Karya Akhir
PENGGUNAAN DEAERATOR DAN ECONOMIZER SEBAGAI
INSTRUMENT PENDUKUNG DALAM PEMANASAN AIR
PADA PROSES KERJA BOILER
(APLIKASI PADA POWER PLANT PT. CANANG INDAH)
O
L
E
H
Nim : 035203033
Nama : ADE KURNIAWAN SAPUTRA
PROGRAM DIPLOMA – IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Pemakaian alat instrument pada saat ini sangat dibutuhkan terutama pada industri. Selain itu, didalam aplikasinya juga terdapat beberapa peralatan – peralatan pendukung yang berguna untuk penghematan biaya operasional dalam proses pembakaran air menjadi steam, Deaerator dan Economizer adalah merupakan peralatan pendukung tersebut.
ABSTRAK
Pemakaian alat instrument pada saat ini sangat dibutuhkan terutama pada industri. Selain itu, didalam aplikasinya juga terdapat beberapa peralatan – peralatan pendukung yang berguna untuk penghematan biaya operasional dalam proses pembakaran air menjadi steam, Deaerator dan Economizer adalah merupakan peralatan pendukung tersebut.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Masalah
Didalam suatu pabrik yang mempunyai system pembangkit tenaga listrik ( Power Plant ) terutama pada pembangkit listrik tenaga uap ( PLTU ) sangat banyak menggunakan peralatan instrumentasi sebagai komponen vital dalam pengoperasiannya. Untuk itu peralatan tersebut harus dapat menghasilkan hasil pengukuran dengan baik dan akurat. Pada proses nya, PLTU menggunakan air sebagai bahan baku yang dibakar didalam boiler dan menghasilkan steam ( Uap )
untuk memutar turbin dan generator sehingga dapat menghasilkan listrik.
I.2. Tujuan Karya Akhir
Adapun tujuan dari karya akhir ini adalah
1. Untuk memenuhi syarat menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik.
2. Mengetahui dan memahami cara kerja Deaerator & Economizer dan penggunaannya sebagai instrument ekonomis, serta penggunaannya pada proses pemanasan air menjadi steam.
I.3. Tinjauan Umum
Deaerator & Economizer merupakan salah satu dari perkembangan teknologi dibidang instrumentasi, khususnya pada pemanasan air. Dengan menggunakan Deaerator dan Economizer ini akan lebih mempercepat proses pemanasan air hingga menjadi steam. Pemanasan air di alat ini hanyalah memanfaatkan steam sisa hasil pembakaran dan memanfaatkan gas panas yang berasal dari ruang pembakaran
pemanasan yang terkonsentrasi dititik tersebut sehingga akan merusak karena overheating.
Air yang dipanaskan adalah berasal dari air tanah atau Raw Water yang pada suhu awal nya sekitar 30 o C - 50 o C, dan setelah itu dialirkan atau dikirim ke Deaerator untuk dipanaskan lebih lanjut hingga ke suhu 100 o C – 105 o C. pemanasan air dalam deaerator adalah dengan memanfaatkan sisa steam yang terbuang pada saat steam ditembakkan ke turbin, dengan kata lain sisa steam untuk memutar turbin dialirkan ke deaerator melalui pipa – pipa kapiler dengan menggunakan Feeding Pump. Level air pada deaerator dijaga mulai dari 1600 m 3 – 1800 m 3
Economizer adalah suatu alat mekanik yang berfungsi untuk mengurangi konsumsi energi, atau untuk melakukan pemanasan pada fluida sebelum memasuki boiler. Pemanasan didalam nya memanfaatkan gas buangan dari pembakaran dalam boiler, oleh sebab itu letak dari economizer dipasangkan dengan boiler. Didalam economizer ini terdapat pipa – pipa kapiler yang berisi uap air yang telah dipanaskan di deaerator. Pemanasan uap air di economizer biasanya sampai pada suhu 150
yang merupakan ketentuan untuk menjaga kestabilan tekanan didalam deaerator tersebut. Pengkuran level air menggunakan alat ukur analog dan digital, alat ukur analog disini digunakan pressure gauge dan alat ukur digital nya menggunakan transmitter electric dan dapat dilihat di display monitor dalam ruang control.
o
Aliran uap air dalam economizer menuju boiler menggunakan satu pompa dari deaerator tadi, jadi prinsipnya uap air hanya melewati economizer sampai menuju pembakaran dalam boiler.
I.4. Rumusan Masalah
• Bagaimana proses pemanasan air menjadi steam didalam Deaerator & economizer.
• Bagaimana cara kerja Deaerator & Economizer sebagai komponen ekonomis dalam konsumsi energi.
• Bagaimana proses aliran steam hingga memutar turbin.
I.5. Batasan Masalah
Mengigat masalah yang akan diangkat sebagai karya akhir ini mempunyai ruang lingkup yang relatif luas, maka penulis membatasi masalah karya akhir ini pada :
• Hanya membahas prinsip kerja, cara kerja Deaerator & Economizer.
• Tidak membahas secara mendetail alat – alat pendukung proses
pengontrolan dan fungsi peralatan tersebut.
• Hanya membahas penggunaan Deaerator & Economizer pada proses pemanasan air.
