SKRIPSI PENGARUH PEMAKAIAN ENERGI TERHADAP EFISIENSI THERMAL PACKAGE BOILER 3007-U PUSRI 3 DI PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

(1)

SKRIPSI

PENGARUH PEMAKAIAN ENERGI TERHADAP

EFISIENSI THERMAL PACKAGE BOILER 3007-U

PUSRI 3 DI PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Teknik Mesin Pada Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

DEDI STIAWAN 03051281419079

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

(2)

SKRIPSI

PENGARUH PEMAKAIAN ENERGI TERHADAP

EFISIENSI THERMAL PACKAGE BOILER 3007-U

PUSRI 3 DI PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Teknik Mesin Pada Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

OLEH: DEDI STIAWAN

03051281419079

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

xi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama: Dedi Stiawan

NIM : 03051281419079

Judul : Pengaruh Pemakaian Energi Terhadap Efisiensi Thermal Package Boiler 3007-U PUSRI 3 di PT.Pupuk Sriwidjaja Palembang

Memberikan izin kepada Pembimbing dan Universitas Sriwijaya untuk mempublikasikan hasil penelitian saya untuk kepentingan akademik apabila dalam waktu 1 (satu) tahun tidak mempublikasikan karya penelitian saya. Dalam kasus ini saya setuju untuk menempatkan Pembimbing sebagai penulis korespondensi (Corresponding author).

Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tanpa ada paksaan dari siapapun.

Indralaya, Januari 2019 Penulis,

(8)

xiii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah dan rasa syukur tak henti-hentinya penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rezeki berupa kelancaran dan kemudahan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “PENGARUH PEMAKAIAN ENERGI TERHADAP EFISIENSI THERMAL PACKAGE BOILER 3007-U PUSRI 3 DI PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG”. Skipsi ini dibuat dan disusun sebagai salah satu syarat yang harus dilengkapi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

Dalam penyusunan Skripsi ini tentunya penulis tidak bekerja sendiri, akan tetapi mendapat bantuan serta dukungan dari orang-orang, secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Allah SWT, karena rahmat, anugrah ilmu, kesempatan dan kesehatan dari-Nya, sehingga dapat diselesaikan Skripsi ini.

2. Ibu saya tercinta yang telah memberi doa, kasih sayang, dorongan dan semangat baik secara moril maupun materil dalam segala hal demi keberhasilan saya sampai saat ini.

3. Bapak Aneka Firdaus, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Skripsi yang telah membimbing, mengarahkan dan membantu penulis selama proses penyelesaian Skripsi ini.

4. Bapak Ir. Dyos Santoso, M.T., yang merupakan dosen pembimbing akademik selama penulis menjalani perkuliahan.

5. Bapak Irsyadi Yani, S.T, M.Eng, Ph.D, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya.

6. Bapak Amir Arifin, S.T, M.Eng, Ph.D, selaku sekretariat Jurusan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya.

7. Dosen-dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Ssriwijaya dan staf pengajar yang telah membekali saya dengan ilmu yang berguna sebelum menyusun Skripsi ini.

(9)

xiv

8. Kedua saudara kakak dan ayukku, Agus Haryanto dan Siti Rokhayah, S.Pd. beserta keluarga besar penulis yang selalu mendidik, mendoakan, dan memotivasi dalam segala hal.

9. Semua teman Angkatan 2014, kakak tingkat Angkatan 2012, 2013, dan adik-adik Teknik Mesin

10.Rekan seperjuangan perjalanan pulang pergi Palembang-Indralaya.

11.Adrian, Agra, dan Tareq yang telah menyediakan travel pulang pergi Palembang-Indralaya semasa perkuliahan.

12.Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.

13.Almamaterku Tercinta.

Dalam penulisan skripsi ini penulis meyadari bahwa terdapat banyak sekali kekurangan di karenakan keterbatasannya ilmu dan pengalaman penulis. Karena itu penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun dari pembaca agar penulisan dapat dilakukan lebih baik lagi kedepanya.

Akhir kata semoga hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat kepada pembaca untuk kemajuan ilmu pengetahuan dimasa mendatang.

