ANALISIS SISTEM THERMAL PADA WATER TUBE BOILER KONDISI SATURATED STEAM
ANALISIS SISTEM THERMAL PADA WATER TUBE BOILER KONDISI SATURATED STEAM Disusun sebagai salah satu syarat Menyelesaikan Pendidikan Sarjana Terapan (DIV) Pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi OLEH: ENDANG SUSILOWATI 061340411663 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2017
LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ANALISIS SISTEM THERMAL PADA WATER TUBE BOILER KONDISI SATURATED STEAM
OLEH :
ENDANG SUSILOWATI
0613 4041 1663
Palembang, Agustus 2017 Pembimbing I Pembimbing II Ir Arizal Aswan.,M.T. Syahrul Effendy S.T.,M.T. NIDN. 0024045811 NIDN. 0023126309
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Kimia
Adi Syakdani, S.T., M.T.
NIP. 196904111992031001
Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji Di Program Studi S1 (Terapan) Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya pada 27 Juli 2017 Tim Penguji : Tanda Tangan 1.
( ) Ir. Fatria, M.T. NIDN. 0021026606 2.
( ) Zurohaina, S.T., M.T. NIDN. 0018076707 3.
( ) Ir. Irawan Rusnadi, M.T. NIDN. 0002026710 Palembang, Agustus 2017 Mengetahui, Ketua Program Studi S1 (Terapan) Teknik Energi Ir. Arizal Aswan, M.T. NIP. 1958042419930331001
Motto TETAP TERSENYUM KETIKA KECEWA TETAP MEMAAFKAN KETIKA TERLUKA JANJI TUHAN ITU PASTI, SEMUA AKAN INDAH PADA WAKTUNYA. JIKA MASALAHMU BESAR, INGAT ALLAH ITU MAHA BESAR DIA TIDAK AKAN MEMBERIKAN COBAAN MELEBIHI KEMAMPUAN HAMBANYA, SO MARI KITA MENDERMAKAN DIRI . Semua ini saya persembahkan kepada:
ALLAH SWT yang telah memberikan nikmat
Sehat Sehingga saya dapat menyelesaikan laporan ini.
Kedua Orang Tua saya yang selalu
memberikan support, dan doa
Kedua adik saya
Dan saya persembahkan
untuk orang- orang yang saya sayangi.
ABSTRAK
ANALISIS SISTEM THERMAL PADA WATER TUBE BOILER KONDISI
SATURATED STEAM
(Endang Susilowati, 2017, 42 Lembar, 31 Tabel, 35 Gambar)
Boiler adalah salah satu peralatan konversi energi yang menghasilkan uap untuk memasok uap dalam proses produduction uap. Boiler digunakan untuk menghasilkan uap untuk sektor industri di Indonesia sekitar 34%. Dalam proses produksi uap di dalam boiler, kerugian yang terjadi pada boiler tidak bisa dihindari, jadi perlu dioptimalkan pengoperasian boiler. Salah satu cara untuk mengidentifikasi sumber sampah adalah melalui audit energi. Berdasarkan hasil audit energi yang telah dilakukan diketahui bahwa peningkatan efisiensi boiler dapat diperoleh dengan mengendalikan komposisi udara bakar dan bahan bakar, penggunaan preheater udara, dan pemasangan economizer.
Kata Kunci: Boiler, efisiensi, hemat energi.
ABSTRACT
ANALYSIS OF THERMAL SYSTEM IN WATER TUBE BOILER
SATURATED STEAM CONDITION
(Endang Susilowati, 2017, 42 Page, 31 Table, 35 image)
Boiler is one of the energy conversion equipment which produces steam to
supply steam in the process produduction of vapour. The boilers use to produce steam for
the industrial sector in the Indonesia approximately 34%. In the production process of
steam in the boiler, losses incurred on the boiler can not be avoided, so it is necessary to
optimize the operation of the boiler. One way to identify the sources of waste is through
energy audits. Based on the results of the energy audit has been carried out it was found
that the increase in boiler efficiency can be obtained by controlling the composition of
combustion air and fuel, use of air preheater, and installation of economizer.Keywords : boiler, efficiency, energy saving
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala Rahmat dan Karunia-Nya lah, sehingga penulis dapat menyelesaikan Proposal Tugas Akhir yang berjudul
“ANALISA SISTEM THERMAL WATER TUBE BOILER PADA KONDISI SATURATED STEAM ”.
