SKRIPSI
ANALISIS EFISIENSI PAKET BOILER 34-6007-U
PADA PABRIK P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA
PALEMBANG
Oleh:
Alfi Astra Ryanda
03051281320014
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2018
SKRIPSI
ANALISIS EFISIENSI PAKET BOILER 34-6007-U
PADA PABRIK P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA
PALEMBANG
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Teknik Mesin Pada Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
OLEH:
ALFI ASTRA RYANDA 03051281320014
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2018
xi
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI
Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Alfi Astra Ryanda NIM : 03051281320014
Judul : Analisis Efisiensi Paket Boiler 34-6007-U Pada Pabrik P-IB 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.
Palembang, Maret 2018 Penulis,
Alfi Astra Ryanda NIM.03051281320014
xiii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat dan karunia-Nya, skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi ini
berjudul “ANALISIS EFISIENSI PAKET BOILER 34-6007-U PADA
PABRIK P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG”.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada 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, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak terkait, antara lain:
1. Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmat, anugerah ilmu, kesempatan dan kesehatan dari-Nya, sehingga dapat diselesaikannya skripsi ini.
2. Orang tua dan keluarga penulis yang selalu mendukung baik dalan hal materil maupun doa.
3. Bucik dan Yai Ma yang selalu mendukung baik dalan hal materil maupun doa.
4. Bapak Dr. Ir. H. Darmawi, MT., MT yang merupakan dosen pembimbing skripsi yang telah membimbing, mengarahkan dan membantu penulis selama proses penyelesaian skripsi ini.
5. Ibu Gustini ST., MT. yang merupakan dosen pembimbing akademik 6. Bapak Irsyadi Yani, ST, M.Eng, Ph.D, selaku ketua Jurusan Teknik
Mesin Universitas Sriwijaya.
7. Bapak Amir Arifin, ST, M.Eng, Ph.D, selaku seketariat Jurusan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya.
8. Dosen-dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya yang telah membekali saya dengan ilmu yang berguna sebelum menyusun skripsi ini.
xiv
9. Kak Arif Cahyono, selaku supervisor mekanik utilitas P-IB sekaligus pembimbing di PT. Pupuk Sriwidjaja beserta jajaran nya yaitu kak Jova, kak Imam, kak Eko, kak Furqon, kak Reno, kak Aris, kak eki, Abeng dan kak Rendra Wijaya yang telah banyak memberikan penulis banyak pelajaran dan pengalaman selama di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang. 10.Kak Daus, kak Jery dan seluruh staf yang sudah membantu dalam
menyelesaikan pendidikan ini.
11.Sahabat saya Aang, Aziz, Wawan, Dellky, Mas Bowok, Rifkah, Verika, Desty dan kak Dinda yang selalu mendukung saya.
12.Teman seperjuangan satu bimbingan Yos Eko Adji Saputro dan Ilhamsyah serta sahabat begadang skripsi Teddy Sopant dan M. Fardiansyah Hendratama.
13.Adik saya Desera Ayu Nabella dan sepupu saya M. Yuga Algifari yang sudah membantu dalam penulisan skripsi ini.
14.Semua teman Angkatan 2013 Teknik Mesin, para kakak tingkat 2010, 2011, 2012, adik tingkat, dan tim Radical.
15.Pihak terkait lainnya yang membantu selesainya skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar penelitian ini menjadi lebih baik. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan semua pihak yang berkepentingan.
