makalah

(1)

MAKALAH

PLTU DAN ANALISA NERACA MASSA DAN ENERGY BALANCE

Disusun Oleh : Adam Satriyansyah

Formatted: Line spacing: 1.5 lines

Formatted: English (U.S.)

Formatted: Font: (Default) Times New

Roman, 12 pt

Formatted: Left, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Line spacing: 1.5 lines

(2)

Adi Wicaksono Adik Bela Jannahti Ardhi Handryan Nugroho

Ario Dwi Prabowo

PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2012

KATA PENGANTAR

pPuji syukur kami panjatkan ke hadirat allah swt yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah nya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul pltu dan analisa massa dan energi ini. makalah ini disusun dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah keseimbangan energi dan juga sebagai acuan dalam presentasi.

Formatted: Left, Line spacing: 1.5 lines

Formatted: English (U.S.) Formatted: Line spacing: 1.5 lines

Formatted: Left, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines

(3)

Kkami mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.

Hharapan kami, makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca untuk lebih memahami tentang salah satu alat pengukuran yaitu multimeter.

Kkami menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan. Untuk itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca agar kedepannya kami dapat menjadi lebih baik.

Penyusun

Formatted: Left

Formatted: English (U.S.) Formatted: Left

(4)

pendahuluanPENDAHULUAN

Ppembangkitan uap merupakan gabungan yang komplek dari ekonomiser, ketel uap, pemanasan udara, pemanasan ulang dan pemanasan lanjut yang berfungsi mengubah air jenuh menjadi uap panas lanjut dengan tekanan dan suhu yang tinggi. kKetel uap ( boiler ) adalah bagian utama dari pembangkit uap, dimana air ( pada cairan jenuh ) diubah menjadi uap jenuh. Secara fisik ketel uap tidak mudah dibedakan dari ekonimiser, namun istilah ketel uap kadang-kadang digunakan dalam leteratur untuk keseluruhan pembangkit uap. Secara umum distribusi panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar sebagai berikut :

Gambar 1 diagram pembangkit uap pada boiler

Formatted: Indent: First line: 0.5"

(5)

Dari kegunaanya pembangkit uap terdiri dari dua jenis yaitu : 1. pembangkit uap utilitas

– adalah pembangkit uap yang digunakan ubtuk instalasi pembangkit daya listrik

– yang menghasilkan uap panas lanjut dengan tekanan diatas 130 bar dan suhu 540 °c

– bahan bakar yang digunakan adalah serbuk batu bara dan minyak maupun gas – kapasitas terbesar 125 – 1250 kg/s

2. pembangkit uap industri5nergy5n

– adalah pembangkit uap yang digunakan untuk industri5nergy5n, misal5nergy industri5nergy5n rokok, tekstil, petrokimia, semen, dll

– uap yang dihasilkan adalah uap jenuh dengan tekanan sampai 105 bar – bahan bakar : sampah, kayu, ampas tebu, minyak, batu bara, dan sebagainya – kapasitas sampai 125 kg/s

Pada dasarnya pembentuk uap sendiri itu bermula pada ketel atau boiler. Berdasarkan jenis laluannya boiler/ketel dibagi menjadi dua jenis antara lain :

1. Ketel pipa api

Adalah suatu ketel dimana gas gas panas hasil pembakaran dilalukan melalui pipa api yang dibenamkan di dalam air, sehingga terbentuk uap di luar pipa. Gas -– gas panas hasil pembakaran bahan bakar di dalam dapur, meninggalkan dapur dan masuk di dalam pipa pipa yang dibenamkan di dalam air, selanjutnya gas panas dibuang ke cerobong asap dan air di luar pipa yang telah menerima panas berubah menjadi uap. Ketel pipa api ini biasanya digunakan untuk mendapatkan kuantitas uap yang lebih banyak.

(6)

2. Ketel pipa air

• Ssuatu ketel dimana gas-gas panas hasil pembakaran mengalir diluar pipa-pipa yang berisi air agar terjadi sirkulasi alami. Dengan ketel pipa air ini akan menghasilkan uap dengan kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan ketel pipa api. Ddua lemari air ( penaik dan penurun dihubungkan ke tangki (drum) oleh pipa pipa air ). Bbila pipa-pipa dipanasi, air yang di dalam pipa akan berubah menjadi uap, karena massa jenis uap lebih kecil dari massa jenis air maka melalui lemari penaik, uap masuk kedalam tangki. Begitu pula air dari drum melalui lemari penurun akan turun mengalir ke pipa air, demikian seterusnya sehingga tebentuk uap.

