AME(Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin  7 (2) , pp 74-79

## ANALISA KINERJA BOILER INDUSTRI SETELAH BEROPERASI 24 TAHUN
Sumadi 1 * , Budi Hartono 1 , Roy Waluyo 1 , Setya Permana Sutisna 1 , Edi Sutoyo 1
1 Fakultas Teknik dan Sains, Universitas Ibn Khaldun Bogor ,Indonesia, 1661

## ABSTRAK
Pada saat ini banyak boiler dibeberapa industri yang beroperasi dengan tingkat kinerja yang rendah, meskipun kini boiler yang mutakhir mampu beroperasi dengan kinerjanya yang baik sesuai kapasitas rancangannya. Kinerja sebuah boiler bisanya ditandai dengan indikator tingkat penurunan energi panas yang dihasilkan. Salah satu indikatornya adalah efisiensi. Penurunan energi panas sebuah boiler industri dari kapasitas rancangannya maka dikatakan boiler tersebut mengalami penurunan efisiensi. Penurunan efisiensi  akan  sangat  berpengaruh  terhadap  kualitas  produk,  disamping  itu  juga  akan  meningkatkan biaya  produsksi  sebagai  akibat  tingginya  pemakaian  bahan  bakar.  Penurunan  efisiensi boiler ini disebabkan  oleh  beberapa  hal,  diantaranya  adalah  disebabkan  oleh  kualitas  air  pengisi  boiler,  dan rendahnya  kualitas bahan bakar dan kinerja equipment pendukung boiler, seperti fan draft , feed water pump dan lain-lain. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui   faktor penyebab turunnya kinerja boiler setelah beroperasi 24 tahun. Pada penelitian ini telah dilakukan pengecekan kualitas air pengisi dan kualitas bahan bakar yang digunakan serta quipment boiler seperti ( fan draft, feed water pump , system pembakaran). Dari data dan hasil analisa, ditemukan penyebab turunnya kinerja boiler adalah buruknya kualitas air pengisi, rendahnya kualitas bahan bakar yang digunakan, serta turunnya kinerja equipment  boiler seperti fan  draft , feed  water  pump ,  sistem  pembakaran,  serta  sumberdaya manusia.
Kata kunci : boiler; kinerja; effisiensi; industri; kualitas; peralatan

## ABSTRACT
At this time many boilers in several industries operate with low performance levels, although now the latest  boilers  are  able  to  operate  with  good  performance  according  to  their  design  capacity.  The performance of a boiler is usually characterized by an indicator of the level of decline in heat energy produced, this indicator is called efficiency, a decrease in the heat energy of an industrial boiler from its design capacity, it is said that the boiler has decreased efficiency, a decrease in efficiency will greatly affect product quality, besides will increase production costs as a result of high fuel consumption. This decrease in boiler efficiency is caused by several things, including the quality of boiler feed water, and the low quality of fuel and the performance of boiler support equipment, such as fan draft, feed water pump and others. This research was conducted with the aim of knowing the factors causing the decline in boiler performance to 9.85% after operating for 24 years. In this study, the quality of feed water and the  quality  of  the  fuel  used,  and  boiler  equipment  such  as  (fan  draft,  feed  water  pump,  combustion system)  and  the  quality  of  human  resources  were  checked.  From  the  data  and  analysis  results,  the causes of the decline in boiler performance are poor quality of feed water, low quality of the fuel used, and decreased performance of boiler equipment, such as fan draft, feed water pump, combustion system, fuel quality, and human resources.
Keywords: boiler; performance; efficiency; industry; quality; equipment
* Koresponden e-mail: sumadi@ft.uika-bogor.ac.id
Diterima 09 Februari 2021; Penerimaan hasil revisi 21 Juli 2021; Disetujui 05 Agustus 2021 Tersedia online September 2021 AME (Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin © 2021
Volume 7 Nomor 2 September 2021 pp 74-79 Website: http://ejournal.uika-bogor.ac.id/index.php/ame/index

