## Pengaruh Pemakaian Jenis Bahan Bakar Terhadap Kinerja Boiler dengan Metode Langsung dan Tidak Langsung
Nahda Alifa Zahira Putri 1,* , Ika Yuliani 1 , Sri Widarti 1
1 Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung Jl.Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga, Kec. Parongpong Kab. Bandung Barat – 40559
E-mail : nahda.alifa.tken21@polban.ac.id *

## Abstract
Boilers produce steam by heating water using heat energy from burning fuel. This research analyzes the effect of fuel type on the performance of the 52-B-101C boiler at PT Kilang Pertamina Internasional RU VI Balongan. The performance parameters calculated are the evaporation ratio and efficiency using  direct  and indirect methods according to ASME Standard: PTC 4-1. The research results show that the use of 50% and 100%  natural gas produces  an  evaporation  ratio  of  13,166  and  19,911,  direct  efficiency  of  67.113%  and  86.893%,  and  indirect efficiency of 87.699% and 85.758%. In conclusion, the use of 100% natural gas provides better boiler efficiency and performance. It is recommended to reduce the use of atmospheric residue and increase the use of natural gas with a hydrogen content that is not too high.

## Keywords: boiler performance, fuel, evaporation ratio, direct method, indirect method

## Abstrak
Boiler  menghasilkan  uap  dengan  memanaskan  air  menggunakan  energi  panas  dari  pembakaran bahan  bakar. Penelitian  ini  menganalisis  pengaruh  jenis  bahan  bakar  terhadap  kinerja  boiler  52-B-101C  di  PT  Kilang Pertamina Internasional RU VI Balongan. Parameter kinerja yang dihitung adalah rasio evaporasi dan efisiensi dengan  metode  langsung  dan  tidak  langsung  sesuai  ASME  Standar:  PTC  4-1.  Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa  penggunaan  natural  gas  50%  dan  100%  menghasilkan  rasio  evaporasi  13.166  dan  19.911,  efisiensi langsung  67,113%  dan  86,893%,  serta  efisiensi  tidak  langsung  87,699%  dan  85,758%.  Kesimpulannya, penggunaan natural gas 100% memberikan efisiensi dan kinerja boiler lebih baik. Disarankan untuk mengurangi penggunaan atmospheric residue dan meningkatkan penggunaan natural gas dengan kandungan hidrogen yang tidak terlalu tinggi.
Kata Kunci: Kinerja Boiler, Bahan Bakar, Rasio Evaporasi, Metode Langsung, Metode Tidak Langsung

## 1. Pendahuluan
PT  Kilang  Pertamina  Internasional  RU  VI Balongan  memanfaatkan  energi  bahan  bakar  dan listrik  untuk  operasional  mesin-mesin  produksi industri dan pencahayaan. Untuk memenuhi kebutuhan energi yang besar, dibentuk Unit Utilities yang memiliki 9 boiler (6 di Unit Excisting dan 3 di Unit OSBL). Boiler ini menghasilkan steam dengan tekanan 43 kg/cm² dan temperatur 380℃, steam ini akan menggerakkan turbin sehingga dapat menghasilkan  listrik  karena  poros  turbin  yang dihubungkan dengan generator. Listrik ini digunakan untuk operasional kilang dan kebutuhan lainnya.
Boiler yang  digunakan  adalah  tipe  water  tube boiler dengan  kapasitas steam rata-rata  115.000 kg/jam. Boiler ini menggunakan berbagai jenis bahan bakar,  termasuk  gas  alam  dan  campuran  gas  alam dengan atmospheric  residue .  Sisa  pembakaran  bisa menyebabkan kerak yang menghambat transfer panas dan  mempengaruhi  kinerja boiler .  Kinerja boiler diukur melalui rasio evaporasi dan efisiensi (dihitung dengan metode direct dan indirect ).
Pemakaian  dua  jenis  bahan  bakar  tersebut bervariasi tanpa ketentuan khusus. Analisis kebutuhan bahan bakar diperlukan untuk menentukan komposisi yang optimal guna meningkatkan efisiensi boiler , yang akan memberikan keuntungan ekonomi. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mempelajari  kinerja boiler dengan  dua  jenis  bahan  bakar  untuk menghindari pemborosan energi.
Penelitian  terdahulu  yang  relevan  dengan  judul penelitian  ini  mencakup  sejumlah  penelitian  yang membahas mengenai efisiensi boiler . Kelana (2018), mengemukakan  bahwa  dengan  penggunaan  bahan bakar gas mempunyai nilai efisiensi yang lebih tinggi dibanding  bahan  bakar  solar  [1].  Gumelar  (2022), melakukan analisis terhadap efisiensi boiler menggunakan dua metode yaitu metode langsung dan metode tidak langsung [2]. Dwi (2017), mengemukakan  bahwa  berdasarkan  metode direct dan indirect faktor  penyebab  penurunan  efisiensi boiler di karnakan kebocoran stem, rusaaknya valve leak  trough  atau  valve  leag  oug,  kebocoan  udara  di liene air heater, basah nya bahan bakar (Batubara) [3]. Yusuf  (2017),  mengemukakan  bahwa boiler
berbahan  bakar  LNG  menghasilkan  efisiensi  yang lebih  baik  dari  pada boiler berbahan  bakar  minyak SFO [4].

