Slagging Pada Boiler PLTU Batu Bara

Posting ini saya buat singkat sebagai jawaban atas komentar Mas Suhardianto yang lagi OJT di PLTU Suralaya pada posting Sekelumit Tentang Boiler PLTU (2).

Pertama, Mas Suhardianto harus mengamati deposit abu yang terbentuk.

Sebagai contoh kasus, berikut merupakan foto slagging yang terjadi di PLTU Paiton.

slagging di PLTU Paiton

Tipe ash deposit:

1| Molten ash (Slag on furnace, superheater area)

2| Alkali salts (area Convective, Air Heater, economizer, duct)

Manakah yang terjadi di PLTU Suralaya?

Lalu membuka handbook manual, tentang kemungkinan utama penyebab terjadinya slagging.

1| Fuel : a. Clay minerals contain, Iron, Calsium, Sodium, Potassium karena ia sangat mempunyai temperatur leleh rendah (AFT-ash fusion temperature). b. Interaction of pyrite, clays, and alkalis with alumino silicates to form low viscosity melts.

2| Equipment : a. Sootblower improperly. b. Poor pulverization of fuel. c. Improper air to fuel ratio. d. Burners damaged or improperly adjusted.

3| Design Related : a. Furnace size too small for fuel. b. Tube material dan jarak antar pipa kurang lebar. c. jauh dari jangkauan Sootblower.

Kedua, Mas Suhardianto harus mengetahui boiler pada PLTU Suralaya di-design untuk batu bara jenis apa, karena batu bara memiliki kandungan kalor yang berbeda dan kandungan pengotor seperti sulfur, abu dan moisture yang berbeda.

Berikut tabel klasifikasi batubara berdasarkan kandungan kalornya.

No.	Class	% C, Dry Basic	% VM, DB	HHV, kcal/kg (AR)
1	Lignite	–		3496 s.d. 4607
2	Sub. Bituminus	–		4608 s.d. 6383
3	Bituminus	69 s.d. 86	14 s.d. 31	5828 s.d. 7770
4	Antracite	86 s.d 98	2 s.d 14	Seperti Intan

Sebagai studi kasus, pada PLTU Paiton yang di-design untuk batu bara class Bituminus, namun pada operasionalnya menggunakan batu bara Sub. Bituminus B dan C.

Nah, bagaimana dengan PLTU Suralaya?

Ketiga, cari tahu hasil uji kandungan batu bara dari pada suplier; Moisture, kandungan Abu, Sulfur, C, N, H, dan O2 . Serta uji abu yang terbentuk; SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, CaO2, MgO2, K2O, Na2O, P2O3, SO3, Rasio Asam-Basa, dan Rasio Titik Lelehan Abu.

Seperti sudah diceritakan diatas, bahwa slagging terjadi  bukan (hanya) karena pembakaran yang kurang sempurna, bisa juga karena jenis batu bara yang digunakan yang bisa diketahui dari Rasio Asam-Basa batu bara.

Sudah diketahui uji kandungan batu bara yang digunakan di PLTU Suralaya?

Keempat, kita menuju ash chemistry, menentukan kandungan Asam dan Basa:

1. Asam : Silicon dioxide (SiO₂), Aluminum oxide (Al₂O₃), Titanium dioxide (TiO₂)

2. Basa : Iron oxide (Fe₂O₃), Calcium oxide (CaO), Magnesium oxide (MgO), Potasium oxide (K₂O), Sodium oxide (Na₂O)

Rasio Asam-Basa

R=B/A

R= (Fe2O3 + CaO + MgO + Na2O + K2O)/(SiO2 + Al2O3 + TiO2)

Bila R antara 0,4 – 0,7 maka High Slagging Potensial

Dari daftar hasil uji kandungan batu bara semua suplier “batu bara Sub. Bituminus B dan C” di PLTU Paiton memang berpotensi untuk terjadinya slagging.

Dari sini bisa dicari pemecahan masalahnya :

1. Ganti penggunaan operasional batu bara menjadi yang lebih tinggi class-nya.

2. Menggunakan Additive Slagging Removal, dengan biaya yang tidak murah.

Kedua pemecahan diatas punya kelebihan dan kekurangan masing-masing. Biasanya manajemen perusahaan akan membuat meeting. Akan ada banyak kepentingan disini, dari sisi teknis maupun politis. 🙂

Untuk peninjauan dari sisi pembakaran yang kurang sempurna, akan saya upayakan dibuat posting selanjutnya. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Terima kasih buat teman-teman PLTU Paiton untuk studi kasus-nya.