Indralaya, November 2018 Penulis

Dedi Stiawan

(10)

xv

RINGKASAN

PENGARUH PEMAKAIAN ENERGI TERHADAP EFISIENSI THERMAL PACKAGE BOILER 3007-U PUSRI 3 DI PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Karya tulis ilmiah berupa Skripsi, November 2018

Dedi Stiawan : di bimbing oleh Aneka Firdaus, S.T., M.T.

The Influence Of Energy Consumption On The Thermal Efficiency Package Boiler 3007-U Pusri 3 In PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang

xxii+ 41 halaman, 8 tabel, 11 gambar, 10 lampiran

Pada era globalisasi saat ini penggunaan uap air sangat luas dalam industri. Hal ini berdampak pada pemenuhan kebutuhan energi atau bahan bakar juga akan semakin bertambah, dimana dunia industri merupakan salah satu pengkonsumsi energi dan bahan bakar yang cukup besar. Dengan kondisi tersebut, menekan keborosan energi dan perhatian pada konservasi energi menjadi penting untuk dilakukan. Konservasi energi yang merupakan penggunaan energi secara efisien dan rasional tanpa mengurangi penggunaan energi yang memang benar-benar diperlukan. Potensi konservasi energi di semua sektor memiliki peluang penghematan yang sangat besar. Salah satu alat yang mampu menghasilkan uap air adalah boiler. Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk uap. Uap pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses produksi. Pada proses kenaikan suhu atau pembakaran ini berdasarkan pada prinsip termodinamika dan perpindahan panas yang disebabkan perbedaan temperatur, dari temperature rendah menuju temperatur tinggi Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi pengaruh pemakaian energi terhadap efisiensi thermal package boiler 3007-U PUSRI 3 di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang. Dan menganalisis pengaruh

(11)

xvi

pemakaian energi dan kandungan energy uap yang dihasilkan boiler selama 1 tahun (2017-2018). Dari penelitian ini didapatkan kandungan energi uap yang dihasilkan boiler dengan rata-rata energi uap yang dihasilkan boiler pada tahun 2017 adalah sebesar 33587,48952 kW dan untuk energi kalor adalah sebesar 48603,85834 kW. Sedangkan pada tahun 2018 kandungan energi uap yang dihasilkan sebesar 299860,85834 kW dan untuk energi kalor adalah sebesar 47749,77774 kW. Sehingga didapat efisiensi package boiler dengan rata-rata 69,12% pada tahun 2017 dan pada tahun 2018 mendapatkan efisiensi rata-rata sebesar 62,58%. Dalam satu tahun (2017-2018) efisiensi boiler mengalami penurunan sebesar 6,54%. Penggunaan energi bahan bakar dan kandungan energi uap yang dihasilkan boiler sangat berpengaruh terhadap efisien boiler. Bahwa semakin tinggi kandungan energi uap yang dihasilkan maka pemakaian energi bahan bakar akan semakin meningkat atau dengan kata lain pemakaian energi bahan bakar berbanding lurus dengan kandungan energi uap yang dihasilkan. Dari hasil analisis yang telah dilakukan bahwa penurunan efisiensi boiler dapat disebabkan oleh banyaknya kerugian kaloryang terjadi pada boiler.

(12)

xvii

SUMMARY

THE INFLUENCE OF ENERGY CONSUMPTION ON THE THERMAL EFFICIENCY PACKAGE BOILER 3007-U PUSRI 3 IN PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Scientific paper in the form of thesis, of November 2018

Dedi Stiawan supervised by Aneka Firdaus, S.T., M.T.

Pengaruh Pemakaian Energi terhadap Efisiensi Thermal Package Boiler 3007-U Pusri 3 Di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang

xxii + 41 pages, 8 tables, 11 images, 10 attachments

In the current era of globalization, the use of water vapor is very broad in the industry. This has an impact on the fulfillment of energy or fuel needs, which will also increase, where the industrial world is one of the biggest consumers of energy and fuel. With these conditions, suppressing energy waste and attention to energy conservation is important to do. Energy conservation which is energy use efficiently and rationally without reducing energy use which is really needed. The potential for energy conservation in all sectors has enormous savings opportunities. One tool that is capable of producing water vapor is a boiler. Boilers are closed vessels where combustion heat is flowed into the water until steam is formed. Steam at a certain pressure is then used to drain heat into a production process. In the process of increasing temperature or combustion based on thermodynamic principles and heat transfer caused by differences in temperature, from low temperatures to high temperatures This study aims to identify the effect of energy use on the thermal package efficiency of the boiler 3007-U PUSRI 3 at PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang. And analyze the effect of energy use and steam energy content produced by the boiler for 1 year (2017-2018). From this study it was found that the steam energy content produced by

