BAB V

Perhitungan Efisiensi Dan Kapasitas Produksi Uap Serta Peluang Meningkatkan

Efisiensi Boiler

5.1 Spesifikasi Ketel Uap di PT.KIMIA FARMA Semarang

Merek : Loos Gunzenhausen

Negara pembuat : Jerman Barat

Model / Type : UL 3200

No. Seri : 32706 dan 32707

Tahun : 1967

Kapasitas uap maksimal : 3200 kg/jam

Bahan bakar : Heavy Oil

Tekanan maksimal : 18 kg/cm2

Luas Pemanas : 80 m²

Temperatur uap keluar pada ketel : 3500C

Temperatur air masuk ketel : 1030C / 2150F

Temperatur gas buang pada cerobong : 2000C

Temperatur udara luar : 300C

Tekanan udara luar : 1 atm

5.2 Data Ketel Uap di PT.KIMIA FARMA Semarang

Bahan bakar yang digunakan adalah heavy oil (residu) dengan komposisi

sebagai berikut:

- Karbon (C) : 85,6%

- Hidrogen (H) : 9,7%

- Oksigen (O) : 1%

- Nitrogen (N) : 1%

- Belerang (S) : 2,3%

- Abu/ash (A) : 0,12%

- Kelembaban/moisture (Mm) : 0,28%

Dari data operasional kebutuhan bahan bakar IDO untuk ketel uap, tiap

jamnya rata-rata memerlukan 210 kg/jam (Mbb = 210 kg/jam). Sedangkan debit

airnya rata-rata 50 m3/24 jam = 2,083 m3/jam.

5.3 Perhitungan Pembakaran

5.3.1 Nilai Pembakaran Bahan Bakar

a. Nilai Pembakaran Tinggi

Dengan menggunakan persamaan (4.1a) dan data-data di atas kita dapatkan nilai

kalor pembakaran tinggi (HHV) sebesar:

HHV = 7986C + 33575(H - O/8) + 2190S

HHV = 7986 ×0,856+33575(0,097−0,018

)+2190 ×0,023

= 10101,192 kcal/kgBB

= 10101,192 x 4,187 = 42293,690 kJ/kg

b. Nilai Pembakaran Rendah

Dari persamaan (4.1b) maka nilai kalor pembakaran rendah adalah sebagai

berikut:

LHV = HHV – 600(9H + Mm)

LHV = 10101,192−600 (9×0,097+0,0028)

= 9575,716 kcal /kgBB

= 9575,712 x 4,187 = 40082,87 kJ/kgBB

5.3.2 Kebutuhan Udara Bahan Bakar

a. Dari persamaan (4.2a) maka didapatkan kebutuhan udara teoritis (Ut):

Ut = 11,5C + 34,5(H – O/8) + 4,32 S (kg/kgBB)

Ut = 11,5× 0,856+34,5(0,097−0,018 )+4,32× 0,003

= 13,247 kg/kgBB

b. Dan dari persamaan (4.2b) didapatkan kebutuhan udara pembakaran sebenarnya

(Us):

Us = Ut (1+ α) (kg/kgBB)

Us = 13,247(1 + 0,18)

= 15,631 kg/kg

Dimana α = faktor kelebihan udara 18%

5.3.3 Perhitungan Gas Asap

a. Dari persamaan (4.3b) maka didapatkan berat gas asap teoritis (Gt)

Gt = Ut + (1 – A)(kg/kgBB)

Gt = 13,247 + (1 – 0,00012)

= 14,246 kg/kgBB

b. Berat gas asap hasil pembakaran

W SO2 = 2S

= 2 x 0,0023

= 0,0046 kg/kg BB

W CO2 = 3,666 C

= 3,666 x 0,856

= 3,133 kg/kg BB

W H2O = 9 x H2

= 9 x 0,097

= 0,873 kg/kg BB

W O2 = (23% x 18% )Ut

= 0,23 x 0,18 x 13,246

= 0,545 kg + 0,01

= 0,548 kg/kg BB

W N2 = 77% x Us

= 77% x 15,631

= 12,036 kg/kg BB

Dari persamaan (4.3a) didapatkan berat gas asap (basah) sebenarnya (Gs) adalah

sebagai berikut:

