Trending Topik

Teknik Pengendalian Solid Particle Flue Gas Sisa Pembakaran Bahan Bakar

Diposting oleh On Friday, August 14, 2020

Flue Gas adalah gas buang sisa pembakaran yang sudah tak diinginkan kembali. Istilah ini umum digunakan pada PLTU sebagai hasil sisa pembakaran bahan bakar (gas alam, batubara, biomassa dan lain-lain). Sisa pembakaran batubara ada 2 yaitu fase gas dan padat. Fase gas umumnya COx, SOx, NOx dan fase padat adalah abu terbang (fly ash). Teknik pengendalian fase gas dibahas di artikel berjudul "Cara Kontrol Gas SOx dan NOx pada Pembakaran Batubara". Sedangkan fase solid dikendalikan dengan menggunakan beberapa peralatan sebagai berikut:
  • Cyclone Separator/Multi-Cyclone
Cyclone Separator, sumber gambar: exair.com 
Cyclone Separator, sumber gambar: che.iitb.ac.in
Prinsip yang digunakan adalah gaya sentrifugal yaitu gaya pusar yang mengarah ke arah luar sehingga ketika flue gas yang mengandung solid particle masuk ke cyclone maka akan terlempar kearah luar (dinding tabung cyclone). Karena gaya gravitasi maka solid particle jatuh ke bawah sedangkan gas akan terdorong keatas.
Cyclone separator umumnya digunakan untuk industri menengah ke bawah dengan solid particle berukuran cukup besar dan daya listrik yang dikonsumsi rendah.

  • Electro Static Precipitator (ESP)


Prinsip teknik ini adalah gaya tarik-menarik antara partikel bernuatan positif (+) dan negatif (-). ESP didesain menggunakan 2 material logam yaitu: (i) electrode, dan (ii) collecting plate. Solid particle flue gas melewati diantara 2 logam tersebut, dimana electrode menjadi betegangan negatif (-) akibat pengaruh arus DC high voltage, ketika solid particle mendekat maka akan ter-ionisasi dan ketarik oleh collecting plate yang bertindak sebagai kutub positif (+). Setelah solid particle mengumpul di collecting plate maka dengan automatic hammer memukul plate menyebabkan solid particle jatuh ke ash hopper.
ESP umumnya digunakan untuk industri/PLTU kapasitas besar karena dalam operasinya membutuhkan listrik yang cukup besar, area yang luas dan treatment yang sering.
  • Baghouse Filter
Baghouse filter menggunakan teknik penangkapan debu dengan sarung mess tinggi sebagai filter. Solid particle flue gas akan tertangkap pada sarung dan tidak tertembus karena diameter solid particle > mess sarung. Penggunaan ini umumnya pada industri/PLTU menengah ke bawah dengan pertimbangan penggunaan listrik yang rendah, kadar SOx rendah dan murahnya biaya maintenance.

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2020). Teknik Pengendalian Solid Particle Flue Gas Sisa Pembakaran Bahan Bakar, Best Practice Experience in Power Plantwww.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
[1] Woodruff, E.,Lammers, H., dan Lammers, T. (2000). Steam Plant Operation. Eighth Edition Handbook

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK

Macam - Macam Fan di PLTU

Diposting oleh On Sunday, August 02, 2020

Fan (Kipas/Kincir) adalah peralatan yang berfungsi untuk memberikan tekanan dan di PLTU terdapat beberapa air fan yang digunakan. Ada 4 pembagian jenis fan menurut Handbook Steam Plant Operation (Woodruff et al, 2000) sebagai berikut:
  • Natural Draft
Aliran secara alami yaitu mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah
  • Forced Draft
Aliran yang dipaksa dengan menggunakan peralatan mechanical sehingga sistem dibuat diatas tekanan atmosferik
  • Induced Draft
Aliran dimana sistemnya dibawah tekanan atmosferik
  • Balanced Draft
Aliran dibuat seimbang dengan adanya forced draft di inlet dan induced draft di outlet

Berikut nama-nama fan di PLTU:
  • Primary Air (PA) Fan
Terletak di furnace dan menghembuskan udara pembakaran dari sisi bawah, juga digunakan untuk membuat bubbling bahan bakar
  • Secondary Air (SA) Fan
Terletak di furnace dan menghembuskan udara pembakaran dari sisi bawah dan tengah, berfungsi sebagai adjusting %excess air untuk meningkatkan efisiensi pembakaran
  • Forced Draft (FD) Fan
Umumnya pengganti nama PA Fan dan SA Fan (di CFB), sedangkan FD Fan di stoker
  • Induced Draft (ID) Fan
Terletak dijalur gas buang mendekati stack, berfungsi menyedot sisa pembakaran agar tertarik ke luar cerobong