Formatted: Indent: Left: 0.25", First line:

(7)

Selain pada ketel ada perangkat penghasil uap yang lainnya yaitu ekonomiser. Ekonomiser atau ekonomisator adalah penukar kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu air dari air umpan yang akan dimasukkan ke dalam drum ketel uap dengan memanfaatkan gas yang keluar dari pemanas lanjut / pemanas ulang. Istilah ekonomisator digunakan pada masa lalu karena gas yang dibuang ke cerobong masih memiliki suhu yang tinggi akan menimbulkan kerugian besar dalam ketersedian maupun efisiensi

Air Preheater

Air preheater adalah penukar kalor yang digunakan untuk memanaskan udara pembakaran yang akan dimasukkan ke dalam dapur, dengan memanfaatkan gas yang keluar dari ekonomiser yang akan dibuang ke cerobong

Superheater

Super heater dapat juga diartikan sebagai pemanas lanjut. Pemanas lanjut dan pemanas ulang berfungsi mengubah uap basah ( uap jenuh ) yang keluar dari turbin uap menjadi uap kering. Uap basah di alirkan melalui pipa pipa uap yang dibenamkan ke dalam api. Pemanas lanjut dan pemanas ulang terbuat dari pipa pipa dengan diameter luar 1 : 3 inch. Pipa pipa ini tidak diberi sirip karena sirip menyebabkan tegangan thermalnya meningkat dan pembersihannya menjadi sulit.

Uap dan Pembentukannya

Untuk mengubah energi panas kedalam usaha mekanis diperlukan zat kerja yaitu bahan yang dapat diisi panas yang dilepas oleh bahan bakar. Zat kerja tersebut untuk sementara menyimpan energi panas kemudian digunakan untuk menggerakan sebuah mesin untuk menghasilkan usaha mekanis. Uap adalah zat kerja yang baik sebab memiliki sifat:

1. dapat menyimpan sejumlah besar energi7nergy

2. dapat diprodusi dari air yang murah dan mudah diperoleh

3. dapat dipergunakan untuk tujuan pemanas setelah tugasnya sebagai zat kerja selesai. 4. pembuatan uap dilakukan pada tekanan konstan

(8)

Pembakaran unsur-unsur bahan bakar

Pembakaran ialah reaksi kimia (persenyawaan) antar unsur-unsur bahan bakar dengan oksigen disertai pelepasan panas dengan temperatur tinggi. Pembakaran sempurna terjadi bila semua unsur-unsur bahan bakar terbakar dan semua dilepaskan. Hal ini hanya dapat terlaksanan secara teoritis. Dua hal yang dapat mendorong apa sebab pembakaran harus sempurna :

• bahan bakar mahal, sehingga pembakaran yang tidak sempurna (efisien) berarti pemborosan

• pembakaran tak sempurna menimbulkan polusi udara Keperluan udara teoritis per kg bahan bakar

• udara di dalam pembakaran pada hakekatnya adalah oksigen yang diperlukan dalam pembakaran

• di udara kandungan oksigen 21%, nitrogen 79% (berdasarkan perbandingan volume) sedangakan berdasarkan perbandingan masa oksigen 23%, nitrogen 77%

• keperluan udara teoritis per 1kg bahan bakar dapat dirumuskan : ath = 11.56 Cc + 34.5 (Hh – Oo/8) + 4.32 Ss

keterangan

ath : udara teoritis yang diperlukan dalam pembakaran

Cc : kandungan karbon di dalam bahan bakar

Hh : kandungan hidrogen8nergy8n di dalam bahan bakar

Oo : kandungan oksigen di dalam bahanbakar

Ss : kandungan sulfur di dalam bahanbakar

Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold Formatted: Font: Not Bold

(9)