Palembang, Maret 2018 Penulis,
Alfi Astra Ryanda NIM. 0305128132004
xv
RINGKASAN
ANALISIS EFISIENSI PAKET BOILER 34-6007-U PADA PABRIK P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG
Karya tulis ilmiah berupa Skripsi, Maret 2018
Alfi Astra Ryanda dibimbing oleh Dr. Ir. H. Darmawi B, MT, MT
ANALYSIS EFFICIENCY PACKAGE BOILER 34-6007-U ON FACTORY P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG
xxv + 51 halaman, 8 tabel, 7 gambar, 9 lampiran RINGKASAN
Di tengah arus globalisasi yang kuat, kebutuhan akan energi uap akan semakin meningkat. Selain itu, krisis energi yang sedang melanda dunia menyebabkan kenaikan harga gas yang cukup besar sehingga menambah beban pabrik pupuk yang menggunakan gas sebagai tambahan bahan bakar. Melihat kondisi itu, konservasi energi sangatlah penting dilakukan guna menekan keborosan energi, konservasi energi yang merupakan penggunaan energi secara efisien dan rasional tanpa mengurangi penggunaan energi yang memang benar-benar diperlukan salah satu caranya dengan menggunakan boiler. Boiler merupakan suatu bejana yang tertutup dimana air yang dipanaskan menggunakan panas hasil dari pembakaran akan berubah menjadi uap, air yang berubah menjadi uap tersebut volumenya akan meningkat kurang lebih 1600 kali, sehingga pada tekanan tertentu uap dapat digunakan untuk dilanjutkan ke suatu proses. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan memahami jumlah energi yang digunakan bahan bakar pada boiler dan energi yang dihasilkan uap serta menganalisis efisiensi boiler selama 1 tahun (2016-2017). Dari penelitian ini didapat rata-rata energi yang dihasilkan uap pada tahun 2016 adalah sebesar 32608,08402 kJ/s, Sedangkan untuk tahun 2017, Energi uap rata-ratanya adalah 31819,67233 kJ/s Sedangkan untuk energi yang dikandung bahan bakar adalah sebesar 40217,64 kJ/s, sehingga didapat efisiensi boiler dengan rata-rata 81,081% pada tahun 2016 sedangkan efisiensi boiler pada tahun 2017 rata-ratanya adalah 78,854%. dalam 1 tahun (2016-2017) efisiensi boiler mengalami penurunan sebesar 2,227%. Penggunaan energi bahan bakar sangat berpengaruh terhadap penurunan efisiensi boiler, hal tersebut dapat disebabkan oleh banyaknya heat loses yang terjadi pada boiler.
xvii
SUMMARY
ANALYSIS EFFICIENCY PACKAGE BOILER 34-6007-U ON FACTORY P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG
Scientific Paper in the form of Skripsi, Maret 2018
Alfi Astra Ryanda supervised by Dr. Ir. H. Darmawi B, MT, MT
ANALISIS EFISIENSI PAKET BOILER 34-6007-U PADA PABRIK P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG
xxv + 51 pages, 8 tables, 7 pictures, 9 attachments
SUMMARY
in the middle of globalization era is strong, The need for steam energy will increase. In addition, crisis of energy that happenin the world caused a substantial increase in the price of gas thereby increasing the burden of fertilizer factories using gas as an additional fuel. Seeing that condition, energy conservation is essential to reduce energy wastage, energy conservation which is the efficient and rational use of energy without reducing the energy use that is really needed one way by using boiler. The boiler is a closed vessel in which the water heated by the heat resulting from the combustion will turn into steam, the water that turns into the vapor volume will increase approximately 1600 times, so that at a certain pressure steam can be used to proceed to a process. This study aims to analyze and understand the amount of energy used by fuels on boilers and steam-generated energy and to analyze boiler efficiency for 1 year (2016-2017). From this research, the average energy produced by steam in 2016 is 32608,08402 kJ / s, As for the year 2017, the average steam energy is 31819.67233 kJ / s, as for the energy contained fuel is amounted to 40217.64 kJ / s, so that boiler efficiency is obtained with an average of 81.081% in 2016 while boiler efficiency in 2017 is 78.854% average. in 1 year (2016-2017) boiler efficiency decreased by 2.227%. The use of fuel energy is very influential to the decrease of boiler efficiency, it can be caused by the amount of heat loses that occur in the boiler. Keywords: Boiler, efficiency, heat loses.
