## ANALISIS EFISIENSI BOILER TERHADAP POLA PENGOPERASIAN SOOTBLOWER DI PLTU SURALAYA
Yudhi Chandra Dwiaji 1) , Didik Margi Utama 2)
1,2) Teknik Mesin, Universitas Mercu Buana Jakarta
1) yudhichandra7@gmail.com, 2) didikmargiutama@gmail.com

## ABSTRACT
PT  Perusahaan  Listrik  Negara  (Persero)  announced  electricity  consumption  in  the  first  half  of  2018  was 112.46  TeraWatt  hour  (TWh)  or  grew  4.7  percent  on  an  annual  basis.  With  the  continued  increase  in electricity  demand,  electricity  providers  are  required  to  be  able  to  provide  reliable,  stable   and  efficient electricity production to the public. High efficiency in an electricity production in a power plant can be seen from the performance or efficiency of the boiler, because the power of a boiler is the same as the power of a power plant. The boiler efficiency is obtained from calculating the ratio between the output energy and the boiler input  energy.  Boiler  efficiency is influenced  by  the  cleanliness  of the  boiler  from  coal ash deposits. Cleaning can be done by operating the sootblower. The sootblower operation method will affect the value of boiler  efficiency  which  gives an  idea  of how  much  efficiency  the  boiler   when the  boiler is  operating.  As based  on the analysis  of the  calculations that have  been  made, the results  of the  boiler  efficiency  decrease when the sootblower is operating. The highest decrease in boiler efficiency during the sootblower process is 2.22%, the lowest decrease in boiler efficiency during the process is 1.08% and the average decrease during the sootblower process is 1.73%. While the impact of sootblower operation, boiler efficiency has decreased 11 times and has increased 8 times, indicating that the sootblower operating method in PLTU Suralaya is not effective.

## ABSTRAK
PT Perusahaan Listrik Negara (Persero) mengumumkan konsumsi listrik pada paruh pertama 2018 sebesar 112,46 TeraWatthour (TWh) atau tumbuh 4,7 persen secara tahunan. Dengan terus bertambahnya kebutuhan energi listrik maka diperlukan penyedia listrik yang mampu memberikan produksi listrik yang handal, stabil dan efisien kepada masyarakat. Efisiensi yang tinggi dalam suatu produksi listrik pada PLTU dapat dilihat dari kinerja atau efisiensi boiler nya,  karena  daya  suatu boiler sama  dengan  daya  mampu  suatu  PLTU.  Efisiensi boiler diperoleh  dari perhitungan  perbandingan  antara  energi  output  dan  energi  input  boiler.  Efisiensi boiler dipengaruhi  oleh kebersihan boiler dari deposit abu batubara. Pembersihan dapat dilakukan dengan pengoperasian sootblower . Pola pengoperasian sootblower mempengaruhi  nilai    dari  efisiensi  boiler  yang  akan  memberikan  gambaran  tentang seberapa  besar  efisiensi  dari boiler ketika  beroperasi.  Sebagaimana  berdasarkan  analisis  perhitungan  yang dilakukan  di  dapatkan  hasil  efisiensi boiler mengalami  penurunan  ketika  dilakukan  kegiatan sootblower . Penurunan tertinggi efisiensi boiler selama proses sootblower adalah 2.22%, penurunan terendah efisiensi boiler selama proses  adalah  1.08 % dan rata-rata penurunan selama proses sootblower adalah 1,73%. Sedangkan dampak dari pengoperasian sootblower , efisiensi boiler mengalami 11 kali penurunan dan 8 kali mendapatkan kenaikan menandakan bahwa pola pengoperasian sootblower di PLTU Suralaya kurang efektif.
Kata kunci : efisiensi boiler; sootblower; pola pengoperasian sootblower

## 1. PENDAHULUAN
Energi  listrik  di  butuhkan  dalam  menunjang kelancaran aktivitas industri, pemerintahan, pendidikan,  rumah  tangga  dan  lain  sebagainya. Meningkatnya akses listrik/elektrifikasi serta tumbuhnya perekonomian nasional membuat konsumsi listrik  masyarakat  juga  naik.  PT  Perusahaan  Listrik Negara (Persero) mengumumkan konsumsi listrik pada paruh  pertama  2018  sebesar  112,46  TeraWatthour (TWh)  atau  tumbuh  4,7  persen  secara  tahunan (Primadhyta,  2018).  Dengan  terus  bertambahnya kebutuhan  energi  listrik  maka  diperlukan  penyedia listrik yang mampu memberikan produksi listrik yang handal, stabil dan efisien.