(13)

xvi

boilers with an average steam energy produced by boilers in 2017 was 33587.48952 kW and for heat energy was 48603.885834 kW. Whereas in 2018 the steam energy content produced was 299860,85834 kW and for heat energy was 47749,77774 kW. So that the efficiency of the boiler package is obtained with an average of 69.12% in 2017 and in 2018 the average efficiency is 62.58%. In one year (2017-2018) boiler efficiency decreased by 6.54%. The use of fuel energy and the energy content of steam produced by the boiler is very influential on the efficient boiler. That the higher the energy content of steam produced, the use of fuel energy will increase or in other words the use of fuel energy is directly proportional to the content of steam energy produced. From the results of the analysis that has been done that the decrease in boiler efficiency can be caused by the many heat losses that occur in the boiler.

(14)

(15)

xix

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... xix

DAFTAR GAMBAR ... xxi

DAFTAR TABEL ... xxii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Tujuan Penelitian ... 3 1.5 Manfaat Penelitian ... 3 1.6 Metode Penelitian ... 4 1.7 Sistematika Penelitian ... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1 Definisi Boiler Secara Umum ... 7

2.2 Komponen Boiler ... 8

2.3 Klasifikasi Boiler ... 9

2.3.1 Jenis – Jenis Boiler ... 9

2.3.2 Kegunaan Boliler ... 11

2.3.3 Kontruksi Boiler ... 12

2.4 Mekanisme Perpindahan Panas ... 12

2.4.1 Perpindahan Panas Konduksi ... 12

2.4.2 Perpindahan Panas Konveksi ... 13

2.4.3 Perpindahan Panas Radiasi... 13

2.5 Bahan Bakar ... 13

2.6 Nilai Pembakaran Atas (HHV)... 14

2.7 Proses Pembentukan Uap ... 15

2.8 Neraca Panas ... 16

2.9 Analisis Energi ... 17

2.9.1 Penyerapan Energi Uap Pada Package Boiler ... 17

2.9.2 Energi Kalor Yang di Hasilkan Boiler ... 18

(16)

xx

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 19

3.1 Diagram Alir Penelitian ... 19

3.2 Studi Literatur ... 20

3.3 Pengambilan Data ... 20

3.4 Tabel Pengambilan Data ... 20

3.5 Pengolahan dan Analisis Data ... 22

3.6 Data Spesifikasi Boiler ... 22

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25

4.1 Perhitungan Energi Uap ... 25

4.1.1 Data Perhitungan Energi Uap 2017 ... 25

4.1.2 Data Perhitungan Energi Uap 2018 ... 28

4.2 Perhitungan Nilai Pembakaran Atas (HHV) ... 30

4.3 Perhitungan Energi Kalor ... 34

4.3.1 Perhitungan Energi Kalor 2017 ... 34

4.3.2 Perhitungan Energi Kalor 2018 ... 35

4.4 Efisiensi Boiler ... 36 4.5 Pembahasan ... 38 BAB 5 KESIMPULAN ... 41 5.1 Kesimpulan ... 41 DAFTAR RUJUKAN ... i LAMPIRAN……….i

(17)

xxi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Skematis Boiler ... 8

Gambar 2.2 Fire Tube Boiler ... 10

Gambar 2.3 Water Tube Boiler ... 11

Gambar 2.4 Diagram T-s Pembentukan Uap ... 16

Gambar 2.5 Diagram Neraca Energi ... 16

Gambar 2.6 Berbagai Kehilangan Pada Produksi Steam ... 17

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 19

Gambar 3.2 Flow Diagram Package Boiler ... 22

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Energi Uap Selama 1 Tahun ... 39

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Energi Kalor Selama 1 Tahun ... 39