I.6. Metode Penulisan
Metode penulisan yang dipergunakan dalam penulisan Karya Akhir ini antara lain sebagai berikut:
1. Dengan mempelajari teori dan pengamatan langsung di lapangan serta melakukan diskusi dengan pembimbing dilapangan dan juga operator di bagian pembangkit listrik tenaga uap sewaktu melaksanakan kerja praktek di PT. CANANG INDAH Belawan - Medan
2. Melakukan diskusi dengan Dosen Pembimbing Fakultas.
3. Dengan mencari buku-buku referensi dari beberapa pustaka dan mengambil artikel – artikel dari website yang dapat menunjang penyusunan Karya Akhir.
I.7. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan karya akhir ini, maka penulis membuat suatu sistematika penulisan. Sistematika penulisan ini merupakan urutan bab demi bab termasuk isi dari sub – sub babnya. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pembakaran air menjadi steam, teori dasar mengenai Deaerator & Economizer, dan teori alat-alat pendukung dalam proses pengontrolan pemanasan air menjadi steam.
BAB III : DEAERATOR & ECONOMIZER
Bab ini berisikan penjelasan mengenai Deaerator & Economizer, prinsip kerja, kontruksi alat, gambar keterpasangan peralatan, data teknis.
BAB IV : PROSES PEMANASAN AIR DIDALAM DEAERATOR
DAN ECONOMIZER
Bab ini menjelaskan proses pemanasan air didalam Deaerator & Economizer , menjelaskan kenapa Deaerator & Economizer
disebut suatu komponen penghematan bahan bakar dalam proses air menjadi steam.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1 Teori Dasar Ketel Uap
Ketel uap adalah pesawat atau bejana yang disusun untuk mengubah air menjadi uap dengan jalan pemanasan, dimana energi kimia diubah menjadi energi panas. Karena panas yang diperlukan untuk membuat uap air ini didapat dari hasil pembakaran, maka ketel harus mempunyai dapur sebagai tempat pembakar. Dimana ketel uap terdiri dari drum yang tertutup pada ujung serta pangkal nya dan dalam perkembangannya dikenal dengan ketel pipa api dan ketel pipa air.
Konstruksi ketel uap berhubungan dengan sifat yang dimiliki oleh air terutama uap serta peristiwa yang terjadi pada pembentukan uap. Naiknya temperature air terjadi karena adanya panas yang diberikan nyala api terhadap air melalui dinding ketel yang berisikan gas panas hasil pembakaran.
Akibat pemberian panas secara terus menerus maka akan terbentuk gelembung-gelembung uap yang bergerak keatas permukaan. Hal ini akibat perbedaan berat jenis antara uap air dan air, selanjutnya air pun turun, begitulah bersirkulasi secara terus menerus selama terjadi nya pembakaran bahan baker masih berlangsung.
tegak dan mempunyai garis tengah yang kecil. Kemiringan dari pipa-pipa ini minimum 15%. Ketel pipa air ini lebih tepat untuk tekanan-tekanan uap yang besar, karena ukuran bagian-bagian ketel yang kecil dan dinding-dinding dapat dikatakan tidak ada sama sekali.
II.2 Deaerasi
Deaerasi adalah perlakuan terhadap air untuk menghilangkan gas-gas yang larut dalam air
Adapun gas-gas yang larut dalam air adalah : a. Oksigen ( O2 )
b. Karbondioksida ( CO2 ) c. Hidrogen ( H2S )
Pengaruh gas CO2 dalam air dapat menyebabkan air bersifat asam. Bila gas ini terkandung dalam air, maka air menjadi korosif terhadap pipa yang akan membentuk besi karbonat yang larut.
Didalam air yang terkandung 2-50 ppm CO2, air yang bersifat korosif. Gas yang mempercepat korosi adalah oksigen, korosif yang terjadi mengakibatkan lubang-lubang.
Untuk menghilangkan gas-gas terlarut seperti oksigen, dapat digunakan dengan cara mekanis dan kimiawi.
Metode deaerasi ini dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : 1. Metode deaerasi dengan sisitem pemanasan
rupa yang digunakan untuk proses kerja sesuai dengan yang diinginkan. Prinsip dasar dari deaerasi dengan sisitem pemanasan adalah apabila temperature dinaikkan pada air maka kelarutan dari gas-gas akan berkurang atau turun. Jadi syarat-syarat terjadinya deaerasi secara maksimal itu sangat tergantung pada temperature. Jika temperature tidak sesuai dengan yang seharusnya, maka deaerasi tersebut tidak berjalan baik. 2. Metode deaerasi dengan system penambahan zat kimia ( perlakuan kimia )
Deaerasi dengan system penambahan zat kimia adalah dengan cara memasukkan larutan kimia kedalam air.
II.3.1 Pengenalan Deaerator
Deaerator adalah alat yang bekerja untuk membuang gas-gas yang terkandung dalam air ketel, sesudah melalui proses pemurnian air ( water treatment ). Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai pemanas awal air pengisian ketel sebelum dimasukkan kedalam boiler. Deaerator bekerja berdasarkan sifat dari oksigen yang kelarutannya pada air akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu. Pengenalan deaerator dapat dilihat pada gambar II.1 berikut.
