ke pada boiler dan dist uap by rd
TRANSCRIPT
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
1/42
PT. ENERGY MANAGEMENT INDONESIA (Persero)Oleh :
Ruby DharmapalaDiv. Operasional
Konservasi Energi
Pada Boiler
dan
Distribusi Uap
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
2/42
Pemanfaatan Uap
PenggunaSistem DistribusiBoiler
Pipa
Katup
Steam trap Isolasi
Tangki kondensat
Pompa
Pipa api
Pipa air
Waste heatboiler
Pemanasanlangsung
Pemanasantak langsung
Pembangkittenaga
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
3/42
Suatu bejana tekan dimana air/fluidadipanaskan oleh gas hasil pembakaran;
Uap yang dihasilkan digunakan untukberbagai proses;
Merupakan peralatan konversi energi.
Boiler
Uap (Steam)
Air pada fasa gas yang dihasilkan oleh prosespemanasan.
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
4/42
Water Tube BoilerFire Tube Boiler
Jenis-jenis Boiler
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
5/42
Chain Grate BoilerSpreader StokerBoiler
Jenis-jenis Boiler
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
6/42
Pulverized Coal BoilerPackaged Boiler
OilBurner
To
Chimney
Jenis-jenis Boiler
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
7/42
Panas yang terbawa keluar oleh gas buang, tanpa uap air (dry flue gas loss)
Panas yang terbawa keluar oleh uap air panas, termasuk panas sensibel dan laten
Komponen bahanbakar yang tak terbakar dan produk pembakaran tak sempurna,
termasuk so l id-ash combust ib ledan CO dalam gas buang
Kehilangan panas dari dinding boiler melalui isolasi (radiasi dan konveksi)
Panas yang terbawa keluar bersama airb lowdown
E
Bahanbakar
Uap Gas buang
Blowdown
combustible ash
radiasi dan
konveksi
100%
heat
75% 18%
3%
4%
Boiler
Efisiensi 75%A
BC
D
F
Metode langsung
Efisiensi = B/A
Metode Tidak langsung
Efisiensi = 1- (C+D+E+F)/A
Rugi-Rugi/Panas Hilang Pada Boiler
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
8/42
Tingkat Pembebanan (%)
0 20 40 60 80 1000
5
10
R
ugi-rugiEfisiens
i(%)
15
20
25
30
Gas dapat bakar/Combustibles (CO)Radiasi + Konveksi
Rugi Flue Gas
Rugi EfisiensiTotal
Rugi-Rugi Efisiensi
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
9/42
4
RugiEfisiensi(%
)
6
8
10
2
0
Peningkatan TemperaturFlue gas(oC)
0 50 100 150 200
Rugi Efisiensi Boiler Karena
Peningkatan Temperatur Flue Gas
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
10/42
R
ugiPanas(kW/m2)
5
0
Perbedaan Temperatur Dalam-Luar (oC)
0 100
20
25
30
35
200 300 400 500 600
10
15
Kehilangan Panas Radiasi & Konveksipada Permukaan Datar Boiler
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
11/42
2
Bah
anbakarTerbuan
g(%)
3
4
1
0
Blowdown (%)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Temperatur Air Umpan 15.5oC
% Bahanbakar Terbuang = % Rugi Efisiensi
Efek Laju Air Blowdown
Terhadap Pemborosan Bahan Bakar
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
12/42
Pemborosan Bahan Bakar
Karena Endapan Kerak di Pipa Air
4Bah
anbakarTerbuang(%)
6
8
2
0
Ketebalan Endapan Kerak (inchi)
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
10
12
14
16
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
13/42
Efisiensi Boiler
Mengurangikerugian panas
Flue gas Blow down
Radiasi/konveksi
Pemanfaatan panas fluegas
Pemanasan awal airumpan
Pemanasan awal udarapembakaran
Pengontrolan kecepatanfan, blower & pompa
Memaksimalkan bebanboiler
Sistem bahan bakar
Pembakaran sempurna Perpindahan panas ke
air boiler
Optimalisasikonversi energi
Meningkatkan kinerjasistem
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
14/42
mengurangi BB boiler 28%.dg burner atomisasi udara/uap,Mengganti burner konvensional,8.
menghemat BB boiler 212%,dg biaya relatif rendah.
menggunakan katup Bahan Bakarberkarakteristik,
Penyesuaian rasio udara/BBsepanjang rentang beban,
7.
menghemat BB boiler 210%,dg biaya alat tipikal $ 1.500.
menggunakan sistem kontroldraftpengapian tinggi,
Pengontrolan excess air,6.
menghemat BB boiler sekitar
2%.
untuk setiap pengurangan
sebesar 3%,
Mengurangi kadar O2 yang
tinggi pada gas buang,
5.
menghemat BB boiler 220%.deteksi/koreksi rugi2excess air,smoke, BB tak terbakar, jelaga,temp. stackyg tinggi,
Melakukan tune-up secarakomprehensif dg peralatan testdg akurasi yg baik,
4.