Gs = W CO2 + W SO2 + W H2O + W N2 + W O2

Gs = 0,0046 + 3,133 + 0,873 + 0,548 + 12,036

= 16,636 kg/kg BB

Atau dengan persamaan 4.3c:

Gs = Us + (1 – A)

Gs = 15,631 + (1 – 0,0012)

= 16,629 kg/kg BB

c. Analisa gas asap basah:

Kadar gas = (W gas tersebut / W total gas) x 100%

( SO2 ) w=0,004616,636

×100 %=0,028 %

(CO2 ) w= 3,13816,636

×100 %=18,83 %

(H ¿¿2 O)w= 0,87316,636

× 100 %=5,25 %¿

(O2 ) w= 0,55516,636

×100 %=3,29 %

( N2 ) w=11,95416,636

× 100 %=72,35 %

Berat gas asap kering:

Gs kering = Gs basah – w H2O

= 16,636 – 0,873

= 15,763 kg/kg BB

d. Analisa gas asap kering

Kadar gas = (W gas tersebut / W total gas) x 100%

( SO2 ) w=0,004615,763

×100 %=0,029 %

(CO2 ) w= 3,13815,763

×100 %=19,88 %

(O2 ) w= 0,55515,763

×100 %=3,48 %

( N2 ) w=11,95415,763

×100 %=76,36 %

5.3.4 Perhitungan Karbon yang Tidak Terbakar

Dari persamaan (4.4a) dan (4.4b) didapatkan massa solid refuse dan prosentase

solid refuse abu sebagai berikut:

mbb + Us = Gs + Msr

Msr = (mbb + Us) - Gs

Msr = (1 + 15,631) – 16,629

= 0,002 kg/kgBB

Ar=mbb . A

M sr

× 100 %

Ar=1× 0,0012

0,002×100 %

= 60%

Maka dengan persamaan (4.4c) jumlah karbon yang tidak terbakar dalam

terak/jelaga adalah:

Cr = 100% - Ar

Cr = 100% - 60%

= 40% dari solid refuse

= 40% x 0,002

= 0,0008 kg/kgBB

Jumlah massa refuse yang terjadi tiap jamnya (persamaan 4.4d) adalah:

Mr = Cr.Mbb (kg/jam)

Mr = 0,0008 x 210

= 0,168 kg/jam

5.3.4 Karbon Aktual yang Habis Terbakar (C1)

Guna mendapatkan banyaknya karbon sesungguhnya yang habis terbakar

didapatkan dengan menggunakan persamaan (4.5):

C1=( M bb× persentase karbon)−( M r ×cr )

M bb×100

C1=(210 × 85,6 )− (0,168× 40 )

210 ×100

= 0,856 kg/kg BB

5.4 Perhitungan Kerugian Kalor

5.4.1 Kalor Jenis Berdasarkan Senyawa-Senyawa Penyusunnya

Harga kalor jenis gas asap pada temperatur 1900C (463K), yaitu penjumlahan

kalor jenis senyawa penyusun-penyusunnya. Dengan rincian sebagai berikut:

Cgas = kadar gas asap basah x Cp gas

C(CO2) = 0 ,1883 x Cp(CO2)

= 0,1883 x 0,845

= 0,160 kJ/kg K

C(H2O) = 0,0 525 x Cp(H2O)

= 0,0525 x 1,867

= 0,0986 kJ/kg K

C(SO2) = 0,00028 x Cp(SO2)

= 0,00028 x 0,644

= 0,000179 kJ/kg K

C(O2) = 0,0 329 x Cp(O2)

= 0,0329 x 0,917

= 0,0328 kJ/kg K

C(N2) = 0 ,7235 x Cp(N2)

= 0,7235 x 1,038

= 0,75 kJ/kg K

Sehingga Cp gas asap adalah 1,0504 kJ/kg K

5.4.2 Kerugian Kalor Karena Kelambaban Bahan Bakar

Kerugian ini disebabkan karena adanya kandungan air di dalam bahan bakar.

