Analisa Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber, Cangkang Sawit dan Kulit Kayu Menggunakan Metode Langsung
KETEL UAP
ANALISA EFISIENSI WATER TUBE BOILER
BERBAHAN BAKAR FIBER, CANGKANG SAWIT DAN
KULIT KAYU MENGGUNAKAN METODE LANGSUNG
SKRIPSI
Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh:
Dosma Putra Lumban Gaol
110401029
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
ABSTRAK
Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi boiler adalah tekanan
superheater, temperature feed water, temperature uap, jumlah uap yang
dihasilkan, jumlah konsumsi bahan bakar, dan nilai kalor pembakaran bahan
bakar. Penggunaan perangkat lunak chemicallogic steamtab companion untuk
menghitung nilai enthalpy. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan
hubungan variasi tekanan superheater dengan efisiensi boiler, hubungan variasi
temperature feed water dengan efisiensi boiler, hubungan variasi jumlah uap yang
dihasilkan dengan efisiensi boiler, menganalisa nilai kalor bahan bakar fiber 50%
+ cangkang sawit 20% + kulit kayu 30%, dan menganalisa efisiensi boiler. Dari
hasil analisa yang telah dilakukan maka hubungan variasi tekanan superheater
dengan efisiensi boiler relatif turun, semakin tinggi tekanan superheater maka
efisiensi boiler semakin rendah. Hubungan variasi temperature feed water dengan
efisiensi boiler tidak konstan naik melainkan tidak teratur atau naik turun.
Hubungan variasi jumlah uap yang dihasilkan dengan efisiensi boiler relatif naik.
Nilai kalor pembakaran tinggi (HHV) adalah 18673,5558 kJ/kg, nilai pembakaran
rendah (LHV) adalah 17166,73986 kJ/kg. Nilai efisiensi boiler tertinggi yang
dihasilkan sebesar 65,96 % dan nilai efisiensi boiler terendah yang dihasilkan
adalah sebesar 55,45 %.
Kata kunci : boiler, nilai kalor bahan bakar, efisiensi boiler.
ABSTRACT
Some of the factors that affect the efficiency of the boiler is a superheater
pressure, water feed temperature, steam temperature, the amount of steam
produced, the amount of fuel consumption and calorific value fuel combustion.
Steamtab chemicallogic use companion software to calculate the value of
enthalpy. The aim of this study is to get relations variations in pressure
superheater with boiler efficiency, the relationship of variation of temperature
feed water to the boiler efficiency, the relationship varying the amount of steam
produced by the boiler efficiency, analyzing the calorific value of the fuel fiber
50% + palm shells 20% + bark 30 %, and analyze the efficiency of the boiler.
From the analysis that has been done then the relationship with the variation of
pressure superheater boiler efficiency is relatively lower, the higher pressure
boiler superheater then the lower the efficiency. Temperature variations
relationship with the efficiency of the boiler feed water is not constant but
irregular or ride up and down. Relationship varying the amount of steam
produced by the boiler efficiency relative rise. Burning high calorific value (HHV)
is 18673.5558 kJ / kg, a low combustion value (LHV) is 17166.73986 kJ / kg. The
highest value boiler efficiency produced by 65.96% and the lowest value resulting
boiler efficiency is equal to 55.45%.
Keywords: boiler, calorific value fuel, boiler efficiency.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala rahmat dan karunia-Nya yang telah memberikan berkat, kesehatan dan
hikmat, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Penelitian Tugas Akhir di
PT.Toba Pulp Lestari, Tbk.
Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Analisa
Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber, Cangkang Sawit dan Kulit
Kayu Menggunakan Metode Langsung”
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu penulis selama pelaksanaan Penelitian Tugas Akhir
maupun dalam penyusunan laporan. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Abangda Paulus Purba, S.T dan Bapak Gortap Silaban selaku pembimbing
lapangan penulis yang telah memberikan gambaran mengenai Water Tube
Boiler dan memberikan data-data yang penulis butuhkan dalam penelitian
ini.
