LAPORAN KERJA PRAKTEK.pdf

LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. PURA NUSAPERSADA UNIT PAPER MILL 7 DAN 8 KUDUS TUGAS KHUSUS “PENGHEMATAN BAHAN BAKAR BOILER DENGAN MENGGUNAKAN METODE ISOLASI PIPA PADA BOILER HITACHI PT. PURA NUSAPERSADA”

Disusun oleh : Fashfahish Shafhal Jamil

(201254098)

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS KUDUS 2015

i

LEMBAR PENGESAHAN PERUSAHAAN LAPORAN KERJA PRAKTEK LAPANGAN

“PENGHEMATAN BAHAN BAKAR BOILER DENGAN MENGGUNAKAN METODE ISOLASI PIPA PADA BOILER HITACHI PT. PURA NUSAPERSADA” Yang bertanda tangan dibawah ini menyatakan bahwa Nama

: Fashfahish Shafhal Jamil

Nim

: 201254098

Jurusan

: Teknik

Progdi

: Teknik Mesin

Perguruan Tinggi

: Universitas Muria Kudus

Telah menyelesaikan praktek kerja lapangan (PKL) yang telah dilaksanakan pada tanggal 1 Juli sampai dengan 31 Agustus 2015. Demikian surat pengesahan ini dibuat untuk digunakan sebagaimana mestinya.

Kudus, 31 Agustus 2015 Mengetahui, Pembimbing lapangan

Jauhar Kabag. Teknisi

ii

HALAMAN PENGESAHAN Dengan ini menerangkan bahwa laporan kerja praktek yang dilaksanakan pada tanggal 1 juli sampai 31 agustus 2015 dengan judul : “PENGHEMATAN BAHAN BAKAR BOILER DENGAN MENGGUNAKAN METODE ISOLASI PIPA PADA BOILER HITACHI PT. PURA NUSAPERSADA” Yang disusun oleh :

Nama : Fashfahish shafhal jamil NIM

: 201254098

Telah di setujui dan di sahkan pada :

Hari

:

Tanggal

:

Tempat

: KUDUS Mengesahkan,

Mengetahui,

Menyetujui,

Kaprogdi Teknik Mesin

Dosen Pembimbing

Taufiq Hidayat, ST, MT 197901232005011002

Qomarudin, ST, MT 0610701000001140

iii

ABSTRAK

PT. Pura Nusapersada PM 7-8 merupakan anak perusahaan (unit) dari PT. Pura Group yang merupakan perusahaan yang bergerak di bidang produksi kantong kemasan (packing material), converting dan berbagai macam produk kertas. PT. Pura Nusapersada PM 7/8 terletak di desa Terban kecamatan jakulo kabupaten kudus, Jawa Tengah. Tepatnya di Jl. Raya Kudus – Pati KM 12 dengan luas tanah ± 140.000 m². Produk yang dihasilkan oleh PT. Pura Nusapersada antara lain ; Kertas kraft putih, B kraft, Multi Wall Reguler, Multi Wall Extensible , Medium liner. Produk yang dihasilkan perharinya ± 90 ton dalam bentuk gulungan maupun dalam bentuk potongan sesuai permintaan pelanggan. Pangsa pasar dalam negeri 99% di pulau jawa, pasar luar negeri hasil produksi PM 8 30% - 50%, PM 7 5 % tujuan ekspor yaitu Pakistan, Arab, Hongkong, Bangladesh, Vietnam, Malaysia, Srilanka, Australia dan Singapura. Dalam proses produksinya PT.Pura Nusapersada memerlukan Steam yang berfungsi untuk mengeringkan kertas. Steam ini didapat dari mesin boiler. Yang setiap jamnya, untuk produksi steam harus dikontrol secara otomatis atau pun manual. Bahan bakar yang digunakan pada boiler menggunakan batu bara. Penghematan penggunaan bahan bakar yang berupa batu bara sangatlah penting. Dengan menggunakan metode isolasi pada pipa dari kondensor menuju ke tabung boiler diharapkan transfer panas yang terjadi ke lingkungan dapat di tekan semaksimal mungkin supaya suhu air umpan dari kondensor tetap terjaga. Sehingga untuk memanaskan kembali air umpan dari kondensor tidak memerlukan waktu yang lama dan penggunaan batu bara akan lebih berkurang. Berkurangnya penggunaan bahan bakar batu bara akan menekan biaya produksi kertas pada PT. Pura Nusapersada.

iv

DAFTAR ISI Halaman Judul ....................................................................................................i Lembar Pengesahan ............................................................................................ii Abstrak ................................................................................................................iv Daftar Isi..............................................................................................................v Daftar Gambar .....................................................................................................vii Daftar Tabel ........................................................................................................viii Bab I Pendahuluan ..............................................................................................1 1.1. Latar belakang Praktk Kerja Lapangan ..............................................1 1.2. Tujuan dan Manfaat Praktek Kerja Lapangan ....................................2 1.2.1.Tujuan Praktek Kerja Lapangan .................................................2 1.2.2. Manfaat Praktek Kerja Lapangan..............................................2 1.3. Ruang Lingkup Praktek Kerja Lapangan ...........................................4 1.4. Metode Praktek Kerja Lapangan ........................................................4 1.5. Metode Pengumpulan Data ................................................................5 Bab II Dasar Teori ...............................................................................................6 2.1. Boiler ..................................................................................................6 2.1.1. Klasifikasi Boiler ......................................................................7 2.2. Kondensat ...........................................................................................12 2.2.1. Alasan-Alasan Pemanfaatan Kembali Kondensat ....................12 2.3. Pipa ....................................................................................................14 2.3.1. Bahan Pipa .................................................................................14 2.3.2. Ukuran Saluran Pemipaan .........................................................14 2.4. Perpindahan Panas (Heat Transfer) ....................................................15 2.5. Isolasia Saluran Pipa Steam ................................................................16 2.5.1. Tujuan Isolasian .........................................................................16 2.5.2. Tipe-Tipe Isolasi ........................................................................17 2.5.3. Pemilihan Bahan Isolasi ............................................................18 2.5.4. Isolasian Jalur Steam dan Kondensat .......................................20 2.6. Ketebalan Ekonomis Isolasi (KEI) .....................................................21 2.7. Rockwool ............................................................................................22

