Efisiensi boiler mengacu pada rasio antara energi yang diterima oleh boiler dan energi yang dihasilkan oleh boiler. Semakin tinggi efisiensi boiler, semakin sedikit bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan jumlah energi yang sama, yang berarti biaya operasional yang lebih rendah dan emisi karbon yang lebih rendah.
Faktor Yang Mempengaruhi Efisiensi Boiler
Berikut ini beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi boiler:
- Jenis bahan bakar: Efisiensi boiler dipengaruhi oleh jenis bahan bakar yang digunakan. Bahan bakar dengan nilai kalor yang lebih tinggi dapat menghasilkan lebih banyak energi per satuan volume, yang berarti lebih sedikit bahan bakar yang diperlukan untuk menghasilkan jumlah energi yang sama.
- Desain dan ukuran boiler: Efisiensi boiler juga dipengaruhi oleh desain dan ukurannya. Desain yang lebih baik dan ukuran yang sesuai dengan kebutuhan dapat meminimalkan kehilangan energi dan meningkatkan efisiensi.
- Tekanan dan suhu air umpan: Tekanan dan suhu air umpan yang masuk ke dalam boiler mempengaruhi efisiensi boiler. Suhu yang lebih tinggi dapat meningkatkan efisiensi karena dapat mengurangi kehilangan panas dan memaksimalkan transfer panas.
- Sistem kontrol: Sistem kontrol yang tepat dapat membantu meningkatkan efisiensi boiler dengan memastikan bahwa suhu dan tekanan dijaga pada level yang optimal.
- Pemeliharaan dan perawatan: Pemeliharaan dan perawatan rutin yang tepat dapat membantu meningkatkan efisiensi boiler dengan memastikan bahwa komponen boiler berfungsi dengan baik dan bebas dari kerak atau endapan yang dapat mempengaruhi efisiensi.
Perhitungan Efisiensi Boiler, Kenapa Perlu.?
Perhitungan efisiensi boiler itu perlu dilakukan agar kita mengetahui batas dari boiler yang kita gunakan atau sebatas mana kinerja yang dapat dilakukan oleh unit tersebut.
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
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 :
mg,dry = massa flue gas kering (kg/kg bahan bakar)
Tfluegas = Temperatur flue gas keluar air heater (oC)
Tair,ref = Temperatur udara referensi (oC)
HHV = Higher Heating Value Bahan Bakar (kJ/kg)
Cpgas = 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 :
mH2 = massa H2 dalam 1 kg bahan bakar (kg/kg bahan bakar)
hvgo = Entalphy uap jenuh pada temperatur flue gas keluar air heater (kJ/kg)
hwa = 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 :
mH2O = massa moisture (H2O) dalam 1 kg bahan bakar (kg/kg bahan bakar)
hvgo = Entalphy uap jenuh pada temperatur flue gas keluar air heater (kJ/kg)
hwa = 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 :
mdry,air = massa udara pembakaran (kg/kg bahan bakar)
mmoist = kandungan moisture dalam udara (kg/kg udara)
hvgo = Entalphy uap jenuh pada temperatur flue gas keluar air heater (kJ/kg)
hva = 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 %