5. Bapak Arlodis Nainggolan yang telah memberikan ijin kepada penulis
dalam melakukan pengujian nilai kalor bahan bakar yang penulis butuhkan
dalam penelitian ini.
6. Semua karyawan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk yang telah meluangkan
waktunya untuk meninjau ke lapangan dan membantu penulis dalam
melakukan pengujian nilai kalor bahan bakar yang penulis butuhkan dalam
penelitian ini.
7. Kedua orang tua penulis, Ayahanda P. Lumban Gaol dan Ibunda T.
Manullang, serta saudara penulis Rivanna, Doharman, Lidia, Yon Rico,
Anisyah, Alex dan Winda atas kasih sayang, doa dan dukungan yang
tidak berkesudahan kepada penulis.
8. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2011 juga temanteman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah
menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis
”Solidarity Forever”.
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik
maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun dari pembaca demi terciptanya laporan yang lebih baik
di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat
memberikan manfaat bagi pembacanya.
Medan,
Juli 2015
Dosma Putra Lumban Gaol
NIM.110401029
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK .......................................................................................................... i
ABSTRACT ........................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... v
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
DAFTAR SIMBOL ............................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2
1.3 Batasan Masalah................................................................................ 2
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 3
1.5 Metodologi Penulisan........................................................................ 3
1.6 Sistematika Penulisan........................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 5
2.1 Pengertian Boiler ............................................................................... 5
2.2 Prinsip Kerja Boiler........................................................................... 6
2.3 Klasifikasi Boiler .............................................................................. 7
2.4 Komponen Boiler .............................................................................. 8
2.5 Bahan Bakar ...................................................................................... 18
2.6 Siklus Rankine .................................................................................. 20
2.7 Metode Pengujian Efisiensi Boiler.................................................... 23
2.8 Proses Pembentukan Uap .................................................................. 25
2.9 Nilai Kalor (Heating Value) .............................................................. 26
2.10 Kebutuhan Udara Pembakaran ........................................................ 27
2.11 Gas Asap ......................................................................................... 28
2.12 Volume Gas Asap ........................................................................... 29
2.13 Perhitungan Efisensi Boiler............................................................. 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 30
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 30
3.1.1 Tempat Penelitian ............................................................... 30
3.1.2 Waktu Penelitian ................................................................ 30
3.2 Alat dan Bahan .................................................................................. 30
3.2.1 Alat ..................................................................................... 30
3.2.2 Bahan .................................................................................. 34
3.3 Prosedur Penelitian............................................................................ 34
3.4 Analisa Data ...................................................................................... 35
3.5 Skema Alur Pengerjaan Skripsi ....................................................... 36
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN .......................................... 37
4.1 Bahan Bakar Boiler ........................................................................... 37
4.2 Nilai Kalor Bahan Bakar ................................................................... 39
4.2.1 Analisa Nilai Kalor Bahan Bakar Fiber 50 % + Cangkang
Kelapa Sawit 20 % + Kulit Kayu 30 % .................................. 40
4.3 Kebutuhan Udara Bahan Bakar ......................................................... 41
4.4 Perhitungan Gas Asap ....................................................................... 41
4.5 Volume Gas Asap ............................................................................. 42
4.6 Perhitungan Efisiensi Boiler ............................................................. 42
4.6.1 Perhitungan Efisiensi Boiler Saat Baru .............................. 43
4.6.2 Analisa Berdasarkan Data 1 ............................................... 44