## 1.1 Boiler
Boiler adalah  bejana  tertutup  dimana  panas pembakaran  dialirkan  ke  air  sampai  terbentuk  air panas atau steam . Air panas atau steam pada tekanan tertentu  kemudian  digunakan  untuk  proses  produksi [3].
Vessel terbuka yang menghasilkan uap bertekanan  atmosfer  tidak  disebut  sebagai boiler . Pada furnace boiler , energi kimia bahan bakar diubah menjadi  energi  panas.  Panas  ini  dipindahkan  ke  air seefisien  mungkin  oleh boiler .  Dengan  demikian, fungsi utama boiler adalah  untuk menghasilkan uap di  atas  tekanan  atmosfer  melalui  penyerapan  panas yang dihasilkan pada proses pembakaran [5].
Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam ,  dan  sistem  bahan  bakar.  Sistem  air  umpan merupakan  sistem  penyedia  air  untuk boiler sesuai dengan  kebutuhan steam .  Sistem steam sebagai sistem  untuk  mengontrol  serta  mengumpulkan produksi steam dalam boiler itu sendiri. Steam akan dialirkan  ke  titik  penggunaan steam melalui  sistem pemipaan  yang  terdapat  alat  untuk  memantau  dan mengatur  tekanan steam .  Sistem  bahan  bakar merupakan semua komponen yang digunakan untuk menyediakan  bahan  bakar  sebagai  penghasil  panas yang  dibutuhkan.  Komponen  yang  digunakan  pada sistem bahan bakar ini berbeda beda, tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan [6].

## 1.2 Bahan Bakar
Bahan  bakar  adalah  material  yang dapat  dibakar untuk menghasilkan kalor. Kalor ini digunakan secara langsung  atau  tidak  langsung  tergantung  kebutuhan efisiensi dan ekonomi. Pada boiler , jenis bahan bakar yang digunakan bisa berupa cair, padat, atau gas. 1.2.1 Bahan Bakar Gas
Sebagai bahan bakar, gas alam sangat ideal karena umumnya  bebas  dari  kandungan  gas  tidak  terbakar atau residu padat sehingga efisiensi yang dihasilkannya pun akan relatif lebih besar [7].
Natural  gas adalah  bahan  bakar  bersih  yang paling umum digunakan dalam sistem boiler . Natural gas utamanya  terdiri  dari  methane  dan  banyak ditemukan di Indonesia. Keuntungan penggunaannya adalah  biaya  lebih  murah,  lebih  ringan  dari  udara, usia  mesin  lebih  lama,  perawatan  lebih  murah,  dan ramah lingkungan.

## 1.2.2 Bahan Bakar Minyak
Bahan bakar cair dalam industri, transportasi, dan rumah  tangga  biasanya  berasal  dari  fraksi  minyak bumi,  yang  merupakan  campuran  hidrokarbon parafin, naphtena, olefin, dan aromatik. Minyak bumi (crude oil) dengan kandungan sulfur rendah dan titik didih  rendah  bisa  langsung  digunakan  di  mesin boiler ,  namun  umumnya  harus  melalui  proses fraksinasi dan destilasi terlebih dahulu.

