PRAKOMISIONING DAN PENGUJIAN SUBSISTEM CUT PILOT PLANT
TUGAS SARJANA
Karya ilmiah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
Bimo Prawisudho P.K.P 13103068
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Lembar Pengesahan
Tugas Sarjana
Prakomisioning dan Pengujian Subsistem CUT Pilot Plant
Oleh
Bimo Prawisudho P.K.P.
NIM 13103068
Program Studi Teknik Mesin Instutut Teknologi Bandung
Disetujui Tanggal: 12 Februari 2008
Pembimbing Utama Pembimbing Kedua Pembimbing Ketiga
Prof. Dr. Ir. Aryadi Suwono NIP. 130370252
Dr. Ir. Toto Hardianto NIP. 131572239
Dr. Ir. Willy Adriansyah NIP. 132142239
Tugas Sarjana
Judul Prakomisioning dan Pengujian Subsistem CUT Pilot Plant
Bimo Prawisudho P.K.P.
Program Studi Teknik Mesin 13103068
Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung
Abstrak
Indonesia merupakan negara yang kaya akan batubara. Namun, sebagian besar batubara di Indonesia justru merupakan batubara berkualitas rendah. Coal Upgrading Technology (CUT) merupakan salah satu teknologi peningkatan kualitas batubara yang prinsip kerjanya merupakan pengeringan menggunakan uap superpanas. Saat ini pengembangan CUT sudah memasuki tahap pilot plant yang dirancang untuk beroperasi dengan kapasitas 7 ton/jam dan menghasilkan batubara dengan kandungan air 5%. Pembangunan CUT Pilot Plant itu sendiri sudah memasuki tahap komisioning.
Proses komisioning merupakan suatu rangkaian proses yang sistematik yang bertujuan untuk memastikan bahwa CUT Pilot Plant dapat berjalan sesuai dengan desain yang diinginkan. Pelaksanaan proses ini diawali dari prakomisioning, pengujian subsistem dengan acuan keberfungsian masing-masing subsistem dalam CUT Pilot Plant, diakhiri dengan pengujian sistem keseluruhan yang meliputi kualitas, kapasitas dan efisiensi pilot plant itu sendiri.
Hasil pengujian subsistem pilot plant menunjukkan beberapa parameter dalam subsistem belum dapat dicapai. Diameter partikel dan kapasitas produksi subsistem persiapan dan transportasi batubara masih jauh dari desain. Sementara itu, kondisi operasi pada subsistem pengeringan belum tercapai sepenuhnya terutama tekanan dan laju aliran medium fluidisasi. Di lain pihak, hasil uji coba mesin briket menggunakan campuran batubara-tanah liat menunjukkan bahwa cetakan mesin briket tersebut perlu dimodifikasi untuk memungkinkan briket yang terbentuk terlepas.
Untuk mendapatkan hasil yang baik dari CUT Pilot Plant ini, modifikasi pada subsistem-subsistem tersebut perlu dilakukan hingga parameter desain tercapai.
Final Project
Title Precommissioining and Subsystem Trial of CUT Pilot Plant
Bimo Prawisudho P.K.P.
Major Mechanical Engineering 13103068
Faculty of Mechanical Engineering and Aerospace Institut of Technology Bandung
Abstract
Indonesia is a country that has abundant coal resources. Nevertheless, most of these coals are classified as low rank coal. Coal Upgrading Technology (CUT) is one of technology that can be used to improve the quality of coal by superheated steam drying technique. Recently, the development of this technology has already entered the pilot scale phase which is designed to be operated at capacity 7 ton/h and produce 5% moisture dried coal.
The commissioning stage of CUT Pilot Plant has already started.
Commissioning is a sistematic process to ensure that CUT Pilot Plant system is worked well refers to the design. The process itself divided into three phases: pre- commissioning, subsystems test, and then system tests which include quality, capacity and efficiency of the system.