Alat deaerator ini terdiri dari dua drum dimana drum yang lebih kecil merupakan tempat pemanasan pendahuluan dan pembuangan gas-gas dari bahan air ketel, sedangkan drum yang lebih besar adalah merupakan tempat penampungan bahan air ketel yang jatuh dari drum yang lebih kecil di atasnya.
Pada drum yang lebih kecil terdapat spray nozzle yang berfungsi untuk menyemprot bahan air ketel menjadi butiran-butiran air halus adar proses pemanasan dan pembuangan gas-gas dari bahan air ketel lebih sempurna. Juga pada drum yang lebih kecil disediakan satu saluran vent agar gas-gas dapat terbuang ( bersama steam ) ke atmosfer.
Unsur utama dalam menentukan keberhasilan dari proses ini adalah kontak fisik antara bahan air ketel dengan panas yang diberikan oleh uap.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada proses deaerator adalah : a. Jumlah aliran air kondensat.
b. Jumlah aliran bahan air ketel. c. Tekanan dalam deaerator. d. Level air dalam deaerator.
Jika deaerator tidak dapat bekerja dengan baik dapat berpengaruh buruk terhadap system air umpan, system kondensat dan juga menaikkan pemakaian bahan kimia yang lebih tinggi.
Untuk mencapai efisiensi deaerator yang baik ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :
2. Pastikan steam / uap keluar / venting dari deaerator bahwa oksigen dan gas-gas yang tidak terkondensasi ikut keluar.
3. Lakukan inspeksi bagian dalam deaerator untuk memastikan semua komponen tidak mengalami kerusakan.
II.3.2 Bagian-Bagian Utama Deaerator
Untuk menunjang kerja deaerator, maka pada deaerator tersebut perlu dilengkapi dengan instrumen pengkuran, yang berguna untuk me-monitoring operasi atau kerja dari deaerator itu sendiri. Seperti yang terlihat pada gambar II.2 dibawah ini, bagian-bagian utama dari deaerator dan beberapa instrumen pengukuran yang melengkapinya.
II.3.3 Jenis-Jenis Deaerator
Adapun jenis-jenis deaerator yang sering dijumpai adalah : 1. Deaerator type Spray
Deaerator ini digunakan apabila air umpan perlu dipanaskan lebih dahulu dengan mempergunakan uap sebagai pemanas. Seperti gambar II.3 dibawah ini, uap yang masuk kedalam deaerator aliran memecahkan air menjadi serpihan-serpihan kecil yang mengakibatkan gas-gas yang larut dalam air dipaksa keluar sehingga konsentrasi oksigen dalam air turun.
Gambar II.3 : Deaerator Type Spray
2. Deaerator Vakum
Mekanisme kerja deaerator vakum adalah gas-gas yang larut dalam air dihilangkan dengan mempergunakan ejector uap atau atau dengan pompa vakum, untuk memperoleh vakum yang diperlukan, mekanisme deaerator vakum dapat dilihat pada gambar II.4 berikut.
Gambar II.4 : Deaerator Vakum 3. Deaerator type Tray
Pada deaerator tipe tray seperti yang terlihat pada gambar II.5 dibawah, memaksimalkan sekat-sekat ( Tray ) sebagai media untuk memperbesar ruang jatuh dari pada air sehingga molekul-molekul air akan saling terpisah satu dengan yang lainnya, jadi tray pada deaerator jenis ini adalah untuk memaksa molekul air untuk menyebar sehingga mempermudah pelepasan udara.
II.4 Teori Dasar Economizer
Economizer dapat diartikan sebagai penghemat bahan bakar dalam proses pemanasan air pengisian pada boiler. Alat ini juga mempunyai keuntungan yang lain, dimana air pengisian ( feed water ) masuk kedalam ketel dengan suhu yang lebih tinggi, sehingga air ketel tidak banyak mengalami pendinginan ketika memasukkan air pengisian yang baru. Dengan demikian pembuatan uap tidak banyak terganggu.
Economizer adalah sejenis alat penukar panas aliran silang dimana panas dipindahkan dari gas asap ( hasil pembakaran ) ke air pengisian ( feed water ) yang sedang masuk. Penyerapan di economizer ini juga dapat meningkatkan efisiensi ketel.
Fungsi dari economizer sebagai pemanas awal feed water sebelum masuk kedalam steam drum dimana panas yang diperoleh dari gas asap diserap oleh dinding-dinding pipa economizer untuk memanaskan air dalam pipa sehingga air tersebut menjadi saturated.
Gambar II.6 : Boiler Economizer
Gambar II.7 : Keterpasangan economizer pada recovery boiler
II.4.1 Perpindahan Panas
Dari titik pandang kerekayasaan ( engineering ) masalah kuncinya adalah penentuan laju perpindahan panas pada beda suhu yang ditentukan. Untuk menaksir biaya, kelayakan dan besarnya peralatan yang diperlukan untuk memindahkan sejumlah panas tertentu dalam waktu yang ditentukan harus diadakan analisa perpindahan panas yang terinci. Ukuran ketel, pemanas, mesin pendingin dan penukar panas bergantung tidak hanya pada kondisi-kondisi yang ditentukan. Beroperasinya dengan baik komponen-komponen peralatan tergantung pada kemungkinan pendinginan bagian-bagian logam tertentu dengan membuang panas secara terus menerus pada laju yang tinggi dari satu permukaan. Dari hal diatas menunjukkan bahwa hampir semua cabang perekayasaan dijumpai masalah perpindahan panas yang tidak dapat dipecahkan dengan penalaran thermodinamika saja, tetapi memerlukan analisa yang didasarkan ilmu perpindahan panas.
