STEAM POWER PLANT (ANALISA TERMAL PADA FURNACE WATER TUBE BOILER DITINJAU DARI PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI DAN KONVEKSI MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS) Disusun - POLSRI REPOSITORY
TUGAS AKHIR
STEAM POWER PLANT
(ANALISA TERMAL PADA FURNACE WATER TUBE BOILER
DITINJAU DARI PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI DAN KONVEKSI
MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS)
Disusun Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Jurusan
Teknik Kimia Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
FAJRIN SUBHAN PUTRA
061340411665
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2017
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
STEAM POWER PLANT
(ANALISA TERMAL PADA FURNACE WATER TUBE BOILER
DITINJAU DARI PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI DAN KONVEKSI
MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS)
Oleh :
FAJRIN SUBHAN PUTRA
061340411665
Palembang, Agustus 2017 Menyetujui, Pembimbing I, Pembimbing II, Ir. Sahrul Effendy, M.T. Yohandri Bow, S.T., M.S. NIDN 0023126309 NIDN 0023107103
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Kimia
Adi Syakdani, S.T,. M.T
NIP. 196904111992031001
Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji
Di Jurusan Teknik Kimia Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi
Politeknik Negeri Sriwijaya
Pada Tanggal 26 Juli 2017
Tim Penguji:Tanda Tangan
1. Ir. Sahrul Effendy, M.T. ( ) NIDN 0023126309
2. Zurohaina, S.T., M.T. ( ) NIDN 0018076707
3. Ahmad Zikri, S.T., M.T. ( ) NIDN 0007088601 Palembang, Juli 2017 Mengetahui, Ketua Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi Ir. Arizal Azwan, M.T. NIDN 0024045811
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“Perlakukan orang lain sebagimana kamu ingin diperlakukan ”
Kupersembahkan Untuk : Allah SWT dan Rasulullah SAW Ibuku Tercinta Risa Pristiana Ayahku Subhan Kakakku Berry Subhan Putra dan istrinya Rita Zahara Adekku Azzahra Shania Subhan Putri Keponakanku Muhammad Azzam Arsyad Penyemangat, Indah Permata Sari Sahrul Effendy Selaku Pembimbing I Yohandri Bow Selaku Pembimbing
II Bos Tahdid Pramona Papi Rizal Azwan Keluarga besar EGC13 Power Plant Squad13 Sahabatku Seperjuangan Energi 2013 Almamaterku
ABSTRAK
STEAM POWER PLANT
(ANALISA TERMAL PADA FURNACE WATER TUBE BOILER
DITINJAU DARI PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI DAN KONVEKSI
MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS)
(Fajrin Subhan Putra, 2017, 80 Halaman, 3 Tabel, 28 Gambar, 4 Lampiran) PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) merupakan teknologi pembangkit yang memanfaatkan siklus rankine dimana energi kimia dari bahan bakar diubah menjadi energi panas untuk memanaskan air yang kemudian berubah menjadi energi mekanik yang menggerakkan turbin lalu berubah lagi menjadi energi listrik dalam generator. Banyak faktor yang mempengaruhi efisiensi kerja Furnace adalah panas konduksi dan panas konveksi pada Box Longitudinal Coil Water
Tube Boiler . Perpindahan panas pada Boiler juga dipengaruhi oleh rasio udara dan
bahan bakar. Rasio udara dan bahan bakar paling optimum berada pada rasio udara dan bahan bakar pada rasio 17 : 1.
Kata Kunci: PLTU, Steam Drum, boiler, gas, Furnace
ABSTRACT
STEAM POWER PLANT
(ANALYSIS THERMAL ON FURNACEE WATER TUBE BOILER
REVIEWED FROM HEAT TRANSFER CONDUCTION AND CONVECTION
USING GAS FUEL)
(Fajrin Subhan Putra, 2017, 80 Page, 3 Table, 28 Fig., 4 Appendix) Steam power generation is power generation’s technoligy that using rankine cycle which the chemical energy from the fuel converted into heat to heating the water until became mechanical energy whose moved the turbin and then converted again into electricity in generator. Many factors affect the efficiency of steam power generation. any factors affect the efficiency of heat conduction Furnace is working and the heat convection on the Coil Box Longitudinal Water Tube boilers. Heat transfer in the Boiler was also influenced by the ratio of air and fuel. The ratio of air and fuel is most optimum is at a ratio of air and fuel in the ratio 17 : 1
Key Words: Steam Power Generation, Steam Drum, Boiler, Gas.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Laporan ini disusun berdasarkan data aktual dari lapangan untuk menyelesaikan Pendidikan Program Studi S1 Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Ir. Irawan Rusnadi, M.T., selaku Pembantu Direktur 3 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 Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
6. Ir. Sahrul Effendy, M.T., selaku Dosen Pembimbing I Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
7. Yohandri Bow, S.T., M.S., selaku Dosen Pembimbing Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
8. Tahdid, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
9. Bapak/Ibu Dosen dan staff Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
10. Kedua orang tua, keluarga dan saudara-saudari yang telah memberi dukungan moral maupun materi.
11. Sahabat dan teman-teman seperjuangan Angkatan 2013 Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
12. Indah Permata Sari atas dukungan dan do’a.
13. Semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan kerja praktek, baik itu berupa saran, do’a, maupun dukungan, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak dan semoga kekurangan ini tidak mengurangi manfaat hasil Laporan Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa Politeknik Negeri Sriwijaya Jurusan Teknik Kimia khususnya Program Studi S1 Teknik Energi.