4.6.3 Analisa Berdasarkan Data 2 ............................................... 46
4.6.4 Analisa Berdasarkan Data 3 ............................................... 47
4.6.5 Analisa Berdasarkan Data 4 ............................................... 49
4.6.6 Analisa Berdasarkan Data 5 ............................................... 50
4.6.7 Analisa Berdasarkan Data 6 ............................................... 52
4.6.8 Analisa Berdasarkan Data 7 ............................................... 53
4.6.9 Analisa Berdasarkan Data 8 ............................................... 55
4.6.10 Analisa Berdasarkan Data 9 ............................................. 56
4.6.11 Analisa Berdasarkan Data 10 ........................................... 58
4.6.12 Analisa Berdasarkan Data 11 ........................................... 59
4.6.13 Analisa Berdasarkan Data 12 ........................................... 61
4.6.14 Analisa Berdasarkan Data 13 ........................................... 62
4.6.15 Analisa Berdasarkan Data 14 ........................................... 64
4.6.16 Analisa Berdasarkan Data 15 ........................................... 65
4.6.17 Analisa Berdasarkan Data 16 ........................................... 67
4.6.18 Analisa Berdasarkan Data 17 ........................................... 68
4.6.19 Analisa Berdasarkan Data 18 ........................................... 70
4.6.20 Analisa Berdasarkan Data 19 ........................................... 71
4.6.21 Analisa Berdasarkan Data 20 ........................................... 73
4.6.22 Analisa Berdasarkan Data 21 ........................................... 74
4.6.23 Analisa Berdasarkan Data 22 ........................................... 76
4.6.24 Analisa Berdasarkan Data 23 ........................................... 77
4.6.25 Analisa Berdasarkan Data 24 ........................................... 79
4.6.26 Analisa Berdasarkan Data 25 ........................................... 80
4.6.27 Analisa Berdasarkan Data 26 ........................................... 82
4.6.28 Analisa Berdasarkan Data 27 ........................................... 83
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 96
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 96
5.2 Saran ................................................................................................. 97
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 98
LAMPIRAN ........................................................................................................ xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data hasil percobaan Bom Kalorimeter .............................................. 35
Tabel 4.1 Komposisi dari unsur-unsur kimia bahan bakar ................................. 38
Tabel 4.2 Hasil analisa nilai kalor bahan bakar fiber 50 % + cangkang
sawit 20 % + kulit kayu 30 % ............................................................. 41
Tabel 4.3 Hubungan tekanan superheater dengan steam flow ............................ 85
Tabel 4.4 Hubungan enthalpy uap dengan efisiensi boiler ................................. 87
Tabel 4.5 Hubungan tekanan superheater dengan efisiensi boiler ...................... 89
Tabel 4.6 Hubungan temperature feed water dengan efisiensi boiler ................. 91
Tabel 4.7 Hubungan antara steam flow dengan efisiensi boiler ......................... 93
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ketel uap pipa api............................................................................ 7
Gambar 2.2 Ketel uap pipa air ............................................................................ 8
Gambar 2.3 Bagian-bagian boiler ....................................................................... 9
Gambar 2.4 Ruang bakar .................................................................................... 10
Gambar 2.5 Steam drum ...................................................................................... 10
Gambar 2.6 Air heater ......................................................................................... 11
Gambar 2.7 Dust collector ................................................................................... 11
Gambar 2.8 Feed water tank ................................................................................ 12
Gambar 2.9 Daerator tank ................................................................................... 12
Gambar 2.10 Boiler feed pump ........................................................................... 13
Gambar 2.11 Secondary air fan........................................................................... 13
Gambar 2.12 Induced draft fan ........................................................................... 13
Gambar 2.13 Primary air fan .............................................................................. 14
Gambar 2.14 Cerobong asap ............................................................................... 14
Gambar 2.15 Ash convenyor dan penampungan ash .......................................... 15
Gambar 2.16 Savety valve .................................................................................. 15
