Tugas Minor Pemanfaatan CBD di PLTU Prio

PEMANFAATAN AIR CONTINUOUS
BLOW DOWN DI PLTU PRIOK UNIT 4

PENELITIAN MINOR

Karya tulis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister dari Institut Teknologi Bandung

Oleh : MOCHAMAD SOLEH
23108316

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2009

1

PEMANFAATAN AIR CONTINUOUS
BLOW DOWN DI PLTU PRIOK UNIT 4

Nama
NIM

: Mochamad Soleh
: 23108316

Pembimbing

Dr. Ir. Abdurrachim Halim
NIP : 130 675 508

2009

2

Lembar Pengesahan

Penelitian Minor

PEMANFAATAN AIR CONTINUOUS
BLOW DOWN DI PLTU PRIOK UNIT 4

Oleh :
MOCHAMAD SOLEH
23108316

Program Studi Teknik Mesin
Institut Teknologi Bandung

Disetujui pada Tanggal : 11 September 2009

Pembimbing

Dr. Ir. Abdurrachim Halim
NIP : 130 675 508

3

ABSTRAK

Potensi panas yang dimiliki oleh air continuous blowdown yang dihasilkan oleh 6
buah HRSG dan 2 buah boiler cukup tinggi. Saat ini PT. Indonesia Power UBP
Priok telah memanfaatkan air continuous blowdown menjadi air baku untuk
demineralization plant di PLTU dan PLTGU.
Untuk lebih meningkatkan tingkat pemanfaatan agar dapat dicapai zero waste dan
untuk terus menerus melakukan usaha – usaha penghematan baik secara thermal
dan biaya, maka pada saat ini telah dilakukan modifikasi pada steam air heater
PLTU Unit 4 agar dapat menggunakan air blowdown sebagai fluida pemanas yang
menggantikan uap superpanas.
Modifikasi yang dilakukan adalah membuat 1 dari 6 segmen steam air heater
terpisah sumber fluida panasnya. 1 segmen menggunakan sumber fludia panas
dari air continuous blowdown dan 5 segmen lainnya tetap menggunakan uap
superpanas sebagai sumber fluida panasnya.
Dengan begitu panas yang dibutuhkan dari uap superpanas akan berkurang dan
digantikan dengan panas yang bersumber dari air continuous blowdown.
Hasil dari modifikasi ini adalah penghematan pemakaian uap sebesar 255 kg/jam
dan peningkatan efisiensi thermal sebesar 0,012%.
Penghematan biaya dengan asumsi capacity factor dari pembangkit sebesar 70%
dari penghematan biaya bahan bakar adalah sebesar Rp. 121,448,351.37 per
tahun, sedangkan dari biaya produksi uap adalah sebesar Rp. 343,048,608.00 per

tahun. Sehingga total penghematan yang dapat dicapai adalah sebesar Rp.
428,062,453.96.

Kata kunci : Air Blowdown, Steam Air Heater, PLTU, penghematan, efisiensi,
biaya.

i

ABSTRACT
Heat potential that contained in a stream of continuous blowdown water produced
by 6 HRSGs and 2 boilers is significantly high. Currently PT. Indonesia Power
UBP Priok is already utilizing this potential of continuous blowdown water to be
a source of raw water for demineralization plant in its Oil Fired Steam Power
Plant and Gas Fired Combined Cycle.
To increase it utilization level to achieve zero waste and the motivation to
continuosly increasing the efforts for cost saving and thermal efficiency
improvement, PT. Indonesia Power UBP Priok recently modified a set of steam
air heater to be capable of using continuous blowdown water as heating fluid and
replacing superheated steam as previous heating fluid.
Modification carried out is separate hot fluid source in one from six segments

available in a steam air heater. One segment use hot fluid form continuous
blowdown water and the remaining five segments still use superheated steam as
its hot fluid source.
By carryout this modification thus required heat from superheated steam will be
reduced and this requirement is fulfilled by heat coming from continuous
blowdown water.
The result of this modification is saving in superheated steam consumption up to
255 kg/hour and efficiency improvement up to 0,012%.
The cost saving achieved by this modification, with 70% capacity factor of the
power plant assumption, would give saving from fuel consumption saving up to
Rp. 121,448,351.37 per annuum, whether from steam production cost saving is up
to Rp. 343,048,608.00 per annuum. This sums up to total annually saving could be
achieved up to Rp. 428,062,453.96.

Key word: continuous blowdown water, Steam Air Heater, Oil fired steam power
plant, saving, efficiency, and cost.

ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi rabbil alamin, segala puji bagi Allah SWT, karena hanya berkat
Rahmat dan Hidayah-Nya, Tugas Minor ini dapat diselesaikan.
Tugas Minor ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk
menyelesaikan pendidikan strata dua pada program studi Teknik Mesin, Program
Pasca Sarjana, Institut Teknologi Bandung.
Dalam penyelesaian Tugas Minor ini, penulis mendapat bantuan serta dukungan
yang sangat banyak dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis
menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. DR. Ir. Abdurrachim Halim selaku Pembimbing Pertama dan Ir. Hendi
Riyanto selaku Pembimbing Kedua, atas segala bimbingan dan
perhatiannya terhadap penulis dalam menyelesaikan program pendidikan
dan penelitian di Istitut Teknologi Bandung. Kiranya hanya Allah yang
mampu membalas segala kebaikan beliau.
2. Seluruh staff pengajar Program Studi Teknik Mesin ITB yang telah
banyak mengajarkan ilmu pengetahuan kepada penulis.
3. Managemen PT. Indonesia Power yang telah memberikan dukungan baik
secara moril dan materiil sehingga proses pendidikan dan penyelesaian
Tugas Minor ini dapat diselesaikan.
4. Ir. Zaenal Mustofa selaku General Manager PT. Indonesia Power UBP

Priok yang selalu memberikan motivasi dan bimbingannya sehingga tugas
ini dapat terlaksana.
5. Ir. PS. Kuncoro selaku Supervisor Senior Pemeliharaan Mesin PLTU/G
yang telah melaksanakan pekerjaan modifikasi dan dukungannya pada
penulis.
6. Rekan – rekan operator di PLTGU dan PLTU Priok yang telah banyak
memberikan referensi dan rekan diskusi yang baik.
7. Istri tercinta Lestari Octavia, S.Si, M.Sc dan anakku tersayang Ahmad
Faiq Dzulazmi atas doa, dorongan semangat dan kesabarannya selama
masa pendidikan dan proses pengerjaan tugas ini.

iii

8. Ayahanda dan Ibunda terhormat yang selalu memberikan semangat dan
doanya.
9. Ayah dan Ibu Mertua, atas bantuan tenaga, pikiran dan doanya dalam
menjaga dan mendidik anak-anak saya selama masa pendidikan saya.
10. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tesis ini.

Akhirnya, penulis berharap tugas akhir ini ada manfaatnya bagi pembaca. Kritik

dan saran untuk kesempurnaan tulisan ini akan penulis terima dengan senang hati.

