4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ampas Tebu (Baggase).
Ampas tebu atau baggase merupakan hasil dari proses ekstraksi (pemerahan) antara nira tebuh dan ampas. Kebutuhan enirgi di pabrik gula dptdipasox ole sbgn ampas darih gilhingan akher. Sebahgai bahan baxar Boihler, jumla ampas dari stahsiun gilhingan adlhseketar 30 % dan berat tebuh besertah kadhar aer sekitar 50
%. Berdasarkan bahann keringg ammpas tebuh a dlh terdiri dari unsur C (carbon) 47 %, H (Hydrogenn) 6,5 %, O (Oxygenn) 44 % dan abuh (Assh)2,5 %.
Berdasarkan persamaan dari Von Pritzelwitz van der Horst (Hugot, 1986) setiap kilogrem ammpas dgn kandungan gulaa sekitar 2,5 % akan memiliki khalor sebesar 1825 kkal (Hugot,1986).
Gambar 2.1 Ampas Tebu
2.2 Nilai kalor bahan bakar.
Nelai khalor adlh suatuh anxa yang menyataken jmlhenirgi panas (khalor) y dilepaskan bahann bakarr pd waktuh terjadenya oksidasih unsur-unsur kimiah yg adah pd bahan bakar tersebut. Nelai khalor bahann bakarr berhubungann lhangsung dgn kadarr C dan H yg terkhandung didalam bahann bakarr padat.
Semakin bsr kadar keduanya C dan H, maka semakin besar pula nilai kalor yg terkandung.
Ada 2 kategori Nilai kalor bahan bakar, yaitu:
• Nelai Kalorr Athas atau highh heatting valuee (HHV) adlh nelai kalorr yg diprlh dr pembakaran setiap 1 kg bahann bhakar yg memperhitungkhan panass khondensasi uap (aer yg dihasillkan dr pembhakaran beradah dlm whujud caer).
• Nelai Khalor Bawahh atau lhow heathing value (LHV) adlh nelai khalor yg diperoleh dr pembhakaran sethiap 1 kg bhahan bhakar dgnmemperhitunxkan phanas kondenssasi uap (aer yg dihasillkan dr pembhakaran beradah dlm whujud gas atau uap).
Dengan kata lain nilaikalorbahanbakar merupakan jumlah energi kalor yg dilepaskan bahan bakar pd waktu terjadinya oksidasi unsur-unsur kimia yang ada pdbahanbakartersebut. Dalam penelitian ini, nilai kalor bahan bakar termasuk salah satu faktor yang menentukan hasil akhir dari perhitungan data yang didapat selama proses produksi bahan bakarberlangsung(Hugot, 1986).
Untuk ampas tebu menggunakan persamaanVon Pritzelwitz van der Horst sebagai berikut :
-Nilai Kalor bakar Atas.
Pa = 4,550 - 105 – 45 W -Nilai Kalor Bawah.
Pb = 4250 - 105 – 48 W Di mana:
S = Pol ampas gilingan akhir.
W= kadar air Ampas (100 % - persentase bahan bakar).
2.3 Ketel Uap (Boiler)
Ketel Uap adlhsuatu alat utk menghasilkan uap dengan tekanan tertentu, dengan cara memindahkan tenaga panas yang diperoleh dari mutu pembakaran kedalam air, didalam suatu tangka bertekanan. atau lebih mudahnya Ketel Uap adalah alat yang digunakan utk merubahh aer menjadih uap dgn tekhanan lebih besar dr 1 atmosfier dgn cara dipanaskan(blog,unnes.ac.id).
Boiler merupakan salah satu stasiun yang berfungsi sebagai pembangkit uap sampai pada tekanan kerja operasional mesin penggerak (turbin uap) yang di inginkan. Tekanan kerja operasional PG Cinta Manis adalah 20-21 kg/cm2 dengan suhu steam superheated yandihasilkanadalah 325°C. Jenis Boiler yang digunakan di UU PG Cinta Manis adalah Yoshimine Water Tube Boiler yang di desain menggunakan bahan bakarampastebu(ptpn7.com).
Gambar 2.2 Sasarankinerja boiler.