Keperluan udara aktual9nergy dalam setiap kg bahan bakar

Untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna diperlukan udara lebih dalam pembakaran yang dikenal dengan exses air ( α ) Keperluan udara aktual / kg bahan bakar :

aak = α . ath

Massa udara yang dibutuhkan dalam pembakaran actual

Didefinisikan sebagai perkalian keperluan udara aktual dalam setiap kg bahan bakar dengan laju aliran massa bahan bakar yang digunakan dirumuskan :

mu = aak . mb

Kapasitas pembangkit uap

• banyaknya uap yang dihasilkan per jam ( ton/jam )

• total panas yang dibutuhkan untukmengubah air menjadi uap

keterangan :

• qu = panas yang diserap untuk penguapan air • mu = laju aliran massa yang dihasilkan • hu = entalpi uap

• ha = entalpi air pengisi ketel

Turbin uap

Turbin uap adalah pesawat penggerak mula yang berfungsi mengubah energi potensial uap menjadi energi mekanik. Bagian – bagian turbin uap

(10)

1. rotor

Adalah bagian turbin uap yang berfungsi untuk mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik.

1. nozel

Adalah bagian turbin uap yang berfungsi untuk mengubah energi10nergy potensial menjadi energi10nergy kinetic.

2. rumah turbin

Berfungsi untuk menempatkan nozel, rumah bantalan tekan, rumah bantalan jurnal, rumah sumbat depan, rumah sumbat belakang, dsb .

Siklus Rankine

Siklus Rankine adalah siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya menggunakan air sebagai fluida yang bergerak. Siklus ini menghasilkan 80% dari seluruh energi listrik yang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuwan Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine.

Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap panas yang secara umum ditemukan di pembangkit listrik. Sumber panas yang utama untuk siklus Rankine adalah batu bara, gas alam, minyak bumi, nuklir, dan panas matahari.

Siklus Rankine kadang-kadang diaplikasikan sebagai siklus Carnot, terutama dalam menghitung efisiensi. Perbedaannya hanyalah siklus ini menggunakan fluida yang bertekanan, bukan gas. Efisiensi siklus Rankine biasanya dibatasi oleh fluidanya. Tanpa tekanan yang mengarah pada keadaan super kritis, range temperatur akan cukup kecil. Uap memasuki turbin pada temperatur 565 oC (batas ketahanan stainless steel) dan kondenser bertemperatur sekitar 30 oC. Hal ini memberikan efisiensi Carnot secara teoritis sebesar 63%, namun kenyataannya efisiensi pada pembangkit listrik tenaga batu bara sebesar 42%.

(11)

Fluida pada Siklus Rankine mengikuti aliran tertutup dan digunakan secara konstan. Berbagai jenis fluida dapat digunakan pada siklus ini, namun air dipilih karena berbagai karakteristik fisika dan kimia, seperti tidak beracun, terdapat dalam jumlah besar, dan murah.

Terdapat 4 proses dalam siklus Rankine, setiap siklus mengubah keadaan fluida (tekanan dan/atau wujud).

 Proses 1: Fluida dipompa dari bertekanan rendah ke tekanan tinggi dalam bentuk cair. Proses ini membutuhkan sedikit input energi.

 Proses 2: Fluida cair bertekanan tinggi masuk ke boiler di mana fluida dipanaskan hingga menjad uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh.

 Proses 3: Uap jenuh bergerak menuju turbin, menghasilkan energi listrik. Hal ini mengurangi temperatur dan tekanan uap, dan mungkin sedikit kondensasi juga terjadi.

 Proses 4: Uap basah memasuki kondenser di mana uap diembunkan dalam tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh.

Gambar Siklus Rankine

Dalam siklus Rankine ideal, pompa dan turbin adalah isentropic, yang berarti pompa dan turbin tidak menghasilkan entropi dan memaksimalkan output kerja. Dalam siklus Rankine yang sebenarnya, kompresi oleh pompa dan ekspansi dalam turbin tidak isentropic. Dengan kata lain, proses ini tidak bolak-balik dan entropi meningkat selama proses. Hal ini

meningkatkan tenaga yang dibutuhkan oleh pompa dan mengurangi energi yang dihasilkan oleh turbin. Secara khusus, efisiensi turbin akan dibatasi oleh terbentuknya titik-titik air

Roman, 12 pt

Field Code Changed Field Code Changed

(12)

selama ekspansi ke turbin akibat kondensasi. Titik-titik air ini menyerang turbin,

menyebabkan erosi dan korosi, mengurangi usia turbin dan efisiensi turbin. Cara termudah dalam menangani hal ini adalah dengan memanaskannya pada temperatur yang sangat tinggi.