Sekelumit Tentang Boiler PLTU (2)

Alow teman-teman semua, susah rasanya mulai menulis lagi…sebulan kemarin saya cuman posting sekali, bukan karena males buat ngetik tapi karena emang lagi sibuk. Selain ngejar deadline untuk Overhaul PLTU unit 2 Muara Karang, juga karena ngerjain utang kerjaan di PLTU unit 3. Boiler Feed Pump unit 3 rusak lagi setelah (kira-kira) 24 jam operasi (setelah dinyatakan OK oleh tim penguji vibrasi dan ppara operator) gara-gara material part hasil perbaikan dari Sub-kon ngga bagus. Ngebuat poros Boiler Feed Pump jadi bengkok hingga 0,50 mm. Karena itu, selama seminggu justru saya yang dimintai tolong oleh Sub-kon untuk bantu meluruskan poros itu, karena mereka ngga tau caranya..hehehe..rahasia dong..!

Tapi sudah lah, disini saya mau cuap-cuap “sok tau” tentang boiler lagi..ya, semoga aja bermanfaat….

Lanjutan dari posting Sekelumit Tentang Boiler PLTU (1)

Siklus Bahan Bakar

Dari kapal tangker, minyak dipindahkan dan disimpan di bunker minyak, dibedakan antara bunker minyak HSD atau IDO (High Speed Diesel/Industrial Diesel Oil) dan MFO (Marine Fuel Oil/Minyak Residu). Untuk PLTU #4 dan #5, hanya menggunakan HSD. LP Fuel Pump (Low Pressure) mengalirkan bahan bakar menuju ruang bakar pada Boiler, tapi dilewatkan dulu di Fuel Heater untuk menaikkan temperatur bahan bakar.  HP Fuel Pump (High Pressure) yang berjenis pompa ulir (Positive Displacement), menaikkan tekanan bahan bakar menuju Burner Boiler.

Burner Pada Boiler PLTU #4 dan #5 Muara Karang terbagi menjadi 4 elevasi, dimana tiap elevasinya terdapat 4 Gun Burner di tiap sudut nya; corner A, B, C dan D. Gambar di bawah ini sebagai ilustrasinya.

ilustrasi ruang bakar

Di boiler tipe ini, atomizing bahan bakar tidak dilakukan oleh udara atau auxilliary steam, tapi secara mekanis berupa mengkondisikan bahan bakar yang masuk ke pipa Gun Burner pada tekanan ?…..? dan melepaskannya dalam bentuk spray, sedangkan arah api diatur oleh sistem burner tilting, damper udara. Tapi saya tidak akan menjelaskan sistem burner tilting dan damper udara disini, terlalu panjang… mungkin nanti saja di page lain :).

Beberapa Igniter membuat percikan api awal, sehingga terjadi kobaran api, perpaduan antara bahan bakar dan udara bakar diatur jumlahnya sedemikian rupa hingga mendekati pembakaran sempurna (Ingat teori pembakaran? sempurna berarti emisi berupa CO2 dan H2O, diindikasikan dari asap sisa pembakaran). Mengapa pembakaran harus sempurna? karena sebagai efisiensi penggunaan bahan bakar, menekan biaya produksi (70% biaya produksi listrik adalah bahan bakar!). Kobaran api  diarahkan pada sudut tertentu sehingga terbentuk fireball (bola api) di tengah-tengah ruang bakar, menciptakan panas yang maksimal tanpa merusak tube-tube downcomer (Insya Allah ini akan saya ceritakan lebih lanjut di bagian-bagian boiler).

Siklus Udara Bakar (2)

Sebagai lanjutan dari Siklus Udara Bakar posting sebelumnya. Gas sisa pembakaran dinamakan Flue Gas. Dari ruang bakar, flue gas mengalir menuju cerobong berupa natural flow, alias mengalir secara alami sesuai perbedaan tekanan ruang bakar dan udara bebas . Flue Gas yang masih panas dimanfaatkan kembali dengan proses heat exchanger (pertukaran panas) di area superheater (berfungsi untuk menaikkan temperatur uap pemutar turbin menjadi “uap panas lanjut”), dan  di area economizer (berfungsi untuk menaikkan temperatur air pengisi boiler, sebagai usaha peningkatan efisiensi siklus PLTU). Setelah itu, flue gas dimanfaatkan oleh GR Fan (Gas Recirculating Fan), dimana sebagian volume flue gas dihembuskan kembali ke dalam ruang bakar. Kemudian Flue Gas dimanfaatkan di area Air Heater, yang fungsinya sudah dijelaskan di posting sebelumnya. Setelah itu flue gas dibuang ke udara bebas melalui cerobong.

skema boiler #4 dan #5 PLTU muara karang

Flue gas yang dilepas ke udara bebas memiliki beberapa syarat, yaitu temperatur keluar, jumlah kandungan O2, serta emisi-emisi yang terkandung. Temperatur dijaga sehingga saat keluar dari cerobong tetap di atas dew point sulfur, atau temperatur dimana sulfur mencair dan membeku. Karena sulfur yang terkandung pada flue gas jika mencair akan mmenempel dan membeku pada gas duct (ruang laluan gas) akan menyebabkan korosi. Dan emisi tetap dijaga dengan penggunaan dust collector dan pengkondisian pembakaran yang sempurna.