Gambar 2.17 Gelas penduga ............................................................................... 16
Gambar 2.18 Blow down valve .......................................................................... 16
Gambar 2.19 Manometer .................................................................................... 17
Gambar 2.20 Kran pemasukan air....................................................................... 17
Gambar 2.21 Panel utama ................................................................................... 18
Gambar 2.22 Fiber yang telah dihaluskan ............................................................ 19
Gambar 2.23 Cangkang yang telah dihaluskan .................................................... 20
Gambar 2.24 Kulit kayu yang telah dihaluskan .................................................. 20
Gambar 2.25 Bagan alir siklus rankine sederhana .............................................. 21
Gambar 2.26 Diagram T-s siklus Rankine sederhana ......................................... 21
Gambar 2.27 Diagram alir siklus Rankine dengan satu tingkat ekstraksi .......... 22
Gambar 2.28 DiagramT-s siklus Rankine dengan satu tingkat ekstraksi ........... 22
Gambar 2.29 Diagram T-s .................................................................................. 26
Gambar 3.1 Orificemeter .................................................................................... 30
Gambar 3.2 Steam flow meter ............................................................................ 31
Gambar 3.3 Termometer ..................................................................................... 31
Gambar 3.4 Manometer ...................................................................................... 32
Gambar 3.5 Bom Kalorimeter............................................................................. 32
Gambar 3.6 Blender ............................................................................................ 33
Gambar 3.7 Timbangan Digital .......................................................................... 33
Gambar 3.8 Alur pengerjaan skripsi ................................................................... 36
Gambar 4.1.Grafik hubungan tekanan superheater dengan jumlah
uap yang dihasilkan......................................................................... 86
Gambar 4.2.Grafik hubungan antara enthalpy uap dengan efisiensi boiler ........ 88
Gambar 4.3. Grafik hubungan antara tekanan superheater
dengan efisiensi boiler ................................................................... 90
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara temperature feed water
dengan efisiensi boiler ................................................................... 92
Gambar 4.5.Grafik hubungan antara produksi uap dengan efisiensi boiler ........ 94
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL
ARTI
SATUAN
η
Efisensi
(%)
T
Temperatur
(oC)
HHV
High heating value
(kj/kg)
LHV
Low heating value
(kj/kg)
h
Entalpi
(kJ/kg)
Wf
Konsumsi bahan bakar
(kg/jam)
Ws
Kapasitas produksi uap
(kg/jam)
Vg
Volume gas asap
(m3/kgBB)
P
Tekanan
(bar)
α
Faktor kelebihan udara
(%)
Gt
Berat gas asap teoritis
(kg/kgBB)
Berat gas asap sebenarnya
(kg/kgBB)
Ut
Kebutuhan udara teoritis
(kg/kgBB)
Us
Kebutuhan udara sebenarnya
(kg/kgBB)
Enthalpy feed water
(kJ/kg)
h3
Enthalpy uap
(kJ/kg)
Tekanan superheater
(bar)
Gs
h1
P3
ANALISA EFISIENSI WATER TUBE BOILER
BERBAHAN BAKAR FIBER, CANGKANG SAWIT DAN
KULIT KAYU MENGGUNAKAN METODE LANGSUNG
SKRIPSI
Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh:
Dosma Putra Lumban Gaol
110401029
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
ABSTRAK
Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi boiler adalah tekanan
superheater, temperature feed water, temperature uap, jumlah uap yang
dihasilkan, jumlah konsumsi bahan bakar, dan nilai kalor pembakaran bahan
bakar. Penggunaan perangkat lunak chemicallogic steamtab companion untuk
menghitung nilai enthalpy. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan
hubungan variasi tekanan superheater dengan efisiensi boiler, hubungan variasi
temperature feed water dengan efisiensi boiler, hubungan variasi jumlah uap yang
dihasilkan dengan efisiensi boiler, menganalisa nilai kalor bahan bakar fiber 50%
+ cangkang sawit 20% + kulit kayu 30%, dan menganalisa efisiensi boiler. Dari
hasil analisa yang telah dilakukan maka hubungan variasi tekanan superheater
dengan efisiensi boiler relatif turun, semakin tinggi tekanan superheater maka
efisiensi boiler semakin rendah. Hubungan variasi temperature feed water dengan
efisiensi boiler tidak konstan naik melainkan tidak teratur atau naik turun.
Hubungan variasi jumlah uap yang dihasilkan dengan efisiensi boiler relatif naik.
Nilai kalor pembakaran tinggi (HHV) adalah 18673,5558 kJ/kg, nilai pembakaran
rendah (LHV) adalah 17166,73986 kJ/kg. Nilai efisiensi boiler tertinggi yang
dihasilkan sebesar 65,96 % dan nilai efisiensi boiler terendah yang dihasilkan
adalah sebesar 55,45 %.
Kata kunci : boiler, nilai kalor bahan bakar, efisiensi boiler.