Proposal Tugas Akhir ini Diusulkan sebagai persyaratan pelaksanaan kegiatan Laporan Tugas Akhir Pendidikan Sarjana Terapan IV Pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi.
Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat : 1.
Dr.Ing Ahmad Taqwa. M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya 2. Ir. Irawan Rusnadi.,M.T. selaku Pembantu Direktur III Politeknik Negeri
Sriwijaya serta Pembimbing II Tugas Akhir di Politeknik Negeri Sriwijaya
3. Adi Syakdani,S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik
Negeri Sriwijaya
4. Ahmad Zikri, S.T.,M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia
5. Ir. Arizal Aswan, M.T. selaku Ketua Program Studi D-IV Teknik Energi
Politeknik Negeri Sriwijaya dan Dosen Pembimbing I 6.
Syahrul Effendy,S.T, M.T. selaku Dosen Pembimbing II 7. Tahdid Pramona,S.T,M.T selaku Dosen yang telah membantu 8. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Jurusan teknik Kimia dan teknik
Energi atas bantuan dan kemudahan yang diberikan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini 9. Kedua orang tua saya H. Mokhamad Kaliman dan HJ. Sulastri dan saudara- saudara saya Lailla rahma waty dan Nurar Rahman dan yang selalu memberikan dukungan baik secara moril maupun materil serta doa. Semua sangat berarti bagi penyelesaian Proposal Tugas Akhir ini
11. Untuk rekan-rekan PLTU squad dan EGC yang telah membantu dan memberikan dukungan sehingga laporan akhir ini dapat selesai dengan tepat waktu.
Palembang, Agustus 2017 Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................ ii
MOTTO ............................................................................................................... iv
ABSTRAK .......................................................................................................... v
ABSTRACT ......................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
BAB I. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 3
1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................. 3
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................ 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Boiler ...................................................................................................... 5
2.2 Burner .................................................................................................... 8
2.3 Pembakaran ............................................................................................ 11
2.4 Bahan Bakar Padat, Cair, Gas ................................................................ 16
2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Uap............................................................. 22
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Pendekatan Desain Fungsional .............................................................. 23
3.2 Pendekatan Desain Struktural ................................................................ 23
3.3 Pertimbangan Percobaan ........................................................................ 24
3.4 Waktu dan Tempat...................................................................................25
3.5 Bahan dan Alat........................................................................................26
3.6 Perlakuan dan Rancangan Percobaan ..................................................... 27
3.7 Alur Logika Penelitian ............................................................................ 29
3.8 Pengamatan ............................................................................................. 30
3.9 Prosedur Kerja ......................................................................................... 30
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian ................................................................................. .... 34
4.2 Pembahasan ........................................................................................ .... 37
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ .... 42
5.2 Saran ................................................................................................... .... 42
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 43
LAMPIRAN ........................................................................................................ 44
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman1. Spesifikasi LPG ............................................................................................... 17
2. Spesifikasi Kerosen ......................................................................................... 18
3. Spesifikasi Solar ............................................................................................. 19
4. Spesifikasi Oli Bekas ..................................................................................... 21
5. Komposisi bahan bakar LPG ......................................................................... 34
6. Data hasil pengukuran temperatur dan massa ................................................. 35
7. Hasil perhitungan neraca massa pada 5 bar ................................................... 36
8. Hasil perhitungan neraca massa 10 bar ........................................................... 36
9. Hasil perhitungan neraca energi 5 bar ............................................................ 36
10. Hasil perhitungan neraca energi 10 bar .......................................................... 37
11. Spesifikasi Ruang Bakar ................................................................................. 43
12. Spesifikasi Fire Tube Boiler............................................................................ 43
13. Spesifikasi Turbin .......................................................................................... 43
14. Spesifikasi Generator ..................................................................................... 44
15. Spesifikasi Kondensor .................................................................................... 44