Gambar Diagram T-S Siklus Rankine

Efisiensi termodinamika bisa didapatkan dengan meningkatkan temperatur input dari siklus. Terdapat beberapa cara dalam meningkatkan efisiensi siklus Rankine yaitu siklus regeneratif dan dengan Reheat.

Siklus Rankine dengan Reheat

Dalam siklus ini, dua turbin bekerja secara bergantian. Yang pertama menerima uap dari boiler pada tekanan tinggi. Setelah uap melalui turbin pertama, uap akan masuk ke boiler dan dipanaskan ulang sebelum memasuki turbin kedua, yang bertekanan lebih rendah. Manfaat yang bisa didapatkan diantaranya mencegah uap berkondensasi selama ekspansi yang bisa mengakibatkan kerusakan turbin, dan meningkatkan efisiensi turbin.

Siklus Rankine regeneratif

Konsepnya hampir sama seperti konsep pemanasan ulang. Yang membedakannya adalah uap yang telah melewati turbin kedua dan kondenser akan bercampur dengan sebagian uap yang belum melewati turbin kedua. Pencampuran terjadi dalam tekanan yang sama dan

mengakibatkan pencampuran temperatur. Hal ini akan mengefisiensikan pemanasan primer.

Field Code Changed Field Code Changed

(13)

Efisiensi Siklus Rankine

Neraca kalor pembangkit uap

Dalam satu reaksi pembakaran bahan bakar akan menghasilkan panas hasil pembakaran tersebut, untuk suatu bahan bakar dengan nilai kalor bahan bakar Nk dan laju aliran massa bahan bakar ṁbb, didapatkan nilai panas yang dihasilkan sebagai :

Pada hukum kekekalan energi, maka didapat rumus energi masukan = energi keluaran. energi masukan adalah energi yang diberikan bahan bakar per jam.

qb = mb . nkb . (kj/jam)

Roman, 12 pt, Bold

Formatted: English (U.S.) Formatted: Justified

(14)

Sedangkan energi keluaran adalah energi yang keluar dari hasil pemaDan energy panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar tersebut akan didistribusikan atas :nasan. Terdiri dari

1. Energi yang dugunakan untuk menguapkan air ( ekonomiser, ketel, super heater )

a. Panas ke ekonomiser. ( ) Atau ( ) 1.b.Panas ke superheater. qu = mu [hu – ha] ( )

2. rugi pPanas yang hilang bersama gas buang.

( )

3. rugi- rugi panas lain-lainDistribusi panas yang lain.

ql= qb – qu – qgb

Panas yang terdistribusi ke uap :

Diagram Sankey

Formatted: Indent: Left: 0.5", Numbered +

Level: 4 + Numbering Style: a, b, c, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 1.75" + Indent at: 2"

Formatted: No bullets or numbering

Formatted: Indent: Left: 0.5", Numbered +

Level: 4 + Numbering Style: a, b, c, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 1.75" + Indent at: 2"

Formatted: Centered Formatted: Font: Not Bold

Formatted: English (U.S.) Formatted: English (U.S.)

Roman, 12 pt

Formatted: Font: Italic, English (U.S.)

(15)

Contoh Pengambilan Data Neraca Massa dan Energy Balance

Pada contoh pengambilan data suatu PLTU berbahan bakar batu bara dengan nilai kalor bahan bakar , Nk = 5580 kJ/kg didapatkan data sebagai berikut :

, kita ambil sampel dari boiler pada PLTU Suralaya Unit 5.

Data temperaturdata temperature :

- Temperatur sekitar = 30o0 C - Temperatur ruang bakar = 35 oC0C - Temperatur udara keluar ketel = 374 oC0 C

Data bahan bakar (batu bara) :

Unsur kimia dalam batu bara sesuai analisa ultimate

C = 53,62 %

H2 = 3,33 %

O2 = 14,18 %

N2 = 1,07 %

Roman, 12 pt

Formatted: Font: Not Bold, English (U.S.) Formatted: English (U.S.)

Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted: Font: (Default) +Body (Calibri) Formatted: Font: (Default) +Body (Calibri),

Not Bold

Roman, English (U.S.)

Formatted: Font: 12 pt, Font color: Black Formatted: Superscript

Formatted: Font: 12 pt, Font color: Black Formatted: Font: 12 pt, Font color: Black Formatted: Font: 12 pt, Font color: Black Formatted: Font: 12 pt, Font color: Black Formatted: Font: 12 pt, Font color: Black Formatted: Font: 12 pt, Font color: Black Formatted: Font: 12 pt, Not Bold, Font color:

Black

Roman, 12 pt, Font color: Black

Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New

Roman, 12 pt, Not Bold, Font color: Black

Roman, Not Bold

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New

Roman, Not Bold

(16)

S = 0,6 %

Abu/ask = 3,75 %

Uap air/ Moisture = 23,62 % Abu dan kotoran lain = 6,9 %

% C dalm abu = 38,24 %

Data analisa gas bekas : Cp = 3.111 kJ/kgK Tgb = 85 oC

Pembakaran dengan excess air 10 %. Coal flow pada 307 ton/jam, dan pressure steam drum pada 179 bar, dan uap dialirkan ke superheater sehingga keluar berupa uap superheater dengan temperature 200 oC. Air untuk feed water masuk dengan temperature 30 oC yang dialirkan melewati ekonomiser sehingga keluar sudah bertemperatur 80 oC, dengan Cp air tersebut 2.34 kJ/kgK. Tentukan :

a. Energy balance unit tersebut. b. Efisiensi boiler. c. Diagram sankey. Penyelesaian : = 307 ton/jam = 85.3 kg/s = 85.3 x 5880 = 501564 kJ/kg ath = 11.56 C + 34.5 (H – O/8) + 4.32 S ath = 11.56 (0.5362) + 34.5 (0.0333 – 0.1418/8) + 4.32 (0.006) ath = 6.762 excess air 10 % , α = 1.1 aak = 1.1 x 6.762 = 7.438

Formatted: Font: Not Bold

Roman, Not Bold

Roman, Not Bold, Font color: Auto

Roman, Not Bold

Formatted: Line spacing: 1.5 lines Formatted: Font: (Default) Times New

Formatted: Line spacing: 1.5 lines,

Numbered + Level: 1 + Numbering Style: a, b, c, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.5"

Formatted: Indent: Left: 0.5", Line spacing:

1.5 lines

Formatted: Font: Italic

Formatted: Font: Not Bold, Font color: Auto Formatted: Left

(17)

= 7.438 x 85.3 = 634.49 kg/s = 85.3 + 634.49 = 719.79 kg/s ( ) = 634.49 x 2.43 x (80 – 30) = 78184.04 kJ/kg ( )

adalah hg pada tekanan steam drum 179 bar = 2517.85 kJ/kg adalah h uap superheater, P 179 bar, T 200 oC = 2829 kJ/kg = 634.49 x (2829 – 2517.85) = 197960.88 kJ/kg ( ) = 719.79 x 3.111 x (85 – 30) = 118681.13 kJ/kg [ ] = 501564 – [78184.04 + 197960.88 + 118681.13] = 106737.95 kJ/kg a. Energi balance : Input (kJ/kg) % Output (kJ/kg) % Q bahan bakar = 501564 100 Qeko = 78184.04 15.59 Qsup = 197960.88 39.47 Qgb = 118681.13 23.66 Qr = 106737.95 21.28 Total = 100 b. Efisiensi = [ Qu/Qbb ] x 100 %

Roman, Not Italic

Formatted: Superscript

Roman, Not Italic

Roman, 12 pt, French (Reunion)

Formatted: List Paragraph, Left, Numbered +

Level: 1 + Numbering Style: a, b, c, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.5"

Roman, 12 pt, French (Reunion)

Formatted: Centered, Space After: 0 pt Formatted Table

Formatted: Centered, Space After: 0 pt Formatted: Centered, Space After: 0 pt Formatted: Centered, Space After: 0 pt Formatted: Centered, Space After: 0 pt Formatted: Left

Roman, 12 pt

(18)

c. Diagram sankey CO2 17,87 % O2 2,4 % CO 9 % N2 70,73 % *) Data parameter boiler :

- main steam flow 1850 t/h - coal flow ( total 6 Mill) 307 t/h

- Pressure steam dream 179 bar → hg = 2517, 85 KJ/Kg - Data parameternya lainnya terlampir dalam ASME form

Dengan dta – data tersebut di atas nantinya kita dapat melakukan perhitungan untuk menentukan neraca kalor dan juga performansi dari boiler.