ABSTRACT
Some of the factors that affect the efficiency of the boiler is a superheater
pressure, water feed temperature, steam temperature, the amount of steam
produced, the amount of fuel consumption and calorific value fuel combustion.
Steamtab chemicallogic use companion software to calculate the value of
enthalpy. The aim of this study is to get relations variations in pressure
superheater with boiler efficiency, the relationship of variation of temperature
feed water to the boiler efficiency, the relationship varying the amount of steam
produced by the boiler efficiency, analyzing the calorific value of the fuel fiber
50% + palm shells 20% + bark 30 %, and analyze the efficiency of the boiler.
From the analysis that has been done then the relationship with the variation of
pressure superheater boiler efficiency is relatively lower, the higher pressure
boiler superheater then the lower the efficiency. Temperature variations
relationship with the efficiency of the boiler feed water is not constant but
irregular or ride up and down. Relationship varying the amount of steam
produced by the boiler efficiency relative rise. Burning high calorific value (HHV)
is 18673.5558 kJ / kg, a low combustion value (LHV) is 17166.73986 kJ / kg. The
highest value boiler efficiency produced by 65.96% and the lowest value resulting
boiler efficiency is equal to 55.45%.
Keywords: boiler, calorific value fuel, boiler efficiency.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala rahmat dan karunia-Nya yang telah memberikan berkat, kesehatan dan
hikmat, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Penelitian Tugas Akhir di
PT.Toba Pulp Lestari, Tbk.
Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Analisa
Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber, Cangkang Sawit dan Kulit
Kayu Menggunakan Metode Langsung”
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu penulis selama pelaksanaan Penelitian Tugas Akhir
maupun dalam penyusunan laporan. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Abangda Paulus Purba, S.T dan Bapak Gortap Silaban selaku pembimbing
lapangan penulis yang telah memberikan gambaran mengenai Water Tube
Boiler dan memberikan data-data yang penulis butuhkan dalam penelitian
ini.
5. Bapak Arlodis Nainggolan yang telah memberikan ijin kepada penulis
dalam melakukan pengujian nilai kalor bahan bakar yang penulis butuhkan
dalam penelitian ini.
6. Semua karyawan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk yang telah meluangkan
waktunya untuk meninjau ke lapangan dan membantu penulis dalam
melakukan pengujian nilai kalor bahan bakar yang penulis butuhkan dalam
penelitian ini.
7. Kedua orang tua penulis, Ayahanda P. Lumban Gaol dan Ibunda T.
Manullang, serta saudara penulis Rivanna, Doharman, Lidia, Yon Rico,
Anisyah, Alex dan Winda atas kasih sayang, doa dan dukungan yang
tidak berkesudahan kepada penulis.
8. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2011 juga temanteman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah
menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis
”Solidarity Forever”.
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik
maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun dari pembaca demi terciptanya laporan yang lebih baik
di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat
memberikan manfaat bagi pembacanya.
Medan,
Juli 2015
Dosma Putra Lumban Gaol
NIM.110401029
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK .......................................................................................................... i
ABSTRACT ........................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... v
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
DAFTAR SIMBOL ............................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Tujuan Penelitian .............................................................................. 2
1.3 Batasan Masalah................................................................................ 2
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 3
1.5 Metodologi Penulisan........................................................................ 3
1.6 Sistematika Penulisan........................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 5
2.1 Pengertian Boiler ............................................................................... 5
2.2 Prinsip Kerja Boiler........................................................................... 6
2.3 Klasifikasi Boiler .............................................................................. 7
2.4 Komponen Boiler .............................................................................. 8
2.5 Bahan Bakar ...................................................................................... 18
2.6 Siklus Rankine .................................................................................. 20
2.7 Metode Pengujian Efisiensi Boiler.................................................... 23
2.8 Proses Pembentukan Uap .................................................................. 25
2.9 Nilai Kalor (Heating Value) .............................................................. 26
2.10 Kebutuhan Udara Pembakaran ........................................................ 27
2.11 Gas Asap ......................................................................................... 28