## 1.3 Kinerja Boiler
Kinerja pada boiler memiliki parameter efisiensi boiler dan  rasio  evaporasi  yang  menurun  terhadap waktu. Perihal tersebut berlangsung karena buruknya pada  proses  pembakaran  yang  dipengaruhi  oleh buruknya  mutu  bahan  bakar  diberikan  [8].  Neraca panas  bisa  menunjang  dalam  mengidentifikasi kehilangan panas yang dapat ataupun yang tidak bisa dihindari [7].
Gambar 1. Neraca Massa dan Energi Boiler
Gambar 2. Kehilangan Kalor Pada Boiler
Gambar 2 diatas memberikan gambaran berbagai kehilangan  yang  terjadi  untuk  pembangkit  uap. Neraca  panas  merupakan keseimbangan  energi  total yang  masuk boiler terhadap  yang  meninggalkan boiler dalam bentuk berbeda [9].
2. Metodologi

## 2.1 Diagram Alir Penelitian
Metode  penelitian  yang  dimaksud  adalah pendekatan sistematis dari awal hingga penyelesaian penelitian dilakukan.
Penelitian  ini  melibatkan  beberapa  langkah utama.  Studi  literatur  dilakukan  untuk  mencari informasi  dan  referensi  mengenai  topik  yang berkaitan dengan tugas akhir, menggunakan sumber seperti buku, jurnal, laporan, dan wawancara dengan pihak  terkait.  Kemudian  diskusi  dilakukan  dengan dosen  pembimbing  dan  ahli  materi  dilakukan  untuk mengatasi  masalah  selama  penyusunan  tugas  akhir. Setelah itu, dilakukan studi lapangan dan pengambilan  data dilakukan dengan  mengumpulkan data  langsung  dari  tempat  penelitian,  control  room, situs  Pertamina,  dan  referensi  pendukung  lainnya sesuai parameter yang diperlukan.
Gambar 3. Diagram Alir Penelitian
Data  diklasifikasikan  berdasarkan  komposisi bahan  bakar  untuk  memudahkan  perhitungan  serta memudahkan analisis yang akan dilakukan. Perhitungan  kinerja boiler dilakukan  dengan menghitung  efisiensi  menggunakan  metode direct dan indirect serta  rasio  evaporasi  dari  data  yang diperoleh.  Terakhir,  hasil  perhitungan  dianalisis untuk memastikan kesesuaian data. Jika hasilnya jauh dari  standar  atau  abnormal,  data  akan  diperiksa kembali untuk memastikan akurasinya.

## 2.2 Objek Penelitian
Boiler di Unit Utilities PT. Kilang Pertamina RU VI Balongan berfungsi sebagai penyedia steam untuk kebutuhan  proses  dan  sebagai  penggerak  sudu-sudu turbin. Turbin ini terhubung dengan generator untuk menghasilkan  listrik  melalui  perubahan  energi mekanik menjadi energi listrik. Boiler ini menggunakan  tipe  water  tube  dengan  sistem pembakaran  menggunakan  dua  jenis  bahan  bakar: fuel gas ( natural gas ) dan campuran fuel gas ( natural gas ) dengan fuel oil ( atmospheric residue ).
Tabel 1.
Spesifikasi Boiler di Pertamina RU VI Balongan Rating and Data Desain 1 Type IHI – SC – 261 S 2 Evaporation ( 100 % M.C.R ) 115.000 kg/jam 3 Design Press 55 kg/cm 2 4 Working Press (Superheater outlet) 43 kg/cm 2 5 Steam temp. (Superheater outlet) 380 o C 6 Overall hieght 8,7 m 7 Overall widht 6,6 m 8 Overall depth 12,2 m 2.3 Metode Perhitungan 2.3.1 Rasio Evaporasi
Rasio  evaporasi boiler perbandingan  uap  yang dihasilkan  dengan  bahan  bakar  yang  digunakan. Adapun  untuk  menghitung  rasio  evaporasi  seperti berikut ini:
𝑅𝑎𝑠𝑖𝑜 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑠𝑖 = 𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑡𝑦 𝑜𝑓 𝑠𝑡𝑒𝑎𝑚 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑡𝑦 𝑜𝑓 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 (1) Keterangan:
Quantity of steam generation = massa steam [kg] Quantity of fuel generator  =  massa  konsumsi  bahan bakar [kg]

## 2.3.2 Efisiensi
Pada dasarnya efisiensi boiler dapat diuji dengan 2  metode,  yaitu  metode  langsung  dan  metode  tidak langsung.