Bandung, September 2009

Mochamad Soleh

iv

DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ...................................................................................................... iii
DAFTAR ISI...................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL ........................................................................................................... vii
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................................ viii
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1.
1.2.

1.3.
1.4.
1.5.

Latar Belakang .......................................................................................... 1
Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................................. 2
Metode Penelitian...................................................................................... 3
Batasan Permasalahan ............................................................................... 3
Sistematika Penulisan................................................................................ 4

BAB II. KAJIAN PUSTAKA PEMANFAATAN AIR BLOWDOWN ............................. 5

4.1. Pendahuluan .............................................................................................. 5
4.2. Pemanfaatan air blowdown ....................................................................... 7
2.2.1. Pemanfaatan air blowdown dengan cara pemulihan energi ............... 7
2.2.2. Pemanfaatan air pada proses lain ..................................................... 15
BAB III. PEMANFAATAN AIR BLOWDOWN DI PT. INDONESIA POWER UBP
PRIOK............................................................................................................................... 17

5.1. Pendahuluan ............................................................................................ 17

5.2. Pemanfaatan sebagai pemanas udara pembakaran di PLTU 4 ................ 18
3.2.1. Siklus thermodinamika PLTU 4 ...................................................... 18
3.2.2. Steam air heater sebelum modifikasi ............................................... 20
3.2.3. Sistem udara pembakaran setelah modifikasi .................................. 23
3.2.4. Hasil pengujian ................................................................................ 23
BAB IV. EVALUASI HASIL MODIFIKASI .................................................................. 25

6.1. Pendahuluan ............................................................................................ 25
6.2. Proses perpindahan panas di dalam steam air heater .............................. 25
6.3. Thermal rating steam air heater ............................................................... 25
4.3.1. Heat transfer coefficient sisi udara .................................................. 26
4.3.2. Heat transfer coefficient sisi uap...................................................... 27
4.3.3. Mencari overall heat transfer coefficient ......................................... 28
4.3.4. Memperkirakan temperatur fluida keluar ........................................ 28
4.3.5. Memperkirakan temperatur air dalam pipa ...................................... 28
6.4. Hasil perhitungan thermal rating ............................................................. 29
4.4.1. Modifikasi pada satu segmen steam air heater ................................ 29
6.5. Penghematan uap dari modifikasi steam air heater ................................. 31
6.6. Kenaikan efisiensi thermal PLTU dari penghematan uap ....................... 32
6.7. Penghematan biaya .................................................................................. 34

4.7.1. Penghematan dari pemakaian air ..................................................... 34
4.7.2. Penghematan dari kenaikan efisiensi thermal .................................. 35
BAB V. KESIMPULAN & SARAN ................................................................................ 36

7.1.
7.2.

Kesimpulan.............................................................................................. 36
Saran ........................................................................................................ 36

v

DAFTAR GAMBAR
Gambar II-2 Skema sistem flash tank ................................................................................ 9
Gambar II-3Skema pemanfaatan dengan metode flash tank .............................................. 9
Gambar II-4 Skema sistem flash tank & penukar panas .................................................. 11
Gambar II-5 Skema pemanfaatan dengan metode flash tank & penukar panas ............... 12
Gambar II-6 Skema pemanfaatan dengan metode flash tank, penukar panas & break tank
........................................................................................................................................... 12
Gambar II-7 Skema pemanfaatan air blowdown di Augusta Mill ................................... 14
Gambar III-1 Neraca air UBP Priok................................................................................. 17
Gambar III-2 Skema Umum PLTU Priok ........................................................................ 19
Gambar III-3 Siklus Rankine dalam diagram T-s untuk PLTU Priok ............................. 20
Gambar III-4 Steam air heater tampak depan .................................................................. 22
Gambar III-5 Steam air heater tampak atas...................................................................... 22
Gambar III-6 Skema proses Steam Air Heater ................................................................ 22
Gambar III-7 Steam air heater setelah dimodifikasi ........................................................ 23
Gambar III-8 Hasil pengukuran temperatur outlet air blowdown .................................... 24
Gambar IV-1 Skema proses Steam Air Heater ................................................................ 25

vi

DAFTAR TABEL
Tabel II-1Batasan kandungan bahan kimia sesuai rekomendasi ABMA ............................ 7
Tabel II-2Potensi penghematan dari pemulihan energi dari air blowdown ........................ 8
Tabel III-1 Kondisi keadaan uap PLTU Priok .................................................................. 20
Tabel III-2 Data kinerja steam air heater .......................................................................... 21
Tabel III-3 Hasil pengukuran temperatur outlet air blowdown......................................... 24
Tabel IV-1 Data geometri steam air heater untuk satu segmen steam air heater .............. 29
Tabel IV-2 Heat transfer coefficient Sisi Udara ............................................................... 30
Tabel IV-3 Heat transfer coefficient Sisi Udara ............................................................... 30
Tabel IV-4 Perhitungan temperatur udara & air keluar .................................................... 31
Tabel IV-5 Perbandingan temperatur air keluar................................................................ 31
Tabel IV-6 Data kondisi uap saat beban 33 MW .............................................................. 33
Tabel IV-7 Data kondisi uap saat beban 33 MW setelah penambahan uap ...................... 34
Tabel IV-8 Penghematan Biaya dari biaya produksi uap .................................................. 35
Tabel IV-9 Penghematan biaya dari penghematan pemakaian bahan bakar ..................... 35

vii

DAFTAR SIMBOL
HURUF LATIN
Simbol

Luas permukaan fin
Luas permukaan tanpa fin
Luas permukaan total
Kapasitas panas spesifik pada tekanan konstan
Diameter fin
Diameter akar fin
Faktor koreksi variasi sifat fluida
Faktor koreksi jumlah baris
Faktor koreksi konveksi alami
Faktor kekotoran / fouling sisi air
Faktor kekotoran / fouling sisi udara
Percepatan grafitasi
Koefisien perpindahan panas
Koefisien perpindahan panas
Koefisien perpindahan panas
Koefisien perpindahan panas untuk fase cairan
saja (liquid only)

1
2
4

′

′

,

0

,
2

1
2

Arti

Koefisien perpindahan panas untuk kondisi
desuperheat
Koefisien perpindahan panas untuk kondisi
kondensasi
Enthalpy untk kondisi air jenuh
Enthalpy untk kondisi superheat
Enthalpy untk kondisi uap jenuh
Konduktifitas thermal fin
Konduktifitas thermal pipa
Panjang pipa, panjang fin
Laju alir massa
Laju alir massa air
Laju alir massa air continuous blowdown
Laju alir massa udara
Bilangan Nusselt
Bilangan Nusselt pada kondisi 0
Jumlah tube
Number of transfer unit
Efektifitas thermal
Bilangan Prandtl
Bilangan Prandtl untuk kondisi cairan
Jarak antar tube pada arah tegak lurus aliran
Jarak antar tube pada arah sejajar aliran

viii

Satuan

J/kg.K
mm, m
mm, m

W/m2.K
W/m2.K
m/s2
W/m2.K
W/m2.K
W/m2.K
W/m2.K
W/m2.K
W/m2.K
J/kg
J/kg
J/kg
W/m.K
W/m.K
mm, m
kg/s
kg/s
kg/s
kg/s

kW/K

mm
mm

3

Jarak antar tube pada arah bidang diagonal
pada susunan staggered
Kalor/energi
Kalor/energi yang dimiliki oleh air continuous
blowdown
Kalor/energi yang disumbangkan oleh air
continuous blowdown
Kalor/energi yang dimiliki oleh udara
Rasio temperatur
Bilangan Rayleigh
Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds untuk kondisi cair
Luas permukaan minimum
Jarak antar fin
Ketebalan pipa
Temperatur fluida dingin
Temperatur dinding pipa
Temperatur fluida panas
Temperatur fluida arah masuk
Temperatur fluida arah keluar
Temperatur lingkungan
Koefisien perpindahan panas keseluruhan
Kecepatan fluida maksimum
Tebal fin
Kualitas uap