2.12 Volume Gas Asap ........................................................................... 29
2.13 Perhitungan Efisensi Boiler............................................................. 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 30
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 30
3.1.1 Tempat Penelitian ............................................................... 30
3.1.2 Waktu Penelitian ................................................................ 30
3.2 Alat dan Bahan .................................................................................. 30
3.2.1 Alat ..................................................................................... 30
3.2.2 Bahan .................................................................................. 34
3.3 Prosedur Penelitian............................................................................ 34
3.4 Analisa Data ...................................................................................... 35
3.5 Skema Alur Pengerjaan Skripsi ....................................................... 36
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN .......................................... 37
4.1 Bahan Bakar Boiler ........................................................................... 37
4.2 Nilai Kalor Bahan Bakar ................................................................... 39
4.2.1 Analisa Nilai Kalor Bahan Bakar Fiber 50 % + Cangkang
Kelapa Sawit 20 % + Kulit Kayu 30 % .................................. 40
4.3 Kebutuhan Udara Bahan Bakar ......................................................... 41
4.4 Perhitungan Gas Asap ....................................................................... 41
4.5 Volume Gas Asap ............................................................................. 42
4.6 Perhitungan Efisiensi Boiler ............................................................. 42
4.6.1 Perhitungan Efisiensi Boiler Saat Baru .............................. 43
4.6.2 Analisa Berdasarkan Data 1 ............................................... 44
4.6.3 Analisa Berdasarkan Data 2 ............................................... 46
4.6.4 Analisa Berdasarkan Data 3 ............................................... 47
4.6.5 Analisa Berdasarkan Data 4 ............................................... 49
4.6.6 Analisa Berdasarkan Data 5 ............................................... 50
4.6.7 Analisa Berdasarkan Data 6 ............................................... 52
4.6.8 Analisa Berdasarkan Data 7 ............................................... 53
4.6.9 Analisa Berdasarkan Data 8 ............................................... 55
4.6.10 Analisa Berdasarkan Data 9 ............................................. 56
4.6.11 Analisa Berdasarkan Data 10 ........................................... 58
4.6.12 Analisa Berdasarkan Data 11 ........................................... 59
4.6.13 Analisa Berdasarkan Data 12 ........................................... 61
4.6.14 Analisa Berdasarkan Data 13 ........................................... 62
4.6.15 Analisa Berdasarkan Data 14 ........................................... 64
4.6.16 Analisa Berdasarkan Data 15 ........................................... 65
4.6.17 Analisa Berdasarkan Data 16 ........................................... 67
4.6.18 Analisa Berdasarkan Data 17 ........................................... 68
4.6.19 Analisa Berdasarkan Data 18 ........................................... 70
4.6.20 Analisa Berdasarkan Data 19 ........................................... 71
4.6.21 Analisa Berdasarkan Data 20 ........................................... 73
4.6.22 Analisa Berdasarkan Data 21 ........................................... 74
4.6.23 Analisa Berdasarkan Data 22 ........................................... 76
4.6.24 Analisa Berdasarkan Data 23 ........................................... 77
4.6.25 Analisa Berdasarkan Data 24 ........................................... 79
4.6.26 Analisa Berdasarkan Data 25 ........................................... 80
4.6.27 Analisa Berdasarkan Data 26 ........................................... 82
4.6.28 Analisa Berdasarkan Data 27 ........................................... 83
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 96
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 96
5.2 Saran ................................................................................................. 97
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 98
LAMPIRAN ........................................................................................................ xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data hasil percobaan Bom Kalorimeter .............................................. 35
Tabel 4.1 Komposisi dari unsur-unsur kimia bahan bakar ................................. 38
Tabel 4.2 Hasil analisa nilai kalor bahan bakar fiber 50 % + cangkang
sawit 20 % + kulit kayu 30 % ............................................................. 41
Tabel 4.3 Hubungan tekanan superheater dengan steam flow ............................ 85
Tabel 4.4 Hubungan enthalpy uap dengan efisiensi boiler ................................. 87
Tabel 4.5 Hubungan tekanan superheater dengan efisiensi boiler ...................... 89