## 2.3.2.1 Efisiensi Metode Direct
Perhitungan  efisiensi  dengan  metode  langsung ( direct )  merupakan  perhitungan  efisiensi  yang menggunakan  perbandingan  antara  fluida  kerja  (air dan steam ).
Gambar 5. Skematik Diagram Metode Direct
Keuntungan metode langsung: a. Evaluasi efisiensi boiler cepat. b. Perhitungan sederhana.
Gambar 4. Boiler di RU VI Balongan
c. Sedikit instrumen pemantauan. d. Mudah membandingkan rasio penguapan Kekurangan: a.  Tidak  mengidentifikasi  penyebab  rendahnya efisiensi.
b. Tidak menghitung semua kehilangan efisiensi.
Adapun  persamaan  yang  digunakan  untuk menghitung efisiensi boiler dengan metode langsung ( direct ) sebagai berikut
𝜂 = 𝑄 × (𝐻 − ℎ) 𝑞 × 𝐺𝐶𝑉 × 100%
(2) Dimana : 𝜂 = Boiler efisiensi [%] Q = Jumlah uap yang dihasilkan [kg/jam] q =  Jumlah  bahan  bakar  yang  digunakan
[kg/jam]
H = Entalpi uap [kKal/kg] h = Entalpi air umpan [kKal/kg]
GCV =  Gross  Calorific  Value  dari  bahan  bakar [kKal/kg]

## 2.3.2.2 Efisiensi Metode Indirect

## Gambar 6. Skematik Diagram Metode Indirect
Perhitungan  Efisiensi  dengan  Metode  Tidak Langsung  ( Indirect )  merupakan  solusi  untuk menghitung  potensi  kehilangan  panas  pada boiler . Perhitungan  efisiensi boiler yang  menggunakan perbandingan antara kehilangan energi dengan energi yang  masuk.  Pehitungan  menggunakan  rumus berdasarkan ASME PTC:4.1 [10].
𝜂 = 100% − (𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 + 𝐿4 + 𝐿5 + 𝐿6) (3) Dimana : 𝜂 = Boiler efisiensi [%] L1 = Losses karena gas cerobong kering [%] L2 =  Losses  karena  hydrogen  dalam  bahan bakar (H 2 ) [%] L3 = Losses karena kadar air dalam bahan bakar
(H 2 O) [%] L4 = Losses karena kelembaban di udara (H 2 O) [%] L5 = Losses karena karbon monoksida (CO) [%]
L6 =  Losses  karena  radiasi  permukaan, konveksi, dan lainnya[%]
Berikut  beberapa  tahapan  awal  yang  perlu dihitung  terlebih  dahulu  untuk  membantu  dalam proses perhitungan efisiensi boiler .
A. Tahap  1  (Menghitung  kebutuhan  udara  teoritis [TA])
(11,43 × 𝐶) + {34,8 × (𝐻 2 − 𝑂 2 8 )} + (4,35 × 𝑆)
100 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 (4)

## B. Tahap  2  (Menghitung  kelebihan  udara  yang
dipasok [EA])
𝑂 2 % 21 − 𝑂 2 % × 100 (5)
C. Tahap  3  (Menghitung  masa  udara  sebenarnya yang dipasok/kg bahan bakar [AAS])
(1 + 𝐸𝐴 100 ) × 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 (6)

## D. Tahap  4  (Menentukan  massa  actual  gas  buang kering)
Massa Gas Buang Kering (m) = Massa CO2 + Massa kandungan N2 dalam bahan bakar + Massa N2 dalam udara pembakaran yang di sediakan + Massa oksigen dalam gas buang (7) E. Tahap 5 (Menghitung semua losses yang terjadi)

## 1. Kehilangan panas karena gas cerobong
𝐿1 = 𝑚 × 𝐶 𝑝 × (𝑇 𝑓 − 𝑇 𝑎 ) 𝐺𝐶𝑉 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 × 100 (8) 2. Kehilangan  panas  karena  penguapan  air  yang terbentuk akibat hydrogen dalam bahan bakar
𝐿2 = 9 × 𝐻 2 × {584 + 𝐶 𝑝 (𝑇 𝑓 − 𝑇 𝑎 )}
𝐺𝐶𝑉 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 × 100 (9)
3. Kehilangan panas karena kandungan air  dalam bahan bakar
𝐿3 = 𝑀 × {584 + 𝐶 𝑝 (𝑇 𝑓 − 𝑇 𝑎 )}
𝐺𝐶𝑉 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 × 100 (10)
4. Kehilangan panas karena kandungan air dalam bahan bakar
𝐿4 = 𝐴𝐴𝑆 × 𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑘𝑒𝑙𝑒𝑚𝑏𝑎𝑏𝑎𝑛 × 𝐶 𝑝 × (𝑇 𝑓 − 𝑇 𝑎 ) 𝐺𝐶𝑉 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 × 100 (11)
5. Kehilangan  panas  karena  pembakaran  tidak sempurna
𝐿5 = %𝐶𝑂 × 𝐶 %𝐶𝑂 + %𝐶𝑂 2 × 5744 𝐺𝐶𝑉 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 × 100 (12)