- Menentukan nilai kalor dari batu bara (sesuai dengan rumus Dulong)

Formatted: Left

Roman, Not Italic

Formatted: Font:

Formatted: Font: (Default) Times New Roman

Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Font: (Default) Times New

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Default, Centered

(19)

Gross Calorifie Value (GCV)

GCV = 33.820. C + 143.050 (H-0/8) + 9304.S KJ/Kg batu bara

Nett Calorifie Value (NCV) NCV = 33820. C + 121.840 (H-0/8) +9304.S

Maka, NCV = 33820. (0,5362) + 121840. ( 0,033-0,1418/8) + 9304. (0,006) = 20.045, 71 KJ/Kg

GCV = 33820. (0,5362) + 143050.( 0,033 – 0,1418/8)+9304. (0,006) = 20.375,104 KJ/kg

Jumlah batu bara yang diperlukan untuk menghasilkan 1 kg steam :

Atau 6,02 Kg steam untuk setiap 1 kg batu bara. Panas yang diserap oleh boiler/ketel (Qout)

Qout = m uap x hg@dmm = 6,02 x 2517,85 KJ/Kg

= 15.157,45 KJ/Kg

Dengan demikian efisiensi ketel uap . *) Menggunakan energi spesifik gross (GCV)

*) menggunakan energi spesifik Nett (NCV)

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Default, Centered

Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines

Formatted: Default, Centered

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines

(20)

Perhitungan losses atau panas yang terbuang 1) Kerugian uap air di dalam batu bara

= Wm (4,2 (100-t) + 2257 + 2,01 (T-100)) KJ/Kg Dimana : Wm = massa aktual uap air dalam bahan bakar

t = Temperatur ruang bakar T = Temperatur gas keluar ketel

Maka :

= 0,2362 (4,2 (100-35)+2257+2,01(374-100)) = 727,67 KJ/Kg

2) Kerugian akibat uap air akibat terbakarnya hydrogen = H2 x 9 (4,2(100-t)+2257+2,01(T-100)) = 0,0333 x 9 (4,2(100-35)+2257 +2,01 (374-100))

= 923,29 KJ/Kg

(21)

Massa karbon / kg batu bara = 0,5362 Kg

Total karbon yang tidar terbakar jadi abu = 0,069 x 0,3824 = 0,02638 Kg Massa karbo yang terbakar :

= massa karbon total – massa karbon tidak terbakar = 0,5362 – 0,02638

= 0,5098 Kg

Karbon yang terbakar harus dikoreksi dengan kandungan sulfur. = 0,5098 + 0,006/2,67dimana 2,67 merupakan faktor koreksi = 0,512 Kg

Sehingga :

Massa gas kering tiap 1 kg batu bara yang terbakar : W = 9,6 Kg x 0,512

W = 4,915 Kg

Maka, kerugian panas yang dibawa ke cerobong /kg batu bara = W. (T-t). 1,01

= 4,915. (374-35).1,01 = 1683,03 KJ/Kg

4) kerugian adanya uap air dalam udara pembakaran

(22)

berdasarkan tabel psychrometry ditunjukkan untuk setiap Kg udara kering terdapat uap air sebesar 0,0127 Kg

massa udara kering untuk proses pembakaran batu bara basah yaitu :

Massa air yang menguap/kg batu bara basah W = 0,6840 . 0,0127 Kg

W = 0,008687 Kg Kerugian air dalam udara :

= W. 2,01. (T-t) = 0,008687. 2,01. (374 – 35)

= 5,9 KJ/Kg

5) kerugian karbon akibat pembakaran tidak sempurna

6) Kerugian karena kabon dalam abu

(23)

7) Kerugian yang disebabkan oleh radiasi dan hal2 yang tidak dapat dihitung Kerugian radiasi :