The commissioning results of CUT Pilot Plant show that some of the parameters in the subsystem is not achieved. The particle size and the capacity of coal preparation and transportation plant are still not match with the design. Besides that, the operating condition of drying plant are not fully achieved, especially the operating pressure and flow of fluidization medium. Also, the result of briquetting plant trial using coal and clay shows that the briquette cavity need to be modified to enable the briquette formed dropped off from the cavity.
In order to get a good result from this pilot plant, some modification and improvement need to be done until the parameters of each subsystem are achieved.
Untuk Bapak dan Ibu tercinta
Thanks for everything….
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah membimbing dan memberikan petunjuk tiada henti kepada makhluknya yang sangat lemah. Hanya dengan bimbingan dan pentunjuk-Nya-lah penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir “Prakomisioning dan Pengujian Subsistem CUT Pilot Plant” hingga ke tahap akhir.
Pada kesempatan ini penulis ingin menghaturkan rasa terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis dari awal hingga akhir proses tugas akhir ini, yaitu:
1. Prof. Dr. Ir. Aryadi Suwono, selaku Pembimbing I, yang telah banyak meluangkan waktu serta mencurahkan banyak perhatian dengan penuh kesabaran dalam membimbing kami untuk menyelesaikan penelitian ini 2. Dr. Ir. Toto Hardianto dan Dr. Ir. Willy Adriansyah, selaku Pembimbing II
dan III, atas saran, masukan, serta perhatiannya dalam menyelesaikan tugas akhir ini
3. Segenap dosen Teknik Mesin ITB yang telah banyak memberikan ilmu dan pengalamannya selama kurang lebih 4,5 tahun penulis berada di ITB
4. Pihak PAMA, kontraktor, serta seluruh tim CUT yang telah banyak membantu dan memberi kesempatan untuk mendapatkan pengalaman kerja lapangan yang sangat membantu dalam penulisan tugas akhir ini
5. Adik-adikku, Bram dan Mellya, terima kasih atas dukungan semangat dan doanya selama ini
6. Teman-teman Mesin 2003: Eureka, Arnold, Riza, Tetuko, Arno, Faiza, Hanifan, William, Riri dan juga yang lainnya tanpa terkecuali
7. Teman-teman alumni SMU Regina Pacis: Ina, Ricky, Yanti, Chintya, Merlin, Nikko, Isa, Anita dan juga yang lainnya yang selalu memberi semangat dan dukungan kepada penulis.
8. Pihak-pihak lain yang namanya tidak dapat disebutkan satu-persatu namun memberi banyak kontribusi berarti dalam hal sekecil apapun.
Penulis menyadari bahwa yang penulis selesaikan ini baru merupakan tahap awal dari sebuah pembelajaran yang lebih besar lagi di kemudian hari. Tiada gading yang tak retak, penulis mengetahui masih banyak kekurangan yang terdapat dalam tulisan ini, meskipun demikian, penulis berharap karya ini akan bermanfaat bagi ITB pada khususnya, serta untuk kemajuan Indonesia di masa depan pada umumnya.