## 6. Kehilangan panas karena radiasi dan konveksi
𝐿6 = 0,548 × [( 𝑇 𝑠 55,55 ) 4 − ( 𝑇 𝑎 55,55 ) 4 ] + 1,957 × (𝑇 𝑠 − 𝑇 𝑎 ) 1,25
× √[ (196,85 × 𝑉 𝑚 + 68,9) 68,9 ]
(13)

## 3. Hasil dan Pembahasan
Perhitungan yang dilakukan berupa sampel data pada tanggal 19 Maret 2023

## 3.1 Hasil perhitungan Rasio Evaporasi
Rasio  evaporasi  pada  tanggal  19  Maret  2023 adalah 18,891

## 3.2 Hasil Perhitungan Efisiensi Direct
Efisiensi direct pada  tanggal  19  Maret  2023 adalah 83,903%

## 3.3 Hasil Perhitungan Efisiensi Indirect
A. Tahap  1  (Menghitung  kebutuhan  udara  teoritis [TA])
𝑇𝐴 𝑁𝐺 = 16,793 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟
𝑇𝐴 𝐴𝑅 = 12,531 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟
B. Tahap  2  (Menghitung  kelebihan  udara  yang dipasok [EA]) 𝐸𝐴 = 7,593 %
C. Tahap  3  (Menghitung  masa  udara  sebenarnya yang dipasok/kg bahan bakar [AAS])
𝐴𝐴𝑆 𝑁𝐺 = 18,068
𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟 𝐴𝐴𝑆 𝐴𝑅 = 13,482 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑘𝑎𝑟
D. Tahap  4  (Menentukan  massa  actual  gas  buang kering)
𝑚 𝑁𝐺 = 17,027 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑜𝑓𝑔𝑎𝑠
𝑚 𝐴𝑅 = 13,765 𝑘𝑔 𝑘𝑔 𝑜𝑓𝑔𝑎𝑠
E. Tahap 5 (Menghitung semua losses yang terjadi)
1. Kehilangan panas karena gas cerobong
𝐿1 𝑁𝐺 = 3,919 % 𝐿1 𝐴𝑅 = 4,142 %
2. Kehilangan  panas  karena  penguapan  air  yang terbentuk akibat hydrogen dalam bahan bakar 𝐿2 𝑁𝐺 = 9,586 %
𝐿2 𝐴𝑅 = 5,024 %
3. Kehilangan panas karena kandungan air dalam bahan bakar
𝐿3 𝑁𝐺 = 0 % 𝐿3 𝐴𝑅 = 1,322 %
4. Kehilangan panas karena kandungan air dalam bahan bakar 𝐿4 𝑁𝐺 = 0,163 % 𝐿4 𝐴𝑅 = 0,159 %
5. Kehilangan  panas  karena  pembakaran  tidak sempurna
𝐿2 𝑁𝐺 = 0 % 𝐿2 𝐴𝑅 = 0 %
6. Kehilangan panas karena radiasi dan konveksi 𝐿6 = 0,393 %
Perbandingan  nilai Natural  gas (NG)  dengan Atmospheric Residue (AR) di tanggal 19 Maret 2023 secara berturut-turut adalah 93% dan 7%. Maka nilai efisiensi indirect nya sebesar 85,15%.
3.4 Perbandingan Persentase Bahan Bakar Dengan Rasio Evaporasi Boiler
Gambar 7. Rasio Evaporasi
Gambar  7  diatas  menunjukkan  rasio  evaporasi tertinggi  pada  April  2023,  artinya  perbandingan antara steam flow  dan  konsumsi  bahan  bakar  lebih besar dibanding bulan lain. Rasio evaporasi terendah ada di Januari dengan nilai 15,651. Perbedaan ini bisa disebabkan  oleh steam flow  yang  besar  dengan konsumsi  bahan  bakar  minimal,  karena  panas  dari pembakaran  bahan  bakar  digunakan  secara  optimal. Namun, rasio evaporasi ini tidak mempertimbangkan jenis  atau  nilai  kalor  bahan  bakar  yang  digunakan. Analisis lebih lanjut pada efisiensi boiler 52-B-101C diperlukan  untuk  mengetahui  pengaruh  pemakaian jenis bahan bakar.