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2020). Macam-Macam Fan di PLTU, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi
[1] Woodruff, E.,Lammers, H., dan Lammers, T. (2000). Steam Plant Operation. Eighth Edition Handbook

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK

Bubbling Fluidized Bed (BFB) Boiler PLTU

Diposting oleh On Wednesday, July 01, 2020

Terdapat 3 jenis tipe boiler yang umum digunakan di PLTU seperti yang dipaparkan detail di "Macam-Macam Boiler PLTU". Disini akan ditambahkan tipe boiler BFB (Bubbling Fluidized Bed), dimana tipe ini bisa dikategorikan mirip dengan CFB namun lebih sederhana. Berikut urutan perkembangan teknologi boiler:
  • Stoker Boiler
Awal mula bahan bakar (batubara) dengan size cukup besar dipanggang pada rantai berjalan (travelling grate). Pergerakan grate lambat sehingga di-estimasi batubara masuk dan sampai ujung sudah menjadi ash. Dari bawah disemburkan udara (PA Fan) yang berfungsi sebagai cooling grate agar coal tidak menempel (slagging). Teknologi ini disebut stoker boiler dan memiliki efisiensi yang cukup rendah karena kemungkinan coal tidak habis terbakar sampai ujung grate.
  • Bubbling Fluidized Bed (BFB) Boiler
Kelemahan stoker yang tidak habis terbakar disempurnakan kembali dengan membuat bubbling sehingga residence time pembakaran membuat coal terbakar lebih sempurna dan unburned carbon (UBC) terminimalisir. BFB ini cukup menambah udara pembakaran (PA Fan) sehingga coal seolah ter-fluidisasi dalam suatu kolom (furnace). Kelemahannya adalah mudah sekali terjadi penyumbatan pada bottom furnace ketika coal tidak benar-benar bubbling dalam furnace.
  • Circulating Fluidized Bed (CFB) Boiler
Kelemahan BFB disempurnakan kembali menjadi CFB, dimana pada prinsipnya melakukan circulating bed material (coal + sand) sehingga potensi untuk bubbling secara keseluruhan menjadi lebih sempurna dan terhindar dari penyumbatan bottom ashFluidisasi pada CFB dibantu dengan udara bakar (PA Fan + SA Fan), kelemahan yang mungkin ada pada CFB adalah potensi abrasi dan erosiApakah terdapat perbedaan keduanya?? IYA, abrasi adalah penipisan pada material logam (tube boiler) sedangkan erosi pada non-logam (refractory). Berbagai upaya telah dilakukan untuk meminimalisir dampak tersebut seperti: pengecekan thickness boiler, inspeksi refractory, analisa ash (bottom + fly)adjust damper PA + SA Fan, adjust size coal, pemilihan properties pasir bed material.

CFB dan BFB sama-sama dikategorikan kedalam fluidized boiler combustion dengan ilustrasi perbedaan seperti dikutip dari Handbook The babcock & Wilcox Company sebagai berikut:
Berikut skematik BFB boiler:


Berikut beberapa informasi yang didapatkan dari Handbook Steam Plant Operation (Woodruff et al, 2000):
  • BFB adalah salah satu tipe fluidized bed combustor boiler selain CFB, dimana BFB ini coal size yang digunakan lebih besar dan coal hanya bubbling dibagian bawah (lower air velocity)
  • BFP dioperasikan pada range temperature 1500-1600 degF = 815-871 degC (sama dengan operasi CFB) sehingga potensi meminimalisir terbentuknya NOx 

  • Bisa digunakan untuk coal dengan high moisture dan low heating value, sehingga lebih praktis dibandingkan CFB
  • BFB adalah teknologi kuno jauh sebelum CFB ada, sehingga masih simpel, biaya murah namun daya yang dibangkitkan masih rendah
Dikutip dari Basu (2015) sebagai berikut:

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2020). Bubbling Fluidized Bed (BFB) Boiler PLTU, Best Practice Experience in Power Plantwww.caesarvery.com. Surabaya

Referensi
[1] Woodruff, E.,Lammers, H., dan Lammers, T. (2000). Steam Plant Operation, Eighth Edition Handbook
[2] The Babcock & Wilcox Company. Fluidized Bed Combustion
[3] Basu, P. (2015). Circulating Fluidized Bed Boiler, Design Operation and Maintenance. Canada

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK

Cara Kerja X-Ray XRF (X-Ray Fluorescence)