Adapun perpindahan panas dapat dilakukan :
a. Secara molekuler yang disebut dengan konduksi. Konduksi adalah perpindahan panas yang tidak disebabkan gerak mikroskopik medianya, tetapi disebabkan oleh gerak molekuler medianya. Dan berpindahnya panas dari daerah yang bersuhu lebih tinggi kedaerah yang suhunya lebih rendah didalam suatu medium ( padat, cair, atau gas ) atau antara medium-medium yang berlainanan dan bersinggungan secara langsung.
konveksi alamiah gerak dari cairan itu secara keseluruhan merupakan hasil dari perbedaan density karena perbedan suhu.
c. Secara gelombang electromagnet yang disebut radiasi. Radiasi adalah perpindahan panas dari suatu benda ke benda yang lain yang tidak bersentuhan dengan benda itu dengan perantara gerak gelombang melalui ruang. Perpindahan panas secara radiasi terjadi akibat perbedaan suhu dan dapat mengangkut energi melalui energi melalui medium yang tembus cahaya. Berikut gambar II.8 (sistem aliran fluida dalam economizer).
II.4.2 Mekanisme Pemanas Air Pengisian Ketel ( Economizer )
Economizer adalah suatu alat perlengkapan ketel yang digunakan untuk memanaskan air pengisian sebelum dimasukkan kedalam drum uap. Tujuan dari penggunaan efisiensi dari ketel disamping untuk mencegah agar suhu air dalam boiler tidak mendadak naiknya atau dengan kata lain economizer adalah suatu alat peningkatan efisiensi boiler dengan jalan mengabsorbsi kembali panas gas asap. Semakin rendah suhu gas asap keluar corong asap, makin kecil pula kerugian corong asap dan semakin berkurang pula kebutuhan bahan baker untuk membentuk uap pada kondisi tertentu. Jadi dapat dikatakan bahwa economizer itu menghemat pemakaian bahan bakar. Selain dapat menghemat bahan baker alat ini juga mempunyai keuntungan lain, yaitu air pengisian ( feed water ) dimasukkan kedalam ketel dengan suhu yang lebih tinggi, sehingga air ketel tidak banyak mengalami pendinginan ketika memasukkan air pengisian yang baru, dengan demikian pembuatan uap tidak banyak terganggu.
Keuntungan-keuntungan dari pemanas awal yang dilakukan terhadap air umpan pada saat masuk kedalam drum ketel, antara lain :
a. Dinding ketel tidak mengalami pengerutan sehingga drum ketel dapat lebih awet, dengan demikian biaya perawatanya menjadi lebih kecil. Lain halnya jika air yang masuk dalam keadaan dingin, dinding drum akan mengerut dan mudah pecah atau bocor.
b. Dengan memanfaatkan gas asap yang masih mempunyai temperature yang cukup tinggi untuk memanasi air sebelum masuk ke drum ketel, berarti akan memperbesar efisiensi ketel uap karena dapat memperkecil kerugian panas pada ketel.
c. Keuntungan berikutnya adalah dengan air yang dalam keadaan panas masuk kedalam drum ketel untuk menguapkannya hanya Dibutuhkan sedikit panas, sehingga dengan demikian untuk menguapkan air didalam tungku hanya dibutuhkan sedikit bahan bakar.
II.4.3 Elemen-elemen Pengkonstruksi Economizer
Secara umum economizer terkonstruksi atas bagian-bagian yang hampir sama dengan alat penukar panas lainya dimana bagian-bagian tersebut mempunyai tugas dan fungsi yang berbeda. Adapun elemen pengkonstruksi didalam economizer adalah sebagai berikut :
1. Shell
Shell adalah bagian dari economizer dan merupakan rumah untuk tube dan header. Antara tube dan header terdapat fluida yang menerima atau melepaskan panas sesuai dengan proses yang terjadi
2. Tube
Tube dapat dikatakan sebagai urat nadi pada proses perpindahan panas. Didalam dan diluar tube mengalir fluida. Fluida yang mengalir tersebut mempunyai kapasitas, temperature, tekanan, density serta jenis yang berbeda. Untuk mempertahankan posisi tube dan mencegah terjadinya getaran maka tube itu ditahan dengan sekat atau baffle. Tube juga harus mampu memindahkan panas antara fluida didalam tube dan fluida diluar tube.
Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi dalam pengkonstruksi tube adalah a. Kemampuan memindahkan panas yang tinggi.
b. Daya tahan terhadap panas. c. Daya tahan terhadap korosi d. Daya tahan terhadap erosi.
e. Mempunyai sifat plastic yang baik
Gambar II.9 : Susunan Tube alat penukar panas
Kemampuan untuk melepas atau menerima panas suatu alat penukar panas dipengaruhi oleh besarnya luas permukaan. Besarnya luas permukaan itu bergantung dari panjang, ukuran dan jumlah tube yang digunakan pada alat tersebut.