v

2.7.1. Jenis Rockwool .........................................................................22 2.8. Glasswool ...........................................................................................25 2.8.1. Jenis Glasswool .........................................................................26 Bab III Studi Kasus ............................................................................................29 3.1. Rockwool 810 ....................................................................................29 3.2. Rockwool 160 ....................................................................................31 3.3. Rockwool 164 .....................................................................................33 3.4. Dewan Glasswool ...............................................................................35 3.5. Selimut Glasswool ..............................................................................37 3.6. Ubin Langit-Langit Glasswool ...........................................................39 Bab IV Data dan Analisa.....................................................................................41 4.1. Data Perhitungan Rockwool ...............................................................41 4.2. Data Perhitungan Glasswool...............................................................44 Bab V Penutup ....................................................................................................48 5.1. Kesimpulan .........................................................................................48 5.2. Saran ...................................................................................................48 Daftar Pustaka .....................................................................................................49 Lampiran-Lampiran Lampiran 1. Log Book Harian Lampiran 2. Surat Keterangan Telah KP Dari Perusahaan Lampiran 3. Lembar Penilaian Perusahaan Lampiran 4. Lembar Penilaian Dosen Pembimbing Lampiran 5. Lembar Konsultasi Dosen Pembimbing

vi

DAFTAR GAMBAR 2.1. Sectional View Of Fire Tube Boiler...................................................8 2.2. Water Tube Boiler...............................................................................8 2.3. Boiler FBC Hitachi PT. Pura Nusapersada.........................................10

vii

DAFTAR TABEL 2.1. Bahan-Bahan Isolasi Untuk Berbagai Penggunaan ............................18 2.2. Spesifikasi Rockwool 810 ..................................................................24 2.3. Spesifikasi Rockwool 160 ..................................................................25 2.4. Spesifikasi Rockwool 164 ..................................................................26 2.5. Spesifikasi Dewan Glasswool.............................................................27 2.6. Spesifikasi Selimut Glasswool ...........................................................28 2.7. Spesifikasi Ubin Langit-Langit Glasswool .........................................29 4.1. Data Perhitungan Isolasi Dengan Menggunakan Bahan Rockwool ...42 4.2. Data Perhitungan Isolasi Dengan Menggunakan Bahan Glasswool...44

viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Praktek Kerja Lapangan Praktek kerja lapangan (PKL) merupakan suatu kegiatan penerapan ilmu yang diperoleh mahasiswa dibangku perkuliahan pada suatu lapangan pekerjaan. Yang bertujuan untuk melatih mahasiswa agar mengenal situasi dunia kerja sekaligus untuk meningkatkan kualitas mahasiswa itu sendiri. Dalam melakukan PKL ini penulis mengambil tema mengenai penghematan batu bara. Batu bara merupakan bahan bakar yang di gunakan oleh PT. Pura Nusapersada pada boiler. Kebutuhan yang sangat tinggi pada batu bara berujung pada biaya produksi yang sangat tinggi, selain itu batu bara merupakan bahan bakar fosil yang di dapat dari alam yang lambat laun akan semakin berkurang dan bahkan habis jika diambil terus menerus. Terjadinya proses perpindahan panas yang terjadi pada pipa yang menghubungkan kondensat dan bak boiler ke lingkungan sangat merugikan. Karena suhu air umpan dari kondensat ke bak boiler yang ada didalam pipa akan berkurang. Berkurangnya suhu air umpan dari kondensat ke bak boiler akan berakibat pada lamanya proses pembakaran. Semakin lama proses pembakaran yang terjadi di boiler berbanding lurus dengan banyaknya batu bara yang digunakan pada proses pembakaran tang terjadi di boiler. Dengan mempertahan kan suhu air umpan dari kondensat ke bak boiler akan berdampak pada penghematan bahan bakar batu bara yang digunakan untuk proses pembakaran pada boiler di PT. Pura Nusapersada. Dengan diadakannya Praktik Kerja Lapangan (PKL), penulis berkeinginan untuk membahas, meneliti serta menuangkannya dalam bentuk tugas akhir yang berjudul: Penghematan Bahan Bakar Boiler Dengan Menggunakan Metode Isolasi Pipa Pada Boiler Hitachi PT. Pura Nusapersada. Akhirnya, kerja sama dengan instansi tersebut sangat diharapkan dalam hal ini untuk menyediakan tempat Praktek Kerja Lapangan bagi para mahasiswa sehingga

1

para mahasiswa nantinya mengetahui bagaimana aplikasi dari landasan teori yang diperoleh di perkuliahan dengan dunia kerja yang sebenarnya.

1.2. Tujuan dan Manfaat Praktek Kerja Lapangan 1.2.1. Tujuan Praktek Kerja Lapangan Praktek Kerja Lapangan

merupakan salah satu syarat yang wajib

dilaksanakan oleh mahasiswa untuk menyelesaikan Pendidikan Program Strata-1 Teknik Mesin pada Fakultas Teknik, Universita Muria Kudus. Secara umum pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan bertujuan untuk ”Penerapan dan pengembangan pengetahuan secara keterampilan yang dimiliki selama belajar diperusahaan/di dunia kerja”. Secara khusus, tujuan dari Praktek Kerja Lapangan (PKL) adalah : 1. Membekali mahasiswa dengan pengalaman kerja sebenarnya didalam dunia kerja dan masyarakat. 2. Memantapkan keterampilan mahasiswa yang di peroleh selama masa perkuliahan. 3. Menetapkan disiplin, rasa tanggung jawab dan sikap profesional dalam bertugas sehingga menambah pengalaman dalam persiapan untuk terjun langsung di dunia kerja yang sesungguhnya. 4. Untuk mengetahui sistem kerja boiler yang terdapat pada PT. Pura Nusapersada. 5. Untuk mengetahui masalah yang sering terjadi pada boiler yang terdapat pada PT. Pura Nusapersada. 6. Untuk mengetahui bagaimana cara menanggulangi masalah yang sering terjadi pada boiler yang dimiliki PT. Pura Nusapersada.