HURUF YUNANI
Simbol
Arti
Koefisien perpindahan panas kondisi cair
�
Koefisien ekspansi thermal
Perbedaan temperatur
Kekentalan kinematik
Selisih entalpi
Δ
Densitas
�
Densitas pada kondisi cair
�
Densitas pada kondisi gas
�
Viskositas
Efisiensi fin
Faktor geometri untuk menghitung efisiensi fin
�

ix

mm
W
W
W
W

mm2, m2
mm, m
mm, m
C, K
C, K
C, K
C, K
C, K
C, K
W/m2.K
m/s
mm

Satuan
W/m2.K
K-1
m2/s
kg/m3
kg/m3
kg/m3
N.s/m2

Tabel II-1Batasan kandungan bahan kimia sesuai rekomendasi ABMA ............................ 7
Tabel II-2Potensi penghematan dari pemulihan energi dari air blowdown ........................ 8
Tabel III-1 Kondisi keadaan uap PLTU Priok .................................................................. 20
Tabel III-2 Data kinerja steam air heater .......................................................................... 21
Tabel III-3 Hasil pengukuran temperatur outlet air blowdown ........................................ 24
Tabel IV-1 Data geometri steam air heater untuk satu segmen steam air heater .............. 29
Tabel IV-2 Heat transfer coefficient Sisi Udara ............................................................... 30
Tabel IV-3 Heat transfer coefficient Sisi Udara ............................................................... 30
Tabel IV-4 Perhitungan temperatur udara & air keluar .................................................... 31
Tabel IV-5 Perbandingan temperatur air keluar................................................................ 31
Tabel IV-6 Data kondisi uap saat beban 33 MW .............................................................. 33
Tabel IV-7 Data kondisi uap saat beban 33 MW setelah penambahan uap ...................... 34
Tabel IV-8 Penghematan Biaya dari biaya produksi uap.................................................. 35
Tabel IV-9 Penghematan biaya dari penghematan pemakaian bahan bakar ..................... 35

0

BAB I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

PT. Indonesia Power UBP Priok adalah anak perusahaan PT. PLN (Persero),
yang mengoperasikan mesin – mesin PLTU, PLTGU, PLTG dan PLTD.
PLTGU Priok adalah pembangkit listrik tenaga gas-uap, atau siklus gabungan
antara siklus gas dengan turbin gas dan siklus uap dengan turbin uap.
Kapasitas terpasang PLTGU Priok adalah 1.180 MW yang terdiri atas 2 blok,
yang masing – masing blok terdiri atas 3 unit turbin gas dengan kapasitas
terpasang 130 MW dan 1 unit turbin uap dengan kapasitas terpasang 200
MW.
Total daya terpasang PLTGU di Jawa Bali (PT Indonesia Power dan PJB)
pada saat ini adalah 6.272 MW. Dari total daya terpasang PLTGU tersebut,
PLTGU UBP Priok memberikan kontribusi sebesar 18,81 % dengan demikian
cukup memberikan kontribusi yang baik jika efisiensi termalnya dapat selalu
ditingkatkan.

Pada sebuah pembangkit thermal baik itu PLTGU maupun PLTU, air baku
adalah salah satu bahan selain bahan bakar yang dibutuhkan secara terus
menerus untuk membangkitkan listrik. Air baku yang digunakan di PLTGU
Priok bersumber dari air laut yang proses di desalination plant menjadi raw
water , lalu kemudian diproses di demineralization plant menjadi air murni.

Air murni ini kemudian diubah menjadi uap di HRSG, kebutuhan air baku
untuk satu unit HRSG PLTGU Priok untuk beban base load adalah sekitar 3,5
ton per jam.

Pada dasarnya sebagian besar siklus air di PLTGU dan PLTU adalah siklus
tertutup, namun pada PLTGU dan PLTU Priok memiliki sebagian kecil yang
bersiklus terbuka dapat didaur-ulang dan tidak dapat didaur-ulang.
Kualitas air blowdown ini dari hasil uji laboratorium memiliki kualitas yang
lebih baik dari raw water, namun jika akan dimanfaatkan lebih lanjut antara

1

lain sebagai air baku PLTGU dan PLTU maka harus diolah terlebih dulu di
demineralization plant, dan sebelum diolah di demineralization plant
temperaturnya harus diturunkan terlebih dahulu ke temperature operasi
demineralization plant, yaitu sekitar 45oC.

Potensi panas terbuang dari air blowdown dan air limbah lainnya dapat
diringkas sebagai berikut :
 Air blowdown PLTGU

 Temperatur : 70o – 80oC, debit : 30 ton/jam

 Air blowdown PLTU

 Temperatur : 70o – 80oC, debit : 5,45 ton / jam (BD = 2,5%)

 Air kondensasi fuel heater PLTU

 Temperatur : 130o – 140oC, debit : 0,684 ton / jam

Beberapa aplikasi pemanfaatan air blowdown telah dilaksanakan antara lain :
1.

Memanfaatkan sebagai air baku untuk demineralization plant PLTGU
dan PLTU

2.

Memanaskan udara pembakaran di PLTU sekaligus mendinginkan air
blowdown

Pada penelitian minor ini akan difokuskan pada pengkajian mengenai
pemanfaatan air blowdown sebagai pemanas di siklus thermal pembangkit
dan evaluasi hasil pemanfaatan untuk pemanasan udara pembakaran seperti
disebutkan pada point 2 diatas.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mengkaji alternatif – alternatif pemanfaatan air
blowdown baik berupa kajian literatur ataupun pada aplikasi yang sudah
diterapkan.

Manfaat yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah :

2

1.

Mengkaji proses pencapaian tujuan ekonomi dari peningkatan efisiensi
thermal PLTU dan penghematan biaya pemakaian air.

2.

Terciptanya lingkungan yang lebih bersih dengan berkurangnya sumber
daya alam yang digunakan.

1.3. Metode Penelitian
Metode yang digunakan pada tahap – tahap penelitian ini adalah :
1.

Studi Lapangan
Mengevaluasi kondisi lapangan PLTU dan mengumpulkan data-data
yang berhubungan dengan penelitian ini antara lain: heat and mass
balance diagram, piping and instrument diagram, dan gambar geometri
PLTU.