16. Spesifikasi Kompresor ................................................................................... 44
17. Spesifikasi Oil Tank ....................................................................................... 45
18. Spesifikasi Pompa .......................................................................................... 45
19. Komposisi Bahan Bakar LPG ........................................................................ 46
20. Data Hasil Pengukuran Temperatur dan Massa ............................................. 47
21. Komposisi Bahan Bakar Pada Tekanan 5 Bar ................................................ 48
22. Komponen Bahan Bakar Pada Tekanan 5 Bar ................................................ 49
23. Rekapitulasi Hasil Pembakaran Teoritis Pada Tekanan 5 Bar ........................ 50
24. Komposisi Flue Gas Hasil Reaksi Pada Tekanan 5 Bar ................................. 52
25. Komposisi Wet Flue Gas Pada Tekanan 5 Bar ............................................... 52
26. Neraca Massa Pada Furnace Pada Tekanan 5 Bar .......................................... 52
27. Neraca Massa Seputar Boiler Furnace Pada Tekanan 5 Bar ........................... 53
28. Entalpi Flue Gas Pada Tekanan 5 Bar ............................................................ 56
29. Neraca Energi Seputar Boiler Furnace Pada Tekanan 5 Bar ......................... 58
30. Komposisi Bahan Bakar Pada Tekanan 10 Bar .............................................. 59
31. Komponen Bahan Bakar Pada Tekanan 10 Bar .............................................. 60
32. Rekapitulasi Hasil Pembakaran Teoritis Pada Tekanan 10 Bar ...................... 61
33. Komposisi Flue Gas Hasil Reaksi Pada Tekanan 10 Bar ............................... 62
34. Komposisi Wet Flue Gas Pada Tekanan 10 Bar ............................................. 63
35. Neraca Massa Pada Furnace Pada Tekanan 10 Bar ........................................ 63
36. Neraca Massa Seputar Boiler Furnace Pada Tekanan 10 Bar ......................... 64
37. Entalpi Flue Gas Pada Tekanan 10 Bar........................................................... 67
38. Neraca Energi Seputar Boiler Furnace Pada Tekanan 10 Bar ....................... 69
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman1. Konsumsi Tenaga Listrik Per Kapita Pada Tahun 20111-2015 ...................... 1
2. Boiler Pipa Api ................................................................................................ 5
3. Boiler Pipa Air ................................................................................................ 6
4. Liquid Fuel Burner .......................................................................................... 9
5. Gas Burner ...................................................................................................... 9
6. Pulvizer Fuel Burner ....................................................................................... 10
7. Underfeed Stoker ............................................................................................ 11
8. Skema Pembangkit Listrik Tenaga Uap .......................................................... 23
9. Flow Diagram Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap ................................. 28
10. Alur Logika Penelitian ................................................................................... 29
11. Blok Diagram Neraca Massa Pada Tekanan 5 Bar ......................................... 38
12. Blok Diagram Neraca Panas Pada Tekanan 5 Bar .......................................... 39
13. Gambar Diagram Sankey ............................................................................... 40
14. Blok Diagram Neraca Massa Pada Tekanan 10 Bar ....................................... 59
15. Steam Drum...................................................................................................110
16. Longitudinal Tubesheet .................................................................................110
17. Tubesheet Superheater ..................................................................................110
18.Furnace............................................................................................................110
19.Kompresor.......................................................................................................111
20.Tangki Bahan Bakar .......................................................................................111
21.Sudu Turbin.....................................................................................................111
22.Kondensor.......................................................................................................111
23.Pompa..............................................................................................................111
24.Level Volume..................................................................................................111
25.Kontrol Panel .................................................................................................112
26.Generator .......................................................................................................112
27.Burner........... .................................................................................................112
28.Open Pulley System .....................................................................................112
29.Temperature Gauge .......................................................................................112
30.Pressure Gauge ..............................................................................................112
31.Flow Meter...... ..............................................................................................113
32.Water Tank...... ..............................................................................................113
33.Tubesheet Economizer ..................................................................................113
34.Prototype Steam Power Generator Keseluruhan ..........................................113