Untuk  mampu memberikan produksi listrik yang handal,  stabil  dan  efisien  kepada  masyarakat,  unit PLTU harus mempunyai efisiensi yang tinggi. Efisiensi
yang  tinggi  dalam  suatu  produksi  listrik  pada  PLTU dapat  dilihat  dari  kinerja  atau  efisiensi  boilernya, karena  daya  suatu  boiler  sama  dengan  daya  mampu suatu  PLTU.  Permasalahan  yang  kompleks  dari pembangkit  listrik  tenaga  uap  (PLTU)  mengharuskan operator  memiliki  fleksibilitas  yang  cukup  untuk memastikan  kinerja  yang  optimal.  Tipe  bahan  bakar batu bara yang digunakan dalam proses pembakaran di dalam  boiler  adalah  beragam  dan  berfluktuasi.  Setiap jenis batu bara mempunyai karakteristik yang berbeda- beda  yang  akan  mempengaruhi  efisiensi  dari  sistem PLTU (Wijaya, 2018).Hal ini dikarenakan penggunaan boiler  disesuaikan  dengan  beban  yang  dihasilkan  dan jumlah karbon batubara yang digunakan sebagai bahan bakar utama pada proses pembakaran. (Maidi, 2017)
Semakin  bagus  jenis  batubara  yang  digunakan semakin  sedikit  kandungan  abu  yang  menempel  di
pipa-pipa boiler dan semakin jelek jenis batubara yang digunakan  semakin  banyak  kandungan  abu  yang menempel  di  pipa-pipa  boiler  (Deny,  2015). Pembersihan  abu  yang  menempel  di  pipa-pipa  harus dilakukan secara periodik dengan mempertimbangkan analisa-analisa operasi. Metode pembersihannya dapat dilakukan  saat  boiler  operasi  /  boiler shut  down . Pembersihan  dilakukan  saat  tidak  beroperasi  dapat menggunakan metode manual yaitu dengan menggunakan  alat  mekanis  untuk  menghilangkan kerak yang menempel di dinding ataupun di pipa-pipa superheater , reheater dan economiser .  Sedangkan pembersihan  saat  beroperasi  hanya  dapat  dilakukan dengan  mengoperasikan sootblower (Perak  Learning Center, 2010).
Oleh  karena  itu  peranan sootblower sangat penting  dalam  menjaga effisiensi  boiler . Dalam pengoperasiannya sootblower sering mengalami banyak gangguan. Gangguan tersebut sering berakibat pada  meningkatnya temperatur  keluar  dari boiler semakin  meningkat, hal  tersebut  dapat  berpengaruh effisiensi boiler dan berdampak pada lingkungan yang akan mengakibatkan  hujan  asam  apabila  temperature keluaran boiler terlalu tinggi (Chandra, 2017)

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Sistem  pembangkit  listrik  tenaga  uap  ( Steam Power Plant ) memakai siklus Rankine PLTU Suralaya menggunakan siklus tertutup ( close cycle ) dengan dasar siklus  rankine  dengan superheater dan reheater pada boilernya.
Siklus ini terdiri dari empat proses tahapan, yaitu
1. Proses 1-2 : Kompresi isentropis oleh pompa
2. Proses  2-3  :  Pemanasan  air  dalam  boiler  pada tekanan konstant (air menjadi uap).
3. Proses 3-4 : ekspansi isentropis dalam turbin.
4. Proses 4-1 : Pelepasan panas pada tekanan dalam kondensor (uap air di embunkan menjadi air)
Boiler  adalah  suatu  kombinasi  antara  sistem- sistem  peralatan  yang  dipakai  untuk  terjadinya perpindahan panas radiasi dan konveksi energi thermal gas-gas  hasil  pembaklaran  ke  fluida  kerja  yaitu  air. Sifat  perpindahan  panas  yang  terjadi  adalah  pertama perpindahan  sub  dingin  dimana  panas  yang  diterima digunakan  untuk  menaikkan  temperature  hingga mencapai temperatur cair jenuh. Kemudian mengalami proses  pemanasan  fluida  kerja  air  secara  bertahap menjadi fluida uap  dan  akhirnya  menjadi  uap  jenuh. Pada tahap kedua ini tidak terjadi kenaikan temperatur. Panas  yang  diterima  seluruhnya  digunakan  untuk terjadi perubahan fase. Apabila diperlukan, pemanasan dapat  dilanjutkan  dari  uap  jenuh  menjadi  uap  super panas.  Secara  proses  konversi  energi,  boiler memiliki fungsi  untuk  mengkonversi  energi  kimia  yang tersimpan di dalam bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja. Panas yang diberikan kepada  fluida  di  dalam  boiler  berasal  dari  proses pembakaran dengan berbagai macam jenis bahan bakar yang  dapat  digunakan,  seperti  kayu,  batubara, solar/minyak bumi, dan gas. Dengan adanya kemajuan teknologi,  energi  nuklir  pun  juga  digunakan  sebagai
sumber panas pada boiler.