Bandung, Februari 2008
Penulis
Daftar Isi
Kata Pengantar ... i
Daftar Isi ... iii
Daftar Tabel ... v
Daftar Gambar... vi
Daftar Notasi dan Simbol ... viii
Bab I Pendahuluan ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Maksud dan Tujuan ... 4
1.3 Manfaat ... 4
1.4 Batasan Masalah... 4
1.5 Sistematika Penulisan ... 5
Bab II Teknologi CUT ... 6
2.1 Peningkatan Kualitas Batubara ... 6
2.1.1 Pengantar Batubara ... 6
2.1.2 Konsep Teknologi Peningkatan Kualitas Batubara ... 8
2.2 Peningkatan Kualitas Batubara dengan Teknologi CUT ... 9
2.3 Perbandingan CUT dengan Teknologi Lain ... 11
2.4 Pengembangan CUT ... 14
Bab III CUT Pilot Plant ... 15
3.1 Sistem CUT Pilot Plant... 15
3.2 Subsistem Persiapan dan Transportasi Batubara (Coal Preparation and Transportation Plant)... 16
3.3 Subsistem Penyuplai Panas (Hot Utility Plant)... 19
3.4 Subsistem Pengeringan (Drying Plant) ... 20
3.5 Subsistem Pembriketan (Coal Briquetting Plant) ... 24
3.6 Subsistem Pengolahan Air (Water Treatment Plant) ... 26
Bab IV Proses Komisioning pada CUT Pilot Plant... 29
4.1 Pengertian Umum ... 29
4.1.1 Definisi... 29
4.1.2 Tujuan Komisioning ... 30
4.1.3 Metodologi ... 31
4.2 Proses Prakomisioning... 35
4.3 Pengujian Subsistem ... 39
4.3.1 Pengujian Subsistem Persiapan dan Transportasi Batubara... 39
4.3.2 Pengujian Subsistem Penyuplai Panas ... 44
4.3.3 Pengujian Subsistem Pengeringan ... 45
4.3.4 Pengujian Subsistem Pembriketan... 47
4.4 Komisioning dan Pengujian Sistem CUT Pilot Plant... 48
Bab V Analisis Hasil Komisioning CUT Pilot Plant ... 50
5.1 Hasil Komisioning dan Pengujian Subsistem ... 50
5.1.1 Analisis Kinerja Subsistem Persiapan dan Transportasi Batubara ... 50
5.1.2 Analisis Kinerja Subsistem Penyuplai Panas ... 56
5.1.3 Analisis Kinerja Subsistem Pengeringan ... 61
5.1.4 Analisis Kinerja Subsistem Pembriketan ... 67
5.2 Hasil Komisioning dan Pengujian Sistem CUT Pilot Plant... 69
Bab VI Kesimpulan dan Saran ... 70
6.1 Kesimpulan ... 70
6.2 Saran ... 71
Daftar Pustaka ... 72 Lampiran
Lampiran A Process Flow Diagram dan Process & Instrumentation Diagram Lampiran B Desain Tangki Pengeringan
Lampiran C Spesifikasi Teknis
Lampiran D Data dan Perhitungan Hasil Komisioning CUT Pilot Plant
Daftar Tabel
Tabel 1.1 Potensi Bahan Bakar Fosil Indonesia Tahun 2004 ... 2
Tabel 2.1 Pembagian peringkat batubara menurut ASTM... 8
Tabel 2.2 Karakteristik Batubara Indonesia ... 9
Tabel 2.3 Hasil upgrading batubara... 10
Tabel 3.1 Kondisi operasi proses pengeringan ... 21
Tabel 3.2 Spesifikasi mesin briket ... 25
Tabel 4.1 Variasi frekuensi motor cage mill pada pengambilan sampel... 41
Tabel 4.2 Parameter-parameter operasi subsistem penyuplai panas ... 45
Tabel 4.3 Data-data operasi pada CUT Pilot Plant ... 46
Tabel 5.1 Hasil pengujian distribusi ukuran diameter partikel batubara... 50
Tabel 5.2 Kondisi operasi dan sifat-sifat medium fluidisasi ... 52
Tabel 5.3 Karakteristik batubara... 52
Tabel 5.4 Kisaran diameter partikel pada masing-masing tangki pengeringan untuk proses fluidisasi... 54
Tabel 5.5 Spesifikasi chain grate... 58
Tabel 5.6 Sifat-sifat oli termal pada kondisi 300oC, 5 Bar... 59