1.2.2. Manfaat Praktek Kerja Lapangan a. Bagi Mahasiswa 1. Untuk menciptakan dan menumbuh kembangkan rasa tanggung jawab dan profesionalisme serta kedisiplinan yang nantinya hal-hal tersebut sangat dibutuhkan ketika memasuki dunia kerja yang sebenarnya.

2

2. Menguji dan mengukur kemampuan yang dimiliki mahasiswa dalam mengjadapi situasi dunia kerja yang sebenarnya. 3. Dapat menambah wawasan dan ilmu pengetahuan mahasiswa agar dapat meningkatkan potensi yang ada pada dirinya untuk menjadi asset instansi yang berkualitas tinggi dan menjadi tenaga ahli yang siap pakai. 4. Memotivasi mahasiswa untuk beraktifitas dalam melakukan pekerjaan secara efektif dan efisien. 5. Agar mahasiswa dapat mengetahui bagaimana cara mengatasi kendala yang terjadi pada sebuah mesin yang dimiliki suatu instansi perusahaan.

b. Bagi Instansi tempat melaksanakan Praktek Kerja Lapangan 1. Dengan deilaksanakannya Praktek Kerja Lapangan bagi mahasiswa dituntut sumbangsihnya terhadap Instansi baik berupa saran maupun kritikan yang bersifat membangun yang menjadi sumber masukan untuk meningkatkan kinerja di lingkungan Instansi tersebut. 2. Sebagai sarana untuk mempererat hubungan yang positif antara Instansi dengan Universitas Muria Kudus khususnya S1 Teknik Mesin. 3. Mempromosikan image yang baik tentang lokasi PKL.

c. Bagi Universitas 1. Meningkatkan kualitas SDM Universitas khususnya di bidang S1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muria Kudus. 2. Membuka interaksi antara S1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muria Kudus dengan instansi yang bersangkutan dalam memberikan uji nyata mengenai ilmu pengetahuan yang diterima mahasiswa melalui PKL. 3. Memperbaiki persepsi umum tentang Universitas Muria Kudus khususnya di bidang S1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muria Kudus. 4. Guna meningkatakan profesionalisme, memperluas wawasan serta memantapkan pengetahuan dan keterampilan mahasiswa dalam menerapkan ilmu khususnya di bidang permesinan.

3

1.3. Ruang Lingkup Praktek Kerja Lapangan Adapun yang menjadi ruang lingkup yang paling mendasar dalam Praktek Kerja Lapangan ini adalah : 1. Adanya kehilangan panas yang sangat besar dari kondensat menuju bak boiler. 2. Kerugian yang di akibatkan oleh kehilangan panas dari kondensat menuju bak boiler. 3. Penghematan penggunaan bahan bakar batu bara. 4. Target dari penghematan batu bara selama 1 tahun.

1.4. Metode Pratek Kerja Lapangan Dalam melakukan penelitian penulis melakukan metode-metode yang diperlukan. Metode yang dipergunakan dalam Praktik Kerja Lapangan Mandiri adalah sebagai berikut :

1) Tahap Persiapan Hal ini berkaitan dengan persiapan yang dilakukan oleh mahasiswa dalam melaksanakan Praktik Kerja Lapangan, misalnya pembuatan proposal, pengajuan tempat Praktik Kerja Lapangan, pemberian dosen pembimbing, permohonan surat jalan/ permohonan dari fakultas, dan sebagainya.

2) Studi Literatur Dalam hal ini berkaitan dengan pengumpulan buku-buku yang berkaitan dengan kegiatan yang akan dilakukan penulis dalam melaksanakan Praktik Kerja Lapangan.

3) Observasi Lapangan Penulis melakukan pengamatan langsung pada objek Praktik Kerja Lapangan untuk mengetahui proses yang terjadi pada boiler di PT. Pura Nusapersada dan mengetahui kehilanagn panas yang terjadi selama perjalanan steam dari kondensat menuju ke bak boiler.

4

4) Metode Pengumpulan Data Dalam tahap ini penulis mengumpulkan data-data melalui buku-buku ilmiah, dan mengadakan interview kepada pembina Praktik Kerja lapangan untuk penyusunan Laporan Akhir dari kegiatan Praktik Kerja Lapangan.

5) Analisis Data dan Evaluasi Setelah penulis memperoleh data yang diperlukan, penulis akan menganalisa dan mengevaluasi data secara kumulatif yang kemudian akan diinterprestasikan secara objektif, jelas, dan sistematis.

1.5. Metode Pengumpulan Data Untuk mengumpulkan data yang informasinya diperlukan dari Praktik Kerja Lapangan Mandiri ini, maka penulis menggunakan metode pengumpulan data sebagai berikut :

1) Metode Observasi Pengumpulan data dengan melakukan pengamatan langsung ataupun tidak langsung terjun kelapangan untuk melakukan peninjauan dengan mengamati, mendengar dan bila perlu membantu mengerjakan tugas yang diberikan pihak instansi dengan diberikan petunjuk dan arahan terlebih dahulu dengan berpedoman pada ketentuan yang berlaku pada instansi dan tidak boleh melakukan pekerjaan yang menjadi rahasia instansi dan mamiliki resiko tinggi.

2) Metode Wawancara ( Interview Guide) Untuk mendapatkan data, penulis melakukan wawancara langsung yang melibatkan pegawai pada instansi yang bersangkutan baik secara lisan maupun tulisanyang berhubungan dengan objek studi.

5

BAB II DASAR TEORI

2.1. Boiler Boiler/ketel uap merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam berupa energi kerja. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air panas atau steam pada tekanan dan suhu tertentu mempunyai nilai energi yang kemudian digunakan untuk mengalirkan panas dalam bentuk energi kalor ke suatu proses. Jika air didihkan sampai menjadi steam, maka volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga sistem boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik. Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanantemperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanantemperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri. Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan dari sistem steam.