= 100% - (efisiensi) – (rugi –rugi yang ada) = 100% - 74 % - (3,57 +4,53 +8,26 +0,029+2,07+0,042)%

=7,5%

Atau dalam bentuk panas = 7,5 % x 20375,104

= 152,81 KJ/Kg

Neraca panas sistem boiler/ ketel uap PLTU suralaya unit 5

Uraian KJ/Kg %

- Panas yang diserap ketel 20.375,104 74

- Rugi uap air di udara 727,67 3,57

- Rugi uap air di H2 923,29 4,53

- Rugi panas ke cerobong 1.683,07 8,26

- Rugi uap air di udara pembakaran 5,9 0,029

- Rugi akibat pembakaran tdk sempurna 422,05 2,07

- Rugi karena karbon dalam abu 8,654 0,042

- Rugi radiasi dan yang lainnya 152,81 7,5

PEMBAKARAN

Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines

(24)

Dari grafik terlihat bahwa kerugian minimum ( heat loss minimum) terjadi pada harga excess air sekitar 22 %

2) Yang mempengaruhi pembentukan asam sulfat :

S + O2 → SO2 SO2 + ½ O2 → SO3 SO3 + H2O → H2SO4 (asam sulfat)

Bila T 0C gas buang pada cerobong ≤ den point H2SO4 akan membentuk deposit dan akan menempel pada logam elemen air heater yang dapat mengakibatkan elemen air heater korosi.

Cara mengatasi :

1. Mencegah pengembunan H2SO4 dengan mengusahakan agar temp 0C flue gas yang akan melalui air heater selalu lebih tinggi dari den point asam sulfat (H2SO4) yaitu > 1400C.

2. Membersihkan jelaga – jelaga hasil pembakaran dengan melakukan soot blowing.

3) Kandungan bahan bakar batu bara - Carbon : 70 % berat - Hydrogen : 15 % berat - Sulfur : 2 % berat - Oksigen : 6,5 % berat - Nitrogen : 4,5 % berat - Moisture : 1,5 % berat - Ash : 0,5 % berat

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Font: (Default) Times New

Roman, 12 pt

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Centered, Space After: 0 pt, Line

spacing: 1.5 lines

Roman, 12 pt

Formatted ...

Formatted _...

Formatted ...

Formatted _...

(25)

a) Kebutuhan udara teoritis dalam satuan Kg/Kg. BB

b) Kebutuhan volume udara pembakaran dalam satuan liter

c) Gas nitrogen keluar ceerobong dalam satuan kg/100 kg.bb 76,8 x Umin + N2 dalam bahan bakar

= 76,8 x 13,024 + 4,5 = 1004,745 kg/100kg.BB

d) Gas hasil pembakaran sempurna dalam satuan kg/kg.BB dan kg/100.kg.BB

Roman, 12 pt

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Font: (Default) Times New

Roman, 12 pt

Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Centered, Line spacing: 1.5 lines Formatted: Font: (Default) Times New

Roman, 12 pt

(26)

(27)

ANALISA DAN KESIMPULAN

1. Analisa

Dari contoh permasalahan yang dibahas dan perhitungan yang dilakukan didapatkan panas hasil pembakaran bahan bakar yang dapat didistribusikan pada uap memiliki prosentase 55.06 % dari jumlah panas yang dihasilkan. Masih banyak panas yang terbuah melalui gas buang, yaitu sekitar 23.66 %, yang hilang oleh rugi – rugi konveksi pada saluran penampang distribusi panas juga masih tinggi, 21.28 %. 2. Kesimpulan.

Berdasarkan perhitungan yang dilakukan beserta analisanya dapat disimpulkan bahwa masih banyak energy panas yang bisa dimanfaatkan pada gas buang sebelum gas itu dipastikan harus dibuang. Karena disini belum menggunakan suatu reheater, mungkin dengan penambahan reheat akan dapat memaksimalkan pemanfaatan panas hasil pembakaran bahan bakar tersebut.

Formatted: Default, Centered Formatted: English (U.S.)

Formatted: List Paragraph, Left, Line spacing:

1.5 lines, Numbered + Level: 1 + Numbering Style: 1, 2, 3, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.5"

1.5 lines

1.5 lines, Numbered + Level: 1 + Numbering Style: 1, 2, 3, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.5"