34

BAB IIITINJAUAN PUSTAKA

3.1Steamsteammerupakan salah satu supply energy yang di butuhkan dalam proses industri. Industri yang menggunakan steam antara lain makanan dan minuman, kimia, kertas, karet, gula ,oil refinerydll.Steam di hasilkan dari konversi air yang di panaskan di boiler. Dalam fase es, molekulnya terikat dan tersusun dalam bentuk geometris yang hanya dapat bergetar. Di fasa cair molekulnya bisa bergerak namun jaraknya lebih kecil dari satu molekul. Peningkatan temperature cairan membuat energy kinetic di molekulnya makin tinggi dan memungkinkan tumbukan lebih banyak dan terpisah. Molekul air yang telah menjadi steam volumenya akan meningkat 1600 kali lipat.

3.2Komponen Dalam Produksi dan Distribusi Steam3.2.1BoilerBoiler atau dikenal dengan Ketel Uap, adalah suatu peralatan atau sistem yang bertujuan untuk merubah air menjadi uap yang berguna. Uap yang dihasilkan dapat digunakan sebagai penggerak atau untuk keperluan industri. Bentuknya merupakan suatu bejana tertutup, dimana kalor dari pembakaran bahan bakar dipindahkan ke air melalui ruang bakar dan bidang - bidang pemanas. Air merupakan media utama yang diolah didalam boiler yang selanjutnya akan diproses untuk menghasilkan steam. Uap yang dihasilkan bisa dimanfaatkan untuk :1. Mesin pembakar luar seperti : mesin uap dan turbin2. Suplai tekanan rendah pada proses kerja di industri seperti industri pemintalan, pabrik gula, pabrik kelapa sawit dsb.3. Menghasilkan air panas, dimana bisa digunakan untuk instalasi pemanas bertekanan rendah.Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem bahan bakar dan sistem steam. Sistem air umpan menyediakan air secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Air umpan merupakan air yang disuplai ke boiler untuk diubah menjadi steam. Sistem steam befungsi mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Sistem bahan bakar adalah, semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar sehingga boiler dapat menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang digunakan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan. Uap yang dihasilkan boiler mempunyai temperatur dan tekanan tertentu sedemikian rupa sehingga dapat bersifat seefisien mungkin untuk digunakan.Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanasan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan temperatur rendah (low pressure-temperatur), dan tekanan temperatur tinggi (high pressure-temperature), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanaskan cairan dan menjalankan suatu mesin, atau membangkitkan energi listrik dengan mengubah energi kalor menjadi energi mekanik yang kemudian digunakan sebagai pemutar generator sehingga menghasilkan energi listrik. Namun ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, dan memanfaatkan tekanan temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan temperatur tekanan rendah dapat dimanfaatkan kedalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler.Berbagai valve juga disediakan untuk perawatan dan perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan pada sistem steam. sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem perpipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan valve dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sedangkan sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar sebagai penghasil panas yang dibutuhkan. Peralatan yang dibutuhkan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem pembakaranya.

3.2.2 Boiler Yang Digunakan di PT. Sentra Usahatama Jaya (SUJ)Untuk menjalankan proses produksi tentulah sumber tenaga sangat dibutuhkan sebagai kebutuhan pokok dalam menjalankan sebuah sistem produksi di suatu pabrik atau industri. Salah satu peralatan yang digunakan sebuah pabrik atau industri untuk memasok kebutuhan kebutuhan tenaga adalah Boiler (Ketel Uap).Di PT. Sentra Usahatama Jaya (SUJ), Boiler adalah peralatan yang digunakan untuk menghasilkan sumber tenaga untuk menjalankan proses produksi Gula Rafinasi. Boiler adalah peralatan yang sangat penting sebagai pemasok tenaga/energy di PT. SUJ. Melalui sistem penguapan, uap yang dihasilkan mempunyai nilai yang sangat tinggi baik secara teknis maupun ekonomis Karena sangat mudah dikendalikan dan energi kinetiknya dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik, atau juga untuk langsung digunakan di proses.Boiler Weltes CFBDi PT Sentra Usahatama Jaya ada lima buah Boiler yang digunakan dan semua boilernya mempunyai merk dan jenis yang sama yaitu Boiler Weltes CFB, Boiler jenis pipa air. Boiler pipa air adalah boiler yang tersusun dari pipa-pipa air dalam jumlah besar dengan ruang steam berbentuk silinder dan dilengkapi dengan alat penghembus udara sehingga dalam pembakaran lebih sempurna. Produksi steam lebih banyak dan dapat menghasilkan steam pemanas lanjut (superheated) karena dilengkapi dengan superheater.

PT. Sentra Usahatama Jaya memiliki lima buah boiler (ketel uap) yang digunakan untuk menghasilkan uap sebagai sumber tenaga, yaitu sebagai berikut :BoilerKapasitasTekanan

Boiler I30 ton/jam32 kg/cm2

Boiler II30 ton/jam32 kg/cm2

Boiler III40 ton/jam32 kg/cm2

Boiler IV40 ton/jam32 kg/cm2

Boiler V75 ton/jam32 kg/cm2

Namun pada pengoperasiannya boiler yang digunakan adalah boiler III, boiler IV dan boiler V sedangkan boiler I dan boiler II sebagai back up jika salah satu dari ketiga boiler utama tersebut mengalami kendala atau trouble. Ketiga unit Boiler tersebut beroprasi secara paralel dan steam yang dihasilkan digabung di steam header untuk didistribusikan ke mesin penggerak atau turbin uap maupun ke bagian proses.Bagian bagian Utama Boiler Weltes CFBa. Ruang bakar (furnace) berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pembakaran bahan bakar.b. Steam drum adalah bagian atas dari konstruksi boiler tempat masuknya air umpan. Dibagi menjadi dua bagian : bagian atas tempat uap dan bagian bawah tempat air.Upper drum ( Drum Atas ) adalah bagian atas dari steam drum sebagai tempat penampung steam hasil dari penguapan di furnace yang berupa steam saturated yang kemudian akan menuju ke superheater Lower drum ( Drum bawah ) adalah bagian bawah dari kontruksi steam drum sebagai tempat penampung feed water yang kemudian akan dialirkan melalui pipa down comer menuju ke pipa air di furnace ( pipa riser ) untuk diuapkan.c. Water tube ( Pipa air ) adalah Pipa tempat air dipanaskan dan bersikulasi sampai menjadi uap yang ditampung dibagian atas Upper drum. Ada beberapa jenis pipa pada boiler pipa air yaitu :1. Generating tube berfungsi untuk menguapkan air atau mempercepat proses penguapan.2. Down comer tube berfungsi untuk supplay karena air dari pipa air pengisi boiler langsung di alirkan ke pipa ini. Ciri-ciri pipa ini letaknya berada di luar ruang bakar.3. Super heater tube berfungsi sebagai penghasil uap kering dengan jalan memanaskan kembali uap dari upper drum. Dimana uap dari upper drum di alirkan di dalam superheater dan bagian luar pipa terkena gas panas dari sisa pembakaran sehingga butiran-butiran air akan menguap didalam superheater dan diperoleh uap kering.4. Front header tube berfungsi sebagai pipa penguapan air, dimana pipa-pipa tersebut langsung bersinggungan langsung dengan api.5. Screen water tube berfungsi sebagai pipa penguapan dan juga berfungsi sebagai penlindung atau tira dari super heater tube.d. Economizer adalah alat penukar panas untuk memanaskan lebih lanjut air umpan sebelum masuk ke boiler dengan memanfaatkan panas dari gas buang sisa pembakaraan.e. Super heater adalah alat penukar panas yang memanfaatkan sisa gas buang dari ruang bakar untuk memanaskan lanjut uap menjadi superheated yang temperaturnya sudah ditetapkan.f. Hooper sebagai tempat penampungan batu bara sebelum masuk ke ruang bakar.g. Burner alat yang digunakan untuk pengapian boilerh. Air heater berfungsi sebagai pemanas udara sebelum disemburkan ke dalam ruang bakar. Sebagai sumber panasnya digunakan gas asap ketel sebelum dibuang ke cerobong.i. Header seperheater berfungsi sebagai penampung steam kering.j. Damping grate berfungsi sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang memiliki lubang-lubang roster yang berfungsi untuk laluan udara yang dihasilkan oleh FDF untuk menghantarkan gas panas keseluruh bagian ruang bakar.Alat Bantu Utama Boiler Weltes CFBa. FDF (Forced draft fan) Kipas yang digunakan untuk mendorong udara, berfungsi untuk mensuplai udara pembakaran dan pendinginan roster.b. IDF (Induced draft fan) Kipas yang digunakan untuk menghisap gas sisa dari bahan bakar ke cerobong serta untuk menjaga tekanan dalam ruang bakar.c. SDF (Secondary draft fan) Kipas yang digunakan untuk menyebarkan bahan bakar dalam ruang bakar.d. Mechanical shoot blower Alat tiup mekanik yang digunakan untuk meniup abu dari ruang bakar ke penampung api.e. Blow down berfungsi untuk melakukan pembuangan sebagian air dari dalam drum untuk menjaga kondisi air dalam boiler agar sesuai standard.f. Daerator tanki yang digunakan untuk memanasi air pengisi boiler guna mengurangi kandungan oksigen dalam air unmpan.g. Dust collector : Menampung abu sisa pembakaran agar gas vuang dalam cerobong lebih bersih.h. Pompa Air Umpan : Memompa air dalam daerator ke dalam drum boiler.i. Automatic regular air umpan : Susunan peralatan yang terdiri dari ; control valve, level sensor, dan perpipaan yang berhubungan dengan drum atas untuk mengatur jumlah aliran air sesuai dengan level yang ditetapkan.j. ESP ( Electro static precipitator ) : Penghilang debu pada gas buang, prinsipnya yakni debu ( ion + ) ditangkap oleh lempengan yang bermuatan negative ( ion - ).k. Cerobong berfungsi sebagai tempat pembuangan gas sisa pembakaran dari dalam Boiler.

3.2.3 Distribusi UapSebagai produk dari boiler, uap yang dihasilkan seutuhnya akan didistribusikan untuk kebutuhan produksi. Uap superheated produk utama dari boiler seutuhnya didistribusikan untuk pembangkit tenaga listrik yang diproses di turbin.Sementara itu, uap bekas didistribusikan untuk kebutuhan proses prduksi gula. Selain untuk proses, uap bekas dikembalikan condenser. Didalam condenser uap mengalami heat exchanger (pertukaran panas) dengan menggunakan air dari cooling water, inilah yang membuat uap menjadi air. Air kondensasi akan digunakan kembali di boiler.

3.3 Metode untuk mengetahui Konsumsi SteamUntuk aplikasi pada fluida mengalir, steam memanaskan fluida dari dingin ke panas.Q= F.Cp.dTQ =mean heat transfer rate (kW (kJ/s))F = flowrate fluida ( kg/s ) =konstanCp=specific heat capacity fluida (kJ/kg.oC) =konstan, refer keMaterial Properties and Heat CapacitiesdT = perubahan temperature fluida(oC)Kalkulasi konsumsi steamms= Q / Hms= massa steam (kg/s)q =mean heat transfer rate (kW (kJ/s))he= evaporation energy of the steam (kJ/kg) =refer keSteamTable with SI UnitsatauSteam Table with Imperial Units.

27