6

Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem. (http://repository.usu.ac.id)

2.1.1 Klasifikasi Boiler Boiler/ketel uap pada dasarnya terdiri dari bumbung (drum) yang tertutup pada ujung pangkalnya dan dalam perkembangannya dilengkapi dengan pipa api maupun pipa air. Banyak orang mengklasifikasikan ketel uap tergantung kepada sudut pandang masing-masing. Dalam laporan ini ketel uap diklasifikasikan dalam kelas yaitu: (http://repository.usu.ac.id) 1. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka ketel diklasifikasikan sebagai: a. Ketel pipa api (fire tube boiler) Pada ketel pipa api, fluida yang mengalir dalam pipa adalah gas nyala (hasil pembakaran), yang membawa energi panas (thermal energy), yang segera mentransfernya ke air ketel melalui bidang pemanas (heating surface). Tujuan pipapipa api ini adalah untuk memudahkan distribusi panas (kalor) kepada air ketel. Api/gas asap mengalir dalam pipa sedangkan air/uap diluar pipa Drum berfungsi untuk tempat air dan uap, disamping itu drum juga sebagai tempat bidang pemanas. Bidang pemanas terletak di dalam drum, sehingga luas bidang pemanas yang dapat dibuat terbatas. Proses pembakaran pada pipa boiler tipe fire tube boiler dapat dilihat pada Gambar 2.1.

7

Gambar 2.1 sectional view of fire tube boiler (http://www.energyefficiencyasia.org)

b. Ketel pipa air (water tube boiler) Pada ketel pipa air, fluida yang mengalir dalam pipa adalah air, energi panas ditransfer dari luar pipa (yaitu ruang dapur) ke air ketel. Cara kerja: Proses pengapian terjadi diluar pipa. Panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan pipa yang berisi air. Air umpan itu sebelumnya dikondisikan terlebih dahulu melalui ecomonizer. Steam yang dihasilkan kemudian dikumpulkan terlebih dahulu didalam sebuah steam drum sampai sesuai. Setelah melalui tahap secondary superheater dan primary superheater, baru steam dilepaskan ke pipa utama distribusi. Proses pembakaran pada boiler tipe water tube dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 water tube boiler (http://www.globalspec.com)

8

c. Ketel api kombinasi (FBC) Pada Boiler ini, mempunyai 2 bagian utama yaitu Furnace / Tungku api dan Shell Water / Tangki penampung air. Di bagian furnace terdapat pipa – pipa besi yang terhubung langsung ke Shell Water yang mana pipa – pipa besi tersebut akan dipanaskan, jadi bukan Shell Water yang dipanaskan. Bahan utama dari Mesin Boiler ini adalah Batu Bara. Selain menggunakan batu bara, boiler juga membutuhkan Pasir Sillica dan Arang untuk memicu pembakaranbatu bara. Perinsip dari boiler tipe kombinasi ini adalah memanaskan air dalam pipa – pipa besi dengan suhu tinggi di dalam furnace (tungku api). Yang mana pipa – pipa besi tersebut terhubung dengan sebuah tangki utama air, yaitu Shell Water. Dalam Shell Water terdapat air yang akan dipanaskan dan Steam hasil dari pemanasan air yang dialirkan ke pipa-pipa besi di tungku api. Pada Shell Water sumber air yang digunakan adalah dari Air Tanah yang di dapat dari sumur-sumur bawah tanah. Tak hanya dari air tanah saja, air dari sisa pemakaian steam atau air kondensasi juga dikembalikan di Shell Water agar kebih efisien.Dalam Shell Water, level ketinggian air harus dijaga konstan demikonstan. Secara garis besar Pada Shell Water, level air yang mengisi tidak akan di isi penuh, namun disisakan sebagian untuk tampungan Steam. Boiler FBC yang di miliki PT. Pura Nusapersada dapat dilihat pada gambar 2.3

9

Gambar 2.3 Boiler FBC Hitachi PT. Pura Nusapersada (Tulus, 2013) Cara Kerja : Air dipompa oleh feed pump dari sumber mata air lalu ditampung di dalam feed water tank lalu diteruskan ke dalam economizer yang berfungsi untuk memanasi air , agar sewaktu masuk ke dalam pembakaran, airnya sudah panas dengan suhu tertentu sehingga cepat mendidih dan menjadi steam, setelah dari economizer kemudian masuk ke dalam shell boiler. Dalam shell boiler tersabung ke pipa-pipa besi yang mengalirkan air ke dakam tungku pembakaran / Furnace maka proses pembakaran siap dimulai. Pasir silica dimasukan ke dalam Furnace dengan level tertentu, juga arang dimasukan dengan level tertentu. Arang ini berfungsi sebagai pemicu api agar mudah timbul, kemudian diberi minyak setelah it dibakar. Setelah itu blower FDF dihidupkan untuk menghasilkan angin yang kaya akan oksigen untuk sempurnanya proses pembakaran. Angin tadi dialirkan ke nozel dengan hembusan