xix DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul ...i
Halaman Pengesahan ... iii
Halaman Agenda ... v
Halaman Persetujuan ...vii
Halaman Pernyataan Integritas ... ix
Halaman Pernyataan Persetujuan Publikasi ... xi
Kata Pengantar ... xiii
Ringkasan ... xv
Summary…... xvii
Daftar Isi ... xix
Daftar Gambar ... xxi
Daftar Tabel ... xxiii
Daftar Lampiran ... xxv 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
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ………...…….………... 5
2.1 Paket Boiler ……….………...………... 5
2.2 Komponen –Komponen Utama Boiler ………..…...….…... 6
2.2.1 Komponen Utama Boiler ..………..………... 6
2.2.2 Komponen Pelengkap Boiler ………….…………..……...…... 8
2.3 Klasifikasi Boiler ……….……...……..…………... 8
2.4 Proses Pembentukan Uap ……….……... 10
2.5 Kerugian dan Efisiensi Boiler ………...……... 11
2.5.1 Kerugian dalam Boiler………...………... 11
2.5.3 Nilai Pembakaran Atas (HHV) ..………..………... 12
2.5.4 Energi Uap ………...………... 13
2.5.5 Energi Bahan Bakar ………....………... 13
2.5.6 Efisiensi Boiler ………....………... 14
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ……….………..……... 15
3.1 Metodologi Penelitian ………..…..………... 15
3.2 Studi Pusataka dan Survei Lapangan …………..…….………... 16
3.3 Pengolahan Data... 16
3.4 Tabel Pengambilan Data ... 16
3.5 Pengolahan dan Analisis Data ………...…... 18
3.6 Data Spesifikasi Boiler ………..………...…... 18
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ……….…...……...…... 21
4.1 Perhitungan Energi Uap……….………...………... 21
4.2 Perhitungan Pembakaran ………..…...….…... 23
4.2.1 Perhitungan Reaksi Kimia Pembakaran ………... 23
4.2.2 Perhitungan Nilai Pembakaran Atas Bahan Bakar (HHV) ………. 26
4.2.3 Perhitungan Energi Bahan Bakar………...……... 31
4.2.4 Efisiensi Boiler………...……... 31
4.3 Pembahasan ……….……...……..…………... 33
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ………... 35
5.1 Kesimpulan …………...…..…....……….……... 35
5.2 Saran .………...…....……...………... 35
DAFTAR PUSTAKA ………..…..………... 37
xxi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Paket Boiler 34-6007-U ...………... 5
Gambar 2.2 Boiler Pipa Api ...……….…….………... 9
Gambar 2.3 Boiler Pipa Air ...………... 9
Gambar 2.4 Proses Pembentukan Uap ...………... 11
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ………... 15
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Energi Uap Selama 1 Tahun ... 34
xxiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Data Komposisi Kimia Bahan Bakar Gas ………... 16
Tabel 3.1 Data Komposisi Kimia Bahan Bakar Gas (Lanjutan) ………... 17
Tabel 3.2 Data Operasional Paket Boiler 34-6007-U Pada Tahun 2016 ……. 17
Tabel 3.3 Data Operasional Paket Boiler 34-6007-U Pada Tahun 2017 ……. 18
Tabel 4.1 Hasil dari Perhitungan Energi Uap pada Tahun 2016 ....…... 22
Tabel 4.2 Hasil dari Perhitungan Energi Uap pada Tahun 2017... 23
Tabel 4.3 Komposisi Kimia Bahan Bakar Gas Alam ………... 23
Tabel 4.3 Komposisi Kimia Bahan Bakar Gas Alam (Lanjutan) …... 24
Tabel 4.4 Hasil dari Perhitungan Efisiensi Boiler pada Tahun 2016 …….….. 32
Tabel 4.5 Hasil dari Perhitungan Efisiensi Boiler pada Tahun 2017 ... 32
Tabel 4.5 Hasil dari Perhitungan Efisiensi Boiler pada Tahun 2017 (Lanjutan) ……….. 33
xxv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A.1 properties of saturated water table ……….………. 39
Lampiran A.1 properties of saturated water table (Lanjutan)….………….... 40
Lampiran A.2 properties of saturated water temperature table .……...……. 40
Lampiran A.2 properties of saturated water temperature table (Lanjutan) ... 41
Lampiran A.3 Adiabaric Flame Temperature ... 42
Lampiran A.3 Adiabaric Flame Temperature (Lanjutan) ... 43
Lampiran A.3 Adiabaric Flame Temperature (Lanjutan) ... 44
Lampiran A.3 Adiabaric Flame Temperature (Lanjutan) ... 45
Lampiran A.3 Adiabaric Flame Temperature (Lanjutan) ... 46
Lampiran A.4 Gambar feed & air system ….……….. 47
Lampiran A.5 Gambar Burner Management System .….…….…….……….. 47
Lampiran A.6 Gambar Package Boiler 34-6007-U ……….………... 48
Lampiran A.7 Data Tahun 2016 ….………..……….………. 49
Lampiran A.8 Data Tahun 2017 ….………..………….………. 50
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam menghadapi era globalisasi yang begitu kuat, industri-industri dituntut agar lebih kompetitif dalam menyikapi persaingan yang dirasa sudah semakin ketat. Dampak arus globalisasi tersebut sangat dirasakan industri pupuk nasional beberapa tahun lalu ketika pemerintah mencanangkan swasembada beras sehingga terjadinya peningkatan permintaan pupuk di tanah air. Selain itu, krisis energi yang sedang melanda dunia menyebabkan naiknya harga gas, sehingga beban industri pupuk yang memakai gas sebagai bahan bakar jadi bertambah. Melihat kondisi itu, konservasi energi sangatlah penting dilakukan guna menekan keborosan energi, konservasi energi yang merupakan penggunaan energi secara efisien dan rasional tanpa mengurangi penggunaan energi yang memang benar-benar diperlukan salah satu caranya dengan menggunakan boiler.
Boiler merupakan suatu bejana yang tertutup dimana air yang dipanaskan menggunakan panas hasil dari pembakaran akan berubah menjadi uap, air yang berubah menjadi uap tersebut volumenya akan meningkat kurang lebih 1600 kali, sehingga pada tekanan tertentu uap dapat digunakan untuk dilanjutkan ke suatu proses (Fatimura, 2015). Oleh karena itu. Menganalisis efisiensi Paket Boiler 34-6007-U dirasa sangat penting untuk menjaga performa boiler agar tetap dalam keadaan baik.
Paket boiler 34-6007-U merupakan boiler tipe pipa air, boiler ini menjadi salah satu pembangkit steam system di utilitas pabrik P-1B yang didesain untuk menghasilkan steam medium dengan spesifikasi maximum continuous rating (MCR) sebesar 120 ton/jam dengan tekanan steam 43,2 kg/cm2.
Sumber panas pembakaran di paket boiler ini semuanya berasal dari gas burner (ring burner type). Sistem pembakaran ini dilengkapi dengan unit
2
Universitas Sriwijaya
pengaman (safety device) berupa pneumatic operated quick shut-off valve yang berfungsi menutup aliran gas pembakaran bila terjadi gangguan system pembakaran (Anonim, 2005).
Berdasarkan hal tersebut penulis ingin menjadikan boiler pada PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang sebagai objek penelitian tugas akhir yang berjudul ANALISIS EFISIENSI PAKET BOILER 34-6007-U PADA PABRIK P-IB PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini yaitu:
1. Berapa jumlah energi uap yang dapat dihasilkan Paket Boiler 34-6007-U.
2. Berapa jumlah energi yang digunakan bahan bakar pada Paket Boiler 34-6007-U.
3. Berapa efisinsi Paket Boiler 34-6007-U
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penulisan skripsi ini adalah:
1. Boiler yang digunakan sebagai objek penelitian ini adalah Paket Boiler 34-6007-U pada pabrik P-IB PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang.
2. Analisis termodinamika untuk mengetahui efisiensi boiler dalam 1 tahun (2016 – 2017).
3
Universitas Sriwijaya 1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang hendak dicapai dalan penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Menganalisis dan memahami energi yang dihasilkan uap.
2. Menganalisis dan memahami jumlah energi yang digunakan bahan bakar.
3. Menganalisis dan memahami efisiensi Paket Boiler 34-6007-U dalam 1 tahun (2016 – 2017).
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Sebagai bahan evaluasi kinerja Paket Boiler 34-6007-U agar tetap berjalan dengan baik.
2. Dapat menjadi acuan untuk peningkatan efisiensi boiler kedepannya guna penghematan energi.
3. Bagi penulis sendiri menambah wawasan dan pengetahuan tentang boiler.
37
DAFTAR PUSTAKA
Cengel , Y.A., & Boles, M.A. 1994. Thermodynamics: An Engineering Approach 5th Edition. United States of America : McGraw-Hill.
Djokosetyardjo, M.J. 2003. Ketel Uap. Jakarta: PT. Pradnya Paramita, Cetakan Kelima.
Fahrizal. 2014. Analisis Availibility Kinerja Boiler pada PT. Rohul Sawit Indah. Jurnal Aptek, Vol. 6 No.2.
Fatimura, Muhrinsyah. 2015. Tinjauan Teoritis Permasalahan Boiler Feed Water pada Pengoperasian Boiler yang Dipergunakan dalam Industri. Jurnal Media Teknik, Vol. 12, No.1.
Fusito, 2010. Analisa Penurunan Efisiensi Package Boiler Tipe Air Pada Pabrik Pusri IV PT Pupuk Sriwidjaja Palembang. Prosiding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM), ISBN 978-602-97742-0-7, 9 (551).
Ganapathy, V. 1994. Steam Plant Calculations Manual: Second Edition, Revised and Expanded. United States of America : Marcel Dekker, Inc. Glassman, I., & Yetter, R., A. 2008. Combustion: Fourth Edition. United
States of America : Elsevier Inc.
Parapak, Bandi. 2013. Perekayasaan Ketel Uap Utilitas Pabrik Elemen Bakar Nuklir Tipe PWR 1000 MWe. Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat Nuklir, PRPN-BATAN.
Ridwan., Wiseno, E., & Firdaus. 2007. Karakteristik Ketel Pipa Api Kapasitas Uap 6000 kg/jam Berbahan Bakar Solar di PT. Mustika Ratu, Tbk. Jurnal Teknik Mesin, Fakultas Teknik: Jurusan Teknik Mesin, Universitas Gunadarma.
Sariyusda, 2013. Analisa Bulging Tube Superheater Boiler Pada Material SA 213 Gr. T11. Jurnal MEKINTEK, Vol.4, No.2, ISSN 2086-7026.
Sugiharto, Agus. 2010. Tinjauan Teknis Pengoperasian dan Pemeliharaan Boiler. Forum Teknologi, Vol. 6, No.2.
Syahputra, M.R., & Sulaksmono, M. 2014. Kelengkapan Pemenuhan Syarat Operator Ketel Uap dengan Upaya Pengoperasian dan Pemeliharaan di PT. Pupuk Kaltim (Studi pada Operator di Industri Kimia). The Indonesian Journal of Occupational Safety and Health, Vol. 3, No. 2.
38
Universitas Sriwijaya
Winanti, W.S., & Payudi, T. 2006. Perhitungan Efisiensi Boiler Pada Industri Industri Tepung Terigu. Jurnal Teknologi Lingkungan, ISSN 1441 - 318X,1 (58).