2.4 Klasifikasi Ketel Uap.
Bhoiler/ketel uap pd dhasarnya terdirih dr Drum yg tertuthup pd ujung phangkalnya dan dlm perkembhangannya Boiler menggunakan konsep dgnistilah pipa api dan pipa air.
Ketel pipa air (water tube boiler) merupakan fluidah yang mengalir dlm pipa dan mendapatkan transfer enirgi panas dr luarr pipah. (eprints.ac.id).
Gambar 2.3 Water tube Boiler.
2.5 Stasiun Mill (Gilingan).
Stasiun mill merupakan tempat proses penggilingan tebu menjadi nira mentah (pemerahan nira). Di stasiun mill selain menghasilkan nira mentah, tebu yang mengalami proses penggilingan juga menghasilkan ampas yang akan digunakan untuk bahan bakar boiler dalam proses pengolahan gula(ptpn7.com).
Gambar 2.4 Stasiun Mill 2.6 Komposisi bahan bakar.
Komposisi Bahhan Bakarrr umumnya tercusun dr unxur-unxur C (kharbon), H (hidrogenn), O (oksigenn), N (nitrogenn), S (bhelerang), P (posfor) sertah unxur lainnyaa dlm jmlh yg khecil, nhamun unxur-unxur kimiah yg utamah adlh C, H dan S meruphakan unxur-unxur yg jk terbakarr menghasilkann khalor dan dishebut sbg “bahan yg dpt terbhakar” atau “combustiblee mhatter”. Unxur- unxur lain yg terkhandung dlm bahann bhakar nmn tdk dpt terbakar adlh O, N, bahann mhineral atau abu dan aer. Shecara singxat komposisi bahann bakarr phadat dinyataken menurutt analisis pendhekatan (proximmate analysiss) dan anhalisis thuntas (ultimatee analysiss). Anhalisis pendhekatan (proximmate analysiss), yaitu anhalisis khandungan yg berupah aer, zat vollatil (zat yg bisah menguap), kharbon tetap (fixed carbon) dan abuh. Sedangkann anhalisis thuntas
(ultimmate analysiss), yaitu anhalisis komposisih bahann bhakar sampae unxur- unxurnya, sepertih khandungan C, H, O, N, S, abu dan aer (Hugot,1986).
2.7 Efisiensi Boiler.
Efisiensih adlhsuatuh thingkatan kemampuann kerjah dari suatuh alhat, sdgkan efisiensih pd bhoiler adlhseberapah bexar khemampuan bhoiler dpt merubah nelai energih kimiah bahann bhakar, bhaik ituh bahan bhakar padhat (solit), caer (liquit) mhaupun gas. Utk tingkat efisiensih pd bhoiler berkhisar antarah 60% hinggah 80%. Dlm prosess menghitung efisiensi Boiler mengunakan duah metodeh, yaituh metodeh lhangsung dan metodeh tdk lhangsung. Berikut penjelhasan mengenaih metodeh yg dipakai dlm mengkaji efisiensi Boiler.
1. Metode langsung.
Dhalam metodeh lhangsung menghitungg nelai efisiensih dgn menguxur jhumlah phanas yg trdpt pd uapp dan membhandingkan dgn jhumlah phanas yg dibherikan bhahan bhakar pd bhoiler.
Keuntungan Metode Langsung.
• Perhittungan lbh mhudah dr ashpek uap, dgn melihat indhikator parameter uap (Floww, Tempp. & Presss), khemudian dilihatt pd tabel uap, bs dilihat nelai khalor uap. Sedangkan dr aspek bahann bhakar, cukup melihat data nelai kalor netto per massah bhahan bhakar dan mengalihkan dgn jmlh massah bhahan bhakar akn bisah mendapatxan nelai khalor bahann bhakar.
• Tdk membutuhhkan alhat ukurr yg rumitt, chukup memanfaatkann alhat ukurr yg therpasang pd bhoiler.
Kerugian Metode Langsung.
• Nelai Khesalahan (error) cukhup bhesar, dmn Khetelitian alhat ukur (instrumentt) sagt mempengharuhi hassil pengukurann.
• Tdk mengetahuih shumber losses komponnen (kerugian) pd boiler, sehinggah tdk dpt melhakukan langxah-langxah utk mengurangih losses pd bhoiler.
2. Metode Tidak Lhangsung.
Metodeh inih mendapatxan hasill efisiensih dgn menguxur jmlh panas photensial didlm bahann bhakar dan menguranginyah dgn losses yg terdhapat pd bhoiler.
Data yg diperlukan utk menghitung efisiensih bhoiler dgn menggunaxan metodeh tdk lhangsung adalah:
• Ahnalisis ultimhate bahan bakar (H2, O2, S, C, khadar aer, khadar abuh).
• Persentaseh okshigen atau CO2 dlm gas buang.
• Suhu gas buang °C(Tf)
• Suhu awhal °C (Ta) dan kelembaban udarah dlm/kg udara kering.
• LHV bhahan bhakar kcal/kg.
• Persentaseh bahann yg dpt terbakar dlm abuh (utk bahann bhakar padhat).
• LHV abu dlm kcal/kg (utk bahann bhakar phadat).
Keuntungan Metode Tidak Langsung.
• Kheakuratan dr metodeh ini cukup bhaik. Ketelitian alhat ukurr cukhup kecill pengaruhnyah trhdp nelai efisiensii kherugian metodeh tdk lhangsung.
• Metodeh ini tdk hanyah mhengukur efisiensih, ttp jg mengukur besarnyah losses pd boiler.
Kerugian Metode Tidak Langsung.
Dibutuhkan penelitian yg lebih rumit dalam hal Analisa besarnya udara masuk dan gas buang dari boiler.
Pada penelitian ini menggunakan metode tidak langsung dalam pengambilan datanya, alasan digunakannya metode ini adalah dibutuhkannya akurasi data yang menyangkut beberapa aspek yang mempengaruhi efisiensi kerja ketel dan metode ini juga dapat membantu untuk mengetahui besarnya jumlah losses yang terjadi pada boiler (Hugot,1986).
2.8 Neraca Kalor.
Efisiensi dan rasio penguapan merupakan parameter kerja boiler seperti, bertambahnya waktu produksi disebabkan oleh buruknya proses pembakarran, kotornya permukaan dinding ketel dan buruknya kinerja operasional. Untuk membantu utk mengidentifikasikan kehilangan panas yg dpt atau tdk dpt dihindari menggunakan neraca panas. Neraca panas dapat menggambarkan proses pembakaran di dalam boiler. Dengan neraca ini dapat menggambarkan secara grafis tntng bagaimana energi masuk dr bahan bakar diubah menjadi energi dgn berbagai kegunaan. Jumlah energi yg terkandung dlm aliran masing-masing ditunjukkan dengan panah table (UNEP, 2006).
Gambar 2.5.Diagram neraca aliran boiler.
Keseimbangan energi totalyg masuk pd boiler terhadap yang ditinggalkan oleh boiler dlm bentuk yg berbeda disebut neraca panas. Kehilangan panas yg terjadi ditunjukkan pd gambar berikut ini(Hugot, 1986).
Gambar 2.6. Kehilangan pada Boiler.
Pada penelitian ini kehilangan energi dpt dibagi dlm kehilangan yg tdk dpt dihindarkan dan kehilngan yg dpt dihindari. Tetapi ada beberapa aspek yg menjadi fokus dlm penelitian ini yaitu terdapat pd aspek kehilangan panas krn kandungan air dlm bahan bakar dan kehilangan panas krn bahan bakar yg tdk terbakar. Tujuan dari pengkajian energi adalah agar kerugian/kehilangan dapat dihindari, sehingga dapat meningkatkan efisiensi energi pada boiler. Kerugian yang dapat diminimalisira ntara lain:
BOILER
Bahan bakar
Panas dalam steam
Kehilangan panas karena radiasi dan kehilangan yang tidak terhitung
Kehilangan panas karena kandungan air dalam udara Kehilangan panas karena bahan yang tidak terbakar dalam residu
Kehilangan panas karena kandungan air dalam bahan bakar
Kehilangan panas karena steam dalam gasbuang Kehilangan panas karana gasbuang kering
A. Kehilangan gas cerobong:
• Udara berlebih yang keluar dari cerobong.
• Suhu gas cerobong yang melebihi ambang batas normal.
B. Kehilangan karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam cerobong dan abu C. Kehilangan dari blowdown.
D. Kehilangankondensat .
E. Kehilangan konveksi dan radiasi.