2.

Studi Literatur
Mempelajari literatur mengenai prinsip dasar PLTU dan aplikasi
pemanfaatan air blowdown yang pernah diterapkan.

3.

Tahap evaluasi :
a.

Melakukan monitoring parameter pada PLTU selama periode
tertentu

b.

Membandingkan antara data hasil pengukuran dengan data dari hasil
monitoring

c.
4.

Menghitung penghematan uap dan biaya yang diperoleh

Pembahasan dan penulisan hasil penelitian

1.4. Batasan Permasalahan
Batasan penulisan dalam penelitian ini meliputi:
1.

Pengkajian secara thermodinamika, perpindahan panas, dan mekanika
fluida untuk mendapatkan thermal rating dari penukar panas.

2.

Pengambilan data akan dilakukan pada saat PLTU melakukan start
sehingga diperoleh temperatur udara hasil pemanasan oleh air blowdown.

3

1.5. Sistematika Penulisan
Penyusunan laporan penelitian ini dibagi menjadi lima bab yang disusun
secara sistematis dan menjelaskan tahap-tahap penelitian:
BAB I Pendahuluan.
Bab ini terdiri dari latar belakang, tujuan penelitian, batasan penulisan dan
sistematika penulisan.
BAB II Kajian Pustaka Pemanfaatan Air Blowdown
Bab ini memuat pengkajian sejumlah alternatif pemanfaatan air blowdown
yang sudah diterapkan dari sejumlah literatur.
BAB III Pemanfaatan Air Blowdown Di PT. Indonesia Power UBP Priok
Bab ini memuat tentang pemanfaatan air blowdown yang sudah diterapkan di
UBP Priok, termasuk alternatif untuk memanaskan udara pembakaran.
BAB IV Evaluasi Hasil Modifikasi
Bab ini memuat analisa secara thermodinamika, perpindahan panas dan
mekanika fluida pada hasil modifikasi.
BAB V Kesimpulan dan Saran.
Bab ini memuat kesimpulan dan saran dari hasil penelitian.

4

BAB II. KAJIAN PUSTAKA PEMANFAATAN AIR
BLOWDOWN
4.1. Pendahuluan
Boiler blowdown sangat penting untuk keberlanjutan operasional untuk setiap
boiler. Tanpa blowdown, konsentrasi bahan – bahan kimia pada air boiler
dapat meningkat sampai batas yang dapat diterima, dan sangat berpotensial
terhadap kerusakan boiler. Hal – hal yang sering terjadi akibat
bahan kimia pada air boiler antara lain : kerak pada tube, korosi dan liquid
carry over .

Bahkan dengan program pretreatment yang terbaik sekalipun, air pengumpan
boiler masih tetap mengandung sejumlah ketidakmurnian, seperti suspended
and dissolved solids. Ketidakmurnian ini dapat terus berada dan
mengakumulasi di dalam boiler, sepanjang masa operasi boiler tersebut.
Peningkatan konsentrasi padatan terlarut dapat menyebabkan carryover air
boiler ke uap, menyebabkan kerusakan pada pipa, steam traps atau bahkan ke
peralatan proses lainnya. Peningkatan konsentrasi suspended solids dapat
mengakibatkan endapan, yang menurunkan efisiensi boiler dan kemampuan
perpindahan panasnya.
Untuk menghindari masalah pada boiler, air harus secara teratur dibuang, atau
di “blowdown” dari boiler untuk mengendalikan konsentrasi suspended dan
total dissolved solids di dalam boiler. Air blowdown permukaan dibuang

secara terus menerus untuk mengurangi kadar dissolved solids, dan air
blowdown di dasar drum dibuang secara terus menerus untuk membuang
endapan dari dasar boiler.
Pentingnya blowdown air boiler tidak dapat dikesampingkan. Blowdown
yang tidak sesuai dapat mengakibatkan peningkatan konsumsi bahan bakar,
tambahan perlakukan kimia pada air boiler, dan kehilangan panas. Sebagai
efek sampingnya, air blowdown memiliki kandungan energi yang cukup
tinggi karena memiliki temperatur dan tekanan yang sama dengan air boiler.

5

Maka kalor boiler ini dapat dipulihkan dan digunakan kembali pada operasi
boiler.

Keuntungan dari melaksanakan boiler blowdown :




Kebutuhan bahan bakar dan zat kimia yang lebih sedikit



carryover

Biaya pemeliharaan dan perbaikan berkurang dan berkurangnya deposit &



Uap yang lebih bersih dan efisien



pengolahan dan pemanasan air)

Mengurangi biaya operasi (pengurangan pada konsumsi, pembuangan,

Mengurangi kehilangan energy dari blowdown air boiler

Untuk mencapai praktek operasonal yang baik untuk blowdown air boiler
diperlukan kombinasi yang tepat dari persentase air blowdown yang dibuang
dan air yang bersirkulasi di dalam boiler. Jika persentase air boiler yang
diblowdown terlalu sedikit akan mengakibatkan carryover air boiler ke uap
atau pembentukan kerak pada dinding boiler. Blowdown yang berlebihan
akan mengakibatkan pembuangan energy, air, dan bahan kimia.
Persentase air blowdown yang tepat tergantung kepada fungsi jenis boiler,
tekanan uap, program pengendalian dengan bahan kimia dan kualitas air
pengumpan. Jumlah blowdown yang optimal biasanya dihitung dan
dikendalikan dengan menghitung konduktivitas air pengumpan boiler, karena
konduktivitas air adalah ukuran yang menggambarkan konsentrasi total
dissolved solid. Umumnya persentasi blowdown berkisar pada 4 – 8 % dari
laju lairan air pengumpan, namun dapat mencapai 20 % pada kualitas air
pengumpan boiler yang sangat buruk.

Konsentrasi maksimum yang disarankan mengacu kepada American Boiler
Manufacturers Association (ABMA) adalah sebagai berikut :
Tekanan operasi
boiler (psig)

Total Dissolved
Solids (ppm)

6

Total Alkalinity
(ppm)

Total Suspended
Solids (ppm)

0 - 50

2,500

500

51 - 300

3,500

700

15

301 - 450

3,000

600

10

451 - 600

2,500

500

8

601 - 750

1,000

200

3

751 - 900

750

150

2

901 – 1,000

625

125

1

Tabel II-1Batasan kandungan bahan kimia sesuai rekomendasi ABMA

Seperti yang telah diungkapkan sebelumnya, boiler dengan kualitas air
pengumpan yang terbaik sekalipun masih membutuhkan sejumlah blowdown
untuk tetap mempertahankan kualitas kimia air. Maka selanjutnya menjadi
penting untuk melakukan investigasi semua potensi pemulihan energi serta
potensi pemanfaatan ulang pada proses lain yang dimiliki oleh aliran air
blowdown.
Mengurangi losses yang terkait dengan blowdown boiler dapat dicapai
dengan tiga metode, pertama laju blowdown dapat dikurangi dengan
meningkatkan kualitas air pengumpan dengan meningkatkan proses chemical
treatment pada air penambah (make-up) dan boiler, kedua berpusat pada

usaha untuk memanfaatkan kembali energy yang terkandung pada air
blowdown dan ketiga memanfaatkan air blowdown sebagai air baku untuk
proses lainnya yang membutuhkan air, baik dengan diolah terlebih dahulu
atau tidak.