(18)

xii

(19)

xiii

Universitas Sriwijaya

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis-Jenis Bahan Bakar ... 14

Tabel 3.1 Data Komposisi Kimia Bahan Bakar ... 20

Tabel 3.2 Data Operasional Package Boier 3007-U Pada 2017 ... .21

Tabel 3.2 Data Operasional Package Boier 3007-U Pada 2018 ... .21

Tabel 4.1 Hasil Data Perhitungan Energi Uap Pada Tahun 2017 ... .39

Tabel 4.1 Hasil Data Perhitungan Energi Kalor Pada Tahun 2018 ... .39

(20)

(21)

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era globalisasi saat ini penggunaan uap air sangat luas dalam industri. Hal ini berdampak pada pemenuhan kebutuhan energi atau bahan bakar juga akan semakin bertambah, dimana dunia industri merupakan salah satu pengkonsumsi energi dan bahan bakar yang cukup besar. Dengan kondisi tersebut, menekan keborosan energi dan perhatian pada konservasi energi menjadi penting untuk dilakukan (Kurniawan and Santoso, 2009).

Konservasi energi yang merupakan penggunaan energi secara efisien dan rasional tanpa mengurangi penggunaan energi yang memang benar-benar diperlukan (Kepres no 5, 2006), perlu diterapkan pada seluruh tahap pemanfaatan, mulai dari pemanfaatan sumber daya energi sampai pada pemanfaatan akhir, dengan menggunakan teknologi yang efisien dan membudayakan pola hidup hemat energi. Potensi konservasi energi di semua sektor memiliki peluang penghematan yang sangat besar (Hendaryati, 2012).

Alat yang dapat menghasilkan uap air adalah ketel uap atau boiler. Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk uap. Uap pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses produksi. Uap diproduksi dengan penggunaan secara langsung kalor yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar padat, cair, gas. Pada proses kenaikan suhu atau pembakaran ini berdasarkan pada prinsip termodinamika dan perpindahan panas yang disebabkan perbedaan temperatur, dari temperatur rendah menuju temperatur tinggi. Boiler untuk keperluan industri dirancang sesuai dengan kebutuhan dan kegunaan dari produksi uap yang dihasilkan agar dapat memenuhi kebutuhan pabrik (A.Firdaus and E.Sirait, 2015).

(22)

2

Salah satu penggunaan boiler di perusahaan sebagai penggerak turbin adalah PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang yang menggunakan boiler jenis

package boiler 3007-U untuk mengubah air menjadi uap, kemudian uap tersebut digunakan untuk proses produksi industri. Pemanasan package boiler ini menggunakan bahan bakar gas alam, panas yang didapat package boiler

merupakan hasil pembakaran dari gas alam yang disuplai pada sistem package boiler.

Pada boiler produksi uap yang dihasilkan bervariasi sesuai kebutuhan pabrik. Untuk mengoptimalkan pemakaian energi yang lebih efisien pada saat kondisi pengoperasian yang optimal, perlu dilakukan evaluasi terhadap perfomansi package boiler sehingga boilermemiliki perfomansi yang baik agar aktivitas industri dapat berlangsung dengan baik. Oleh karena itu penulis melakukan penelitian dengan judul yaitu: Pengaruh Pemakaian Energi Terhadap Efisiensi Thermal Pada Package Boiler 3007-U Pusri 3 di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan permasalahan dalam penelitian adalah bagaimana pengaruh pemakaian energi terhadap perfomansi package boiler.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini untuk lebih memfokuskan penelitian maka pembahasan dibatasi hal-hal yang berkaitan dengan:

1. Boiler yang dikaji tipe package boiler 3007-U PUSRI 3. 2. Penelitian dilakukan di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang.

(23)

3

Universitas Sriwijaya 3. Metode analisis efisiensi package boiler yang digunakan yaitu metode

langsung.

4. Lingkup fluida kerja yang dibahas yaitu pada kondisi air masuk economizer sampai dengan uap yang keluar dari superheater.

5. Kerugian – kerugian thermal pada sistem diabaikan.

6. Analisis perhitungan dilakukan berdasarkan data desain dan data operasional pada saat ini.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menghitung jumlah kandungan energi uap yang dihasilkan boiler. 2. Menghitung jumlah energi kalor dari pemakaian bahan bakar.