## 1. PENDAHULUAN
Ditengah persaingan antar industri yang sangat ketat saat ini,  baik ditingkat nasional maupun ditingkat regional dan international terlebih ada perdagangan bebas ditingkat regional ASEAN saat ini yang disebut dengan ASEAN free  Trade  Area  atau  disingkat  dengan  AFTA,  dimana industri nasional dihadapkan pada tantangan global, baik dari ASEAN maupun dari Eropa, hal ini menutut industri Nasional  harus  menyiapkan  diri  gunakan  menghadapi tantangan  tersebut,  untuk  tercapainya  hal  ini  maka  , industri  nasional  harus  mampu  meningkatkan    kualitas produk  maupun  jasa  yang  dihasilkan,  disisi  lain menurunnya  daya  beli  masyarakat    terus  menurun merupakan  tantangan  yang  sangat  berat  bagi  industri untuk bisa bertahan (survive). Salah satu cara yang sangat ampuh  adalah  dengan  meningkat  kualitas  sumber daya,baik  kualitas  SDM  dan  kualitas  Aset  untuk pendukung produski, serta didukung dengan manajemen yang  berkualitas,  sehingga  diharapkan  produk  yang dihasilkan  akan  menjadi  lebih  berkualitas,    harga kompetitif,  dan  delivery  time  yang  terukur.  Merupakan jawaban yang tepat dalam berbisnis dalam kondisi seperti ini.
Boiler merupakan salah satu asep pendukung proses produksi yang sangat penting dalam industr manufaktur , sala satu type boiler yang dikaji adalah seperti terlihat  pada gambar 1 dibawah :
Gambar 1. Fire Tube Boiler
Data Design Fire Tube Boiler Merk = Clever brook Seri = No L 43723 Tahun = 1972 Output = 48.000 Kg/hr Design pressure = 16 bar Max working preasure = 18 bar Bahan bakar = HSD
Banyak  para  engineer  dan  peneliti  telah  mengkaji kinerja boiler ini, mengingat boiler merupakan alat yang sangat vital dalam industri manufaktur, diantaranya :
Christian  Tallu  Karaeng,  Iswandi,  Firman, Muh.Nuzul,(2013);Analisa  Kinerja  Boiler    Pada  PLTU Unit 1 PT.SEMEN TONASA, pada penelitian merekan menimpulkan kehilangan panas  terbesar disebabkan oleh gas buang kering.dimana pada operasi tahun 2004, 5,59 % pada tahun 2013 menjadi 5,79%.[1]
Aditio  Primayudi,  Aji  Nugroho  (2015);  Analisa Kehilangan Energi Pada Fire Tube Boiler Kapasitas 10 Ton,   mereka menyimpulkan bahwa penyebab turunnya effisiensi  sebesar  16,68  %  disebabkan  oleh  pengaturan sistem kontrol bahan bakar yang tidak optimal.[2]
Hendri,Suhengki,Panji Ramadhan (2017) : Analisa Effisiensi Boiler Dengan Metode Heat Loss Sebelum dan Sesudah  Overhaul  PT.Indonesia  Power  UBP  PLTU Lontar Unit 3, Pada penelitian ini mereka berpendapat 3 hal penyebab kehilangan panas pada boiler adalah, Gas buang kering, kehilangan Panas Moistur Bahan bakar dan kehilangan panas karena pembakaran hidrogen.[3]
Alfi Astra Ryanda (2018); Analisis Effisiensi Paket Boiler  34-6007-U  Pada  Pabrik  P-IB.  PT.  Pupuk Sriwidjaja  Palembang.  Pada  penelitian  ini  mereka berkesimpulan  bahwa  penyebab  penurunan  effisiensi boiler adalah Bahan bakar[4].
Singgih Hidayanto,(2016);Analisis Performa Water
Tube Boiler Kapasitas 115 Ton /Jam Di PT.PERTAMINA  REFINERY  UNIT  VI  Balongan Indramayu, pada penelitian ini menyimpulkan penurunan bahwa  penurunan  effisiensi  boiler  disebabkan  oleh kehilangan panas radiasi.[5]
Asmudi,  ;  Analisa  Unjuk  Kerja  Boiler  Terhadap Terhadap  Penurunan  Daya  Pada  PLTU.  PT.  Indonesia Power  UBP  Perak,  pada  penelitian  ini  menimpulkan penurunan daya  disebabkan oleh adanya pengotoran dari bahan bakar dan Air umpan.[6]
Dari  penelitian  diatas  dapat  disimpulkan  bawa penyebab  penurunan  effisiensi  boiler  di  pengaruhi oleh,Gas  buang,  sistem  kontrol  bahan  bakar,moisture bahan  bakar,  hidrogen,  kehilangan  panas  radiasi  dan pengotoran.
Pada penelitian yang saya lakukan dan berdasarkan pengalaman  selama  20  tahun  pada  pemeliharaan  boiler disalah  satu  perusahaan  industri  kertas,  beberapa  faktor utama  penyebab  penurunan  effisiensi  bolier  adalah  Air pengisi  boiler  dengan  pH  yang  tinggi  (basa)  bisa menebabkan terjadinya endapan lumpur pada tube boiler, faktor  kedua  adalah  qualitas  bahan  bakar  terutama  bila menggunakan  bahan  HSD  dimana  kadar  air  (Moisture) yang  sangat  tinggi,  hal  ini  akan  menyebabkan pembakaran menjadi tidak sempurna,faktor ketiga adalah Make  up  water  (  air  panas  return  /  recyling)  yang digunakan pada sebagai air tambah  pada feed water tank untuk menaikkan temperatur air pengisi/ umpan, faktor ke empat  adalah  kinerja  dari  equipmen  pendukung  dari boiler  seperti  feed  water  pump,  Fan,  sand  filter  air
pengisi,sistem  control  burner  dll,  penurunan  kinerja equipment akan  sangat  berpengaruh  terhadap  kinerja boiler, oleh karena itu untuk menjaganya perlu dilakukan penerapan  metode  pemeliharaan  yang  tepat  seperti penerapan metode Reliability Centre Maintenance sangat diperlukan dan dilakukan secara konsisten, tentunya perlu didukung  oleh  SDM  yang  handal,  Keuangan  yang optimal.