4.2. Pemanfaatan air blowdown
Selanjutnya akan dibahas lebih lanjut pemanfaatan air blowdown dengan cara
pemulihan energi dan pemanfaatan air pada proses lain.

2.2.1. Pemanfaatan air blowdown dengan cara pemulihan energi
Panas dapat dipulihkan dari air blowdown boiler dengan baik dengan
menggunakan penukar panas atau dengan kontak langsung untuk

7

memanaskan air pengumpan boiler. Boiler apa saja dengan continuous
blowdown lebih dari 5% laju aliran massa uap utama potensial untuk
pengaplikasian pemulihan energi. Penghematan energi yang lebih
besar dapat diperoleh pada boiler bertekanan tinggi. Tabel berikut ini
menunjukkan potensi penghematan pemulihan energi dari air
blowdown :

Tabel II-2Potensi penghematan dari pemulihan energi dari air blowdown

Sejumlah cara yang telah dipraktekkan untuk memulihkan energy dari
air blowdown antara lain :

1) Flash Tank System
Sistem flash tank seperti gambar dibawah dapat digunakan jika
biaya dan kompleksitas dapat ditekan. Pada sistem ini, blowdon
dari boiler disalurkan ke sebuah flash tank, dimana air tersebut
dikonversikan ke uap tekanan rendah, umumnya digunakan di
deaerator atau pemanas air pengumpan.

8

Gambar II-1 Skema sistem flash tank

Adanya tanki flash memungkinan flash steam untuk dipulihkan,
dengan menyediakan ruang terbuka agar kecepatan uap menjadi
rendah sehingga air panas dan uap flash berpisah untuk
selanjutnya dialirkan ke tempat lain. Penempatan flash tank yang
cukup memungkinkan adalah didalam feed water tank (umumnya
menjadi satu dengan deaerator).
Temperatur air didalam feedwater tank sangat penting, jika terlalu
rendah injeksi bahan kimia akan diperlukan untuk mendeoksigenasi air, jika terlalu tinggi pompa air pengumpan dapat
mengalami kavitasi. Sehingga jika temperatur air di tanki
pengumpan

cukup

tinggi,

menjadi

tidak

praktis

untuk

memasukkan uap flash ke dalam tanki. Solusi lain yang mungkin
adalah memanaskan air pada sisi bertekanan pada pompa
pengumpan atau memanaskan udara pembakaran.

Gambar II-2Skema pemanfaatan dengan metode flash tank

9

Gambar diatas menunjukkan instalasi sederhana yang mampu
memulihkan energy sebanyak 117 kW dan 157 kg/h air boiler
berkualitas.
Tanki flash bekerja pada tekanan yang rendah sehingga tidak ada
energi untuk mengangkat residual blowdown setelah steam trap,
sehingga dapat di-drain dengan efek gravitasi melalui pipa.
Vacuum breaker – ada saatnya dimana boiler tidak melakukan
blowdown, sehingga uap yang berada pada tanki flash dan pipa
akan terkondensasi dan hampa akan terbentuk. Jika hampa ini
tidak dibuang, maka air akan tertarik dari tanki air pengumpan ke
dalam pipa. Saat boiler mengalirkan blowdown lagi, maka air
akan mengalir didalam pipa dengan kecepatan tinggi dan water
hammer akan terjadi. Pemasangan vacuum breaker yang dipasang
pada bagian atas deaerator akan melindungi terhadap kejadian
seperti ini.
2) Flash Tank – Heat Exchanger System
Sistem pemanfaatan blowdown dibawah ini terdiri atas tanki flash
dan penukar panas. Temperatur blowdown dari tanki flash
biasanya masih diatas 104.4 °C yang dapatdigunakan untuk
memanaskan air pengumpan boiler dengan menggunakan penukar
panas sembari mendinginkan air blowdown. Memanaskan air
pengumpan boiler akan menghemat pemakaian bahan bakar.
Manfaat lainnya adalah dengan mendinginkan air blowdown
sebelum dibuang, akan sejalan dengan persyaratan undang –
undang mengenai lingkungan hidup.

10

Gambar II-3 Skema sistem flash tank & penukar panas

Sekitar 49% energi didalam air blowdown dapat dipulihkan
dengan menggunakan tanki flash dan peralatan terkait lainnya,
namun masih ada kemungkinan lainnya untuk pemulihan lebih
lanjut.
Melanjutkan dari bagian sebelumnya, jika tanki flash beroperasi
pada tekanan 0,2 barg , berarti air residual blowdown akan keluar
dengan temperatur sekitar 105°C. Dengan temperatur ini,
sejumlah

energi

masih

dapat

dipulihkan,

dengan

cara

melewatkannya ke sebuah penukar panas, memanaskan air
pengumpan yang akan masuk ke tanki pengumpan. Metoda ini
mampu mendinginkan air blowdown sampai dengan 20°C. Skema
sistem ini dapat dilihat dibawah :

11

Gambar II-4 Skema pemanfaatan dengan metode flash tank & penukar panas

Skema sistem diatas masih menyimpan sejumlah masalah, antara
lain aliran air yang simultan antara air pengumpan yang dingin
dengan air panas dari blowdown mungkin tidak akan tercapai,
karena aliran air blowdown tidak sepenuhnya kontinyu. Untuk
memperbaiki kendala pada sistem diatas, dapat dilihat pada skema
di bawah :

Gambar II-5 Skema pemanfaatan dengan metode flash tank, penukar panas &
break tank

Pada skema di atas, terdapat tanki air dingin sebagai heat sink,
dengan adanya thermostat untuk mengendalikan pompa sirkulasi,

12

sehingga jika air blowdown telah mencapai temperatur yang
cukup tinggi, dapat dipompa ke penukar panas untuk menaikkan
temperatur rata – rata pada tanki dan menghemat energi.
Jika temperatur air blowdown masih diatas 43°C, maka sebaiknya
dialirkan ke tanki blowdown dari pada dibuang ke drain, karena
masih memiliki energy yang dapat dipulihkan.
Plate heat exchangers disarankan untuk aplikasi ini, karena
ukurannya cukup kecil dan mudah dipelihara.

Pengalaman

menunjukkan bahwa kecepatan dan turbulensi fluida yang cukup
tinggi membantu penukar panas tipa plat tetap bersih, sehingga
pembongkaran untuk pembersihan jarang diperlukan. Namun jika
memang dibutuhkan, pembongkaran plat untuk dibersihkan
sangat mudah dilakukan.
Dibandingkan dengan pembersihan penukar panas shell & tube
yang lebih kompleks dan memerlukan pembongkaran total, dan
seringkali tube – tube tidak dapat dibongkar untuk dibersihkan.
Saat energy dipulihkan dari uap flash dan dari kondensat, 87%
dari total energi yang terkandung didalam air blowdown telah
dipulihkan, dan sebagai tambahan, masih ada 14% massa air yang
telah dipulihkan yang memberikan kontribusi signifikan pada
penghematan.