Dari table B-2 dan B-1a buku Termodinamika Teknik, Willian C. Reynold Dan

Henry C. Perkins, didapatkan:

hg = entalpi uap super panas pada temperatur gas buang T = 1900C

= 3740F pada tekanan atmosfer (1 atm), yaitu 1229,714 btu/lb

hf = entalpi pada temperatur udara ruang T = 300C = 860F, yaitu 54

btu/lb

sehingga dari persamaan 4.6a besar kerugian kalor karena kelembaban bahan

bakar didapat:

Q1 ¿ M m .(hg−h f )

Q1 = 0,0028(1229,714 – 54)

= 3,292 btu/lb BB x 0,556 x 4,187

= 7,6637 kJ/kg BB

Dan apabila kerugian ini dinyatakan dalam prosentase (persamaan 4.7), maka:

Q1* = Q1

LHV× 100 %

Q1* = 7,6637

40093,515× 100 %

= 0,0191%

5.4.3 Kerugian Kalor Untuk Menguapkan Lembab Yang Terjadi Akibat Hidrogen

(H) Yang Terdapat Dalam Bahan Bakar

Q2 = 9Hy(hg – hf)

= 9 x 0,097 (1229,714 – 54)

= 1026,3983 x 0,556 x 4,187 = 2389,4265 kJ/kg

Q2* = Q2

LHV× 100 %

Q2* = 2389,426540093,515

× 100 %

= 5,956%

5.4.4 Kerugian Kalor Untuk Menguapkan Air Dalam Udara Pembakaran

Dengan mengasumsikan bahwa udara yang diserap oleh blower masuk ke dalam

ruang bakar mengalami penguapan sebesar 70% dan dari Table XVIII Buku Steam

Air And Gas Power, Williams Servens untuk T = 300C = 860F diperoleh berat air

dalam udara kering = 0,027586 maka:

Q3 ¿U s . M v .0,6 (t g−t a)

Q3 = 15,631 x 0,7 x 0,027586 x 0,46(374 – 86)

= 39,71629 btu/lb BB

= 93,0897kJ/kg BB

Bila dinyatakan dalam prosentase:

Q3* = Q3

LHV× 100 %

Q3* = 93,0897

40093,515× 100 %

= 0,2322%

5.4.5 Kerugian Karena Pembakaran Tidak Sempurna

Dari persamaan (4.6d) didapatkan:

Q4 ¿ COCO2+CO

×10160 C1

Q4 = 0

0,19165+0× 10160 C1

= 0

Q4* = Q4

LHV× 100 %

= 0

5.4.6 Kerugian Karena Terdapatnya Unsur Karbon Yang Tidak Ikut Terbakar Dalam

Sisa Pembakaran.

Dari persamaan 4.6e didapatkan

Q5 ¿14540 M r C r

M bb

Q5 = 14540× 0,3704 × 0,40

463,05

= 4,65 btu/lb x 0,556 x 4,187

= 10,833 kJ/kgBB

Bila dinyatakan dalam prosentase:

Q5* = Q5

LHV× 100 %

Q5* = 10,833

40093,515× 100 %

= 0,027%

5.4.7 Kerugian Cerobong

Untuk menghitung kerugian cerobong ini didapatkan dari persamaan 4.6f:

Q6 ¿Gs . Cp (t g−ta )

Q6 = 16,629 x 1,0504(463 – 303)K

= 2794,74 kJ/kg BB

Bila dinyatakan dalam prosentase:

Q6* = Q6

LHV× 100 %

Q6* = 2794,74

40093,515× 100 %

= 6,97%

5.4.8 Kerugian Karena Radiasi Dan Lain-Lain

Besarnya didapatkan dengan menggunakan persamaan 4.6g:

Q7 = 4% x 40093,515

= 1603,355 kJ/kg BB

Bila dinyatakan dengan prosentase:

Q7* = 4%

5.5 Perhitungan Efisiensi Ketel Uap

Efisiensi ketel uap dapat dicari dengan menggunakan persamaan 4.8:

ηku= 100% - (Q1*+ Q2* + Q3* + Q4* + Q5* + Q6* + Q7*)

ηku= 100% - (0,0191 + 5,9596 + 0,2322 + 0 + 0,027 + 6,97 + 4)%

= 82,794%

5.6 Perhitungan Kapasitas Produksi Uap

Untuk mengetahui kapasitas produksi uap ini didapatkan dari persamaan 4.9.