Tabel 4.6 Hubungan temperature feed water dengan efisiensi boiler ................. 91
Tabel 4.7 Hubungan antara steam flow dengan efisiensi boiler ......................... 93
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ketel uap pipa api............................................................................ 7
Gambar 2.2 Ketel uap pipa air ............................................................................ 8
Gambar 2.3 Bagian-bagian boiler ....................................................................... 9
Gambar 2.4 Ruang bakar .................................................................................... 10
Gambar 2.5 Steam drum ...................................................................................... 10
Gambar 2.6 Air heater ......................................................................................... 11
Gambar 2.7 Dust collector ................................................................................... 11
Gambar 2.8 Feed water tank ................................................................................ 12
Gambar 2.9 Daerator tank ................................................................................... 12
Gambar 2.10 Boiler feed pump ........................................................................... 13
Gambar 2.11 Secondary air fan........................................................................... 13
Gambar 2.12 Induced draft fan ........................................................................... 13
Gambar 2.13 Primary air fan .............................................................................. 14
Gambar 2.14 Cerobong asap ............................................................................... 14
Gambar 2.15 Ash convenyor dan penampungan ash .......................................... 15
Gambar 2.16 Savety valve .................................................................................. 15
Gambar 2.17 Gelas penduga ............................................................................... 16
Gambar 2.18 Blow down valve .......................................................................... 16
Gambar 2.19 Manometer .................................................................................... 17
Gambar 2.20 Kran pemasukan air....................................................................... 17
Gambar 2.21 Panel utama ................................................................................... 18
Gambar 2.22 Fiber yang telah dihaluskan ............................................................ 19
Gambar 2.23 Cangkang yang telah dihaluskan .................................................... 20
Gambar 2.24 Kulit kayu yang telah dihaluskan .................................................. 20
Gambar 2.25 Bagan alir siklus rankine sederhana .............................................. 21
Gambar 2.26 Diagram T-s siklus Rankine sederhana ......................................... 21
Gambar 2.27 Diagram alir siklus Rankine dengan satu tingkat ekstraksi .......... 22
Gambar 2.28 DiagramT-s siklus Rankine dengan satu tingkat ekstraksi ........... 22
Gambar 2.29 Diagram T-s .................................................................................. 26
Gambar 3.1 Orificemeter .................................................................................... 30
Gambar 3.2 Steam flow meter ............................................................................ 31
Gambar 3.3 Termometer ..................................................................................... 31
Gambar 3.4 Manometer ...................................................................................... 32
Gambar 3.5 Bom Kalorimeter............................................................................. 32
Gambar 3.6 Blender ............................................................................................ 33
Gambar 3.7 Timbangan Digital .......................................................................... 33
Gambar 3.8 Alur pengerjaan skripsi ................................................................... 36
Gambar 4.1.Grafik hubungan tekanan superheater dengan jumlah
uap yang dihasilkan......................................................................... 86
Gambar 4.2.Grafik hubungan antara enthalpy uap dengan efisiensi boiler ........ 88
Gambar 4.3. Grafik hubungan antara tekanan superheater
dengan efisiensi boiler ................................................................... 90
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara temperature feed water
dengan efisiensi boiler ................................................................... 92
Gambar 4.5.Grafik hubungan antara produksi uap dengan efisiensi boiler ........ 94
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL
ARTI
SATUAN
η
Efisensi
(%)
T
Temperatur
(oC)
HHV
High heating value
(kj/kg)
LHV
Low heating value
(kj/kg)
h
Entalpi
(kJ/kg)
Wf
Konsumsi bahan bakar
(kg/jam)
Ws
Kapasitas produksi uap
(kg/jam)
Vg
Volume gas asap
(m3/kgBB)
P
Tekanan
(bar)
α
Faktor kelebihan udara
(%)
Gt
Berat gas asap teoritis
(kg/kgBB)
Berat gas asap sebenarnya
(kg/kgBB)
Ut
Kebutuhan udara teoritis
(kg/kgBB)
Us
Kebutuhan udara sebenarnya
(kg/kgBB)
Enthalpy feed water
(kJ/kg)
h3
Enthalpy uap
(kJ/kg)
Tekanan superheater
(bar)
Gs
h1
P3