler berbahan bakar minyak: 13 (yaitu 1 kg batubara dapat menghasilkan 13 kg

steam)

Walau demikian, rasio penguapan akan tergantung pada jenis boiler, nilai kalor bahan bakar

dan efisiensi.

Contoh perhitungan effisiensi boiler secara tidak langsung.

1. Jenis boiler: Berbahan bakar minyak2. Analisis ultimate minyak bakar

Diketahui :

C: 84 persenH2: 12,0 persenS: 3,0 persenO2: 1 persen

- GCV Minyak bakar: 10200 kkal/kg- Persentase Oksigen: 7 persen- Persentase CO2: 11 persen- Suhu gas buang (Tf): 220 0C- Suhu ambien (Ta): 27 0C- Kelembaban udara: 0,018 kg/kg udara kering-

Maka :

Tahap-1: Mengitung kebutuhan udara teoritis= [(11,43 x C) + [{34,5 x (H2 – O2/8)} + (4,32 x S)]/100 kg/kg minyak bakar= [(11,43 x 84) + [{34,5 x (12 – 1/8)} + (4,32 x 3)]/100 kg/kg minyak bakar= 13,82 kg udara/kg minyak bakar

Tahap-2: Menghitung persen udara berlebih yang dipasok (EA)Udara berlebih yang dipasok (EA)= (O2 x 100)/(21-O2)= (7 x 100)/(21-7)= 50 %

Tahap 3: Menghitung massa udara sebenarnya yang dipasok / kg bahan bakar (AAS)AAS/kg bahan bakar = [1 + EA/100] x Udara Teoritis (AAS)= [1 + 50/100] x 13,82= 1,5 x 13,82= 20,74 kg udara/kg minyak bakar

Tahap 4: Memperkirakan seluruh kehilangan panasi. Persentase kehilangan panas karena gas kering cerobong

m x Cp x (Tf – Ta ) x 100= ------------------------------------ GCV bahan bakar

m = massa CO2 + massa SO2 + massa N2 + massa O2

0,84 x 44 0,03 x 64 20,74 x 77m = ---------------- + ------------- + ----------------- (0,07 x 32) 12 32 100m = 21,35 kg / kg minyak bakar

21,35 x 0,23 x (220 – 27)= ---------------------------------- x 100 10200= 9,29 %

Dapat juga digunakan sebuah metode yang lebih sederhana: Persentase kehilangan panas yang disebabkan oleh gas kering cerobong

m x Cp x (Tf – Ta ) x 100= ------------------------------------- GCV bahan bakar

m (total massa gas buang)= massa udara sebenarnya yang dipasok + massa bahan bakar yang dipasok= 20,19 + 1 = 21,19

21,19 x 0,23 x (220-27)= ------------------------------------ x 100 10200= 9,22 %

ii. Kehilangan panas karena penguapan kadar air karena adanya H2 dalam bahan bakar

9 x H2 {584+0,45 (Tf – Ta )}= ---------------------------------------- GCV bahan bakar dimana H2 = persen H2 dalam bahan bakar

9 x 12 {584+0,45(220-27)}= ---------------------------------------- 10200

= 7,10 %

iii. Kehilangan panas karena kadar air dalam udara

AAS x kelembaban x 0,45 x ((Tf – Ta ) x 100= -------------------------------------------------------------- GCV bahan bakar= [20,74 x 0,018 x 0,45 x (220-27) x 100]/10200= 0,317 %

iv. Kehilangan panas karena radiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitung

Untuk boiler kecil diperkirakan kehilangan mencapai 2 %

Tahap 5: Menghitung efisiensi boiler dan rasio penguapan boiler

Efisiensi boiler (n) = 100 - (i + ii + iii + iv + v + vi + vii)

i. Kehilangan panas karena gas buang kering : 9,29 %ii. Kehilangan panas karena penguapan air yang terbentuk karena adanya H2 dalam

bahan bakar : 7,10 %iii. Kehilangan panas karena kadar air dalam udara : 0,317 %iv. Kehilangan panas karena radiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitung : 2 %

= 100- [9,29+7,10+0,317+2]= 100 – 17,024 = 83 % (perkiraan)

Rasio penguapan = Panas yang digunakan untuk pembangkitan steam/ Panas yang ditambahkan ke steam= 10200 x 0,83 / (660-60)= 14,11 (bandingkan dengan rasio penguapan untuk boiler yang berbahan bakar minyak = 13)

Keuntungan metode tidak langsungDapat diketahui neraca bahan dan energi yang lengkap untuk setiap aliran, yang dapatmemudahkan dalam mengidentifikasi opsi-opsi untuk meningkatkan efisiensi boiler.

Kerugian metode tidak langsung Perlu waktu lama Memerlukan fasilitas laboratorium untuk analisis

DAFTAR PUSTAKA

Agriculture and Agri-Food Canada. Heat recovery for Canadian food and beverageindustries. 2001. www.agr.gc.ca/cal/epub/5181e/5181-0007_e.htmlConsidine, Douglas M. Energy Technology Handbook. McGraw Hill Inc, New York. 1977.Department of Coal Publications, Government of India. Fluidised Bed Coal-Fired BoilersDepartment of Coal, India, prepared by National Productivity Council. Coal – ImprovedTechniques for Efficiency. 1985Elonka, Jackson M., and Alex Higgins, Steam Boiler Room Questions & Answers, ThirdEditionEnergy Machine, India. Energy Machine Products, Thermic Fluid Heater: Flowtherm series.www.warmstream.co.in/prod-em-thermic- fluid-heaters.htmlGunn, D., and Horton, R. Industrial Boilers, Longman Scientific & Technical, New YorkIndia Energy Bus Project, Industrial Heat Generation and Distribution. NIFES TrainingManual Issued for CECIS 10392, 1982Jackson, J. James, Steam Boiler Operation. Prentice-Hall Inc., New Jersey. 1980.Light Rail Transit Association, Trams for Bath. D.C. Power stations – Boilers.www.bathtram.org/tfb/tT111.htmNational Coal Board. Fluidised Combustion of Coal. LondonNational Productivity Council. Efficient Operation of BoilersPincus, Leo I. Practical Boiler Water Treatment. McGraw Hill Inc., New York. 1962.Sentry Equipment Corp. Continuous Blowdown Heat Recovery Systems for boilers rated 35

to 250 PSIG. Installation, Operating and Maintenance Instructions. SD 170, Rev. 4, 2/6.www.sentry-equip.com/PDF%20files/Blowdown%201730%20Rev.%204.PDF. 2006.Shields, Carl D. Boilers. McGraw Hill Book Company, U.S, 1961.Spirax Sarco. Module 3 of Spirax Sarco’s web based Learning Centre.www.spiraxsarco.com/learnTechnical Papers, Boiler Congress - 2000 Seminar, 11 & 12 January 2000Peralatan Energi Panas: Boiler & Pemanas Fluida TermisPedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 42TERI, GTZ and EMC . Steam Generation, Distribution and UtilisationThermax Babcock & Wilcox Limited. CFBC Boilers. 2001.www.tbwindia.com/boiler/cfbc_system.aspUniversity of Missouri, Colombia. Energy Management – Energizing Mizzou. 2004.www.cf.missouri.edu/energy/YourDictionary.com. Water tube boiler. 2004www.yourdictionary.com/images/ahd/jpg/A4boiler.jpg.Websites:www.eren.doe.govwww.oit.doe.gov/bestpracticeswww.pcra.orgwww.energy-efficiency.gov.ukwww.actionenergy.org.ukwww.cia.org.ukwww.altenergy.com