Pada  intinya  prinsip  kerja  turbin  uap  adalah menerima energi kinetik dari superheater vapour (uap kering)  yang  dikeluarkan  oleh  nozzle  sehinga  sudu- sudu  turbin  terdorong  secara  anguler  atau  bergerak memutar berikut penjelasan prinsip kerja :
1. Uap  masuk  kedalam  turbin  melalui  nosel.  Di dalam  nosel  energi  panas  dari  uap  dirubah menjadi  energi  kinetis  dan  uap  mengalami pengembangan.  Tekanan  uapa  pada  saat  keluar sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih bedar dari  pada  saat  masuk  ke  dalam  nosel.  Uap  yang memancar  keluar  dari  nosel  diarahkan  ke  sudu- sudu  turbin  yang  berbentuk  lengkungan  dan dipasang  disekeliling  roda  turbin.  Uap  yang mengalir  melalui  celah-celah  antara  sudu  turbin itu di belokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu  turbin.  Perubahan  kecepatan  uap  ini menimbulkan  gayan  yang  mendorong  dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
2. Jika  uap  masih  mempunyai  kecepatan  saat meninggalkan sudu turbin berarti hanya sebagian yang  energi  kinetis  dari  uap  yang  diambil  oleh sudu-sudu turbn  dimanfaatkan  maka  pada turbin dipasang  lebih  dari  satu  baris  sudu  gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara  baris pertama  dan  baris  kedua  sudu  gerak dipasang satu baris sudu tetap (guide blade) yang berguna  untuk  mengubah  arah  kecepatan  uap, supaya  uap  dapat  masuk  ke  baris  kedua  sudu gerak dengan arah yang tepat.
Kecepatan  uap  saat  meninggalkan  sudu  gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin agar energi  kinetis  yang  tersedia  dapat  dimanfaatkan sebayak  mungkin.  Dengan  demikian  efisiensi  turbin menjadi  lebih  tinggi  karena  kehilangan  energi  relatif kecil.
Generator  adalah  alat  untuk  membangkitkan listrik yang terdiri dari stator dan rotor. Rotor tersebut dihubungkan  dengan Shaft  Turbine sehingga  berputar bersama-sama. Stator  bars didalam  sebuah  generator membawa arus hubungan output pembangkit. Arus DC ( Direct  Current )  dialirakan  melalui Brush  Gear yang langsing  bersentuhan  dengan  slip  ring  yang  dipasang jadi  satu  dengan  rotor  sehingga  akan  timbul  medan magnet  ( flux ).  Jika rotor berputar,  medan  magnet tersebut  memotong  kumparan  pada stator sehingga pada  ujung-ujung  kumparan stator timbul  tegangan listrik.  Generator  bekerja  berdasarkan  hukum  faraday yakni  apabila  suatu  penghantar  diputarkan  didalam sebuah medan magnet sehingga memotong garis garis gaya  magnet  maka  pada  ujung  penghantar  tersebut akan  timbulkan  ggl  (garis  gaya  listrik)  yang mempunyai satuan volt.
Sumber : Imam Nugroho, 2015

## Gambar 1. Konstruksi Generator
Efisiensi  boiler  adalah  presentasi  kerja  atau tingkat  untuk  kerja  boiler  atau  ketel  uap  yang didapatkan  dari  perbandingan  antara  energi  yang dipindahkan  atau  diserap  oleh fluida kerja  di  dalam ketel  dengan masukan  energi  kimia  dari  bahan  bakar. Dengan kata lain, efisiensi boiler perbandingan anatara panas  keluar  boiler  yang  terdapat  pada  uap outlet di superheater dengan panas  keluar  boiler  yang terdapat pada bahan bakar batubara di burner (Perak Learning Center,  2010).  Ada  dua  metode  untuk  menghitung efisiensi  bahan  bakar  pada boiler ,  yaitu  metode langsung dan metode tak langsung.

