PT PLN (Persero) UIP Nusa Tenggara : August 2019

Perhitungan Efisiensi Boiler ( Metode Losses )

1. Pendahuluan

Terdapat 2 metode perhitungan performance test boiler yaitu :

a. Metode langsung ( input - out put )

b. Metode tdk langsung ( Heat losses flue gas duct )

Pada perhitungan ini akan dilakukan pengujian dg metode losses flue gas duct

Standard Pengujian = ASME PTC 4 Tahun 2008

Data yg diperlukan :

Spesifikasi Boiler

Batu bara Udara

C = 51,54 % T = 39,43 C
H = 2,91 % Moisture = 1,69 %
N = 0,94 %
S = 11,01 % Flue Gas
Ash = 4,7 % T = 143 C
Bottom ash = 15 % O2 = 3,49 %
Fly ash = 85 % CO2 = 16,16 %
Moisture = 28,3 % CO = 0 %
HHV = 20.553 kJ/kg N2 = 80,35 %

Flue Gas analisis

a. Combustion of carbon

C + O2 = CO2

12 32 44

0,5154 kg 1,3744 kg 1,8898 kg

b. Combustion of Hydrogen

H + O2 = H2O

2 16 18

0,0291 kg 0,2328 kg 0,2619 kg

c. Combustion of sulfur

S + O2 = SO2

32 32 64

0,1101 kg 0,1101 kg 0,2202 kg

O2 teoritis = 1,3744 kg + 0,2328 kg + 0,1101 kg

= 1,7173 kg

N2 teoritis = 77/23 x 1,7179

= 5,749 kg

Udara teoritis = 1,7173 kg + 5,749 kg = 7,4663 kg

Jadi udara teori yg diperlukan untuk pembakaran 1 kg batu bara adalah 7,4663 kg

excess air = 3,49 ( 21 - 3,49 ) x 100 %

= 19,93 %

udara aktual = ( 1 + EA ) x Udara teoritis

= (1119,93 /100) x 7,4663

= 8,954 kg

Jadi udara aktual yg diperlukan untuk pembakaran 1 kg batu bara adalah 8,954 kg

1. Loses akibat dry flue gass

- Kerugian ini disebabkan karena adanya kalor yang ikut terbawa bersama aliran gas asap kering yang meninggalkan air heater.

- Losses ini merupakan losses terbesar pada boiler.

- Massa gas asap kering ditentukan dengan cara menjumlahkan massa tiap-tiap komponen hasil pembakaran dalam gas asap dikurangi dengan massa H₂O yang dihasilkan dari pembakaran

(m CO₂ + m H₂O + m O₂ + m N₂ + m SO₂ - mH₂O).

Dimana :

m_g,dry= massa flue gas kering (kg/kg bahan bakar)

T_fluegas= Temperatur flue gas keluar air heater (^oC)

T_air,ref= Temperatur udara referensi (^oC)

HHV = Higher Heating Value Bahan Bakar (kJ/kg)

Cp_gas = Kalor jenis flue gas pada tekanan Konstan (kJ/kg ^oC)

= 4,27 %

2. Loses akibat penguapan H20 produk pembakaran

- Pembakaran H₂ yang terkandung dalam bahan bakar akan menghasilkan H₂O.

- Dari perhitungan analisa kimia pembakaran, setiap pembakaran 1 kg H₂ akan 9 kg H₂O. H₂O

yang dihasilkan dari proses pembakaran ini akan menyerap kalor untuk berubah menjadi uap dan menyebabkan losses.

Dimana :

m_H2= massa H₂ dalam 1 kg bahan bakar (kg/kg bahan bakar)

h_vgo = Entalphy uap jenuh pada temperatur flue gas keluar air heater (kJ/kg)

h_wa= Entalphy air jenuh pada temperature ambient (kJ/kg)

HHV = Higher Heating Value Bahan Bakar (kJ/kg)

= 3,30 %

3. Loses akibat moisture dalam bahan bakar

- Moisture yang terkandung dalam bahan bakar akan keluar bersama flue gas dalam keadaan

superheat.

- Moisture dalam bahan bakar akan menyerap sebagian energy pembakaran dalam bentuk kalor

sensible untuk menaikkan temperature ke titik didih, kalor latent untuk merubah fase menjadi uap

jenuh, dan kalor superheat untuk menaikkan temperatur uap.

Dimana :

m_H2O= massa moisture (H₂O) dalam 1 kg bahan bakar (kg/kg bahan bakar)

h_vgo = Entalphy uap jenuh pada temperatur flue gas keluar air heater (kJ/kg)

h_wa= Entalphy air pada temperature ambient (kJ/kg)

HHV = Higher Heating Value Bahan Bakar (kJ/kg)

= 3,30 %

4. Loses akibat moisture dalam udara

- Moisture yang terkandung udara sebagai kelembaban udara akan berubah menjadi uap superheat ketika keluar dari cerobong

- Perubahan fasedari moisture ini menyerap energy panas dari pembakaran dan dihitung sebagai

losses boiler

Dimana :

m_dry,air= massa udara pembakaran (kg/kg bahan bakar)

m_moist= kandungan moisture dalam udara (kg/kg udara)

h_vgo = Entalphy uap jenuh pada temperatur flue gas keluar air heater (kJ/kg)

h_va= Entalphy uap air pada temperatur ambient (kJ/kg)

HHV = Higher Heating Value Bahan Bakar (kJ/kg)

= 1,92 %

Jadi Efisiensi Boiler = 100 % - ( L1 + L2 + L3 + L4 )

= 100 - 4,27 - 3,30 - 3,30 - 1,92

= 87,21 %