Perbaikan program perawatanboiler,
Pengaturan manajemenpembebanan,
Teknik manajemen pembebananyg efektif,
Cara-cara Konservasi Energipada Boiler
menghemat sekitar 2% drtotal energi pd fasilitas, simple
paybacksekitar 5 bulan.
al.: optimasi rasio udara/BB,perawatan burner, tubing,
3.
menghemat konsumsi BBsampai dgn 50%.
al.: penyesuaian kapasitas thdbeban boiler scr optimal
2.
menghemat pemakaian energitotal hingga 7% pd fasilitastipikal, dg simple paybackkurang dari 2 thn.
al.: mengoperasikan boiler padaseting pengapian tinggi, ataumemasang boiler dg kapasitaslbh kecil,
1.
Penghematan Yang DapatDicapai
Cara-cara Pelaksanaan/Implementasi
No.
Beberapa Cara Konservasi Energi
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
15/42
menghemat BB hingga 5%.dg menggunakan economizer,Pemanfaatan panas gas buangu/ pemanasan awal air umpan,
18.
mengurangi BB boiler 23%dan hilang air BD hingga 20%.
mengganti kontrol manual dgsistem kontrol otomatis,
Perbaikan sistem kontrol padaair blowdown,
17.
mengurangi BB boiler 1%.dg setiap kenaikan temperatur airumpan sebesar 11oF,
Menaikkan temperatur airumpan masuk boiler,
16.
mengurangi BB boiler 2
5%.menggunakan alat pemanfaatpanas buang air blowdown,Pemanfaatan panas blowdown(blowdownheat recovery),15.
- mengurangi BB boiler 2%.
- mengurangi BB s/d 8%.
- pembuangan 1/32 inch kerak,
- pembuangan 1/8 inch kerak,
Membuang kerak pd permukaanperpindahan panas (tubing2),
14.
menghemat 2% dr total energifasilitas,simple payback
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
16/42
Fluidized BedCombustion (FBC) Boiler
Penggantian boilerLayak dilakukan jika boileryang ada sudah tua dan tidakefisien; tidak memungkinkan
untuk diganti bahan bakarnyadengan bahan bakar yang lebihefisien; ukurannya terlalu kecilatau terlalu besar darikebutuhan; dan tidak dirancanguntuk kondisi beban ideal.
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
17/42
Diagram Fase Uap
Temperature
Liquid
region
Critical
point
Saturated
vapour line
Superheat
region
Lines of
constant
pressure
Enthalpy
hfg
Saturated
liquid line
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
18/42
Skema Distribusi Uap
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
19/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Pemipaan Material pipa umumnya terbuat dari carbon
steel;
Ukuran pipa tidak boleh terlalu kecil karenaakan mengganggu proses;
Pada perancangan ukuran pipa, penurunan
tekanan diharapkan 0,1 bar/50 m;
Kecepatan aliran uap biasanya 25 40 m/det
untuk uap jenuh.
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
20/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Layout Pemipaan Instalasi jalur utama biasanya dibuat menurun kearah
aliran steam sekitar 1:100 (turun 0,5 m untuk panjang pipa
50 m);
Untuk menjaga kecepatan tetap pada 25 to 40 m/det, jalur
cabang tidak boleh lebih dari 10 m;
Untuk jalur cabang, pengambilan uap harus dari atas utk
mendapatkan uap yang bebas kondensat & kotoran.
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
21/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Layout Pemipaan
Kondensat harus bisa mencapai steam trap
yang jaraknya 30 50m;
Contoh: pipa diameter 100 mm, panjang 30 myang membawa steam 7 kg/cm2 dapat
menghasilkan kondensat sekitar 10 kg/jam.
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
22/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Kontrol
Air Venting : mengeluarkan udara atau gasyang tidak terkondensasi di dalam aliran uap.
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
23/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Kontrol
Strainer: menghilangkan padatan dari aliransteam untuk melindungi peralatan dari efek
buruknya (kerak, karat, dll.);
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
24/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Kontrol
Separators : memisahkan kandungan air yangterdapat dalam aliran uap
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
25/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Kontrol
Filter: untuk menghilangkankandungan partikel pada aliran
uap;
Digunakan pada injeksi uap
langsung ke dalam proses, untuk
menghindari kontaminasi yang
dapat menyebabkan kerusakan
pada hasil produksi ;
Sintered
stainless
steel filter
element
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
26/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Kontrol
Steam traps : sejenis kran untuk mengeluarkankondensat maupun udara dari jalur pemipaan
tanpa mengeluarkan uap;
Tipe : Thermostatic, Mechanical, Thermodinamic
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
27/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
Pengembalian KondensatKondensat yang terbentuk biasanya dikembalikan
sebagai umpan boiler;
Keuntungan : masih mengandung energi panas, sehingga
butuh lebih sedikit energi untuk merubahnya
menjadi uap;
mengurangi konsumsi fresh make-up water;mengurangi biaya pengolahan air umpan
boiler;
mengurangi dampak terhadap lingkungan
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
28/42
Komponen Sistem Distribusi Uap
IsolasiMenjaga supaya panas tidak keluar dari sistem;
Keuntungan :
mencegah korosi; menyerap getaran;
kontrol proses yang lebih baik;
menurunkan konsumsi BBM secara
keseluruhan.