## 3.5 Perbandingan Persentase Bahan Bakar Dengan
Efisiensi Direct Boiler
Gambar 8. Efisiensi Direct
Gambar  8  menunjukkan  efisiensi boiler 52-B- 101C  yang  fluktuatif  dari  Januari  hingga  Agustus. Efisiensi ini dipengaruhi oleh faktor seperti suhu air umpan,  suhu  dan  tekanan steam ,  serta  jenis  bahan bakar.  Efisiensi  terendah  terjadi  pada  Januari  2023 dengan  73,957%,  dan  tertinggi  pada  April  2023 dengan 86,978%.
Gambar 9. Persentase Pemakaian Natural Gas
Gambar  9  menunjukkan  bahwa  pada  Januari, boiler 52-B-101C  dominan  menggunakan  bahan bakar campuran dengan komposisi natural gas rata- rata 67,126%. Persentase natural gas tertinggi terjadi pada April, Juni, dan Agustus 2023.
Gambar 8 dan Gambar 9 menunjukkan hubungan antara  penggunaan natural  gas dan  efisiensi Direct Boiler seperti Gambar 10 dibawah ini.
Gambar 10. Persentase Pengurangan Pemakaian Natural Gas Terhadap Kenaikan Persentase Efisiensi
Gambar 10 menunjukkan hubungan linear antara persentase natural  gas dan  efisiensi boiler . Penurunan  20% natural  gas mengurangi  efisiensi sebesar  8,105%.  Ini  karena  nilai  kalor natural  gas
(14.090  kCal/kg)  lebih  tinggi  daripada atmospheric residue (10.776  kCal/kg).  Ini  berarti natural  gas dapat  menghasilkan  panas  untuk  pemanaskan  air umpan  lebih  banyak  dibanding atmospheric  residue dengan  jumlah  bahan  bakar  yang  sama,  sehingga lebih efisien dalam menghasilkan panas. Penggunaan lebih banyak natural gas akan meningkatkan efisiensi direct boiler .  Gambar  11  dibawah  ini  juga memperkuat  hubungan  ini,  menunjukkan  bahwa pengurangan natural  gas menurunkan  efisiensi boiler .
Gambar 11 . Persentase Natural Gas Terhadap Efisiensi Direct
Grafik  menunjukkan  efisiensi direct terbesar terjadi  saat  penggunaan natural  gas 100%  dengan nilai  86,893%,  dan  efisiensi  terkecil  65,113%  saat penggunaan natural  gas 50%.  Ini  mendukung penjelasan  diatas  bahwa  semakin  tinggi  persentase natural gas , semakin tinggi efisiensi boiler .
3.6 Perbandingan Persentase Bahan Bakar Dengan Efisiesi Indirect Boiler
Gambar 12. Efisiensi Indirect
Gambar 12 menunjukkan efisiensi indirect boiler 52-B-101C  yang  fluktuatif  setiap  bulan,  disebabkan oleh  perbedaan  komposisi  bahan  bakar.  Efisiensi
tertinggi terjadi pada Januari 2023 dengan 87,030%, sedangkan terendah pada Juli 2023 dengan 85,632%.
Jika  melihat  grafik  pada  Gambar  9,  diperoleh hubungan antara persentase bahan bakar natural gas dengan  efisiensi indirect seperti  yang  ditunjukkan pada Gambar 12 dibawah ini.
Gambar 13. Persentase Pengurangan Pemakaian Natural Gas Terhadap Kenaikan Persentase Efisiensi Indirect
Gambar  13  menunjukkan  bahwa  pengurangan penggunaan natural  gas meningkatkan  efisiensi indirect boiler .  Ketika natural  gas dikurangi  20%, efisiensi indirect meningkat  1,05%.  Hal  ini  terjadi karena perbedaan kandungan hidrogen antara natural gas dan atmospheric  residue ,  yang  menyebabkan lebih banyak kehilangan panas pada natural gas . Jadi, efisiensi boiler 52-B-101C  lebih  baik dengan bahan bakar  campuran  daripada  hanya  menggunakan natural  gas .  Gambar  14  dibawah  ini  memperkuat hubungan  ini,  menunjukkan  pengaruh  penggunaan natural gas terhadap efisiensi indirect .
Gambar 14. Efisiensi Indirect Terhadap Persentase Pemakaian Natural Gas
Gambar  14  menunjukkan  bahwa  efisiensi boiler 52-B-101C meningkat dengan pengurangan komposisi natural  gas .  Penggunaan  bahan  bakar campuran  dengan  50% natural  gas lebih  efisien dibandingkan  dengan  100% natural  gas .  Pada komposisi  50% natural  gas ,  efisiensi indirect mencapai 87,5837%,  sedangkan  pada  100% natural gas hanya  86,0487%.  Perbedaan  efisiensi  ini disebabkan oleh kehilangan panas, yang dipengaruhi oleh  temperatur  gas  buang,  temperatur  lingkungan, dan jenis bahan bakar yang digunakan.