Diposting oleh On Tuesday, March 31, 2020

X-Ray Fluorescence (XRF) adalah peralatan yang memanfaatkan radiasi sinar-X untuk menganalisa komposisi unsur dari suatu material.
Gambar 1. Peralatan XRF Spectroanalyzer
Komponen yang terdapat di XRF adalah :
  1. Sumber arus : berupa baterai DC sebagai sumber energi
  2. Filamen : bagian yang terus-menerus dipanaskan oleh lilitan yang tersambung dengan baterai, dari sinilah awan-awan elektron terbentuk
  3. Focussing cup : bagian yang berfungsi sebagai pengumpul elektron
  4. Target : bagian yang berfungsi sebagai tempat tumbukan elektron yang dihasilkan filamen, bahan terbuat dari logam tahan panas yaitu wolfram (W) atau Molibdenum (Mo) dan karena menarik elektron (-) maka target disebut anoda (kutub +)
  5. Window/Filter : penyaring sinar-X karakteristik dan sinar-X Bremstrahlung
Terdapat 2 jenis sinar-X yaitu :
  1. Sinar-X Karakteristik : sinar-X yang terbentuk hasil eksitasi/desakan radiasi yang mengenai susunan elektron di orbital-nya sehingga elektron ada yang pindah ke orbital kulit luar dan melepas energi dan energi itulah yang dinamakan sinar-X karekteristik karena identik sesuai atom penyusunnya masing-masing. Sifat sinar-X ini adalah panjang gelombang diskrit (putus-putus)
  2. Sinar-X Bremstrahlung : sinar-X yang terbentuk karena radiasi beta (+) yang menembus mendekati inti atom (+) karena muatan sama maka radiasi dibelokkan sehingga menghasilkan energi yaitu sinar-X. Sifat sinar-X Bremstrahlung adalah kontinyu
Cara kerja XRF sebagai berikut:
Gambar 2. Ringkasan Sertifikasi PPR Tingkat 2
Penjelasan sebagai berikut:
Ketika sumber arus "on" maka akan memanaskan filamen sehingga lama-kelamaan timbul awan elektron (-) dan karena menghasilkan elektron maka disebut katoda (kutub -). Elektron yang terbentuk terkumpul di focussing cup. Diseberangnya terdapat target terbuat dari material tahan panas umumnya Wolfram (W). Karena terdapat beda tegangan (kV) antara target dan filamen maka elektron tertarik dan menumbuk target terus-menerus sehingga target akan panas. Energi yang dipantulkan dari target terdiri dari 2 karena proses eksitasi didalam material wolfram yaitu sinar-X karakteristik dari wolfram dan sinar-X Bremstrahlung. Sinar_X karakteristik di-filter oleh window sehingga yang lolos sampai ke material yang akan dianalisa adalah sinar-X Bremstrahlung. Sinar-X ini yang akan meng-excitasi susunan elektron di material yang diuji sehingga ada elektron yang lompat orbit luar dan melepaskan energi. Lepasan energi inilah yang disebut sinar-X karakteristik. Mengapa disebut SINAR-X KARAKTERISTIK ?? karena energi/panjang gelombang yang terukur menandakan spesifik sesuai elektron penyusun masing-masing unsur.


Bagaimana kerja pembacaan dari yang sebenarnya peak menjadi komposisi angka persentase ??
Penjelasannya sebagai berikut:
Sesuai hukum alam, elektron yang terdesak oleh radiasi eksterna (sinar-X Bremstrahlung) maka akan terisi lagi oleh elektron dari orbit luarnya dan kulit yang mengisi bisa dari kulit K, L, M, N. Berikut gambaran susunan orbital elektron.
Semua elektron di orbital bisa mengisi kearah orbit dalam, umumnya kulit terdekatlah yang akan menang karena energinya yang besar Kα1, Kα2…. atau Lα1, Lα2..... 
Energi tersebut karakteristik (unik) sesuai unsur tertentu saja sehingga bisa memnculkan energi (keV). Dari energi yang muncul kemudian dibacakan pada tabel energi setiap unsur untuk dicocokkan milik unsur apa dan ketika sudah ada maka dibuat persentase dari semua unsur yang keluar.

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2020). Cara Kerja X-Ray XRF (X-Ray Fluorescence). www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi
[1] Feriyanto, Y. E. (2019). Pelatihan & Sertifikasi PPR Tingakt II. BATAN-BAPETEN, Jakarta

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK

Shell and Tube Air Pre-Heater (APH) PLTU: Material, Korosi dan Karekteristiknya (2 of 2)

Diposting oleh On Saturday, September 21, 2019

Kondisi operasi APH PLTU umumnya seragam untuk tipe CFB boiler karena panas ruang bakar batu bara (furnace boiler) sama sehingga temperature flue gas juga hampir sama. Tipe APH yang umum ditemui adalah vertical shell and tube, dimana shell dilalui udara atmosfer sedangkan tube adalah flue gas.