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
29/42
1. Pengelolaan steam trap
2. Mencegah kebocoran uap
3. Penyediaan uap kering utk proses4. Penggunaan uap pada tekanan
serendah mungkin
5. Mengurangi penghalang transfer panas
6. Mengisolasi pipa dan kelengkapannya
7. Meningkatkan pemanfaatan kondensat
8. Pemanfaatan uap tekanan rendah
Peluang Konservasi Energi
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
30/42
Pemeriksaan steam trap :
Visual : aliran dan variasi aliran;
Pemeriksaan suara yang
ditimbulkan oleh aliran;
Temperatur keluar pada outlet;
Perawatan rutin
Penggantian komponen
Penggantian steam trap
Pengelolaan Steam Trap
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
31/42
Kebocoran dengan diameter lubang
sebesar 3 mm pada pemipaan uap
bertekanan 7kg/cm
2
memboroskan33 KL BBM per tahun;
Menutup semua kebocoran dapat
menghemat konsumsi uap sampai
5%.
Mencegah Kebocoran Uap
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
32/42
1500Panjang semburan (mm)
10
20
30
40
50
60
0250 500 750 1000 1250
Bocoranuap(kg/jam)
Kurva Estimasi Bocoran Uap
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
33/42
Kurva Estimasi Bocoran Uap
10 13 16Steam Pressure (bar)
0,1
1
10
100
1000
41 7 19 22
LeakRate(kg/hr)
0.8
1.6
3.2
6.4
12.8
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
34/42
Menyediakan Uap Kering untukProses
Menyediakan uap
sedikit lewat jenuh
supaya sampai diujung proses pada
keadaan kering;
Menggunakan
separator untukmengeringkan
steam
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
35/42
Hanya latent heat dalam uap yang dipakai
untuk proses pemanasan sehingga dipilih
yang nilainya sebesar mungkin;
Menggunakan Uap pada TekananSerendah Mungkin
2151.3 KJ/kg
579.4 KJ/kg
2054 KJ/kg
716.8 KJ/kg
2730.7 KJ/kg 2770.8 KJ/kg Total Heat
Latent Heat
Sensible Heat
2.4 bar, 121.5oC 6.8 bar, 164.3oC
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
36/42
Penghalang transfer panas : adanya
film udara, kondensat, kerak di
bagian steam maupun produk;
Meminimalkan PenghalangTransfer Panas
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
37/42
Kehilangan panas pada flens tidak
terisolasi setara dengan kehilangan
panas pada 0,6 m pipa tidak
terisolasi;
Pada pipa uap diameter 0.15 m
dengan 5 flens terbuka, panas yang
hilang setara dengan pemborosan5 ton batubara atau 3000 liter BBM
per tahun.
Isolasi
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
38/42
Isolasi
0 50 100 150 200 2500
1
2
3
4
5
6
HeatLossMJ/mpe
rhour
170 oC
1 m
Pipe Temperature oC
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
39/42
Isolasi
I
H
I + H
Cost
Insulation Thickness
Costs of
insulation
Heat loss
savings
Economic
Thickness of
Insulation (ETI)
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
40/42
Kehilangan panas pada flens tidak
terisolasi setara dengan kehilangan
panas pada 0,6 m pipa tidak
terisolasi;
Pada pipa uap diameter 0.15 m
dengan 5 flens terbuka, panas yang
hilang setara dengan pemborosan5 ton batubara atau 3000 liter BBM
per tahun.
Pemanfaatan Kembali Kondensat
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
41/42
Pemanfaatan Kembali Kondensat
%
BoilerFuelSaved
25
50
75
100
20 30 40 50 60 70 80 9060 80 100 120 140 160 180 200
oCoF
2
4
6
8
10
12
Condensate Temperature
14
-
7/27/2019 KE Pada Boiler Dan Dist Uap by RD
42/42
Digunakan sebagai air panas;
Dicampur dengan uap tekanan tinggiuntuk menghasilkan uap tekanan
medium.
Pemanfaatan Uap Tekanan
Rendah
MOTIVE
STEAM
H.P.
DISCHARGE
STEAM
M.P.
SUCTION
STEAM L.P.Thermo-compressor