3. Menganalisis efisiensi Package Boiler 3007-U Pusri 3 dalam 1 tahun (2017-2018)

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai evaluasi

Package Boiler untuk peningkatan efisiensi boiler kedepannya guna penghematan energi pada saat kondisi pengoperasian.

(24)

4

1.6 Metode Penelitian

Dalam penelitian ini menggunakan beberapa sumber yang digunakan dalam proses pembuatan skripsi, yaitu:

1. Literatur

Mempelajari dan mengambil data dari berbagai literatur, jurnal, referensi dan media elektronik.

2. Studi Lapangan

Metode ini digunakan untuk mendapatkan data-data di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang.

3. Analisa data

Metode ini digunakan untuk mendapatkan hasil dari penelitian

1.7 Sistematika Penelitian

Pada penulisan skripsi ini, sistematika penulisan terdiri dari bab-bab yang berkaitan satu sama lain dimana tiap babnya terdapat uraian dan gambaran yang mencakup pembahasan skripsi ini secara keseluruhan. Adapun bab-bab tersebut meliputi:

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab yang berisikan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Bab yang berisikan tinjauan pustaka mengenai teori dasar yang melandasi pembahasan skripsi dan yang akan mendukung dalam melakukan penelitian berdasarkan literatur.

(25)

5

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

Bab yang berisikan diagram alir penelitian, literatur, alat dan bahan yang digunakan, dan metode penelitian.

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab yang terdiri dari data hasil yang didapat selama penelitian.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN/

Bab yang mencakup kesimpulan dan saran yang secara umum merupakan rangkuman dari hasil penelitian yang dilakukan.

(26)

(27)

i

DAFTAR RUJUKAN

Asmudi, 2008 (2008) ‘Analisa Unjuk Kerja Boiler Terhadap Penurunan Daya pada PLTU PT. Indonesia Power UBP Perak’, pp. 1–15.

Firdaus, A. and Sirait, E. (2015) ‘Analisa Pengaruh Variasi Kapasitas Uap Terhadap Efisiensi Ketel Uap Di Pt . Sinar Sosro Banyuasin-Sumatera Selatan’, Jurnal Energi dan Manufaktur, 8, pp. 133–140.

Hasibuan, C. H and Napitupulu, H. F (2013) ‘Analisa Pemakaian Bahan Bakar Dengan Melakukan Pengujian Kalor Terhadap Perfomansi Ketel Uap Tipe Pipa Air Dengan Kapasitas Uap 60 Ton/Jam’, Jurnal e-dinamis,4(4). Hendaryati, H. (2012) ‘Analisis Efisiensi Termal Pada Ketel Uap Di Pabrik Gula

Kebonagung Malang Heni Hendaryati’, 8(September), pp. 148–153. Kepres no 5, 2006 (2006) ‘Keputusan Presiden no. 5 Tahun 2006. Konservasi

Energi, Presiden Republik Indonesia, Jakarta, 25 Januari 2006’.

Kurniawan, Y. and Santoso, H. (2009) ‘Listrik sebagai ko-produk potensial pabrik gula’, Jurnal Litbang Pertanian, 28(1), pp. 23–28. Available at: http://pustaka.litbang.pertanian.go.id/publikasi/p3281094.pdf.

Sitepu, T. (2009) ‘Kajian Terbentuknya Gelembung Uap Pada Pipa-Pipa Evaporator Ketel Pipa Air’, I(5), pp. 51–59.

Sugiharto, A. (2012) ‘Tinjauan teknis pengoperasian boiler dan pemeliharaan boiler’, Forum Teknologi, 6(2).

Systems, E. E. E. C. and C. A. (2006) ‘Energy Efficiency Guide for Industry in Asia’, Greenhouse Gas Emmissions Reduction from Industry in Asia and the Pacific (GERIAP), p. p2.

Winanti, W. S. and Prayudi, T. (2006) ‘Perhitungan Efisiensi Boiler Pada Industri Tepung Terigu’, Jurnal Teknik Lingkungan, pp. 58–65.

(28)

ii

Yunus A. Cengel, M. A. B. (2006) ‘Thermodynamics An Engineering Approach’, pp. 1–907.