## 2. METODE PENELITIAN
Dalam  penelitian  ini  dilakukan  kajian  sebagai berikut  dilakukan langkah-langkah sebagai berikut sesuai diagram alir  pada gambar 1.
Gambar 1: Diagram Alir Penelitian
Diagram alir dapat dijelaskan sebagai berikut :
Langkah  pertama  adalah  melakukan  studi  pustaka terkait fokus penelitian tentang boiler. Pada langkah ini
dilakukan  kajian  khusus  pada  refrensi  secara  umum termasuk standard effisiensi boiler
Langkah  kedua  melakukan  kajian  terhadap  laporan segala aktivitas yang dilakukan terhadap  pengoperasian boiler,  laporan  air  pengisi  boiler,  laporan  aktivitas pemeliharaan  yang  dilakukan  pengoperasian  boiler, termasuk kegiatan preventive, breakdown, dan overhaul, dilakukan  juga  kajian  terhadap  laporan  qualitas  bahan bakar,  proses  penerimaan  bahan  bakar  dan  Standard Operating procedure pengoperasian boiler.
Langkah  ketiga  adalah  pengumpulan  data  -data  yang didapat  berdasarkan  studi  pustaka,  dan  kajian  laporan aktivitas  laporan  harian  pengoperasian  boiler  termasuk data qualitas air pengisi, data kegiatan maintenance, dan data qualitas bahan bakar dalam hal ini HSD (High Speed Diesel). Langkah  ke empat adalah melakukan  kalkulasi effisiensy boiler. Langkah kelima adalah mengumpulkan data  hasil  kalkukalsi  effisiensi  boiler.  Langkah  keenam adalah  melakukan  validasi  antara  hasil  kalkulasi effisiency boiler dengan effisienscy boiler sesuai design pabrikan  kalau  hasilnya  tidak  sesuai  maka  hasil  yang didapat akan dilakukan kalkulasi ulang dan apabila hasil kalkulasi  eefisiensi  boiler sesuai  maka  akan  dilanjutkan dengan bahasan dan kesimpulan. Langkah  ke   ke tujuh adalah  melakukan  bahasan  terhadap  hasil  perhitungan effisiency  yang  didapat    dengan  faktor-faktor  penyebab turunnya  kinerja  boiler  antara  lain  faktor  qualitas  air pengisi, faktor kegiatan tindakan preventive, breakdoewn dan    overhaule,  faktor  qualitas  bahan  bakar  dan  faktor prosedure  pengoperasian  boiler.    Langkah  ke  delapan adalah membuat kesimpulan akhir dari kajian penelitian. Langkah ke sembilan adalah membuat saran-saran  yang harus dilakukan untuk menjaga kinerja boiler tetap sesuai dengan  design  hal  ini  penting  agar  pihak  manajemen mengetahui  akar  penyebab  turunnya  kinerja  boiler, sehingga  pihak  manajemen  bisa  mengantisipasi kerusakan  yang  disebabkan  oleh  kesalah  serupa sehinggan  tidak  berulangan,  tentunya  kita  tambhakan berdasarkan  pengalaman  –  yang  pernah  didapat  selama bekerja  dilapangan.termasuk  disarankan  agar  operator boiler  selalu  dilakukan  trainning  keahlian  yang bersertifikat dengan kategori operator boiler kelas 1.