3) Aplikasi
Salah satu aplikasi skema diatas adalah di Augusta Newsprint
Company’s, Georgia, mill yang menghemat hampir $31,000
pertahun untuk biaya bahan bakar.

Plant Overview
The Augusta Newsprint mill adalah bagian dari Abitibi
Consolidated dan Woodbridge Company, Ltd, yang memproduksi
standard newsprint sampai 440,000 metric tons tiap tahun dari
pinus dan daur ulang Koran dan majalah bekas.

13

Saat ini continuous boiler blowdown dialirkan ke tanki flash
dimana tekanan diturunkan dari 300 psig ke 55 psig. Dari proses
ini dihasilkan uap flash yang kemudian dialirkan ke aliran masuk
uap di deaerator. Pola operasi ini memberikan penghematan biaya
bahan bakar sampai $10,000 per tahun. Penghematan lainnya
masih dapat diperoleh dari kondensate yang keluar dari tanki
flash, yang masih mengandung energi panas untuk memanaskan
air penambah boiler. Skemanya dapat dilihat dibawah ini :

Gambar II-6 Skema pemanfaatan air blowdown di Augusta Mill

Karyawan Augusta mill melakukan modifikasi boiler untuk
memulihkan energi dan aliran continuous blowdown dari tanki
flash blowdown boiler. Modifikasi yang dilakukan termasuk
pemasangan sebuah penukar panas plate-and-tube dan pemipaan
yang dibutuhkan. Air blowdown dengan temperatur 149° C dari
drain tanki flash dialirkan ke “sisi panas” penukar panas untuk
memanaskan air pengumpan boiler yang melalui sisi lain dari
penukar panas.

Hasil yang diperoleh

14

Di Augusta mill, memanaskan air pengumpan boiler sebanyak
17° F dapat menghemat biaya bahan bakar tahunan sebanyak
$31,000. Perhitungan didasarkan kepada aliran normal air
pengumpan sebanyak 220 gallons per menit, selisih temperature
17° F, dan biaya bahan bakar $2.33 per 1,000 pounds uap. Biaya
proyek keseluruhan adalah $15,000; sehingga periode simple
payback adalah sekitar 6 bulan. Diharapkan penghematan energi

dapat mencapai 14,000 MBTU per tahun.

2.2.2. Pemanfaatan air pada proses lain
1)

Daur ulang air blowdown dengan menggunakan Dow’s
Dual-membrane Technology
Gaojing Power Plant di China telah menggunakan Teknologi
Dow Water & Process Solutions' dual-membrane yang mampu
mengatasi air limbah yang mengandung kekerasan, alkalinitas,
silicon dioksidan dan sulfate yang tinggi, agar dapat digunakan
kembali dalam proses. Teknologi ini membantu mewujudkan
pemanfaatan ulang sampai 70%, saat ini telah beroperasi lebih
dari 5 tahun.
Sistem membrane ganda ini terdiri atas DOWTM Ultrafiltration
SFP-2660 dan DOWTM FILMTECTM BW30-365FR dan
BW30-400 reverse osmosis membranes.

2)

Daur ulang air blowdown dengan dimanfaatkan langsung
PT. Indonesia Power UBP Priok telah mengaplikasikan metode
ini sejak tahun 2006. Pemanfaatan langsung dilakukan secara
selektif, dengan parameter utama yang digunakan adalah
konduktifitas.

Dengan

adanya

sensor

konduktifitas,

air

blowdown yang masih memenuhi syarat akan dimasukkan ke
tanki air baku (service water tank) sebagai bahan baku di
demineralization plant. Produksi demineralization plant adalah
air murni yang digunakan sebagai air penambah di boiler. Air

15

yang tidak memenuhi syarat akan dibuang ke waste water
treatment plant untuk diolah dan dibuang ke lingkungan setelah
memenuhi syarat baku mutu limbah.

16

BAB III. PEMANFAATAN AIR BLOWDOWN DI PT.
INDONESIA POWER UBP PRIOK
5.1. Pendahuluan
Sebagai perusahaan yang telah memiliki standar mutu dan ISO 14000 dan
ISO 9000 yang mewajibkan perusahaan untuk terus menerus melakukan
perbaikan dalam hal kualitas produksi yang tetap mengikuti kaidah
pemeliharaan

lingkungan,

PT.

Indonesia

Power

UBP

Priok

telah

mengaplikasikan sistem pemanfaatan air blowdown dan akan terus menerus
meningkatkan baik kadar pemanfaatannya dan kualitas pemanfaatannya. Pada
akhirnya diharapkan akan tercapai kondisi zero waste, dimana waste yang ada
didaur

ulang untuk

dimanfaatkan

diproses

produksi

lainnya

yang

membutuhkannya.
Proses pemanfaatan air ini dilakukan secara terpadu untuk seluruh area di
UBP Priok, sehingga kelebihan air disatu sistem dapat dimanfaatkan di sistem
lainnya yang membutuhkan. Gambaran siklus pemakaian air di UBP Priok
dapat dilihat pada skema neraca air berikut ini :

MUW Tank
1000 m3

Aliran Pendingin Kondensor PLTGU
4 x 26.150 m3/jam

Transfer ke PLTU

Venting

Pemakaian MUW PLTGU
Priok = 574 m3 /hari jika
6
unit operasi

PDAM
(200 m3/hari)

6 x 4 = 24 m3 /jam

Kali Japat

Laut Jawa

200 m3 /hari

Bak
Limbah

MBP A

2 x 9 m3/jam

Water
Pond
Re-Use Limbah Cair
(120 m3/hari)

Water Treatment
2x50% = 920 m 3/hari
(Desain)
MBP B

Buffer
Tank

IPAL atau WWTP

160 m3 /hari

40 m3 /hari

CST 4

CST 3

DeminPlant

PLTU 3&4

2x 50%
=9 T/jam

DeminPlant

SWT 2
1,5 KL

Kali Japat
Air Baku Desalination Plant
2 x 624 m3 /jam (2x 50%)

Chlorination
Plant

Plant I
Desalination Plant
2 x 50% = 768 T/hari
(jik a disuply oleh 3 HRSG)

Laut Jawa

Siram Tanaman

Kali
Japat

Laut
Jawa

Aliran Pendingin Kondensor
4x 5800 m3 /jam

35 m3/jam

424 m3/jam

200 m3 /hari

SWT 1
1,5 KL

Toilet
Minu
m

Plant II

Brine Water
ke laut (44.504 m3/hari)

Gambar III-1 Neraca air UBP Priok

17

10 m3 /hari
6 m3 /hari

Domestik
UBP Priok

Proses untuk terus menerus mencari potensi daur ulang dan penghematan
diwujudkan dalam sebuah roadmap dimana pemanfaatan harus terus
berkembang, sampai kondisi zero waste dapat dicapai. Sebagai awal, sejak
tahun 2005 telah dimanfaatkan limbah blowdown PLTGU sebagai bahan
baku Demineralization Plant PLTGU dengan parameter kualitas yang
digunakan antara lain : daya hantar, pH, dan kejernihan.
Selanjutnya pada awal tahun 2009 limbah blowdown dari PLTU telah
dimanfaatkan sebagai sumber air baku Demineralization Plant PLTU. Pada
periode yang sama, aliran air blowdown yang sama juga telah digunakan
sebagai sumber panas pada pemanas udara pembakaran di PLTU 4.
Selanjutnya akan dibahas lebih jauh tentang pemanfaatan sebagai pemanas
udara pembakaran.