Tabel 5.7 Prediksi hasil pengujian subsistem penyedia panas dengan kondisi terbebani ... 60 Tabel 5.8 Perbandingan laju aliran blower desain dengan laju aliran yang terukur 66
Daftar Gambar
Gambar 1.1 Perbandingan biaya produksi pembangkit listrik untuk beberapa bahan bakar
yang berbeda...1
Gambar 1.2 Distribusi kualitas batubara Indonesia berdasarkan kalori, tahun 2005. 3 Gambar 2.1 Skema proses coalification... 6
Gambar 2.2 Proses perubahan peringkat batubara... 7
Gambar 2.3 Ilustrasi proses ekstraksi tar... 10
Gambar 2.4 Diagram proses metode Encoal ... 11
Gambar 2.5 Skema proses UBC ... 13
Gambar 2.6 Perbandingan kondisi operasi beberapa metode peningkatan kualitas batubara ... 13
Gambar 3.1 Skema proses CUT...15
Gambar 3.2 Rangkaian subsistem persiapan dan transportasi batubara... 17
Gambar 3.3 Roll Crusher... 17
Gambar 3.4 Cage Mill ... 18
Gambar 3.5 Rangkaian sistem conveyor dan bucket elevator CUT Pilot Plant ... 18
Gambar 3.6 Skema sirkulasi subsistem penyuplai panas (thermal oil heater)... 19
Gambar 3.7 Pompa sentrifugal ... 20
Gambar 3.8 Skema pengeringan di salah satu tangki pengeringan... 22
Gambar 3.9 Rangkaian tangki pengering dan siklon ... 22
Gambar 3.10 Rotary Vane ... 23
Gambar 3.11 Rangkaian blower dan preheater ... 23
Gambar 3.12 Konstruksi mesin briket... 24
Gambar 3.13 Roll Press mesin briket... 25
Gambar 3.14 Rangkaian conveyor subsistem pembriketan... 26
Gambar 3.15 Desain subsistem pengolahan air CUT Pilot Plant ... 27
Gambar 3.16 Kolam-kolam penampungan pada subsistem pengolahan air... 28
Gambar 4.1 Tahapan proses komisioning CUT Pilot Plant... 31
Gambar 4.3 Diameter partikel vs kecepatan minimum fluidisasi... 40
Gambar 4.4 Kecepatan terminal vs Diameter partikel ... 40
Gambar 4.5 Alat uji ayak (sieving) ... 42
Gambar 4.6 Pengaturan bukaan hopper gate... 43
Gambar 5.1 Grafik temperatur subsistem penyuplai panas ... 57
Gambar 5.2 Konstruksi chain grate ... 58
Gambar 5.3 Temperatur kerja subsistem pengeringan... 62
Gambar 5.4 Grafik temperatur jalur steam recovery... 63
Gambar 5.5 Grafik tekanan operasi masing-masing tangki pengeringan... 64
Gambar 5.6 Hasil simulasi rugi-rugi tekanan pada distributor ... 66
Gambar 5.7 Desain awal distributor tangki pengeringan ... 67
Gambar 5.8 Desain baru distributor tangki pengeringan... 67
Gambar 5.9 Briket yang terbentuk menempel pada roll mesin briket ... 68
Gambar 5.10 Proses pembersihan cavity mesin briket... 68
Daftar Notasi dan Simbol
Simbol Keterangan Satuan
Notasi Latin
A Luas m2
Ar Bilangan Archimedes -
cp Panas spesifik kJ/kg K
d Diameter m
g Gravitasi m/s2
H Tinggi m
h Entalpi kJ/kg
k Konduktivitas termal W/m K
L Panjang m
m Massa kg
m Laju aliran massa kg/s
n Putaran rpm
P Tekanan Bar
Q Energi panas per satuan waktu kW
t Waktu s
T Temperatur oC
u Kecepatan m/s
v Volume m3
v Laju aliran volume m3/s
Notasi Yunani
Fraksi kosong (void fraction) -
Viskositas Pa.s
Sphericity -
Massa jenis kg/m3
Subscript
g gas
p partikel
mf Minimum fluidisasi
app Appearance
true true
bb batubara
cg Chain grate
mcg Motor chain grate
in input
out output
TOH Themal oil heater