3. Baffle atau sekat
Baffle atau sekat yang dipasang pada economizer mempunyai beberapa fungsi yaitu :
a. Struktur untuk menahan tube ataupun mempertahankan posisi tube. b. Sebagai penahan atau mencegah terjadinya getaran pada tube.
Fungsi tersebut selalu menyatu pada setiap pemasangan baffle / sekat namun adakalanya satu sama lainnya harus diperketat persyaratannya untuk tujuan-tujuan yang khusus.
Ditinjau dari segi konstruksi nya, baffle atau sekat dapat diklasifikasikan dalam 4 kelompok yaitu :
a. Sekat plat berbentuk segmen ( segment baffle ) b. Sekat batang ( rod baffle )
c. Sekat mendatar ( longitudinal baffle )
d. Sekat sentuh langsung ( impingement baffle )
4. Header ( kotak pengumpul )
Header yang terdapat pada economizer ada dua buah, yaitu : a. Header ( kotak pengumpul ) atas
b. Header ( kotak pengumpul ) bawah
Fungsi dari header adalah sebagai tampat keterpasangan tube economizer, dimana pada header dibuat lubang-lubang konis yang sesuai dengan ujung-ujung tube. Sedangkan antara header atas dan header bawah ditekan satu sama lain diatas ujung-ujung tube sehingga diperoleh sambungan yang rapat dan tidak bocor.
5. Tie rods dan spacer
BAB III
DEAERATOR DAN ECONOMIZER
III.1 Deaerator
Deaerator adalah alat yang bekerja untuk membuang gas-gas yang terkandung dalam air umpan boiler, sesudah melalui proses pemurnian air ( water treatment ). Selain itu juga deaerator juga berfungsi sebagai pemanas awal air pengisian ketel sebelum dimasukkan kedalam boiler. Deaerator bekerja berdasarkan sifat dari oksigen yang kelarutannya pada air akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu.
Alat deaerator ini terdiri dari dua drum dimana drum yang lebih kecil merupakan tempat pemanasan pendahuluan dan pembuangan gas-gas dari bahan air ketel, sedangkan drum yang lebih besar adalah merupakan tempat penampungan bahan air ketel yang jatuh dari drum yang lebih kecil di atasnya.
III.1.1 Prinsip Kerja Deaerator
Bahan baku air yang akan diproses menjadi steam didapat dari Raw Water
atau air tanah yang sudah ditreatment sedemikian rupa sehingga didapat air yang memenuhi syarat dalam prosesnya menjadi steam. Proses menetralkan air tanah ini diproses pada unit Reverse Osmosis ( RO ) di PT. Canang Indah belawan. Penetralan air ini menggunakan bahan kimia seperti CaCO3 dan beberapa bahan kimia yang lain. Tujuan penetralan air adalah untuk menentukan pH air yang ditentukan dan menghilangkan mineral pada air dengan maksud menjaga pipa-pipa dan seluruh system pembuatan steam lainya.
Prinsip kerja deaerator pada Power Plant PT. Canang Indah adalah
• Air dari RO yang sudah dinetralkan dialirkan ke deaerator tank sampai pada
level yang ditentukan.
• Kemudian dari unit yang lain, dibuat suatu cairan kimia untuk pemeliharaan
pipa dari korosi yang dialirkan ke head atau kepala deaerator dan kemudian bercampur dengan air yang ada di deaerator tank dan setelah itu dialirkan keseluruh komponen pembuatan air menjadi steam.
III.1.2 Konstruksi Deaerator
Dalam hal ini Power Plant PT. Canang Indah menggunakan deaerator vertical yang diletakkan pada posisi sejajar dengan Coal Bin ( tempat bahan bakar batu bara sebelum di bakar ). Posisi peletakan deaerator ini tidak dipatokkan melainkan sesuai dengan konstruksi system pabrik itu sendiri. Gambar III.1 dan III.2 dibawah ini adalah gambar deaerator dan konstruksi deaerator Power Plant pada PT. Canang Indah.
Gambar III.2 : Konstruksi Deaerator
III.1.3 Keterpasangan alat Deaerator
Seperti yang disebutkan pada konstruksi deaerator, peletakkan deaerator tidak lah dipatokkan, akan tetapi tergantung pada posisi komponen system keseluruhan dan juga tergantung pada konstruksi pabrik itu sendiri. Dalam hal ini, PT. Canang Indah meletakkan deaerator bersamaan dengan komponen-komponen lainya seperti, boiler, control room, turbin, generator dan instrument lainya didalam satu gedung dengan tujuan penghematan dan efisiensi biaya dan tempat.
a. Vent Condensor
Condensor uap ini berfungsi untuk mengkondensasi gas-gas serta mengumpulkan gas-gas tersebut sebelum dikeluarkan ke atmosfer. Bagian dalam dari vent kondensor terbuat dari bahan stainless steel. Gas-gas yang sudah terpisahkan dari air akan keluar ke atmosfer melalui jalur vent. Katub didalam jalur ini harus dibuka sedikit sehingga pengeluaran gas tersebut dapat dilihat dengan keluarnya asap dari jalur vent.
b. Tray ( sekat-sekat )
Tray yang terdapat pada deaerator berfungsi sebagai media pemanas, tempat saringan dan juga sebagai tempat memperluas ruangan kondensasi uap.