5.2. Pemanfaatan sebagai pemanas udara pembakaran di PLTU 4
3.2.1. Siklus thermodinamika PLTU 4
1) Komponen utama PLTU Priok
Pembangkit Listrik Tenaga Uap Priok Unit 3 & 4 terdiri atas
beberapa sistem dan komponen utamanya yaitu :
1.

Sistem pembangkitan uap, komponen utamanya yaitu :
1.1. Boiler
1.2. Turbin uap

2. Sistem air kondensat, komponen utamanya yaitu :
2.1. Kondensor
2.2. Feed water heater #4
2.3. Feed water heater #5
3. Sistem air pengumpan boiler, komponen utamanya yaitu :
3.1. Deaerator
3.2. Feed water heater #1
3.3. Feed water heater #2

18

Skema komponen utama dari PLTU Priok dapat dilihat pada
gambar dibawah.
1

TURBIN UAP

11
2

13
15
17
19

BOILER
DEAERATOR
KONDENSOR

PEMANAS #5

6
10

9

8

3
5

7

4

PEMANAS #1
12

PEMANAS #2

POMPA
PENGUMPAN

14

PEMANAS #4
18

20

POMPA
KONDENSAT

16

Gambar III-2 Skema Umum PLTU Priok

2) Tingkat keadaan uap
Data tingkat keadaan uap yang akan digunakan sebagai dasar
pada perhitungan adalah sebagai berikut :

No

Steam Inlet
Turbine inlet
Feed Water Heater 1
Feed Water Heater 2
Deaerator
Feed Water Heater 4
Feed Water Heater 5

Temp
505
360
320
187
120
86

°C
°C
°C
°C
°C
°C

Press
89
27
15
6.3
1.4
0.61

bara
bara
bara
bara
bara
bara

Steam Extraction
Extraction (FWH) 1
Extraction (FWH) 2
Extraction (Deaerator) 3
Extraction (FWH) 4
Extraction (FWH) 5
Exhaust Steam

Temp
385
365
210
120
86
70

°C
°C
°C
°C
°C
°C

Press
26
15
6.5
1.5
0.61
0.16

bara
bara
bara
bara
bara
bara

Drain Water
Drain (FWH) 1
Drain (FWH) 2
Drain (FWH) 4

Temp
205
145
73

°C
°C
°C

Press
23.6
15
1.4

bara
bara
bara

19

Drain (FWH) 5
Drain Condensor (cap pompa kondensat)

70
62

°C
°C

0.61
0.16

bara
bara

Water inlet
Boiler
FWH 1
FWH 2
FWH 4
FWH 5

Temp
230
200
140
90
54.78

°C
°C
°C
°C
°C

Press
89
89
89
6.3
6.3

bar
bar
bar
bar

Steam/Water Outlet
Boiler
FWH 1
FWH 2
FWH 4
FWH 5

Temp
505
230
200
100
90

°C
°C
°C
°C
°C

Press
89
89
89
6.3
6.3

bar
bar
bar
bar

Tabel III-1 Kondisi keadaan uap PLTU Priok

Tingkat keadaan uap dalam diagram T-s siklus Rankine dapat
dilihat pada gambar di bawah ini :
T
1

11

13

10
9

15

8

7
17

14 16 12

6
5
4

3

19

18

2

20

s

Gambar III-3 Siklus Rankine dalam diagram T-s untuk PLTU Priok

3.2.2. Steam air heater sebelum modifikasi
Steam Air Heater (SAH) adalah pemanas mula yang digunakan untuk
memanaskan udara pembakaran. Fluida pemanas yang digunakan
adalah uap superpanas yang diambil dari salah satu sumber berikut :

20

1.

Auxillary steam dari outlet low temperature superheater

2.

Extraksi # 2 dari turbin uap

3.

Extraksi # 3 dari turbin uap

Pada saat start, dimana belum ada uap yang dialirkan ke turbin, uap
superpanas diambil dari auxillariy steam, sedangkan pada beban
rendah uap diambil dari ekstraksi no.2, dan pada saat beban tinggi
diambil dari ekstraksi no.3.

Berikut ini adalah data design untuk performance steam air heater :

Tabel III-2 Data kinerja steam air heater

Steam air heater berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran di
boiler sebelum dipanaskan lagi oleh regenerative air heater
(ljungstrom air heater). Fungsi steam air heater cukup vital, dimana
temperatur udara yang dipanaskan harus mencapai >50oC agar proses
pemanasan di tahap berikutnya yang menggunakan gas buang sisa
pembakaran sebagai media pemanas tidak mengalami sulfurisasi
(kondensasi & sedimentasi sulfur di antara elemen pemanas).
Steam air heater tersusun atas penukar panas fin-tube, terdiri dari 2
bagian utama yang masing-masing terdiri atas 3 segmen.
Skema sederhananya adalah sebagai berikut :

21

4640
65

2050

1395

1525

65

1395

Segmen 2

Segmen 1

445

65

1590

Segmen 3

1525

2280

65

1145

Gambar III-4 Steam air heater tampak depan
4640
1395

65

1590

1395

65

Baris belakang

555
225

65

65

Baris depan

Gambar III-5 Steam air heater tampak atas

UAP SUPER PANAS
KE TURBIN UAP

HIGH TEMP
SUPERHEATER

LOW TEMP
SUPERHEATER

UAP
SUPERPANAS
GAS SISA
PEMBAKARAN
BOILER

UDARA PEMBAKARAN
REGENERATIVE AIR HEATER

SAH #4

SAH #5

SAH #6

SAH #1

SAH #2

SAH #3

UDARA
MASUK

KE PEMANAS #4
GAS PANAS DIBUANG
LEWAT CEROBONG

FORCE DRAFT FAN

Gambar III-6 Skema proses Steam Air Heater

22

3.2.3. Sistem udara pembakaran setelah modifikasi
Pada saat ini telah diaplikasikan modifikasi pada satu segmen steam
air heater, dengan skema hasilnya adalah sebagai berikut :
Uap superpanas

Udara pembakaran

SAH #4

SAH #5

SAH #6

SAH #1

SAH #2

SAH #3

Air CBD
Bak penetral
Udara Masuk

Ke pemanas #4

Gambar III-7 Steam air heater setelah dimodifikasi
3.2.4. Hasil pengujian
Pengujian performance steam air heater setelah dimodifikasi
dilakukan pada tanggal 03 – 04 September 2009 mulai pukul 23:00 –
06:00. Pemilihan waktu pengujian agar bertepatan dengan proses start
PLTU 4 dimana pada saat start steam air heater belum dialiri uap dari
boiler atau ekstraksi turbin, sehingga bisa diperoleh temperatur udara
keluar dari steam air heater akibat pemanasan oleh air blowdown.
Pengukuran temperatur air dilakukan pada dinding pipa, karena
keterbatasan

tidak

adanya

tapping

point

untuk

pemasangan

thermokopel. Pemasangan thermokopel di pipa dilakukan dengan cara
ditempel dengan selotip. Titik pengambilan data dilakukan pada sisi
inlet & outlet air blowdown serta temperatur udara ambient,
sedangkan temperatur udara keluar steam air heater diambil dari
thermokopel yang disambung ke display di Central Control Room.
Data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel dan grafik dibawah :

23

70.00

65.00

60.00

55.00

50.00
pipe temp inlet
pipe temp outlet

45.00

ambient temp amb1
ambient temp amb2
40.00

ambient temp avg

35.00

30.00

25.00

20.00
10:48:00

12:00:00

13:12:00

14:24:00

15:36:00

16:48:00

18:00:00

19:12:00

Gambar III-8 Hasil pengukuran temperatur outlet air blowdown

Rata2
Max
Min

pipe temp
ambient temp
inlet
outlet
amb1
amb2
avg
61.36
56.29
31.28
31.11
31.19
64.50
58.60
34.50
42.30
36.55
57.80
53.90
28.10
28.00
28.05

Tabel III-3 Hasil pengukuran temperatur outlet air blowdown

24

BAB IV. EVALUASI HASIL MODIFIKASI
6.1. Pendahuluan
Evaluasi hasil modifikasi akan menitikberatkan pada perpindahan panas
didalam steam air heater, sehingga dapat diambil kesimpulan kemampuan
steam air heater setelah modifikasi, temperatur udara pembakaran serta
penghematan uap yang terjadi setelah dilakukan modifikasi ini.

6.2. Proses perpindahan panas di dalam steam air heater
Proses perpindahan panas di dalam steam air heater terdiri atas 2 tahap, yaitu
proses desuperheat, dan proses kondensasi. Secara skematik dapat dilihat
pada gambar di bawah :

Uap Superpanas
Masuk

Zona
desuperhat

udara dingin
masuk

Udara Panas
keluar
Zona
kondensasi

Air Jenuh/
Subcooled keluar

Gambar IV-1 Skema proses Steam Air Heater

6.3. Thermal rating steam air heater
Untuk dapat memprediksi output dari steam air heater perlu dilakukan
perhitungan perpindahan panas pada steam air heater untuk mencari overall

25

heat transfer coefficient dari koefisien perpindahan panas konveksi sisi air
dan udara dan perpindahan panas konduksi.

4.3.1. Heat transfer coefficient sisi udara
Heat transfer coefficient sisi udara dapat dihitung dari persamaan
untuk aliran menyilang melalui susunan pipa bersirip (cross flow in
finned tube arrays). Steam air heater terdiri atas 2 blok penukar panas,
dengan satu blok bersusun inline arrays dan blok lainnya staggered
arrays. Prosedur untuk memprediksi kinerja penukar panas diambil
dari Hewitt, adalah sebagai berikut :
1)

Menghitung geometri fin
a.

Luas permukaan fin :
=

b.

1
2

+

2

Luas permukaan di antara tube
=

c.

+

+

−

2

+

Luas aliran minimum untuk susunan inline
1

−

−

−

−

2
+

Luas aliran minimum untuk susunan staggered
=2

3

2)

2

+

+

1
2

=
e.

2

Luas permukaan total
=

d.

−

3

1

=

2

2

+

2
+
2
2

Menghitung bilangan Reynolds dari kecepatan udara maksimum
=
=

26

�

�

3)

Menghitung heat transfer coefficient rata – rata dari persamaan
korelasi :
a.

Untuk susunan staggered arrays
= 0.242.

b.

0.658

0.297

.

−0.091

0.625

−0.375

.

=
2

�=

−1

2

7)

.

1

3

�

�

1 + 0.35

Menghitung heat transfer coefficient rata – rata
=

6)

3. 1. 2

Menghitung efisiensi fin
2

5)

1

.

Untuk susunan inline arrays :
= 0.30.

4)

1
2

.

.

Menghitung heat transfer coefficient efektif
+

′ =

Menghitung heat transfer coefficient efektif terhadap bagian luar
tube
′

,

= ′

,

4.3.2. Heat transfer coefficient sisi uap
Heat transfer coefficient sisi uap karena terdiri dari 2 proses,
desuperheat, dan kondensasi, terdiri dari 2 persamaan korelasi untuk
menghitung 2 kondisi yang berbeda tersebut.
a.

Untuk kondisi desuperheating menggunakan persamaan korelasi
aliran turbulen Dittus Boelter :
= 0.023.

27

0.8

.

0.4

b.

Untuk kondisi kondensasi menggunakan persamaan korelasi
Boyko & Kruzhilin:
0.8

= 0.021.
=�

1+

0.43

.

�
−1
�

4.3.3. Mencari overall heat transfer coefficient
1

=

+

1

+

+

1

+

2

+

1

4.3.4. Memperkirakan temperatur fluida keluar
2

=

=
2

=

2

=

1

=
=

Δ
Δ

4.3.5. Memperkirakan temperatur air dalam pipa
Jika diasumsikan kalor yang terbuang akibat konveksi alami sama
dengan kalor yang dibuang dari air panas didalam pipa melewati
dinding pipa, maka temperatur air di dalam pipa dapat diketahui.
1) Mencari bilangan Rayleigh untuk konveksi natural
−

=
=

3

0.10
2

2) Mencari bilangan Nusselt dari persamaan korelasi
0.25

=

0

28

+

0.25

4

5

3) Mencari heat transfer coefficient untuk perpindahan panas
konveksi alami
=
4) Panas yang dilepas dari dinding pipa, per satuan panjang
=

Δ

5) Mencari temperatur air didalam pipa
−

=

6.4. Hasil perhitungan thermal rating
4.4.1. Modifikasi pada satu segmen steam air heater
Uraian
No. tube
diameter
inner diam
fin width
fin length

N
Dr
Di
Df
L
h
p1
p2
w
L
s
Af
Aw
At
A
Smin
So
delta

fin hole
fin thickness
no.fin
tube height
fin distance
unfin length
fin area
unfin area
bare tube area
total area

Satuan

Sisi belakang
79.00
21.70
17.70
114.30
1,590.00
46.30
40.00
36.00
36.00
0.50
124.00
1,918.00
15.47
1,856.00
45,282,109.20
9,995,733.52
10,329,642.72
55,277,842.72
1.43
3.05
0.47

mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm^2
mm^2
mm^2
mm^2
m2
m2
N/A

Sisi depan
40.00
21.70
17.70
76.30
1,590.00
27.30

36.0