Palembang, Juli 2017
Penulis
DAFTAR ISI
HalamanHALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... ii
MOTTO ............................................................................................................ iv
ABSTRAK ........................................................................................................ v
ABSTRACT ..................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR .................................................................................. vii
DAFTAR ISI .............................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xiii
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Tujuan ........................................................................................... 2
1.3 Manfaat ......................................................................................... 2
1.4 Perumusahan Masalah ................................................................... 2
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 5
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Uap .................................................... 5
2.2 Boiler ............................................................................................ 5
2.2.1 Sistem Pengoperasian Boiler.................................................... 7
2.3 Turbin Uap .................................................................................... 10
2.4 Kondensor ..................................................................................... 11
2.5 Ekonomizer ................................................................................... 11
2.6 Superheater.................................................................................... 12
2.7 Pembakaran ................................................................................... 13
2.7.1 Prinsip Pembakaran.................................................................. 14
2.7.2 Profil Pembakran...................................................................... 14
2.7.1 Reaksi Pembakran.................................................................... 15
2.8 Proses Perpindahan Panas .............................................................. 16
2.8.1 Perpindahan Panas Secara Konduksi ..................................... 16
2.8.2 Perpindahan Panas Secara Konveksi ..................................... 17
2.8.3 Perpindahan Panas Secara Radiasi ........................................ 18
2.9 Rasio Udara dan Bahan Bakar ....................................................... 19
2.10 Bahan Bakar ................................................................................ 20
2.10.1 Nilai Kalor Bahan Bakar .................................................... 22
BAB III. METODELOGI PENELITIAN .................................................... 25
3.1 Pendekatan Desain Fungsional....................................................... 25
3.2 Pendekatan Desain Struktural.......................................................... 25
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................ 27
3.3.1 Waktu .................................................................................. 27
3.3.2 Tempat ................................................................................. 27
3.4 Alat dan Bahan .................................................................. .............. 27
3.4.1 Peralatan Operasi Unit Sistem Pembangkit Tenaga Uap ....... 27
3.4.2 Peralatan Laboratorium ........................................................ 28
3.4.3 Bahan-Bahan Pada Unit Steam Power Plant ......................... 28
3.5 Perlakuan dan Rancangan Percobaan................................................ 29
3.6 Pengamatan ................................................................................... 30
3.7 Prosedur Percobaan ....................................................................... 30
3.7.1 Langkah Kerja Tahapan Proses Non Steady State ................. 31
3.7.2 Langkah Kerja Tahapan Proses Steady State ........................ 32
3.7.3 Langkah mematikan proses boiler ........................................ 33
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 35
4.1 Hasil Penelitian ............................................................................. 35
4.2 Analisa dan Pembahasan ............................................................... 36
4.2.1 Analisa Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Terhadap Panas Terserap ...................................................................................... 36
4.2.2 Analisa Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Terhadap Effisiensi Furnace dan Water Tube Boiler .................................................. 37
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 38
5.1 Kesimpulan ................................................................................... 38
5.2 Saran ............................................................................................. 38
DAFTAR PUSTAKA....................................................................................... 39
LAMPIRAN I.................................................................................................... 40
LAMPIRAN II.................................................................................................... 56
LAMPIRAN III................................................................................................... 68
LAMPIRAN IV................................................................................................... 72
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman1. Skema Pembangkit Listrik Tenaga Uap ....................................................... 4
2. Fire Tube Boiler ............................................................................................. 6
3. Fire Tube Boiler............................................. ................................................ 7
4. Bentuk Sudu-Sudu Turbin Uap ................................................................... 10
5. Kondensor....................................................................................................... 11
6. Economizer...................................................................................................... 12
7. Diagram Superheater.................................................................................... . 13
8. Profil Pembakaran Bahan Bakar .................................................................. 14
9. Flow Diagram Sitem Pembangkit Listrik Tenaga Uap ................................. 29
10. Steam Drum................................................................................................... 68
11. Longitudinal Tubesheet ............................................................................... 68
12. Tubesheet Superheater .............................................................................. 68
13. Furnace......................................................................................................... 68
14. Kompresor.................. ............................................................................... 69
15. Tangki Bahan Bakar........ .......................................................................... 69
16. Sudu Turbin................................................................................................... 69
17.Kondensor...................... ............................................................................ 69
18. Pompa............................................................................................................ 69
19. Level Volume............. ............................................................................... 69
20. Kontrol Panel................................................................................................ 70
21. Generator....................... ............................................................................ 70
22. Burner........................................................................................................... 70
23. Open Pulley Sistem....................................................................................... 70
24. Temperature Gauge...................................................................................... 70
25. Pressure Gauge...................... ................................................................... 70
26. Flowmeter..................................................................................................... 71
27. Water Tank................................................................................................. 71
28. Tubesheet Economizer.................................................................................. 71
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Syarat Air Umpan dan Air Ketel Pada Boiler ............................................. 10
2. Spesifikasi Solar........... ............................................................................... 21
3. Spesifikasi LPG .............................................................................................. 22