c. Liquid level gas / gelas duga
Gelas penduga digunakan untuk mengetahui tinggi rendahnya permukaan air yang ada didalam tangki deaerator. Prinsip kerja alat ini adalah dengan bejana berhubungan. Garis tengah nya kira-kira 20mm dan panjangnya 300mm.
d. Termometer
e. Pressure gauge
Pembacaan pada pressure gauge ini menunjukkan besar tekanan uap didalam unit. Pressure gauge ini ditempatkan pada jalur pemasukkan uap yang diperlengkapi dengan kran.
f. Transmitter electro
Transmitter electro fungsinya sama dengan termometer untuk mengukur suhu. Tetapi perbedaannya pada alat ini terdapat cara pembacaanya.
g. Control Valve
Control valve ini disebut juga kran / katub control. Dimana alat ini banyak dipakai dalam pipa-pipa yang dilalui air. Control valve ini dapat digolongkan atas dua jenis yaitu analog dan digital.
III.1.4 Data Teknis Deaerator
Spinning Membrane Deaerator
Specification and Type : 50 Design Pressure : 0.2 Mpa Design Temperature : 300o C Effective Volume Of Water Tank : 25 m3
Total Weight : 7250 Kg
Rated Output : 50 t/h
Operation Temperature : 104o
• Centrifugal Pump
C
Operation Medium : Steam & Boiler Testing Pressure : 0.3 Mpa
Manufacture Date : 2006/02 Qingdao Changlong Power Equipment Co, LTD The People’s Republic China
Feeding Pump
Shenyang Noi Pump Manufacturing Works The People’s Republic China
Frame : 1L315M2-2B3
Power : 160 kW
Speed : 2980 rpm
Voltage : 380 V
Efficiency : 95.6 %
Power Factor : 0.92
Weight : 1160 Kg
Rating : SI
Insulation : F
Shandong Huali Electric Motor Group Co, LTD
III.2 Economizer
III.2.1 Prinsip Kerja Economizer
Air dari deaerator yang sudah dipanaskan dengan pemanasan awal dengan menggunakan steam sisa, kemudian dialirkan ke economizer dengan menggunakan feeding pum. Pemanasan didalam economizer adalah dengan memanfaatkan gas panas atau gas buang yang berasal dari pembakaran didalam boiler yang diarahkan langsung ke economizer sebelum dibuang melalui chimney atau cerobong. Berikut gambar III.3 system pemanasan didalam economizer.
III.2.2 Konstruksi Economizer
Konstruksi economizer adalah berdasarkan tipenya, ada tipe economizer yang tidak menyatu dengan boiler, dan ada juga economizer yang menyatu dengan boiler. Perbedaan kedua nya hanyalah pada peletakkan tempat pada penyusunan komponen dalam suatu pabrik. Pada PT. Canang Indah menggunakan economizer yang dihubungkan langsung dengan boiler, dan terpasang langsung saat dikeluarkan dari pabrikan nya. Dalam hal ini, spesifikasi alatnya bukan lah dari type economizer melainkan type dari boiler itu sendiri yaitu boiler recovery atau bisa juga disebut boiler economizer. Konstruksi economizer pada Power Plant PT. Canang Indah dapat dilihat pada gambar III.4 dibawah ini.
III.2.3 Keterpasangan Peralatan Pada Economizer
1. Soot blower
Soot blower yang terlihat pada gambar III.5 berikut ini adalah suatu peralatan mekanis yang digunakan untuk pembersihan bagian ketel seperti pada economizer dari endapan-ednapan abu (ash) yang lengket pada pipa-pipa economizer. Soot blower mengarahkan alat pembersih melalui mulut pipa ( nozzle ) pada abu yang lengket pada pipa-pipa economizer. Soot blower juga mencegah penyumbatan gas asap yag lewat.
2. Ash handling
Dalam membantu dan menjaga agar economizer tetap dalam kondisi baik, maka economizer dilengkapi dengan alat pembantu seperti ash handling seperti gambar III.6 berikut, yang berfungsi untuk menangkap abu yang telah dibersihkan oleh soot blower.
III.2.4 Data Teknis Boiler
• Steam Boiler
Model : UG-40/3.82-M2
Total Heating Surface : 12077 ft2 Nominal Capacity : 88185 lb/hr Manufacturing license Number : 20102009 Nominal Steam Temperature : 842 oF
Product No. : 04149
Max. Design Steam Capacity : 97003 lb/hr Max. Allowable Working Pressure : 554 psig Manufacturing license class : A Inspection Mark : CS
Date : 2004/05
Manufacturing Wuxi Huaguang Boiler Co, LTD Wuxi Boiler Woks
BAB IV
PROSES PEMANASAN AIR DIDALAM DEAERATOR
DAN ECONOMIZER
IV.1 Proses pemanasan air didalam Deaerator
Seperti yang telah dijelaskan sebelum nya, bahan baku yang digunakan untuk membuat steam adalah air bersih. Air dari RO yang telah diproses di alirkan menggunakan pompa ke deaerator tank hingga pada level yang sudah ditentukan. Pemanasan dalam deaerator adalah dengan menggunakan steam sisa yang berasal dari hasil pemutaran turbin. Dalam hal ini terdapat beberapa stage atau tahap sirkulasi steam untuk pemanasan awal deaerator.
• Stage 1
Steam sisa yang berasal dari steam yang memutar turbin langsung dikembalikan ke deaerator untuk memanaskan kembali air yang terdapat pada deaerator tank. Sisa steam ini langsung mengalir disebabkan perbedaan tekanan dan massa jenis air dan steam, karena perbedaan massa jenis itu lah steam cenderung menuju ke massa jenis yang lebih besar yaitu air. Sirkulasi pada stage ini terus menerus seperti itu.
• Stage 2
condensate water
• Stage 3
. Di deaerator air diberikan proses untuk melepaskan okesigen terlarut yang kemudian dilepaskan ke udara bebas. Kemudian sisa steam yang masih panas kembali memanasi air yang terdapat di deaerator tank. Siklus ini akan terus menerus seperti itu.
Sisa steam hasil pemutar turbin jatuh ke condenser ( proses pendinginan ). Pada tahap ini pedinginan steam sisa dibantu oleh air laut. Setelah melalui proses pendinginan ini, steam berubah menjadi air kembali kemudian di alirkan ke LPH ( Low Pressure Heater ) untuk dipanaskan kembali. Setelah dari LPH air yang hampir panas tadi di alirkan lagi ke Deaerator untuk pemanasan lanjut. setelah dipanaskan di deaerator air panas tadi tidak langsung di alirkan ke economizer, tetapi air di alirkan terlebih dahulu ke HPH ( High Pressure Heater ) untuk dipanaskan lebih dan setelah itu barulah dialirkan ke economizer. Bantuan beberapa heater pada stage 3 ini hanyalah suatu langkah pemeliharaan instrument dimana telah disetting sedemikian rupa untuk penjagaan. Selain itu juga bisa digunakan sebagai safety jika ada dari salah satu system dari stage-stage tadi mengalami kerusakan, selain itu tahap demi tahap ini memang tergantung dari jenis turbin yang digunakan.
dicampurkan dengan air dan kemudian kembali kedalam proses pemanasan air. Pengisian pada tanki dilakukan 24 jam sekali.
Beberapa bahan kimia yang digunakan di Power Plant PT. Canang Indah untuk pemeliharaan. Yaitu :
• Medito 675 yang berfungsi sebagai anti korosi pada pipa yang
langsung dialirkan ke drum boiler.
• Medito 640 yang berfungsi melancarkan steam.
• Trisodium fosfat berfungsi membuat lapisan lilin pada pipa agar
melancarkan aliran.
Gambar IV.1 dibawah ini adalah gambar diagram proses pemanasan air menjadi steam hingga memutar turbin dan menghasilkan energi listrtik.
Gambar IV.1 : Diagram Block Proses
Keterangan gambar : - Line Hitam proses pemanasan air menjadi steam - Line Biru proses stage 1
IV.2 Mekanisme kerja Deaerator
Adapun mekanisme kerja deaerator type tray dan spray yang terpasang di Power Plant PT. Canang Indah adalah sebagai berikut.
1. Air dimasukkan dari atas deaerator yang berasal dari tanki penyimpanan dengan menggunakan pompa. Temperature air umpan yang masuk ke dalam deaerator adalah 30o
2. dalam waktu yang bersamaan steam diinjeksikan dari bagian bawah deaerator. Steam yang berasal dari turbin mempunyai temperature 130
C. air yang masuk ke deaerator spray menjadi butir-butiran kecil yang bertujuan untuk memudahkan proses pemisahan. Air yang disemprot tersebut jatuh ke atas spray. Tray ini berfungsi sebagai media pemanas dan tempat penyaring serta mempermudah proses pemisahan yang terjadi.
o
3. air yang dimasukkan secara bersamaan tersebut mengakibatkan pencampuran air yang bergejolak. Air dan steam yang bergejolak ini mempermudah proses pemisahan gas. Sehingga dengan adanya pencampuran air yang bergejolak ini mengakibatkan proses pemisahan. Gas yang telah terpisah tersebut keluar melalui venting condenser. Sedangkan air yang sudah terpisah dari gas-gas tersebut masuk kedalam deaerator tank, selanjutnya air umpan dapat dipakai untuk proses pada ketel.
IV.3 Proses pemanasan air di Economizer
Pemanasan didalam economizer dengan menggunakan gas buang dari hasil pembakaran di dalam boiler. Gas panas tersebut dialirkan menuju economizer sebelum dibuang melalui chimney atau cerobong. Boiler disini menggunakan prinsip sirkulasi natural atau tanpa menggunakan pompa. Air dipanaskan melalui pipa-pipa yang berada di Furnace (ruang bakar) untuk menjadi uap. Karena uap memiliki berat jenis yang berbeda maka akan cenderung naik, sedangkan air akan turun, maka terciptalah sebuah sirkulasi natural. Setelah air dipanaskan di economizer kemudian air akan menuju drum boiler atau steam drum. Uap yang terbentuk terkumpul di Steam Drum sisi atas merupakan uap basah, kemudian di bakar didalam boiler dan dialirkan menuju Super Heater untuk dijadikan uap kering dengan suhu sekitar 520 derajat Celcius dan bertekanan 120 kg/cm2. Uap panas lanjut ini siap dimasukkan ke dalam Turbin Uap untuk menggerakkannya. Setalah turbin berputar, sisa steam yang memutar
turbin tadi kembali ke proses tahap demi tahap pemanasan air dan begitu seterus nya.
IV.4 Proses Pemanasan air didalam Boiler dan Superheater
Gambar IV.2 : Boiler Skema
Gambar IV.3 : Superheater Skema
IV.5 Mekanisme kerja Deaerator dan Economizer sebagai instrument
pembantu dalam pemanasan air.
Gambar IV.4 : Mekanisme kerja Deaerator dan Economizer
Pada gambar diatas jelas terlihat penggunaan deaerator dan economizer sebagai instrument pembantu dalam pemanasan air sebelum air dibakar didalam boiler.
IV.6 Deaerator dan Economizer merupakan instrument pendukung yang
menghemat biaya operasional pabrik
Kita ketahui fungsi deaerator adalah untuk membuang gas-gas yang terkandung dalam air umpan boiler, sesudah melalui proses pemurnian air ( water treatment ). Selain itu deaerator juga berfungsi sebagai pemanas awal air pengisian ketel sebelum dimasukkan kedalam boiler. Deaerator bekerja berdasarkan sifat dari oksigen yang kelarutannya pada air akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu. Jika air dari water treatment langsung dibakar didalam boiler, maka akan menyebabkan korosi hebat karena air tersebut masih mengandung gas-gas yang dapat menyebabkan korosi dan sebagainya. Begitu juga, apabila air tersebut dibakar langsung didalam boiler maka tidak menutup kemungkinan akan menggunakan bahan bakar yang tidak sedikit, disebabkan karena air yang berasal dari water treatment hanyalah bersuhu 30 – 50oC dan dibakar didalam boiler dengan target suhu air menjadi steam sebesar 400oC keatas. Dari contoh kecil diatas terlihat jelas bahwa pemanasan awal air sangat berguna untuk penghematan bahan bakar.
Penambahan heater-heater lain selain economizer dan deaerator didalam karya tulis ini dan aplikasinya pada Power Plant PT. Canang Indah hanyalah sebagai penambahan efisiensi kegunaan sisa-sisa bahan yang dapat digunakan lagi. Selain itu juga, heater-heater tambahan ini adalah memang tergantung pada jenis boiler, jenis turbin dan lain sebagainya sesuai dengan type boiler itu diproduksi. Gambar IV.5 berikut ini adalah grafik yang menunjukkan keuntungan menggunakan economizer.
Gambar IV.5 : Grafik penggunaan economizer
untuk mencapai panas suhu steam yang telah ditentukan. Selain itu juga, apabila boiler tetap dipaksakan bekerja lebih maka akan lebih cepat merusak pipa-pipa didalam boiler itu sendiri. Apabila telah terjadi seperti ini maka suatu pabrik akan mengalami kerugian yang sangat besar dalam operasional boiler karena pemakaian bahan bakar yang terlalu banyak dan ketahanan suatu alat akan cepat menurun dan harus mengganti peralatan tersebut. Namun apabila suatu boiler menggunakan economizer dan beberapa heater pemanas pembantu lainnya didalam proses pemanasan air sebelum dibakar, maka akan lebih meningkatkan efisiensi dari kerja boiler itu sendiri, karena suhu air sebelum dibakar didalam boiler sudah cukup tinggi, berarti pemanasan air menjadi steam didalam boiler tidak memakan waktu lama dan tidak menggunakan bahan bakar yang banyak untuk mencapai standar suhu yang telah ditentukan, maka biaya operasional dapat lebih di efisienkan dan secara tidak langsung dapat menguntungkan bagi pabrik. Selain itu maintenance atau perawatan dari peralatan atau pergantian peralatan dapat dilaksanakan lebih lama.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari hasil pengamatan yang dilakukan dilapangan mengenai penggunaan deaerator dan economizer pada Power Plant PT. Canang Indah sebagai berikut :
• Penggunaan deaerator didalam suatu Power Plant dalam hal ini PLTU
sangat berperan untuk menjaga seluruh sistem instrument yang terdapat dalam suatu pembangkit tenaga listrik dengan tujuan pemeliharaan alat agar memperlambat terjadinya kerusakan dilihat dari fungsi dari deaerator itu sendiri.
• Pemanasan didalam economizer adalah dengan menggunakan gas buang
dari sisa pembakaran dari dalam boiler. Berarti penambahan instrument ini tidak merugikan pabrik karena pemanasan didalam nya dengan mengoptimalkan sisa-sisa dalam pengoperasian dalam suatu boiler, selain itu juga dapat lebih meningkatkan efisiensi dari kerja boiler itu sendiri.
V.2 Saran
Adapun saran yang dapat diberikan penulis pada penulisan Karya Akhir ini yaitu :
• PLTU PT. Canang Indah menggunakan bahan bakar batubara. Dalam hal
• PLTU PT. Canang Indah ini menghasilkan daya 2x7 MW apabila seluruh
DAFTAR PUSTAKA
1. Proses Instrument Primer, Norman.R.Whitaker. Petroleum Publishing Company, Tulsa Oklahoma.
2. Measurement Fundamentals ( secon edition ), Ralph.L.Moore. Instrument Socie Ty Of Amerika.400.santniwix Street, Pattsburg Pensylvania 15222. 3. Instrument dan Proses Kontrol, Ir.Mansyur,Msi