## Data Desain Boiler
Steam Cons =  295.340 Lbs h1 ( Enthalpi Steam)                       = 1200.2 BTU
h2 (Enthalpy Feed water)              = 180.6 BTU
h3 ( Blowdown water)
= 368.46 BTU HHV NG (High HeatingValue)   = 1010.459 BTU Natural Oil                                        = 347.280 ft3 Ido = 10600 Ltr Feed Water Ride = 306.306 Lbs Blowdown = 10.876 Lbs Effisiensi Boiler =  81.45%
Goal Effisiensi Boiler
= 80.00%
Gambar 2. Diagram Alir Distribusi Steam
Di lihat dari diagram alir distribusi boiler ini bahwa terlihat steam yang dihasilkan boiler di distribusikan ke bebebarapa cluster dryer dalam melakukan pengeringan produk

## STANDARD LAPORAN HARIAN BOILER
Dalam melakukan penelitian ini di dapat standar  kualitas air pengisi boiler, seperti terlihat dalam Tabel  1 dibawah:
Tabel 1 Standard Laporan Harian Boiler
Pada tabel terlihat standar pH raw water adalah 6,5- 7,5,  Hardness  6,5  max,  pada  feed  water  boiler  didapat standar  pH adalah 7,5 – 8,5 sedang hadnessnya 0, untuk boiler water pH adalah 10,5 – 11,5. Untuk P.Alkalinity adalah PPM CaCo3 max 700, C.L adalah 40 max, untuk conductivity US adalah  300 max.
Untuk Condensate return pH max adalah 7,5 – 8,5.
Perhitungan Efisiensi Boiler Konsumsi boiler =283.05 Lbs
h1  (Entalphi steam) table fixed
=1200.2 BTU h2 (Entalphi Feed Water) table =180.6 BTU h3 (Blowdown Water) Table Fixed= 368.46 BTU HHV NG (High Heating Value) =1010.459 Natural Oil = 347.280 ft3 Ido = 10200 Ltr Feed Water Ride = 292.746 Lbs Blowdown = 9.694 Lbs Efisiensi Boiler =71.06% Goal Efisiensi Boiler =80% Data Bahan Bakar :  Bahan bakar menggunakan High Flow Oil (HFO) = NHV = 46.342 kj/kg Karbon (C) = 61.34% Hydrogen (H) = 13.25% S = 1.1% Abu (Ash) = 1.8% Fuel Moisture (Embun pada bahan bakar)  =1% Dry Fuel (Bahan Bakar Pengeringan) = 99% Temperature (T) = 105%  Udara pembakaran (Udara Kering) Dry air (udara kering) = 21.14% O 2 Temperature (T) = 72.84% N 2 Moisture (embun) = 0.011 Kg H2O Kg Dry Air Temperature (T) = 27%  Flue gas (Cerobong asap) komposisi = 7.2625% Temperature (T) = 325 ºC  Residu (Abu) = 100% Ash  Feed Water (Maximum Air) = 100% 𝐻 2 𝑂 = 14601 Kj/Kg Temperature (T) = 64.135%  Steam (Uap) = 100% 𝐻 2 𝑂 = 2.763 Kj/Kg
Temperature (T) = 149.26