## 3. METODOLOGI
Sumber : Margi Utama, 2019
Pengumpulan  data-data  merupakan  tahap  awal dalam  proses  penelitian  ini.  Penulis  menggunakan beberapa metode yang digunakan untuk mempermudah proses  pengumpulan  data  dalam  melaksanakan penelitian ini, yaitu:
a. Observasi yaitu  teknik  mengumpulkan  data dengan  cara  pengamatan  langsung  pada  obyek yang diteliti.
b. Wawancara yaitu teknik pengumpulan data yang dilakukan  melalui  tatap  muka  dan  tanya  jawab secara langsung antara penulis dan narasumber.
c. Studi  Dokumen yaitu  teknik  pengumpulan  data dengan  cara  meneliti  berbagai  macam  dokumen yang berguna untuk bahan analisis, catatan khusus dan m anual book dari komponen yang digunakan dalam penelitian.
d. Input data  ke  format software menggunakan laptop dan komputer pemantau operasi.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perhitungan Energi Input Boiler Q in = ṁcoal x HHV Dimana: ṁ coal = 339.1 ton/jam = 94.26 kg/s HHV = 4249.57 kcal/kg = 17780.2 kJ/kg Q in = ṁcoal x HHV Q in = 94.26 kg/s x 17780.2 kJ/kg Q in = 1676135.89 kJ/s
Tabel 1. Nilai Efisiensi Boiler Terhadap Pola Pengoperasian Sootblower
4.2. Perhitungan Energi dalam Main Steam Qms = (ṁ ms - ṁ psw )x(h ms - h fw ) Dimana: ṁ ms = 1901 ton/jam = 528.48 kg/s
ṁ psw = 57.51 ton/jam = 15.98 kg/s h ms = 3406.73 kJ/kg h fw = 1227.82 kJ/kg Qms = (ṁ ms - ṁ psw )x(h ms - h fw ) Qms  =  (528.48  kg/s  -  15.98  kg/s)  x  (3406.73  kJ/kg  - 1227.82 kJ/kg ) Qms = 1116674.42 kJ/s
4.3  Perhitungan  Energi  dalam Spray  Water Superheater Q psw = ṁ psw x (h ms - h psw ) Dimana: ṁ psw = 57.51 ton/jam = 15.98 kg/s h ms = 3406.73 kJ/kg h psw = 744.15 kJ/kg Q psw = ṁ psw x (h ms - h psw ) Q psw = 15.98 kg/s x (3406.73 kJ/kg - 744.15 kJ/kg) Q psw = 42568.74 kJ/s
4.4 Perhitungan Energi dalam Reheat Steam Q rs = ṁ rs x (h rso - h rsi ) Dimana: ṁ rs = 1578 ton/jam = 438.68 kg/s h rso = 3541.2 kJ/kg h rsi = 3052.91 kJ/kg Q rs = ṁrs x (hrso - hrsi) Q rs = 438.68 kg/s x (3541.2 kJ/kg - 3052.91 kJ/kg) Q rs = 214205.01 kJ/s
4.5 Perhitungan Energi dalam Spray Water Reheater Q rsw = ṁrsw x (hrsi - hrsw) Dimana: ṁrsw = 32.11 ton/jam = 8.92 kg/s hrsi = 3052.91 kJ/kg hrsw = 756.1 kJ/kg Q rsw = ṁrsw x (hrsi - hrsw) Q rsw = 8.92 kg/sx(3052.91kJ/kg-756.1kJ/kg) Q rsw = 20502.65 kJ/s
4.6 Perhitungan Energi dalam Blowdown Boiler Q blw = ṁblw x (hblw-hfw) Dimana: ṁblw = 0 kg/s maka, Q blw = 0 kJ/kg
4.7 Perhitungan Energi Output Boiler Q out = Q ms + Q psw + Q rs + Q rsw + Q blw Q out = (1116674.42  + 42568.74  +  214205.01  + 20502.65 + 0) kJ/s Q out = 1393950.82  kJ/s
4.8 Perhitungan Efisiensi Boiler
Efisiensi (  ) boiler = 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 𝑥 100%,
Efisiensi (  ) boiler = 1393950.82   kJ/s 1676135.89  kJ/s 𝑥 100%,
Efisiensi (  ) boiler = 83.16 %
Hasil  perhitungan  yang  berasal  dari  data  aktual yang  telah  diambil  dapat  diketahui  rata-rata  efisiensi boiler, di sajikan dalam tabel berikut :
Tabel 2. Hasil Perhitungan Energi tanggal 1 sampai 10
Sumber : Margi Utama, 2019
Tabel 3. Hasil Perhitungan Energi tanggal 11 sampai 19

## Sumber : Margi Utama, 2019
Ditinjau  dari  tabel  2  dan  tabel  3  didapatkan efisiensi boiler mengalami penurunan ketika dilakukan kegiatan sootblower .  Penurunan  tertinggi  efisiensi boiler selama  proses sootblower adalah  2.54%  di tanggal  17  dan  penurunan  terendah  efisiensi boiler selama proses  adalah  1.08 % di tanggal  12. Sedangkan rata-rata  penurunan  selama  proses sootblower dari tanggal  1  sampai  19  adalah  1,73%.  Ketika  dilakuan proses sootblowe r,  batubara  yang  digunakan  akan mengalami  kenaikan  untuk  memproduksi  sejumlah steam yang  sesuai  dengan  kebutuhan steam untuk keperluan  pengoperasian  unit  PLTU  dan sootblower . Hal  ini  akan  menyebabkan  peningkatan  energi input yang  digunakan.  Semakin  tinggi  energi input  boiler maka  semakin  rendah  efisiensi boiler yang  kita dapatkan.