Berikut kondisi operasi APH yang umum ditemui di PLTU
Berdasarkan data operasi tersebut bisa disimpulkan bahwa : 
Kondisi operasi Inlet APH
  • Temperature : 300-370 oC 
  • Excess air : 15-20 % 
  • SO2 content : 20-34 ppm
Kondisi operasi Outlet APH
  • Temperature : 120-160 oC 
  • Excess air : 0.2-0.3 % 
  • SO2 content : 3-10 ppm
Flue gas yang masih panas (300-370 oC) kontak di shell and tube APH sehingga outlet menjadi dingin (120-160 oC). Selama proses yang terus-menerus tersebut dan pendinginan yang mendadak maka flue gas yang mengandung fly ash pelan-pelan akan menggumpal pada outlet tube APH seperti lumpur basah. Lumpur tersebut mengandung kontaminan korosif padatan sisa pembakaran batu bara seperti sulphide, sulphur dan oksida besi sehingga seiiring berjalannya waktu akan menjadi reaksi korosi dengan material tube APH.

Untuk mendukung kandungan di flue gas juga perlu dianalisis komposisi batu bara sebagai bahan bakar yang digunakan. Berikut hasil COA batubara untuk tipe low rank coal

Berdasarkan data COA batubara bisa disimpulkan bahwa : 
Parameter COA Batubara
  • Total moisture: 33-36 % 
  • Total sulphur: 0.2-0.3 %  
  • SO3 content: 3-10 ppm
Flue gas yang berubah fase menjadi padatan di outlet tube APH bisa melakukan reaksi lanjutan menjadi korosi karena didukung dengan kondisi yang bisa menyebabkan korosif seperti tingginya kadar sulphur dan moisture

Ditemui di lapangan banyak material tube APH yang crack dan korosi seperti gambar berikut 
Untuk menyelesaikan analisis penyebab memerlukan beberapa tahapan metode seperti :
Material yang umum dan direkomendasikan untuk tube APH adalah corten steel atau enamel coated
(Shayan M.R et al, 2015) karena terbukti tahan korosi sedangkan penggunaan material carbon steel dihindari

Kerak di inner tube APH dilakukan pengujian dengan XRD dan didapatkan paling banyak adalah oksida besi dan sulphur, padahal oksida besi khususnya hematite (Fe2O3) adalah katalis yang mendukung baik korosi (Louise Douglas, 2005).

3. Analisa visual untuk penentuan letak korosi
Banyak ditemukan hampir sebagian besar korosi adalah pada ujung outlet APH tube sehingga hal ini memperkuat beberapa jurnal yang telah dipaparkan seperti pendinginan mendadak dari panas ke dingin < 150 oC akan bereaksi korosif dikenal dengan istilah acid dew point corrosion (Berg BVD, 2015).

4. Studi pustaka dan kajian analisis
Kesetimbangan untuk konversi dari SO2 ke SO3 semakin bertambah ketika flue gas terlarut dengan udara atmosfer sehingga otomatis flue gas terdinginkan (Louise Douglas, 2005). Dew point temperature H2SO4 adalah 138-142 oC (Shayan M.R et al, 2015) sehingga berdasarkan data tersebut dan compare dengan data operasi maka proses terbentuknya korosi di outlet tube APH terpenuhi yaitu sulphide corrosion/acid dew point corrosion/cold end corrosion dengan sifat senyawa yang terbentuk adalah sulphuric acid (H2SO4) yang bersifat pH asam dan korosif

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2019). Shell and Tube Air Pre-Heater (APH) PLTU : Material, Korosi dan Karekteristiknya, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi :
[1] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Komposisi Material XRF Metode dan Langkah Pengukuran. Sains Teknologi & Bisnis. Surabaya
[2] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Kerak Menggunakan XRD Metode dan Langkah Kerja. Sains Teknologi & Bisnis. Surabaya
[3] Shayan, M.R, et al. (2015). On the Failure Analysis of an Air-Preheater in a Steam Power Plant. Journal of Failure Analysis and Prevention
[4] Chen, et al. (2016). SO3 Formation in Copper Smelting Process : Thermodynamic Consideration. 7th International Symposium on High Temperature Metallurgical Processing
[5] Louise Douglas. (2005). Handbook of Sulphuric Acid Manufacturing
[6] Berg, BVD. (2015). Heat Recovery from Corrosive Flue Gas

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK