## PENGARUH UKURAN PASIR TERHADAP KINERJA BOILER UNIT 1 PLTU PULANG PISAU
Karno 1) , Achmad Kusairi Samlawi ² )
1,2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Jl. Akhmad Yani Km 36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan, 70714 e-mail: karno_safir@yahoo.com

## Abstract
The  use  of  sand  in  the  cfb  boiler  function  as  a  coal  burner  which  enters  the combustion  chamber.  Sand  in  the  combustion  chamber  is  lined  up  and  coal enters  the  combustion  chamber.  With  the  entry  of  coal  into  the  furnace fluidization occurs, where the heat in the sand burns coal that hovers, so that the heat that arises is used to heat the water in the boiler tubes. The remaining coal combustion  (ash)  wil  float/fly  inhaled  by  IDF  air.  Sand  movement  is  expeted  to only  always  bubbling  up  ang  down  in  the  furnace  area  only  so  that  complete combustion occurs and the boiler is reliable. Because the bubbling is influenced by air pressure, coal quality, which can cause friction between material (sand and coal) and refractory giving rise to abrasives on refractory. If refractory is abrasive it can cause abrasive on the tube water wall boilers, tube cyclones so that boiler performance will decrease.The use of sand that is not clear is one of the causes of refractory damage in cfb type  boilers. So that the cfb boiler remains reliable, the  use  of  sand  must  be  in  accordance  with  the  type  and  size  according  to  the particular boiler.
Keywords: Sand, Boiler, Reliability CFB

## PENDAHULUAN
Boiler/ketel uap jenis CFB ini tidak lepas dari permasalahan-permasalahan diantaranya  permasalahan  operasi  serta  akibat  kesalahan  pemilihan  material, fabrikasi ,  ketidak  sesuaian  dengan  kondisi  kerjanya,  yang  menjadi  penyebab rusaknya  komponen atau peralatan pembangkit.
Resiko kegagalan bisa terjadi bila pola operasi serta karakter batubara dan pasir  kurang  tepat,  dapat  mempercepat abrasive /keausan  dan  kegagalan  yang extrim yang  bisa  mengakibatkan  retak  atau  pecahnya refactory dan  bahkan rusaknya tube  boiler .Kerusakan  akibat  kebocoran tube  boiler sering  terjadi beberapa  kali  di  PLTU  Pulang  Pisau,  penyebab  yang  mungkin  terjadi  akibat pemanfaat bed  material /pasir  kwarsa  yang  salah  sehingga  menyebabkan  umur peralatan tidak bertahan lama. Pada dasarnya PLTU Pulang Pisau belum pernah melakukan assestment secara detail untuk mengetahui  potensi kerusakan  yang terjadi  pada boiler di  PLTU  Pulang  Pisau ,  sehingga penulis mengangkat  judul “
Pengaruh ukuran pasir terhadap Kinerja Boiler unit 1 PLTU Pulang Pisau”.
Penggunaan Pasir Kwarsa/Silika pada Boiler CFB Boiler fluidisasi  memberikan  kehandalan  dan  performa  yang  efisien  jika dioperasikan dengan benar. Prinsip pengoperasian fluidisasi adalah keseragaman  atau  terjadinya  fluidisasi  yang  merata  pada  pasir.  Dalam  ruang bakar, fluidisasi  terdiri  dari nozzle yang  mendistribusikan  udara  agar  pasir  silika dapat  bergejolak  pada  dinding  yang  dilapis refractory .  Udara  fluidisasi  didapat dari  fan  tekan.  Pasir  silika  digunakan  untuk bed  material .  Faktor  yang  dominan dari pasir adalah ukuran dan berat jenisnya.
Teori  fluidiasi  yaitu  dengan  mengalirkan  sejumlah  cairan  atau  gas  yang cukup  melalui  partikel  yang  ditempatkan  pada bed maka  suspensi  partikel terbentuk  dan  mulai  bertindak  seperti  cairan.  Hal  ini  dimungkinkan  untuk memfluidakan partikel padat dengan cair. Gaya drag yang bekerja pada partikel dari  aliran  gas  harus  setidaknya  di  kisaran  yang  sama  dengan  gaya  gravitasi untuk  mendapatkan  fluidisasi.  Kecepatan  terendah  yang  diperlukan  untuk mendapatkan  fluidisasi  (membuat  semua  partikel  disuspensi  oleh  gas)  disebut kecepatan  fluidisasi  minimum  (umf).  Jika  kecepatan  gas  lebih  besar  dari  umf fluidized  bed mulai  berperilaku  berbeda  dan  masuk  ke  rezim  yang  berbeda, tergantung  pada  seberapa  banyak  peningkatan  kecepatannya.  Dengan kecepatan tinggi fluidized bed akan mengembang karena meningkat jumlah gas antara  partikel.  Konsentrasi  partikel  diukur  sebagai  berat  jenis  suspensi,  ρc [kg/m3]
Dalam fluidized  bed dapat  terjadi  fraksional  partikel  dengan  ukuran  yang berbeda. Hal ini disebabkan oleh kombinasi perilaku dari dua gaya pada partikel (gaya drag), Fd, yang disebabkan oleh aliran udara fluidisasi dan gaya gravitasi, Fg.  Fd  adalah  tergantung  secara  linear  pada  luasan  partikel,  seperti  yang dijelaskan  pada  Pers.  1  (Wolfram  Alpha).  Fg  secara  linear  tergantung  pada volume  partikel,  seperti  dijelaskan  oleh  Pers.  2,  menurut  hukum  gerak  Newton kedua.
Fd   = ½cd. ρ.u².A (1) Fg   = ρ.V.g (2)
Dimana  cd  adalah  koefisien  drag,  yang  konstan  untuk  partikel  berbentuk sama,  ρ  adalah  densitas  partikel,  u  adalah  perbedaan  kecepatan  antara  gas (udara)  dan  partikel,  A  adalah  luas  partikel,  V  adalah  volume  partikel  dan  g adalah  konstanta  gravitasi.  Jika  partikel  cukup  bulat,  dengan  meningkatnya ukuran partikel gaya gravitasi meningkat lebih dari peningkatan gaya drag. Oleh karena itu partikel yang lebih besar cenderung bertahan sedangkan yang partikel lebih  kecil  lebih  mungkin  bergerak  dengan  aliran  gas.  Untuk  CFB,  ini menghasilkan  ukuran  partikel  rata-rata  di  bagian  atas  riser  menjadi  lebih  kecil dari ukuran partikel rata-rata di bagian bawah.
PLTU  Pulang  Pisau  menggunakan Boiler jenis  CFB  yang  bekerja  dengan prinsip  mensirkulasikan  kembali  batubara  yang  tidak  terbakar  dari Cyclone kembali  menuju furnace secara  kontinyu  selama  proses  pembakaran.  Pasir difluidisasikan  oleh  udara  berdebit  tinggi  menggunakan primary  air  fan melalui nozzle pada bagian dasar furnace. Boiler jenis CFB menggunakan pasir sebagai media  penyimpanan  panas  untuk  membakar  batubara  low  range.  Kalor  hasil pembakaran  batubara  diserap  untuk memanaskan  pipa-pipa  yang  ada  di  dalam boiler. Proses  pembakaran  yang  terjadi  di  ruang  bakar (furnace )  ini  pada temperature 850⁰C  -  950⁰C. Bed  material yang  digunakan  berupa  pasir  silika ( silica sand ) sesuai manual book size 0-5mm.
Dengan  mengalirkan  sejumlah  gas  dengan  kecepatan fluidized melalui partikel yang ditempatkan pada bed maka suspensi partikel terbentuk dan mulai bertindak  seperti  cairan.  CFB boiler menggunakan  prinsip inersia  thermal dari material  yang  sengaja  dimasukkan  ke furnace (disebut  sebagai bed  materials ) yang biasanya berupa partikel pasir. Keberadaan material yang berupa partikel- partikel  dengan  kecepatan  tinggi  ini  dapat  mengakibatkan  terjadinya abrasive pada  dinding furnace .  Tingkat abrasive pada  dinding furnace dipengaruhi  oleh kecepatan dan pola aliran serta bentuk laluan partikel.
Proses penggunaan pasir dan bahan bakar yang digunakan di dalam boiler CFB sederhana.

## Gambar 1. Proses CFB sederhana
Pasir  merupakan  media  penyalur  panas  terhadap  bahan  bakar  batubara yang akan membakar batubara di ruang bakar boiler jenis CFB. Jenis dan ukuran pasir  sagat  berpengaruh  terhadap  kehandalan Boiler CFB  yang  berkaitan dengan pengoperasian dan umur (lifetime) boiler.
Secara  sederhana  proses  pergerakan  pasir  pada boiler CFB  Gambar  1. dijelaskan bahwa ada 3 kategori proses fluidisasi pasir pada boiler CFB yaitu:
1. Fixed bed
Umpan partikel dan fluida (gas) masuk ke bed . Gas dapat melewati partikel tanpa mengganggu posisi partikel di bed .

## 2. Fluidisasi
Kecepatan gas dinaikkan, partikel mulai bergerak, volume bed berkembang sampai pergerakan partikel dan gas sama (uniform) membentuk aliran dua fasa dan berkelakuan seperti fluaida disebut fluidisasi. Jika fluidisasi ini kecepatannya dinaikkan akan membentuk bubble . Bubble dipertahankan selalu berukuran kecil.

## 3. Entrained
Pada    posisi bubbling kecepatan  dinaikkan  semua  partikel  akan terangkat ke  atas  dan  mulai  meninggalkan bed ,  disebut entrained (terlempar).  Terjadinya entained ini  yang  akan  memperbesar  tingkat abrasive  refractory maupun abrasive tube .
Pengaruh ukuran pasir terhadap fluidisasi berdasarkan parameter distribusi pasir  ( volume  fraction ),  kecepatan  udara  maupun  kecepatan  pasir  dan  juga tekanan.  Dilihat  bahwa  semua  kasus  menunjukkan  perubahan  distribusi  pasir berdasarkan  waktu,  hanya  saja  antar  kasus  memiliki  ketinggian bed  material serta  pola  fluidisasi  yang  berbeda.  Semakin  kecil  ukuran  pasir  yang  digunakan maka  ketinggian bed  material semakin  tinggi.  Sebaliknya  apabila  ukuran  ( size ) pasir  terlalu  besar  maka  proses  fluidisasi  berjalan  lambat  dengan  tanpa menaikkan  tekanan  dan flow udara  primer  .  Maka  penting  untuk  diketahui pengaruh  ukuran  pasir  terhadap  fluidisasi  serta  untuk  mengetahui  ukuran  pasir yang  paling  sesuai  pada  suatu  CFB boiler .  Normalnya  ketinggian bed  material yang ideal adalah sekitar 5-10% dari ketinggian furnace .

## Draft System
Draft system adalah perbedaan tekanan atmosfer dengan tekanan statis di ruang  bakar,  saluaran  gas  buang  serta  stack  yang  menimbulkan  laju  aliran tertentu. Secara umum, draft system mempunyai peranan penting dalam sistem pembangkit antara lain:
1. Pengirim  udara  di  ruang  bakar  untuk  memenuhi  kebutuhan  pembakaran antara udara dan bahan bakar.
2. Membuang  gas  bekas  pembakaran  dari  ruang  bakar  dan  mengalirkannya ke stack hingga keluar ke atmosfer dengan lancar.
3. Menurunkan  polusi  dari  abu  (mempermudah  abu  masuk  ke tempat penampungan ).
Dalam darft  system tersebut  terdapat  beberapa fan yang  sangat  penting dalam  proses  pembakaran  di  dalam  ketel  agar  terjadi  keseimbangan  antara udara dan bahan bakar agar terjadi efisien dalam penggunaan bahan bakar. Fan tersebut adalah : Kipas udara primer/PAF, Kipas udara sekunder/SAF dan Kipas penghisap udara/IDF.
1. Primary air fan Primary  Air  Fan (PAF)  berfungsi  sebagai  fluidisasi/mencampur  bahan bakar  dan suplai oksigen  yang  cukup  untuk  proses  pembakaran  di  dalam furnace .

## 2. Secondary air fan
Fungsi : sebagai pengaduk utama dengan sistem udara tekan, mengaduk antara  pasir  dan  batubara  yang  telah  terbakar  di  dalam furnace agar  tetap melayang-layang.
3. Induced draft fan
Induced  Draft  Fan adalah  kipas  yang  menghisap  udara  dari  dalam  ketel keluar  menuju  stack,  yang  menghasilkan  tekanan  negatif  pada  ketel,  untuk menjaga  sirkulasi  udara  pembakaran  dalam  ketel tetap  normal  yaitu  dari Secondary  Air  Fan (SAF)  sebagai  pemasok  udara  pembakaran  dengan  IDF sebagai penghisap gas buang terjadi seimbang.

## Perbedaan Ketel CFB dengan Ketel PC
Ketel tipe CFB ini mempunyai keunggulan jika dibanding dengan ketel jenis PC .  Tabel  1.  dibawah  merupakan  perbedaan  kelebihan  dan  kekurangan  antara ketel tipe CFB dan ketel PC.
Tabel 1.  Perbandingan ketel CFB dengan ketel PC No Ketel CFB Ketel PC 1 Temperatur pembakaran di ruang bakar rendah (± 800  C) Temperatur pembakaran di ruang bakar tinggi (≥1000 C) 2 Kandungan Sox dan Nox yang rendah karena menggunakan kapur Kandungan Sox dan Nox  tinggi karena tidak menggunakan kapur 3 Ukuran batu bara masuk ke ruang bakar (± 6 mm) Ukuran batubara masuk ke ruang bakar dalam bentuk halus (serbuk) 4 Batu bara yang digunakan nilai kalornya rendah Nilai kalor batubara tinggi 5 Menggunakan panel evaporator dan panel super heater didalam ruang bakar untuk pemanfaatan radiasi panas dari pembakaran Tidak menggunakan panel evaporator dan panel super heater 6 Penggunaan start up burner tidak tergantung dari beban (MW) tetapi temperature ruang bakar Penggunaan start up burner tergantung beban

## Proses Kerja Sistem Bahan Bakar
PLTU  Pulang  Pisau  dalam  operasinya  menggunakan  bahan  bakar  HSD dan  batubara.  Untuk start-up menggunakan  bahan  bakar  HSD.  Setelah temperatur furnace mencapai  400⁰C-500⁰C,  bahan  bakar  batubara  mulai  di campurkan ( mix HSD dan Coal ). Bila pembakaran terjadi sempurna ( temperature area furnace merata)  maka  bahan  bakar  HSD  bisa  di mixing dengan  batubara. Setelah temperature  furnace mencapai  850⁰C  maka  penggunaan  HSD  bisa distop  dan  pembakaran  dilanjutkan  menggunakan  batubara  sampai  ke pembebanan dan pengoperasian normal.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penjelasan pada Metodologi penelitian ini diuraikan menjadi sub bab yaitu fokus penelitian dan tempat, diagram alir penelitian, data yang diperlukan, cara pengumpulan informasi serta peralatan yang diperlukan berupa:

## Lokasi Penelitian
Lokasi  penelitian  ini  fokus  pada  pengamatan  terhadap  ukuran  pasir  yang tepat  untuk Boiler PLTU  Pulang  Pisau  unit  1  dengan  memperhatikan  dampak pada performance material water wall tube boiler . Penelitian ini didukung dengan dilakukan  pemeriksaan Thickness  Test pada  area tube yang  mengalami kerusakan. Dengan menggunakan metode tersebut, dapat dilakukan pengamatan  dan  penelitian  penyebab  rusaknaya refractory dan tube yang diakibatkan  oleh  pemakaian  jenis  dan  ukuran  pasir    ( bed  material )  yang  kurang tepat.

## Keperluan Data
Data-data yang diperlukan untuk menunjang penelitian ini adalah berupa:
1. Data primer
Data  primer  adalah  data  yang  didapatkan  oleh  peneliti  secara  langsung melalui  sumbernya.  Dapat  berupa  observasi  langsung,  memberikan  kuisioner, dan  Tanya  jawab  langsung.  Untuk  mendapatkan  data  primer  ini  adalah  dengan melakukan  observasi  ke  lapangan  sehingga  bisa  melakukan  pengamatan langsung  dan  bertanya  langsung kepada  petugas  yang  memahami  tentang  hal- hal yang berkaitan dengan permasalahan yang diperlukan.
2. Data sekunder
Data  ini  diperoleh  secara  mebaca  buku  atau  sumber  yang  sudah  terbukti kebenaranyya  untuk  dipakai  sebagai  acuan  untuk  mendukung  penyusunan penelitian ini. Data sekunder didapat melalui model  membaca baik berupa buku, jurnal, maupun media cetak dan elektronik yang sumbernya bisa di percaya.
3. Pengumpulan informasi dan data
Informasi  dan  data  yang  didapat  merupakan  sarana  penunjang  untuk penyusunan  penelitian  ini.    waktu  mendapatkan  informasi  dan  pengumpulan data, maka perlu diketahui caranya berikut :
a. Informasi dan data langsung
Informasi dan data langsung didapatkan dari pemantauan pada objek yang akan  dilakukan  penelitian.  Untuk  mendapatkan  informasi  dan  data  ini  dilakukan penelitian melalui pengamatan langsung dan tanya jawab:
1. Observasi ini untuk mengumpulkan data secara langsung melakukan observasi  dan  pengamatan  dilapangan  guna  mengetahui  titik permasalahan yang terjadi untuk dilakukan penelitian atau kajian.
2. Wawancara dilakukan tanya jawab dengan sumber terpercaya untuk mendapatkan data yang berkaitan dengan obyek penelitian.
b. Informasi dan data tidak langsung Informasi dan data tidak langsung merupakan sumber yang diperoleh untuk mempermudah  dalam  melaksanakan  penelitian  ini.  Data  tidak  langsung  ini dilakukan  dengan  cara  mempelajari  buku-buku  yang  berkaitan  dengan  obyek penelitian:
1. Untuk  mendapatkan  teori-teori  yang  berkaitan  dengan  obyek penelitian  guna  menunjang  peneliti  didalam  melakukan  kajian  ini diperlukan kajian pustaka.
2. Data historis yang diperlukan dari perusahaan, yang berupa logsheet , maupun catatan-catatan penting lainnya.

## Diagram Alir Penelitian
Langkah-langkah dalam penelitian ini dapat di lihat dalam Gambar 2.
Mulai
Selesai Kesimpulan dan Saran Rumusan dan Tujuan Penelitian Studi Literatur
 Data Boiler
 Data Outage
 Data Pasir
 Data Batubara
Pengumpulan Data
 Menghitung Data Outage
 Mengelompokkan penyebab outage
 Merangking penyebab outage  Membandingkan data operasi
Pengolahan Data
 Analisa ukuran pasir
 Analisa Pemakaian pasir kurang efisien
 Analisa kerusakan refractory
 Analisa kerusakan tube
 Analisa tersumbatnya saluran udara primer
 Analisa hubungan:
-  Ukuran pasir degan tekanan udara primer
- Tekanan udara primer dengan flow batubara
- Flow batubara dengan beban
- Ukuran pasir, tekanan udara, flow batu bara dan beban
Analisa Data dan Pembahasan
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN Pengoperasian Boiler
Dalam pengoperasian boiler mempunyai karakteristik masing-masing. Oleh karena  itu  dalam  mengoperasikan  suatu boiler ,  umumnya  kita  mengacu  pada manual  book yang  diterbitkan  oleh  pabrik  pembuatnya  agar  tahu  batasan- batasan parameter yang diijinkan.
Selain mengacu pada manual book tentunya kita juga harus tahu prosedur pengoperasian.  Peran manual  book dan Standing  Operation  Prosedure (SOP), sangatlah  penting  dalam  melakukan/mengoperasikan  peralatan.Tentunya sebelum  mengoperasikan  peralatan  kita  juga  perlu  mengetahui  spesifikasi peralatan tersebut. Tabel 2 merupakan data spesifikasi boiler PLTU Pulang Pisau yag  menunjukkan  kapasitas  dan  batasan  kerja  yang  diijinkan  dalam pengoperasian.
Tabel 2. Spesifikasi Boiler PLTU Pulang Pisau # 1 & 2 No Item Unit BMCR 1 Rated evaporation capacity t/h 270 2 Rated steam temperature ⁰C 540 3 Rated steam presure MPa 9.81 4 Feedwater temperature ⁰C 215 5 Boiler exhaust flue gas temperature ⁰C 140 6 Steam presure MPa 10.8 7 Boiler efficiency % 89.5
Sedangkan Tabel 3 dibawah merupakan spesifikasi bahan bakar batubara yang  bisa  digunakan  untuk boiler PLTU  Pulang  Pisau  yang  sesuai  dengan manual  book .  Untuk  mengoperasikan boiler secara  umum  terbagi  3  kelompok yaitu:  Start  dingin,  start  hangat  dan  atart  panas.  Sebelum  melakukan pengoperasian boiler tersebut  maka  petugas  harus  tahu  dan  faham  tentang Stadart Operation Procedur (SOP). Tabel 3. Spesifikasi Batubara PLTU Pulang Pisau No Item Symbol unit Design coal 1 Total Moisture Mt.ar % 35 2 Air-dried moisture Mad % 18 3 As received ash content Aar % 5 4 Dry ash-free basis volatile content VdaF % 58.33 5 High calorific value Qnet.ar MJ/k 4000 6 As received basis carbon Car % 40.92 7 As received basis hydrogen Har % 3.42 8 Received basis oxygen Oar % 13.9 9 As received basis nitrogen Nar % 0.68 10 As received total sulfur St.ar % 1.08 11 Deformation temperature DT ⁰C >1050 12 Softening temperature ST ⁰C >1100 13 Melting temperature FT ⁰C >1200

## Analisa Ukuran Pasir
Dengan  mengacu  pada  TOR  tanggal  04/07/2018  tersebut  dirasa  kurang tepat  maka  dibuatlah  Notulen  Rapat  tertanggal  15/08/2018  yang  disepakati acuan ukuran pasir kembali ke TOR tanggal 15/02/2018.
Batasan  ukuran  pasir  yang  kecil  tersebut  mengacu  pada  data  yang dilakukan  pengujian  dimana  pasir  yang  kecil  cenderung  melayang  dan  terbang ikut menjadi abu. Data tersebut kami lakukan pengukuran menunjukkan bahwa:
1. Pengadaan  awal  terdapat  ukuran  <0,2mm  sebesar  8%,  0,2-1mm  sebesar 83%, 1-3mm sebesar 7,95%, 3-6mm sebesar 0,85% dan >6mm ada 0,2%.
2. Pengadaan  periode  ahir  Tahun  2017  hasil  pengukuran  menunjukkan ukuran    <0,2  mm  sebesar  0,8%,  0,2-1mm  sebesar  32,75%,  1-3  mm sebesar 35,1%, 3-6mm sebesar 24,9% dan >6mm sebesar 6,45%.
3. Pengadaan  periode  awal  tahun  2018  ukuran  pasirnya  <  0,2mm  sebesar 2,65%, 0,2-1mm sebesar 20,15%, 1-3mm sebesar 37,9%, 3-6mm sebesar 35,75% dan >6mm sebesar 3,55%.
4. Sedangkan  pemeriksaan  ukuran  pada  abu  menjukkan  hasil  ukuran <0,2mm  sebesar  23,25%,  0,2-1mm  sebesar  75,2%,  1-3mm  sebesar  0,8% dan selebihnya karena adanya campuran rontokkan refractory.

## Analisa Pemakaian Pasir
Pemakaian  pasir  diharapkan  seminim  mungkin  untuk  penambahannya karena pasir yang digunakan adalah jenis pasir silica dimana titik melting di atas 1200⁰C  sedangkan  ruang  bakar  temperaturnya  sekitar  850⁰C-950⁰C,  dengan demikian  diharapkan  pasir  tidak  terjadi  meleleh  dan  tidak  terjadi  penurunan ukuran  secara  cepat.  Tetapi  karena  pasir  tersebut  di bubbling sehingga  terjadi gesekan  maka  pasir  tersebut  akan  mengecil  dan  baru  dilakukan  penambahan jika  volume  pasir  di  dalam boiler mengalami  penurunan.  Jika    pasir  yang digunakan  ukuran  terlalu  kecil  maka  mengakibatkan  penggunaan  pasir  akan cenderung  banyak  karena  pasir  yang  kecil  ikut  terbang  akibat  terbawa    udara isap  oleh  IDF (  Induce  Draft  Fan  ) bersama  abu  sisa  pembakaran.    Tetapi banyaknya penggunaan pasir ini tidak terlalu signifikan dibanding dengan faktor yang  menimbulkan  kerusakan  pada refractory maupun  kerusakan  pada tube- tube boiler.

## Analisa pengaruh pemakaian jenis dan ukuran pasir yang tidak tepat
1. Kerusakan Refractory
Refractory dalam Boiler CFB  merupakan  pelindung  terjadinya  gesekan antara bahan bakar (pasir dan batubara) dengan tube . Selain sebagai pelindung gesekan juga merupakan isolasi terhadap udara luar. Kerusakan refractory faktor utama  yang  disebabkan  oleh  terjadinya  gesekan  dari  pasir  yang  di bubling . Pergerakan  pasir  tersebut  akan  menggesek refractory yang  mengakibatkan refractory abrasive.
Visual  test dilakukan  untuk  mengetahui  kondisi  upnormal  pada boiler (berdasarkan  perubahan  warna  ataupun  indikasi defect pada  material).  Ukuran tebal tube pada  boiler  PLTU  Pulang  pisau  standar  yang  diijinkan  adalah  5mm dengan  toleransi  penipisan  sebesar  25%.  Jadi  bila  dari  hasil  pengukuran terdapat ketebalan dibawah 5mm- (5x25/100) ≤3.75 mm, dianjurkan tube tersebut untuk dilakukan penggantian/ repair .
2. Kerusakan pada Tube Boiler Tube boiler jenis CFB kerusakan sebagian besar disebabkan dari sisi luar tube (gbr  4.6).  Berbeda  dengan  jenis  PC  dimana  kerusakan  /penipisan disebabkan dari dalam tube . Boiler jenis CFB ini selain penipisan dari dalam tube akibat  aliran  fluida  (berupa  air  dan  atau  uap)  juga  terjadi  pengikisan/abrasive dari luar tube akibat gesekan dengan pasir campur bahan bakar (batubara). Kerugian  pada kerusakan tube ini  sangatlah  besar  jika  dihitung  dari  biaya penyediaan material, biaya perbaikan serta kerugian akibat tidak produksi.
Jika  kita  ambil  contoh  menghitung  kerugian  akibat  tidak  produksi  saja berdasarkan  data outage dengan  durasi  paling  cepat  pemulihannya  dari  Tabel 4.5 yang terjadi kerusakan pada walltube, shutdown tanggal 12 Desember 2016 selama  163:34  jam  beban  60  MW,  jika  harga  jual  energi  listrik  Rp  1.450/Kwh (asumsi) maka:
Kerugian tidak produksi  = Daya x waktu x harga jual = 60.000 Kw x 163,57 jam x Rp 1.450 = Rp 14.230.590.000
Kerugian tersebut  di  atas  hanya  dihitung  dari faktor  tidak  produksi.  Belum lagi ditambah biaya-biaya pembelian material/ sparepart , alat serta jasa perbaikan yang  nilai  nominalnya  juga  tidak  sedikit.  Gambar  4.7  merupakan  proses repair /penggantian wall tube boiler yang bocor.
3. Tersumbatnya Saluran Udara Primer Penumpukan  pasir  pada  saluran  udara  primer  ini  akan  menjadi  banyak sehingga suplay udara ke ruang bakar yang di kirim oleh PAF (Primary Air Fan) menurun.  Hal  ini pressure pada  saluran  udara  primer  meningkat  yang  bisa berakibat  turunnya  suplay  udara  pada sand  bed  material (pasir)  dan  pecahnya flexible joint .
Dari  data  yang  diperoleh  dengan  beban  berbeda  dan  ukuran  pasir  yang berbeda,  akan  terjadi  perbedaan flow batubara  dan  tekanan  udara  saat  masih menggunakan  pasir  acak  sesuai manual  book (ukuran  0-5  mm)  yang  tanpa batasan  persentase  ukuran,  dengan  menggunakan  acuan  yang  kita  buatkan variabel persentase ukuran. Data  tersebut  bisa kita  lihat pada Tabel 4. Sebagai perbandingan dampak dari penggunaan ukuran pasir yang berbeda.
Tabel 4.Perbandingan dampak penggunaan ukuran pasir No Uraian Tanpa variabel tgl. 19/03/2016 Dengan variabel tgl.18/10/2018 1 Ukuran pasir 0-5 mm Variable antara 0-5 mm 2 Tekanan udara pada air cap 13,67 kpa 11,21 kpa 3 Tekanan udara bahan bakar 13,67 kpa 10,76 kpa 4 Deviasi tekanan udara: bahan bakar dengan air cap 0,165 kpa 0,445 kpa 5 Beban 60,59 MW 50,45 MW 6 Coal flow 51,7 t/h 38,6 t/h 7 SCC 0,853 kg/kwh 0,765 kg/kwh 8 Flow PAF 236598 m³/h 179403 m³/h 9 Flow SAF 188737 m³/h 134685 m³/h
Gambar 3. Grafik Ukuran Pasir Berbeda Dengan Beban Berbeda Catatan :
1.  Warna biru ukuran pasir 0-5mm tanpa batasan.
2.  Warna merah ukuran pasir 0-5mm dengan batasan variabel ukuran.

## Analisa Hubungan
1. Hubungan antara ukuran pasir dengan tekanan udara primer Ukuran  material  (pasir  dan  batubara)  akan  mempengaruhi  terhadap tekanan  udara  primer.  Bila  kita  perhatikan  pada  Tabel  2.  bisa  kita  lihat  selisih tekanan  udara  primer pada  air  cap untuk membubbling pasir  yang  telah menggunakan  ukuran  pasir  yang  tidak  menentu  yaitu  sebesar  13,84  kPa, sedangkan  yang  menggunakan  ukuran  pasir  ideal    hanya  10,76  kPa.  Memang dari segi beban berbeda tetapi untuk membuat pasir bubbling di area yang sama, seharusnya tidak perlu terlalu besar perbedaan tekanan pada air cap ini. Bila ukuran pasir terlalu kecil maka tekanan udara primer yang diperlukan juga harus rendah. Tetapi bila tekanan udaranya rendah batubara yang terbakar tidak  bisa  maksimal  karena  tidak  terjadi bubbling kurang  bagus  sehingga  tidak terjadi  fludisasi  secara  sempurna.  Sedang  bila  tekanan  udara  primer  dinaikkan maka  pasir  akan  terjadi entrained yang  akan  mempercepat abrasive  refractory serta  pemakaian  pasir  kurang  efektif  karena  banyak  yang  akan  terbang  ikut bersama abu.
Pasir ukuran lebih besar maka tekanan udara primer juga harus tinggi. Jika tekanan  dinaikkan  cenderung  mempercepat abrasive pada refractory dan tube . Apa  bila  tekanan  udara  primer  rendah  maka  akan  terjadi hot  spot di  area bed karena  tidak  terjadi bubbling dan  batubara  yang  terbakar  tidak  bisa  sempurna sehingga temperature furnace tidak merata.
2. Hubungan antara tekanan udara primer dengan flow batubara Udara primer selain digunakan sebagai pendorong sand bed material juga sebagai  pendorong  batubara  yang  keluar  dari coal  feeder menuju furnace agar coal flow bisa lancar sesuai yang diinginkan. Pengaturan udara pada coal flow ini harus  sebanding  dengan  tekanan  udara  primer  sebagai  pendorong bed serta tekanan  udara  sekunder  sebagai  udara  pebakaran.  Dengan  penyesuaian tekanan  udara  baik  udara  primer  maupun  udara sconder dengan flow batubara
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Beban (MW) Coal Press (KPa)
Coal Flow (t/h) SA Flow (m ᶾ/s) PA Flow (mᶾ/s) Chamber Press (kPa) SCC (kg/100kwh) non variabel variabel
ini  agar  mendapatkan ratio pembakaran  yang  sempurna  pada  ruang  bakar ( Furnace ).
3. Hubungan flow batubara dengan beban PLTU  umumnya  yang  menggunakan  bahan  bakar  batubara,  khususnya
PLTU  Pulang  Pisau.  Apabila flow batubara tidak  bisa  menyuplay  dengan  cukup maka beban unit tidak mampu menghasilkan beban 100%. Flow batubara pada PLTU  umumnya  yang  dipakai  sebagai  acuan  perhitungan  kinerja  pembangkit, Oleh  sebab  itu  selain flow juga  jenis  dan  kandungan  kalor  yang  ada  pada batubara sangat dominan terhadap produksi.
4. Hubungan ukuran pasir, tekanan udara, flow batubara dan beban Hubungan  antara  udara  baik  udara  primer  maupun  udara seconder berkaitan  dengan flow batubara  terhadap  beban.  Bila  ukuran  pasir,  jenis  dan ukuran  bahan  bakar  batubara,  tekanan  udara  baik  udara  primer  maupun  udara seconder ,  serta flow batubara  terjadi fluidisasi yang  baik  di  ruang  bakar  maka terjadi  pembakaran  yang  sempurna  sesuai  beban  yang  dikehendaki.  Dengan demikian unit tersebut menjadi handal dan efisien.
Tabel 5. Data operasi dengan beban sama Data tanggal 20/06/2017 17/01/2018 11/06/2018 13/08/2018 Ukuran Pasir (mm) 0-5 0.5-1.2 2-5 2-3 Beban 50,7 50.91 51.09 50.14 Pemakaian pasir  1 bulan 135.54 24.62 61.1 38.28 Bed layer Temp 879 919.6 964.9 944 Press L 0.46 0.101 0.305 0.088 R 0.614 0.239 0.388 0.215 PA Fan Open damper A 26.08 40.21 42.25 48.3 B 25.77 40.25 49.17 46.4 Flow A - 154322 195045 192145 B - 154322 195045 192145 Total Flow - 308644 390085 384290 SA Fan Open damper A 37.9 55.21 32.09 33.13 B - - - - Flow A 157298 154322 124451 156759 B 157298 154322 124451 156759 Total Flow 314596 308644 248902 313518 Coal Flow 39.9 43.6 49 42.2 SCC 0.78 0.85 0.95 0.84
Dalam Tabel 5 merupakan varian penggunaan ukuran pasir dengan beban yang sama menyebabkan perbedaan pemakaian pasir, udara, dan bahan bakar. Data logsheet tanggal  20  Juni  2017 flow PAF  belum  tersedia  dalam  data logsheet ,  dengan  bukaan  damper  yang  rendah  beban  sudah  bisa  mencapai  50 MW.  Tetapi  dalam  hal  ini  pemakaian  pasir  paling  banyak  bila  dibandingkan dengan  bulan  yang  lain.  Disini  mengGambarkan  bahwa  dengan  pasir  yang ukuran kecil dengan tekanan rendah maka pasir tersebut mudah terlempar yang cenderung terjadi gesekan terhadap refractory .
Gambar 4. Grafik Ukuran Pasir Berbeda Dengan Beban Sama Catatan :
1. Warna  :  biru    ukuran  pasir  0-1mm,  merah  1-2mm,  hijau  2-3mm,  ungu 4-5mm.
2. Flow  PA  fan  dengan  penggunaan  pasir  0,5mm  saat  mengambil  data  di logshet tidak tertulis.
Counter  flow  coal  feeder saat  itu  belum  dikalibrasi  sehingga  terlihat SCCnya  baik  (0,78  kg/kwh),  tetapi  dari  data stock  opname batubara,  stock batubara terjadi minus sehingga disimpulkan bahwa counter coal feeder saat itu datanya tidak akurat yang perlu dilakukan kalibrasi.
Dibandingkan  dengan  varian  pasir  yang  berbeda  maka  bukaan  damper yang  ideal  masing-masing  sekitar  40%  untuk  mendapatkan flow dan  tekanan yang  tepat.  Tabel  3.  merupakan  data  yang  diambil  dari Logsheet berdasarkan beban yang mendekati sama dengan penggunaan ukuran pasir yang berbeda. Di dalam logsheet tersebut  tidak  mencantumkan  tekanan  pada  batubara,  berbeda dengan yang ditampilkan pada layar CCR (pada Tabel 4) pada monitor terdapat tekanan batubara yang masuk ke ruang bakar.
Setelah  memperhatikan  Gambar  grafik  3  dan  Gambar  grafik  4.  kinerja boiler unit 1 PLTU Pulang Pisau dengan variasi penggunaan ukuran pasir  yang berbeda  dengan  beban  berbeda  serta  penggunaan  ukuran  pasir  yang  berbeda dengan beban sama terdapat hala-hal antara lain:
a. Penggunaan  ukuran  pasir  semakin  kecil  (<1mm)  keuntungannya  SCC rendah  (baik),  tetapi  dampaknya  pemakaian  pasir  boros,  tingkat abrasive pada refractory besar.
b. Penggunaan  ukuran  pasir  yang  besar  (4-5mm)  keuntungannya  adalah hemat  pemakaian  pasir.  Tetapi  dampak  yang  ditimbulkan  tingkat  panas yang dihasilkan kurang merata, yang cenderung terjadi hot spot pada layer bawah serta tingkat abrasivenya refractory tinggi, dan SCC tinggi.
c. Penggunaan  ukuran  pasir  2-3mm  merupakan  ukuran  yang  ideal  karena kinerja  yang  dihasilkan  masih  standart,  serta  terhadap  kehandalan  unit (tingkat  abrasive)  paling  baik  dibandingkan  dengan  ukuran  pasir  yang lainnya.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 0,5 1 3 5

## KESIMPULAN
Hasil  dari  penelitian  dan  pembahasan  dapat  disimpulkan,  yaitu  jenis  dan ukuran  pasir  untuk  mendapatkan  pola  operasi  yang  handal  dan  efisien,  pada boiler unit 1 PLTU Pulang Pisau adalah menggunakan pasir jenis kwarsa warna putih bersih dengan ukuran antara 2-3mm.

## DAFTAR PUSTAKA
Adi  Setyono,  Desember  2016,  laporan  pengujian  ketebalan  Tube  pada  furnace Left PLTU Asam asam unit 4.
Adid  A.  Hermansyah,  Bambang  Ismanto,  Hafid.  2005.  Analisis  Kerusakan  pipa superheater yang digunakan pada pipa boiler.
Anotan a Telaumbanua, Ir. Tugiman ST “Analisa Fluidisasi pada Boiler CFB PLTU Labuhan Angin”
Astu Pudjanarsa & Djati Nursuhud, 2012 “Mesin Konversi Energi” Andi.
Bambang Suwondo Rahardjo, Studi alih –fungsi CFB Boiler Sebagai Pembangkit Co Generation.
Chairul Saleh; Purnomo, Muhammad Ridwan Andi. 2013. Metodologi Penelitian. Dalam C. S. AP. Yogyakarta: Jaya Abadi.
Djiteng Marsudi, 2005, “Pembangkitan Energi Listrik”, Erlangga.
M.NATSIR,  dkk,  Analisis  keutuhan  struktur  bahan  superheater  PLTU  Suralaya, Prosiding  Presentasi  Ilmiah  Teknologi  Keselamatan  Nuklir  VI,  P2TKN – BATAN, ISSN 14100533, Serpong 29 Maret 2001.
Rahmat  Wicaksono  1),  Mochammad  Noer  Ilman  2) 2018  “Investigasi kebocoran Pipa Boiler pembangkit Listrik tenaga Uap 65”.
Stephanus  andry  Cristanto,  Ahmad  Zayadi,  dan  Marsudi  “Analisa  Kerusakan Pipa Boiler untuk menentukan Program pemeliharaan lanjut”
Sumber  Urip  Agus  Salim,  Muslim Mahardika  dan  Aristo  Taufiq  “Simulation  of Particle Flows of Circulating Fluidized Bed “2017.
http://www.wirahadie.com/2016/12/jenis-jenis-pembangkit-listrik. https://ceritaboiler.blogspot.com/2016/08/pasir-silika-pada-boiler-fluidized-
bed.html.
https://nasional.tempo.co/read/273832/pembangunan-pltu-di-kalimantan-tengah- segera-dimulai/full&view=ok.
https://www.bps.go.id/dynamictable/2016/01/05/1110/kapasitas-terpasang-mw- perusahaan-listrik-negara-pln-menurut-jenis-pembangkit-listrik-1995-2015.