Diketahui debit air (Qair) = 2,083 m3/jam dan ρair pada suhu 300C = 995,26 kg/m3

(J.P. Holman, perpindahan kalor, table A-9), sehingga dapat diperoleh kapasitas

uap yang dihasilkan:

Laju air = ρ x Q

= 995,26 kg/m3 x 2,0834 m3/jam

= 2073,53 kg/jam

Faktor koreksi terhadap kotoran/endapan F = 0,93 (syamsir A. Muin, pesawat-

pesawat konversi energi 1 (ketel uap), gbr.10-11)

Mu = 2073,52 x 0,93

= 1928,38 kg/jam

Jadi perbandingan jumlah uap yang dihasilkan dengan bahan bakar yang

dihabiskan adalah 1928 : 210 = 9,18 : 1 kg uap/kg BB

5.7 Efisiensi Berdasarkan Neraca Kalor

η= Q1+Q 2

Q 3

×100 %

Data:

T1 : 800C

T2 : 3500C

m : 2073,53 kg/jam = 4571,35 lbm/jam

hfg : 1935,0 kJ/kg

Cp : 1,86 kJ/kgK

Mbb : 210 kg/jam

LHV : 40093,515 kJ/kg BB

Kalor pada perubahan temperature (Q1)

Q1 = m x Cp x ΔT

= 2073,53 kg/jam x 1,86 kJ/kgK x (350 – 80)K

= 1041326,766 kJ/jam

Kalor pada perubahan entalpi (Q2)

Q2 = m x hfg

= 2073,53 kg/jam x 1935 kJ/kg

= 4012280,55 kJ/jam

Kalor pada bahan bakar (Q3)

Q3 = Mbb x LHV

= 210 kg/jam x 40093,515 kJ/kg

= 8417612,7 kJ/jam

Sehingga :

η = Q1+Q 2

Q 3

×100 %

η = 1041326,766+4012280,55

8417612,7×100 %

= 60,036%

5.8 Peluang Meningkatkan Efisiensi Boiler

Setelah menghitung berapa besar efisiensi boiler, selanjutnya kita

menghitung peluang untuk meningkatkan efisiensi energi hubungannya dengan

pembakaran perpindahan panas, kehilangan yang dapat dihindarkan, konsumsi

energi untuk alat pembantu, kualitas air dan blowdown.

Kehilangan energi dan peluang efisiensi energi dalam boiler dapat

dihubungkan dengan pembakaran, perpindahan panas, kehilangan yang dapat

dihindarkan, konsumsi energi yang tinggi untuk alat-alat pembantu, kualitas air dan

blowdown

Berbagai macam peluang efisiensi energi dalam sistim boiler dapat

dihubungkan dengan:

1. Pengendalian suhu cerobong

2. Pemanasan awal air umpan menggunakan economizers

3. Pemanas awal udara pembakaran

4. Minimalisasi pembakaran yang tidak sempurna

5. Pengendalian udara berlebih

6. Penghindaran kehilangan panas radiasi dan konveksi

7. Pengendalian blowdown secara otomatis

8. Pengurangan pembentukan kerak dan kehilangan jelaga

9. Pengurangan tekanan steam di boiler

10. Pengendalian kecepatan variabel untuk fan, blower dan pompa

11. Pengendalian beban boiler

12. Penjadwalan boiler yang tepat

13. Penggantian boiler

Semua hal diatas tersebut dijelaskan pada bagian dibawah ini.

5.8.1 Pengendalian Suhu Cerobong

Suhu cerobong harus serendah mungkin. Walau demikian, suhu tersebut

tidak boleh terlalu rendah sehingga uap air akan mengembun pada dinding

cerobong. Hal ini penting bagi bahan bakar yang mengandung sulfur dimana

pada suhu rendah akan mengakibatkan korosi titik embun sulfur. Suhu cerobong

yang lebih besar dari 200°C menandakan adanya potensi untuk pemanfaatan

kembali limbah panasnya. Hal ini juga menandakan telah terjadi pembentukan

kerak pada peralatan perpindahan/ pemanfaatan panas dan sebaiknya dilakukan

shut down lebih awal untuk pembersihan air / sisi cerobong.

5.8.2 Pemanasan Awal Air Umpan menggunakan Economizers

Biasanya, gas buang yang meninggalkan shell boiler modern 3 pass

bersuhu 200 hingga 3000C. Jadi, terdapat potensi untuk memanfaatkan kembali

panas dari gas-gas tersebut. Gas buang yang keluar dari sebuah boiler biasanya

dijaga minimal pada 2000C, sehingga sulfur oksida dalam gas buang tidak

mengembun dan menyebabkan korosi pada permukaan perpindahan panas. Jika

digunakan bahan bakar yang bersih seperti gas alam, LPG atau minyak gas,

ekonomi pemanfaatan kembali panasnya harus ditentukan sebagaimana suhu gas

buangnya mungkin dibawah 2000C.

Potensi penghematan energinya tergantung pada jenis boiler terpasang

dan bahan bakar yang digunakan. Untuk shell boiler dengan model lebih tua,

dengan suhu gas cerobong keluar 2600C, harus digunakan sebuah economizer

untuk menurukan suhunya hingga 2000C, yang akan meningkatkan suhu air

umpan sebesar 150C. Kenaikan dalam efisiensi termis akan mencapai 3 persen.

Untuk shell boiler modern dengan 3 pass yang berbahan bakar gas alam dengan

suhu gas cerobong yang keluar 1400C, sebuah economizer pengembun akan

menurunkan suhu hingga 650C serta meningkatkan efisiensi termis sebesar 5

persen.

5.8.3 Pemanasan Awal Udara Pembakaran

Pemanasan awal udara pembakaran merupakan sebuah alternatif

terhadap pemanasan air umpan. Dalam rangka untuk meningkatkan efisiensi

termis sebesar 1 persen, suhu udara pembakaran harus dinaikkan 200C. Hampir

kebanyakan burner minyak bakar dan gas yang digunakan dalam sebuah plant

boiler tidak dirancang untuk suhu pemanas awal udara yang tinggi.

Burner yang modern dapat tahan terhadap pemanas awal udara

pembakaran yang lebih tinggi, sehingga memungkinkan untuk

mempertimbangkan unit seperti itu sebagai penukar panas pada gas buang

keluar, sebagai suatu alternatif terhadap economizer, jika ruang atau suhu air

umpan kembali yang tinggi memungkinkan.

5.8.4 Pembakaran yang Tidak Sempurna

Pembakaran yang tidak sempurna dapat timbul dari kekurangan udara

atau kelebihan bahan bakar atau buruknya pendistribusian bahan bakar. Hal ini

nyata terlihat dari warna atau asap, dan harus segera diperbaiki.

Dalam sistim pembakaran minyak dan gas, adanya CO atau asap (hanya

untuk sistim pembakaran minyak) dengan udara normal atau sangat berlebih

menandakan adanya masalah pada sistim burner. Terjadinya pembakaran yang

tidak sempurna disebabkan jeleknya pencampuran udara dan bahan bakar pada

burner. Jeleknya pembakaran minyak dapat diakibatkan dari viskositas yang

tidak tepat, ujung burner yang rusak, karbonisasi pada ujung burner dan

kerusakan pada diffusers atau pelat spinner.

Pada pembakaran batubara, karbon yang tidak terbakar dapat

merupakan kehilangan yang besar. Hal ini terjadi pada saat dibawa oleh grit atau

adanya karbon dalam abu dan dapatmencapai lebih dari 2 persen dari panas yang

dipasok ke boiler. Ukuran bahan bakar yang tidak seragam dapat juga menjadi

penyebab tidak sempurnanya pembakaran. Pada chain grate stokers, bongkahan

besar tidak akan terbakar sempurna, sementara potongan yang kecil dan halus

apat menghambat aliran udara, sehingga menyebabkan buruknya distribusi

udara.

Pada sprinkler stokers, kondisi grate stoker, distributor bahan bakar,

pengaturan udara dan sistim pembakaran berlebihan dapat mempengaruhi

kehilangan karbon. Meningkatnya partikel halus pada batubara juga

meningkatkan kehilangan karbon.

5.8.5 Pengendalian Udara Berlebih

Tabel dibawah memberikan jumlah teoritis udara pembakaran yang

diperlukan untuk berbagai jenis bahan bakar.