5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Beberapa  kesimpulan  yang  dapat  di  tulis  dari  hasil perhitungan dan analisis efisiensi boiler terhadap pola pengoperasian sootblower di  PLTU  Suralaya  adalah sebagai berikut :
1. Kenaikan  jumlah  batubara  ketika  dilakukan sootblower menyebabkan  energi input boiler menjadi  tinggi  sehingga  efisiensi  rata-rata boiler
sebesar 83.06  %  mengalami  penurunan  ketika dilakukan  kegiatan sootblower sebesar  1.73  % sehingga  rata-rata  efisiensi boiler dilakukan kegiatan sootblower menjadi sebesar 81.34%.
2. Penurunan  tertinggi  efisiensi boiler selama  proses sootblower adalah 2.54 % dari 82.47 % ke 79.93 % di  tanggal  17  dan  penurunan  terendah  efisiensi boiler selama proses  adalah  1.08 %  dari 83.03 % ke 81.95 % di tanggal  12.
3. Pola  pengoperasian sootblower di  PLTU  Suralaya kurang  efektif  jika  dilakukan  rutin  secara  terus menerus  setiap  harinya.  Hal  ini  karena  besarnya biaya yang digunakan untuk proses sootblower dan berdasarkan  perhitungan  data,  11  kali  efisiensi boiler mengalami penurunan dan 8 kali mendapatkan kenaikan setelah dilakukan sootblower

## DAFTAR PUSTAKA
American  Society  of  Mechanical  Engineers  (ASME). (1999). Steam Generating Unit, ASME PTC 4.1- 1964. New York: ASME. Cengel,  Yunus  A.(2007 )  Heat  Transfer  A  Practical Approach, 2nd ed . New York: McGraw-Hill. Deny,  M.S.  (2015). Analisa  Variasi  Nilai  Kalor Batubara  di  PLTU  Tanjung  Jati  B  Terhadap Energi  Input  Sistem. Jurnal  Rekayasa  Mesin, 9(3), 93-100. Jiangxi  Nanchang  Power  Plant.  (2009). Unit  8  of Suralaya  Power  Plant  Central  Control Operation  Regulation  &  Training  Material. Cilegon: PLTU UJP Banten 1 Suralaya. Jiangxi  Nanchang  Power  Plant.  (2009). Unit  8  of Suralaya  Power  Plant  Specifications  of  Main Equipments. Cilegon:  PLTU  UJP  Banten  1
Suralaya. Perak Learning
Center. (2010). Modul 3
Pengoperasian  Ketel  Uap. Surabaya:  Perak Learning Center PT. Indonesia Power. Purnama,  Nurul  C.  (2017). Analisis  Kegagalan Sootblower  Terhadap  Perpindahan  Panas  di Pipa Boiler. Jurnal Teknik Mesin, Vol 6, No. 3. Primadhyta,  S.  (2018). Semester  I  2018,  Konsumsi Listrik Tumbuh 4,7 Persen . Maidi,  Saputra  (2017). Analisis  Perpindahan  Panas Pada  Heat  Exchanger  Di  Furnace  Boiler Circulating  Fludizing  Bed Unit  1  Pltu  Nagan Raya 2 X 110 Mw. Jurnal Mekanova, Vol 3, No. 4. Wijaya,  I.  (2018). Analisis  Efisiensi  Boiler  Dengan Berbagai  Perubahan  Daya  Output  Generator Unit 6 PLTU Suralaya .