## DATA PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Tabel 2 Data Perhitungan Neraca Energi

## Tabel 3 Data Perhitungan Neraca Masa

## ANALISA DAN BAHASAN
Dari hasil perhitungan efisiensi boiler didapat adalah 71,6  %,  hal  ini  mengalami  penurunan  kalau  dilihat sejak di instal  pada tahun 23 tahun atau setara 201480 jam operasi, design effisiensi boiler adalah sebessar 81,4 % dimana mengalami penurunan sebesar 9,8 % atau rata-rata penurunan 0,426 % pertahun. Berdasarkan  pengalaman  boiler  akan  mengalami penurunan  kinerja  disebabkan  oleh  beberapa  faktor antara lain:
1.Kualitas bahan bakar ( effect  of fuel )  yang buruk, seperti kadar air (moisture Content) yang tinggi, dan komposisi seperti hydrogen dan lainnya. 2.Kualitas air pengisi boiler yang buruk seperti PH air yang  rendah,  hal  ini  bisa  menyebabkan  terjadinya pengotoran  pipa  /tube  boiler  hal  ini  akan menyebabkan  proses  perpindahan  panas  akan menjadi lebih lama.
3.Turunnya kinerja komponen pendukung boiler  alat pembakar  seperti Burner yang  tidak  membakar dengan sempurna,seperti sistem kontrol burner yang tidak stabil 4.Temperatur make  up  water yang  rendah,  hal  ini akan  menyebabkan  temperatur  air  pengisi  di feed water  tank rendah  sehingga  membutuhkan  banyak energi dalam proses pembakaran.
5.Kinerja  feed  water  pump  yang  buruk,  seperti putaran  pompa  menjadi  tidak  maksimal,  seperti kopeling  yang  rusak,  tidak  aligment,  hal  ini  akan mempengaruhi  kurangnya supply air  pengisi  yang masuk ke boiler menjadi  tidak maksimal.
6.Faktor  kelebihan  udara  ( Excess  Air )  ,pembakaran didalam  sistem  boiler  selalu  membutuhkan  udara lebih  dengan  maksud  untuk  mencapai  pembakaran sempurna.
7.Beban  boiler  ( Firing  Rate ).  Beban  boiler  yang berada  dalam  range  efisiensi  terbaik  atau  tertinggi adalah 70 % - 90%dari beban maksimum 8.  Temperatur Flue  Gas. Tingginya  temperatur flue gas mengisyaratkan  tingginya  panas  yang  dibawa oleh flue gas, jelas ini merupakan suatu kerugian. 9. Blow down water adalah  bisa  menjadi  salah  satu faktor  yang  besar  pengaruhnya  terhadap  efisiensi boiler.  panas    yang  terbawah  keluar  oleh  air  blow down merupakan suatu kerugian.
10. Power supply ke  sistem  boiler  yang  tidak  stabil.
Power house / Generator set yang tidak siap operasi dan tidak handal / realiability .
11.Kualitas sumber daya manusia yang tidak disiplin dalam  melakukan  monitor  terhadap  kondisi  boiler saat beroperasi.

## KESIMPULAN
Dari hasil bahasan di atas dapat disimpulkan bahwa, penurunan  kinerja  boiler  di  sebabkan  oleh,  kualitas bahan  bakar  yang  buruk,  kualitas  air  pengisi  boiler yang jelek, turunnya kinerja burner boiler, rendahnya temperatur  make  up  water,  rendahnya    kinerja komponen  pendukung  boiler  seperti  feed  water pump,  kualitas  sdm  yang  rendah  dan  power  supply yang tidak stabil

## SARAN
Agar  kinerja  boiler  menjadi  lebih  baik  disaran  sebagai berikut :
1.Buat  standar  operating  prosedur  (SOP)  dalam pengoperasian boiler 2.Tingkatkan kualitas SDM / upgrade kualitas SDM 3.Jaga Kualitas bahan bakar, air pengisi boiler,dan kualitas komponen pendukung  operasional boiler.
4.Jaga Kualitas maker up water, untuk penghematan bahan bakar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Christian  Tallu  Karaeng,  Iswandi,  Firman, Muh.Nuzul,(2013);Analisa  Kinerja  Boiler    Pada PLTU Unit 1 PT.SEMEN TONASA.
[2] Aditio  Primayudi,  Aji  Nugroho  (2015);  Analisa Kehilangan Energi Pada Fire Tube Boiler Kapasitas 10 Ton.
[3] Hendri,Suhengki,Panji Ramadhan (2017) : Analisa Effisiensi  Boiler  Dengan  Metode  Heat  Loss Sebelum  dan  Sesudah  Overhaul  PT.Indonesia Power UBP PLTU Lontar Unit 3.
[4] Alfi Astra Ryanda (2018); Analisis Effisiensi Paket Boiler  34-6007-U  Pada  Pabrik  P-IB.  PT.  Pupuk Sriwidjaja Palembang.
[5] Singgih Hidayanto,(2016);Analisis Performa Water
Tube  Boiler Kapasitas  115  Ton  /Jam  Di PT.PERTAMINA REFINERY UNIT VI Balongan Indramayu.
[6] Asmudi,  ;  Analisa  Unjuk  Kerja  Boiler  Terhadap Terhadap  Penurunan  Daya  Pada  PLTU.  PT. Indonesia Power UBP Perak.
[7] Power Boilers,A Guide to Section I of The ASME Boiler  and  Pressure  Vessel  Code  by,  Martin D,Bernstein,Foster  Wheeler  Energy  Corporation Clinton,  New  Jersey  and  Lloyd  W.Yoder Wadsorth,Ohio, ASME Press New York 1998.
[8] Materi  Pelajaran  Kursus  Operator  Pesawat  Uap Kelas 1, Diselenggarakan oleh ,Departemen Tenaga Keraja    RI,  Kantor  Wilayah  Propinsi  Jawa  Barat,
Kantor  Departemen  Kodya/Kabupaten  Bogor, Lembaga  Pendidikan  dan  Latihan  Industri, CV.Utama.No.2089 A/W9/K3/80/1991.
[9] Ir.Johanes  ,  UPT-LSDE.BPP  Teknolog  & PT.KONEBA  18-22  Februari  1991,  Pelatihan Konservasi Energi, Perhitungan Efisiensi Boiler.
[10] Ir.  Parlindungan  Marpaung,  Pelatihan  Konservasi Energi  UPT-LSDE-BPP  Teknologi  &  PT. KONEBA,  18  –  22  Februari  1991,  Konservasi Energi Distribusi UAP.
[11] Ir.MD.Husein,  Pelatihan  Konservasi  Energi  UPT- LSDE-BPP  Teknologi  &  PT.  KONEBA,  18  –  22 Februari 1991, Manajemen Industri dalam Indsutri.
[12] Ir. Taufik Sastrainata, MSMI, Pelatihan Konservasi
Energi  UPT-LSDE-BPP  Teknologi  &  PT. KONEBA,  18  –  22  Februari  1991,  Teknik  Audit Boiler.