Udara berlebih diperlukan pada seluruh praktek pembakaran untuk

menjamin pembakaran yang sempurna, untuk memperoleh variasi pembakaran

dan untuk menjamin kondisi cerobong yang memuaskan untuk beberapa bahan

bakar. Tingkat optimal udara berlebih untuk efisiensi boiler yang maksimum

terjadi bila jumlah kehilangan yang diakibatkan pembakaran yang tidak

sempurna dan kehilangan yang disebabkan oleh panas dalam gas buang

diminimalkan. Tingkatan ini berbeda-beda tergantung rancangan tungku, jenis

burner, bahan bakar dan variabel proses. Hal ini dapat ditentukan dengan

melakukan berbagai uji dengan perbandingan bahan bakar dan udara yang

berbeda-beda.

DATA PEMBAKARAN TEORITIS–BAHAN BAKAR BOILER BIASA(Badan Produktivitas Nasional, pengalaman lapangan)

Bahan bakar kg udara yangdiperlukan/kgbahan bakar

Persen CO2 dalam gas buang yang

dicapai dalam praktek

Bahan bakar padatBagasBatubara (bituminus)Lignit

3,310,78,5

10-1210-139 -13

Sekam PadiKayu

4,55,7

14-1511,13

Bahan bakar cairMinyak BakarLSHS

13,814,1

9-149-14

JUMLAH UDARA BERLEBIH UNTUK BERBAGAI BAHAN BAKAR(Badan Produktivitas Nasional, pengalaman lapangan)

Bahan bakar Jenis Tungku atau Burners UdaraBerlebih

(persen berat)

Batubara halus Tungku dengan pendingin air lengkap untuk penghilangan kerak padakran atau abu kering

15-20

Tungku dengan pendingin air

sebagian untuk penghilangan abu

kering

15-40

Batubara Spreader stoker 30-60

Water-cooler vibrating-grate

stokers

30-60

Chain-grate and traveling-grate

stokers

15-50

Underfeed stoker 20-50

Bahan bakar minyak Burner minyak, jenis register 15-20

Burner multi-bahan bakar dan nyala

datar

20-30

Gas alam Burner tekanan tinggi 5-7

Kayu Dutch over (10-23 persen melalui

grate) dan jenis Hofft

20-25

Bagas Semua tungku 25-35

Black liquor Tubgku pemanfaatan kembali untuk

proses draft dan soda-pulping

30-40

Pengendalian udara berlebih pada tingkat yang optimal selalu

mengakibatkan penurunan dalam kehilangan gas buang; untuk setiap penurunan

1 persen udara berlebih terdapat kenaikan efisiensi kurang lebih 0,6 persen.

Berbagai macam metode yang tersedia untuk mengendalikan udara berlebih:

Alat analisis oksigen portable dan draft gauges dapat digunakan untuk

membuat pembacaan berkala untuk menuntun operator menyetel secara

manual aliran udara untuk operasi yang optimum. Penurunan udara berlebih

hingga 20 persen adalah memungkinkan.

Metode yang paling umum adalah penganalisis oksigen secara sinambung

dengan pembacaan langsung ditempat, dimana operator dapat menyetel

aliran udara. Penurunan lebih lanjut 10 – 15% dapat dicapai melebihi sistim

sebelumnya.

Alat analisis oksigen sinambung yang sama dapat memiliki pneumatic

damper positioned yang dikedalikan dengan alat pengendali jarak jauh,

dimana pembacaan data tersedia di ruang kendali. Hal ini membuat operator

mampu mengendalikan sejumlah sistim pengapian dari jarak jauh secara

serentak.

Sistim yang paling canggih adalah pengendalian damper cerobong

otomatis, yang karena harganya hanya diperuntukkan bagi sistim yang besar.

5.8.6 Minimalisasi Kehilangan Panas Radiasi dan Konveksi

Permukaan luar shell boiler lebih panas daripada sekitarnya. Jadi,

permukaan melepaskan panas ke lingkungan terga ntung pada luas permukaan

dan perbedaan suhu antara permukaan dan lingkungan sekitarnya.

Panas yang hilang dari shell boiler biasanya merupakan kehilangan

energi yang sudah tertentu, terlepas dari keluaran boiler. Dengan rancangan

boiler yang modern, kehilangan ini hanya 1,5 persen dari nilai kalor kotor pada

kecepatan penuh, namun akan meningkat ke sekitar 6 persen jika boiler

beroperasi hanya pada keluaran 25 persen.

Perbaikan atau pembesaran isolasi dapat mengurangi kehilangan panas

pada dinding boiler dan pemipaan.

5.8.7 Pengendalian Blowdown Otomatis

Blowdown kontinyu yang tidak terkendali sangatlah sia-sia. Pengendali

blowdown otomatis dapat dipasang yang merupakan sensor dan merespon pada

konduktivitas air boiler dan pH. Blowdown 10 persen dalam boiler 15 kg/cm2

menghasilkan kehilangan efisiensi 3 persen.

5.8.8 Pengurangan Pembentukan Kerak dan Kehilangan Jelaga

Pada boiler yang berbahan bakar minyak dan batubara, jelaga yang

terbentuk pada pipa-pipa bertindak sebagai isolator terhadap perpindahan panas,

sehingga endapan tersebut harusdihilangkan secara teratur. Suhu cerobong yang

meningkat dapat menandakan pembentukan jelaga yang berlebihan. Hasil yang

sama juga akan terjadi karena pembentukan kerak pada sisi air. Suhu gas keluar

yang tinggi pada udara berlebih yang normal menandakan buruknya kineja

perpindahan panas. Kondisi ini dapat diakibatkan dari pembentukan endapan

secara bertahap pada sisi gas atau sisi air. Pembentukan endapan pada sisi air

memerlukan sebuah tinjauan pada cara pengolahan air dan pembersihan pipa

untuk menghilangkan endapan.

Diperkirakan kehilangan efisiensi 1 persen terjadi pada setiap kenaikan

suhu cerobong 220C. Suhu cerobong harus diperiksa dan dicatat secara teratur

sebagai indikator pengendapan jelaga. Bila suhu gas meningkat ke sekitar 200C

diatas suhu boiler yang baru dibersihkan, maka waktunya untuk membuang

endapan jelaga. Oleh karena itu direkomendasikan untuk memasang termometer

jenis dial pada dasar cerobong untuk memantau suhu gas keluar cerobong.

Diperkirakan bahwa 3 mm jelaga dapat mengakibatkan kenaikan

pemakaian bahan bakar sebesar 2,5 persen disebabkan suhu gas cerobong yang

meningkat. Pembersihan berkala pada permukaan tungku radiant, pipa-pipa

boiler, economizers dan pemanas udara mungkin perlu untuk menghilangkan

endapan yang sulit dihilangkan tersebut

5.8.9 Penurunan Tekanan Steam pada Boiler

Hal ini merupakan cara yang efektif dalam mengurangi pemakaian

bahan bakar, jika diperbolehkan, sebesar 1 hingga 2 persen. Tekanan steam yang

lebih rendah memberikan suhu steam jenuh yang lebih rendah dan tanpa

pemanfaatan kembali panas cerobong, dimana dihasilkan penurunan suhu pada

gas buang.

Steam dihasilkan pada tekanan yang sesuai permintaan suhu/tekanan

tertinggi untuk proses tertentu. Dalam beberapa kasus, proses tidak beroperasi

ssepanjang waktu dan terdapat jangka waktu dimana tekanan boiler harus

diturunkan. Namun harus diingat bahwa penurunan tekanan boiler akan

menurunkan volum spesifik steam dalam boiler,dan secara efektif mende-aerasi

keluaran boiler. Jika beban steam melebihi keluaran boiler yang terdeaerasi,

pemindahan air akan terjadi. Oleh karena itu, manajer energi harus memikirkan

akibat yang mungkin timbul dari penurunan tekanan secara hati- hati, sebelum

merekomendasikan hal itu. Tekanan harus dikurangi secara bertahap, dan harus

dipertimbangkan tidak boleh lebih dari 20 persen penurunan.

5.8. 10 Pengendali Kecepatan Variable Fan, Blower dan Pompa

Pengendali kecepatan variabel merupakan cara penting dalam

mendapatkan penghematan energi. Umumnya, pengendalian udara pembakaran

dipengaruhi oleh klep penutup damper yang dipasang pada fan forced dan

induced draft. Dampers tipe terdahulu berupa alat kendali yang sederhana,

kurang teliti, memberikan karakteristik kendali yang buruk pada kisaran operasi

atas dan bawah. Umumnya, jika karakteristik beban boiler bervariasi, harus

dievaluasi kemungkinan mengganti damper dengan VSD.

5.8.11 Pengendalian Beban Boiler

Efisiensi maksimum boiler tidak terjadi pada beban penuh akan tetapi

pada sekitar dua pertiga dari beban penuh. Jika beban pada boiler berkurang

terus maka efisiensi juga cenderung berkurang. Pada keluaran nol, efisiensi

boilernya nol, dan berapapun banyaknya bahan bakar yang digunakan hanya

untuk memasok kehilangan-kehilangan. Faktor-faktor yang mempengaruhi

efisiensi boiler adalah:

Ketika beban jatuh, begitu juga halnya dengan nilai laju aliran massa gas buang

yang melalui pipa-pipa. Penurunan dalam laju alir untuk area perpindahan panas

yang sama mengurangi suhu gas buang keluar cerobong dengan jumlah yang

kecil, mengurangi kehilangan panas sensible.

Beban dibawah separuhnya, hampir kebanyakan peralatan pembakaran

memerlukan udara berlebih yang lebih banyak untuk membakar bahan bakar

secara sempurna. Hal ini meningkatkan kehilangan panas sensible.

Umumnya, efisiensi boiler berkurang dibawah 25 persen laju beban dan

operasi boiler dibawah tingkatan ini harus dihindarkan sejauh mungkin.

5.8.12 Penjadwalan Boiler Tepat Waktu

Karena efisiensi optimum boiler terjadi pada 65-85 persen dari beban

penuh, biasanya akan lebih efisien, secara keseluruhan, untuk mengoperasikan

lebih sedikit boiler pada beban yang lebih tinggi daripada mengoperasikan

dalam jumlah banyak pada beban yang rendah

5.8.13 Penggantian Boiler

Potensi penghematan dari penggantian sebuah boiler tergantung pada

perubahan yang sudah diantisipasi pada efisiensi keseluruhan. Suatu perubahan

dalam boiler dapat menarik secara finansial jika boiler yang ada:

Tua dan tidak efisien

Tidak mampu mengganti bahan bakar yang lebih murah dalam pembakarannya

Ukurannya melampaui atau dibawah persyaratan yang ada

Tidak dirancang untuk kondisi pembebanan yang ideal

Studi kelayakan harus menguji seluruh implikasi bahan bakar jangka

panjang dan rencana pertumbuhan perusahaan. Harus dipertimbangkan seluruh

faktor keuangan dan rekayasa. Karena plant boiler secara tradisional memiliki

umur pakai lebih dari 25 tahun, penggantian harus dipelajari secara hati-hati.

5.8.14 Aturan umum (“Rules of Thumb”) Penurunan 5 persen udara berlebih meningkatkan efisiensi boiler sebesar 1

persen (atau 1 persen penurunan residu oksigen dalam gas cerobong

meningkatkan efisiensi boiler sebesar 1 persen).

Penurunan suhu gas buang sebesar 22 °C meningkatkan efisiensi boiler 1 persen.

Kenaikan 6 °C suhu air umpan karena penggunaan economizer/pemanfaatan

kembali kondensat, terdapat penghematan bahan bakar boiler 1 persen.

Kenaikan 20 °C suhu udara pembakaran, yang dipanaskan awal oleh

pemanfaatan kembali limbah panas, menghasilkan penghematan bahan bakar 1

persen.

Lubang berdiameter 3 mm pada pipa steam 7 kg/cm2 akan memboroskan 32.650

liter bahan bakar minyak per tahun.

Pipa steam 100 m yang terbuka dengan diameter 150 mm yang membawa steam

jenuh pada tekanan 8 kg/cm2 akan memboroskan 25 000 liter bahan bakar

minyak per tahun.

Kehilangan panas sebesar 70 persen dapat diturunkan dengan mengambangkan

bola plastik polipropilen berdiameter 45 mm pada permukaan cairan/kondensat

panas bersuhu 90 °C.

Fim udara setebal 0,25 mm memberikan resistansi terhadap perpindahan panas

yang sama dengan dinding tembaga dengan setebal 330 mm.

Endapan jelaga 3 mm pada permukaan perpindahan panas dapat menyebabkan

kenaikan pemakaian bahan bakar sebesar 2,5 persen.

Endapan kerak setebal 1 mm pada sisi air dapat meningkatkan pemakaian bahan

bakar 5 hingga 8 persen.