10

ringan agar api tidak mudah padam, sehingga pasir silica bergejolak kerena hembusan angin dari nozel. Pada suhu sudah tercapai 800°C batau bara sudah siap dimasukkan. Selanjutnya batu bara dari hooper dialirkan ke conveyor menuju cool bunker , selanjutnya dialirkan oleh cool screw conveyor menuju cool bunker sebelum masuk ke dalam ruang pembakaran. Selanjutnya dari cool bunker dialirkan oleh feeding screw menuju spreader yang berfungsi untuk melemparkan batu bara agar merata di dalam furnace dan dibantu blower FDF supaya proses pembakran lebih maksimal. Asap dari sisa pembakaran akan dihisap oleh blower IDF menuju economizer. Di dalam economizer uap pamas yang terkandung dalam asap diserap lagi dan dialirkan menuju multicyclone yang berfungsi menyaring debu dengan berat jenis yang lebih besar, setelah itu asap diteruskan menuju ventury scrubber yang berfungsi sebagai penyaring debu dengan berat yang lebih kecil lalu asap menuju wet scrubber dan disemburi air oleh shower yang berfungsi mengikat debu yang berat jenisnya lebih bahkan sangat kecil supaya jatuh dalam bak penampungan dan asap yang dikeluarkan oleh chimney bisa bersih dari campuran debu dan berwarna putih. Pada bagian bawah dari tungku yang berbentuk kerucut seperti corong ada 4 buah katub yang disebut Dash Collector yang berfungsi menampung abu-abu sisa pembakanran. Dengan suhu yang sudah mencukupi untuk mendidihkan air di dalam pippipa, maka suhu tersebut akan dijaga dengan cara mengatur FDF, IDF dan screw. Untuk

mengetahui

suhu

dalam

tungku

pembakran

menggunakan

sensor

Thermocouple tipe K. dan steam yang dihasilkan yang mana terdapat pada bagian atas shell water juga terdapat indikator analognya. Dan faktor terpenting dalam proses menghasilkan steam pada boiler adalah level air pada shell water. Bila air tidak terjaga dengan baik maka akan berbahaya. Untuk itu diperlukan sensor yang memanfaatkan perbedaan tekanan, yaitu Deffrential Preassure untuk mengetahui Level air. Serta sebagai pengamanan juga ditambahakan sensor yang berupa Stick untuk memberikan batas air agar boiler aman dioperasikan. Apabila air tidak memenuhi batas yang ditentukan maka semua bagian mesin akan di shut down secara otomatis (Tulus, 2013).

11

2.2. Kondensat Kondensat adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida kerja. Pada sistem tenaga uap, fungsi utama kondensor adalah untuk mengembalikan exhaust steam dari turbin ke fase cairnya agar dapat dipompakan kembali ke boiler dan digunakan kembali. Selain itu, kondensor juga berfungsi untuk menciptakan back pressure yang rendah (vacuum) pada exhaust turbin . Dengan back pressure yang rendah, maka efisiensi siklus dan kerja turbin akan meningkat. Bila satu kilogram steam mengembun seluruhnya, maka akan terbentuk satu kilogram kondensat pada suhu dan tekanan yang sama. Sistem steam yang efisien akan mengguna ulang kondensat ini. Kegagalan dalam memperoleh kembali dan mengguna ulang kondensat membuat tidak adanya keuntungan secara finansial, teknis atau lingkungan. Steam jenuh yang digunakan untuk pemanasan menyerahkan panas latennya (entalpi penguapan), yang merupakan proporsi yang besar dari panas total yang terkandung didalamnya. Panas tersisa dalam steam tertahan dalam kondensat sebagai panas sensibel (entalpi air). Seperti halnya dengan kandungan panas, kondensat pada dasarnya merupakan air suling, yang ideal untuk penggunaan air umpan boiler. Suatu sistim steam yan efisien akan mengumpulkan kondesat ini dan mengembalikannya ke deaerator, tangki umpan boiler, atau menggunakannya dalam proses lain. Hanya jika benarbenar terdapat resiko pencemaran maka kondensat tidak boleh dikembalikan ke Bahkan,

boiler.

memungkinkan

untuk

mengumpulkan

kondensat

dan

menggunakannya sebagai air proses panas atau melewatkannya melalui sebuah alat penukar panas dimana kandungan panasnya dapat dimanfaatkan kembali sebelum air dibuang. Kondensat dibuang dari plant dan peralatan steam melalui steam traps dari tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Sebagai akibat dari turunnya tekanan, beberapa kondensat akan menguap kembali menjadi ‘flash steam’. Bagian steam yang akan ‘flash off’dengan cara ini ditentukan oleh sejumlah panas yang dapat ditahan dalam steam dan kondensat. Biasanya jumlah flash steam sekitar 10% sampai 15%, tetapi dapat juga lebih dari itu. Kondensat pada tekanan 7 bar g akan kehilangan

12

massanya sekitar 13% bila flashing ke tekanan atmosfir, namun steam yang dihasilkan akan memerlukan ruang 200 kali lebih besar daripada kondensat darimana bahan ini dibentuk. Kondensat ini berpengaruh terhadap penghambatan jalur pembuangan trap yang berukuran lebih kecil dari yang semestinya, dan harus diperhitungkan ketika menghitung ukuran jalur tersebut.

2.2.1. Alasan-alasan untuk pemanfaatan kembali kondensat Alasan-alasan untuk pemanfaatan kembali kondensat adalah: a. Alasan Keuangan Kondensat merupakan sumber daya yang be rharga dan bahkan pemanfaatan kembali dalam jumlah kecilpun seringkali secara ekonomis dapat dibenarkan. Pembuangan dari sebuah steam trap tunggal seringkali merupakan pemanfaatan kembali yang berharga. Kondensat yang tidak termanfaatkan kembali harus diganti dalam ruang boiler oleh air make-up dingin dengan biaya tambahan untuk pengolahan air dan bahan bakar untuk memanaskan air dari suhu yang lebih rendah.

b. Biaya air Kondensat yang tidak dikembalikan perlu diganti dengan air make-up, sehingga perlu membayar air untuk keperluan.

c. Larangan terhadap Effluent Di Inggris contohnya, air bersuhu diatas 43°C berdasarkan hukum yang berlaku tidak boleh dikembalikan ke saluran air kotor, sebab membahayakan bagi lingkungan dan dapat merusak pipa-pipa yang terbuat dari tanah. Kondensat diatas suhu ini harus didinginkan terlebih dahulu sebelum dibuang, dapat mendatangkan biaya energi ekstra. Larangan serupa diterapkan hampir diseluruh negeri, dan dapat dikenakan biaya dan denda oleh pemasok air bagi yang tidak mentaatinya.

13

d. Memaksimalkan keluaran boiler Air umpan boiler yang lebih dingin akan menurunkan laju pembangkitan steam pada boiler. Semakin rendah suhu air umpan, semakin banyak panas dan bahan baker yang dibutuhkan untuk memanaskan air.

e. Kualitas air umpan boiler Kondensat merupakan air suling yang hampir tidak mengandung total padatan terlarut (TDS). Boiler perlu di-blow down untuk mengurangi konsentrasi padatan terlarut dalam air boiler. Mengembalikan lebih banyak kondensat ke tangki umpan akan menurunkan kebutuhan bagi blow down dan dengan begitu mengurangi hilangnya energi dari boiler. (www.energyefficiencyasia.org)

2.3. Pipa 2.3.1. Bahan pipa Pipa sistim steam biasanya dibuat dari baja karbon ANSI B 16.9 Al06. Bahan yang sama juga dapat digunakan untuk jalur kondensat, walaupun pipa tembaga lebih disukai oleh beberapa industri. Untuk saluran pipa steam lewat jenuh yang bersuhu tinggi, ditambahkan bahan campuran seperti chromium dan molybdenum untuk memperbaiki kuat tarik dan resistansi terhadap golakan pada suhu tinggi. Biasanya pipa dipasok dengan panjang 6 meter.

2.3.2. Ukuran saluran pemipaan Tujuan dari sistim distribusi steam adalah untuk memasok steam pada tekanan yang benar sampai ke titik penggunaan. Ukuran saluran pemipaan merupakan faktor penting. Pipa kerja yang berlebih ukurannya berarti: 

Pipa, kran, sambungan, dll. akan lebih mahal daripada yang diperlukan.



Akan terjadi biaya pemasangan yang lebih tinggi, termasuk pekerjaan pendukung, isolasi, dll.

14



Pada pipa steam akan terbentuk kondensat dengan volum yang lebih besar karena lebih besarnya kehilangan panas, sehingga akan diperlukan lebih banyak steam trap, kalau tidak maka steam basah akan terkirimkan ke titik penggunaan.

Pipa kerja yang kekecilan berarti: 

Tekanan yang lebih rendah akan tersedia pada titik penggunaan. Hal ini akan menghalangi kinerja peralatan karena hanya tersedia steam dengan tekanan yang lebih rendah.



Terdapat resiko kekurangan steam.



Terdapat resiko lebih besarnya erosi, hantaman air dan kebisingan karena meningkatnya kecepatan steam (www.energyefficiencyasia.org)

2.4 Perpindahan panas (Heat Transfer) Perpindahan panas adalah perpindahan energi yang terjadi pada benda atau material yang bersuhu tinggi ke benda atau material yang bersuhu rendah, hingga tercapainya kesetimbangan panas. Kesetimbangan panas terjadi jika panas dari sumber panas sama dengan jumlah panas benda yang dipanaskan dengan panas yang disebarkan oleh benda tersebut ke medium sekitarnya. Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme, yaitu: 1. Konduksi 2. Konveksi 3. Radiasi Dalam prakteknya ketiga proses perpindahan panas tersebut sering terjadi secara bersama-sama. Namun, dalam bab ini akan dijelaskan teori perpindahan panas secara konduksi. (http://repository.usu.ac.id) Proses perpindahan panas yang terjadi melalui beberapa tahap (Kern, 1983) : 1. Perpindahan panas dari steam ke bagian dalam pipa (Ts ke Ts’)

qp = π . hs . D’s (Ts-Ts’)

(1)

2. Perpindahan panas dari bagian dalam pipa ke bagian luar pipa (Ts’ ke Ts”)

15

qp =

�

�′�′ �

, log

( Ts’ – Ts”)

(2)

3. Perpindahan panas dari bagian luar pipa ke luar isolasi ( Ts” ke T1)

qp =

�

�� �′�′

, log

(Ts” – T1)

(3)

4. Perpindahan panas dari bagian luar isolasi ke lingkungan (T1 ke Ta)

qp = π . ha . D1 (T1 - Ta)

(4)

Bila persamaan (1), (2) dan (3) digabungkan menjadi persamaan (5). Ts – Ta = qp [

�ℎ

′

+

�

,

log

′ "

+

.

�

log

"

+

�ℎ

(5)

Bila tahap 1 dan 2 diabaikan karena perbedaan suhu antara Ts, Ts’ d n Ts” ng t kecil, kehilangan panas yang timbul dari pipa ke lingkungan dapat dinyatakan dalam persamaan (6). Qp =

� � −�

(6)

, � log + �� �� " ℎ� �

Nilai ha dapat diperoleh dari grafik Heat Transfer by convection dan radiation from horizontal pipes at temperature T1 (surface of pipe) to air (Kern, 1983). Berdasarkan persamaan (6), setelah didapat nilai q dengan melakukan trial and error nilai Ts maka langkah selanjutnya adalah menghitung nilai panas steam yang hilang saat terjadi kondensasi, sesuai persamaan (7). qs = Hg – Hf

(7)

Sehingga laju kondensasi steam akibat kehilangan panas sepanjang aliran di pipa dapat dihitung dengan persamaan (8). (8)

qc = 2.5. Isolasian saluran pipa steam

Isolasian merupakan bagian penting dalam penghematan energi pada sistim steam. 2.5.1. Tujuan isolasian Isolasi panas ditandai dengan konduktivitas panasnya yang rendah dan oleh karena itu mampu menjaga panas tertahan dida lam atau diluar sistim dengan

16

mencegah perpindahan panas ke atau dari lingkungan luar. Bahan-bahan isolasinya berpori dan mengandung sejumlah besar sel-sel udara yang tidak aktif. Sejumlah besar energi bisa hilang tanpa menggunakan isolasi atau jika isolasinya tidak efisien atau pemasangannya tidak benar. Isolasi panas dapat menurunkan kehilangan panas, memberikan keuntungan sebaga I berikut: 

Penurunan pemakaian bahan bakar



Pengendalian proses yang lebih baik dengan mencapai suhu proses pada tingkatan yang konstan



Pencegahan korosi dengan menjaga permukaan terbuka sistim pendinginan diatas titik embun



Perlindungan terhadap peralatan dari bahaya kebakaran



Peredaman terhadap getaran Disamping itu kondisi kerja para karyawan menjadi lebih baik karena isolasi

melindungi mereka dari kotak langsung dengan permukaan panas dan panas radian dan sebab isolasi dapat mengurangi tingkat kebisingan.

2.5.2. Tipe-tipe isolasi Isolasi dapat diklasifikasikan berdasarkan pada tiga kisaran suhu yang digunakan masingmasing: 1. Isolasi Suhu Rendah (sampai 90oC), yang digunakan untuk lemari es, sistim air panas dan dingin, tangki penyimpanan, dll. Bahan yang paling banyak digunakan adalah gabus, kayu, magnesia 85 persen, serat mineral, polyurethane dan gabus putih EPS /expanded polystyrene 2. Isolasi Suhu Menengah (90 – 325oC), yang digunakan dalam pemanasan suhu rendah dan peralatan pembangkit steam, jalur steam, saluran cerobong, dll. Bahan yang paling banyak digunakan adalah magnesia 85%, asbes, kalsium silikat dan sera t mineral. 3. Isolasi Suhu Tinggi (325oC dan diatasnya), yang biasanya digunakan untuk boiler, sistim steam lewat jenuh, pemanggang oven, pengering dan tungku.

17

Bahan yang paling banyak digunakan adalah asbes, kalsium silikat, serat mineral, mika, vermiculit e, semen tahan api silika dan serat keramik. Tabel dibawah menjelaskan penggunaan, keuntungan dan kerugian berbagai bahan isolasi. Bahan-bahan isolasi dapat juga diperoleh dalam bentuk cetakan yang besar, sebagai contoh, pipa-pipa semi silindris dan lempengan-lempengan untuk tangki, flens, kran dll. Keuntungan utama dari bagian yang dicetak adalah kemudahan dalam pemasangan untuk isolasi yang baru dan dalam hal penggantian atau perbaikan isolasi yang sudah ada.

2.5.3. Pemilihan bahan-bahan isolasi Faktor-faktor penting yang harus dipertimbangkan ketika memilih bahanbahan isolasi adalah: 

Suhu operasi sistim



Jenis bahan bakar yang sedang dibakar



Ketahanan bahan terhadap panas, cuaca dan kondisi yang merugikan



Konduktivitas panas bahan



Diffusivitas panas bahan



Kemampuan bahan bertahan pada berbagai kondisi, seperti kejutan panas, getaran dan serangan bahan kimia



Ketahanan bahan terhadap nyala/api



Daya tembus/permeabilitas bahan



Biaya total, termasuk pembelian, pemasangan dan perawatan Tabel 2.1 Bahan – bahan isolasi untuk berbagai penggunaan Tipe Isolasi

Polystyrene Isolator organik yang dibuat dengan polimerisasi styrene

Penggunaan Cocok untuk suhu rendah (-167oC sampai 82 oC). Terutama digunakan dalam ruangan dingin, pipa pendinginan dan

18

Keuntungan dan Kerugian Keuntungan: kaku dan ringan Kerugian: mudah terbakar, memiliki titik leleh rendah, mudah terurai oleh

beton penahan struktur bangunan Polyurethane Dibuat dengan cara mereaksikan isocyanides dan alkohol. Dibuat dalam lempeng sinambung atau dibusakan di tempat Rockwool (serat mineral) Dibuat dengan melelehkan basalt dan arang dalam sebuah kubah pada suhu sekitar 1500oC. Digunakan bahan pengikat berbasis phenol. Tersedia dalam bentuk keset, selimut, dan bentuk yang terlepas atau dibentu sebagai isolasi pipa Fibreglass Dibentuk dari pengikatan serat fiberglass panjang dengan resin thermo setting membentuk selimut dan bats, papan semi kaku, papan kaku dengan densitas tinggi dan dibentuk seperti bagian pipa Kalsium silikat

Dibuat dari bahan kasium silikat anhidrat yang diperkuat dengan pengikat non-asbes.

sinar ultra violet, dan mudah diserang oleh bahan pelarut/ solven Cocok untuk suhu rendah Keuntungan: struktur sel o o (-178 C to 4 C). tertutup, densitas rendah Digunakan terutama di dan kekuatan mekanisnya ruang dingin, transportasi tinggi yang diberi pendingin, Kerugian: mudah terbakar, lemari pembeku, lantai dan menghasilkan uap beracun pipa pendinginan dan dan cenderung membara isolasi fondasi Cocok untuk suhu sampai Keuntungan: memiliki 820oC. Digunakan kisaran densitas yang terutama untuk besar dan tersedia dalam mengisolasi oven banyak bentuk. Bersifat industri, penukar panas, inert secara kimia, tidak pengering, boiler dan pipa- korosif dan mencapai pipa suhu tinggi kekuatan mekanis selama penanganan

Cocok untuk suhu sampai 540oC. Digunakan terutama untuk mengisolasi oven industri, penukar panas, pengering, boiler dan pipa

Cocok untuk suhu sampai 1050oC. Digunakan terutama untuk mengisolasi dinding tungku, kotak pemadam, 19

Keuntungan: tidak akan hancur oleh penuaan. Kerugian: Produk fibreglass sedikit basa– pH9 (Nilai netral pH7). Harus dilindungi dari pengaruh pencemaran luar untuk menghindari percepaan korosi terhadap baja Keuntungan: Struktur sel udaranya kecil, konduktivitas panasnya rendah, dan akan menahan bentuk dan ukurannya

Tersedia dalam bentuk lempeng berbagai ukuran

Serat keramik Dibuat dari alumina dengan kemurnian tinggi dan butiran silika, dilelehkan dalam suatu tungku listrik dan dihembus dengan gas berkecepatan tinggi menjadi benang halus yang ringan. Dibuat dengan berbagai macam bentuk, termasuk kain, felt, pita, semen pelapis dan variform castable (batu bata tahan api)

refraktori, lining gas buang pada kisaran suhu yang dan boiler dapat digunakan. Ringan namun memiliki kekuatan struktur yang bagus sehingga dapat bertahan terhadap abrasi mekanik. Tidak akan terbakar atau busuk, tahan terhadap uap air dan tidak korosif Cocok untuk suhu sampai Keuntungan: cocok untuk 1430oC. Digunakan berbagai penggunaan terutama untuk disebabkan beragam mengisolasi tungku dan bentuknya back-up kiln refraktori, kotak pemadam, mangkok kaca pengumpan, perbaikan tungku, isolasi kumparan penginduksi, paking dan bahan pembungkus suhu tinggi

2.5.4 Isolasian jalur steam dan kondensat Penting untuk mengisolasi pipa saluran steam dan kondensat sebab mereka merupakan sumber kehilangan panas yang utama melalui radiasi panas dari saluran pipa. Bahan isolasi yang cocok adalah gabus, glass wool, rock wool dan asbes. Flens juga harus diisolasi sebab jika tidak terbungkus kehilangan panasnya setara dengan saluran pipa yang tidak diisolasi sepanjang 0,6 m (SEAV, 2005). Flens serigkali tidak diisolasi untuk memudahkan memeriksa kondisinya. Penyelesaiannya adalah dengan memasang pembungkus isolasi yang mudah dilepas, yang dapat dipindahkan ketika melakukan pengecekan.

20

2.6. Ketebalan Ekonomis Isolasi (KEI) Keefektifan isolasi mengikuti hukum pengembalian menurun. Hal ini berarti bahwa isolasi menghasilkan penghematan biaya dan energi, namun dengan meningkatnya ketebalan isolasi tambahan jumlah energi dan biaya yang dapat dihemat menjadi menurun. Pada tingkatan tertentu, penambahan isolasi tidak lagi secara ekonomis dapat diterima. Titik dimana jumlah isolasi memberikan pengembalian investasi terbesar dinamakan “ketebalan ekonomis isolasi” (KEI) dan ditunjukkan dalam Gambar 40. KEI dihitung berdasarkan faktor- faktor berikut, yang berbeda-beda untuk masing- masing perusahaan (www.energyeficiencyasia.org): 

Biaya bahan bakar



Jam operasi setiap tahunnya



Kandungan panas bahan bakar



Efisiensi boiler



Suhu operasi permukaan



Diameter/tebal permukaan pipa



Perkiraan biaya isolasi



Suhu udara rata-rata yang terbuka ke ambien

Kehilangan panas dapat dihitung dengan menggunakan pesamaan sebagai berikut : Total kehilangan panas (Hs dalam kKal/jam) = S x A S

= [10+(Ts-Ta)/20] (Ts-Ta)

A (m2) = 3,14 x diameter (m) x panjang (m) Dimana : S = Kehilangan panas pada permukaan dalam kKal/jam m2 A = Luas permukaan dalam m2 Ts = Suhu permukaan panas dalam oC Ta = Suhu ambien dalam oC

21

Biaya energi tambahan sehubungan dengan kehilangan panas dapat dihitung dengan persamaan berikut: Kehilangan bahan bakar ekuivalen (Hf) (kg/thn) = Biaya tahunan kehilangan panas($)

�

ℎ

�

ℎ

= Hf x Harga bahan bakar ($/kg)

2.7 Rockwool Rockwool pertama kali dibuat pada tahun 1840 di Wales oleh Edward Parry, namun karena massa jenis yang ringan dan kondisi penyimpanan yang tidak baik, tiupan angin yang sedikit dapat menerbangkan rockwool yang telah diproduksi dan membahayakan lingkungan kerja. Sehingga produksi ketika itu harus dihentikan. Rockwool terbuat dari bebatuan, umumnya kombinasi dari batuan basalt, batu kapur, dan batu bara, yang dipanaskan mencapai suhu 1.600 oC sehingga meleleh menjadi lava, dalam keadaan mencair ini, batuan tersebut di sentrifugalkan membentuk serat-serat. Setelah dingin, kumpulan serat ini dipotong dengan ukuran yang sesuai dengan kebutuhan. Rockwool

digunakan

sebagai insulasi

termal dan penyerap

suara yang

baik. Tergantung dari asal bahannya, temperatur yang dapat diterima oleh rockwool sebelum meleleh ada pada kisaran (http://guide.rockwool-rti.com).

2.7.1. Jenis Rockwool a. Rockwool 810 Produk Rockwool 810 adalah bahan isolasi termal ekonomis yang juga diakui sebagai salah satu bahan terbaik untuk tujuan isolasi termal dan dibuat dari campuran batu alam (basal dan dolomit) mencair pada suhu tinggi untuk membentuk matriks cair, yang kemudian melewati aliran udara yang mendinginkan bahan dan bentuk untaian berserat panjang. Untaian ini terikat bersama untuk membentuk lembaran, blok, selimut, selimut pipa dan granulates (non-berikat). Materi yang secara kimiawi dan biologis inert dan bebas dari patogen tanaman.

22

Tungkin rockwool pipa penutup didesain untuk pipa panas dan dingin untuk menghemat energi, mempertahankan suhu proses, memberikan perlindungan personel, mencegah kondensasi, dan untuk mengurangi emisi kebisingan dari pipa.

Tabel 2.2 Spesifikasi rockwool 810 Performa Konduktivitas Termal

Standart

(oC)

10

20

30

40

50

100

λ(W/mK)

0.034

0.035

0.036

0.037

0.038

0.045

50

75

100

150

200

250

0.237

0.246

0.256

0.279

0.307

0.339

o

( F) λ(BTU.in/ft2.h. F) o

Temperature maksimal

250oC (482oF)

Reaksi terhadap api

Tidak mudah terbakar Rendah Permukaan Api Menyebar Permukaan karakteristik pembakaran: Api menyebar = berlalu. asap pengembangan = berlalu

Penyerapan air

Penyerapan air