## 3.6.1 Kehilangan Panas Karena Gas Cerobong
Kehilangan panas gas cerobong disebabkan oleh tingginya  temperatur  gas  buang,  yang  menandakan perpindahan  panas  ke  air  umpan  dalam  pipa  tidak maksimal.  Boiler  yang  menggunakan  atmospheric residue cenderung membentuk jelaga yang mengisolasi  perpindahan  panas,  meningkatkan temperatur gas buang.
Gambar 15. Kehilangan Panas Karena Gas Cerobong Terhadap Persentase Pemakaian Bahan Bakar
Gambar  15  menunjukkan  bahwa  kehilangan panas  tidak  linear  terhadap  persentase  bahan  bakar, terutama  karena  pengaruh  temperatur  gas  buang. Kehilangan  panas  terbesar  terjadi  saat  bahan  bakar 75%,  dan  terkecil  saat natural  gas 50%.  Ini menunjukkan  bahwa  lebih  banyak  a tmospheric residue mengurangi  kehilangan  panas  dibandingkan lebih  banyak natural  gas ,  karena  massa  gas  buang kering dari natural gas lebih besar.
Temperatur  gas  buang  saat natural  gas 50% adalah 155℃, lebih rendah dibandingkan 160℃ saat natural  gas 75%.  Jadi,  selain  jenis  bahan  bakar, tingginya temperatur gas buang juga mempengaruhi kehilangan  panas.  Semakin  tinggi  temperatur  gas buang, semakin besar kehilangan panasnya.

## 3.6.2 Kehilangan  panas  karena  Hidrogen  Dalam Bahan Bakar
Kehilangan panas terbesar pada boiler 52-B-101C terjadi  akibat  hidrogten  dalam  bahan bakar  bereaksi dengan  oksigen  saat  terbakar,  menghasilkan  panas dan uap air. Panas yang dihasilkan sebagian diserap oleh  uap  air,  mengurangi  efisiensi  kalor  yang digunakan oleh boiler untuk menguapkan air umpan.
Gambar 16. Kehilangan Panas Karena Penguapan Air yang Terbentuk Akibat Hydrogen Dalam Bahan Bakar Terhadap Persentase Natural Gas
Gambar  16  menunjukkan  bahwa  kandungan hidrogen dalam bahan bakar menyebabkan kehilangan panas terbesar. Semakin besar penggunaan  gas  alam  dengan  hidrogen  23,18%, semakin besar kehilangan panas, terutama pada 100% gas  alam.  Sebaliknya,  campuran  50%  gas  alam dengan atmospheric residue yang memiliki hidrogen 9,29%  mengurangi  kehilangan  panas.  Jadi,  semakin tinggi  kandungan  hidrogen,  semakin  tinggi  panas terbuang, yang menurunkan efisiensi boiler .
3.6.3 Kehilangan  Panas  Karena  Moisture  Dalam Bahan Bakar
Gambar 17. Kehilangan Panas Kandungan Air Dalam Bahan Bakar Terhadap Persentase Pemakaian Natural Gas
Kehilangan  panas  ini  terjadi  karena  moisture menyerap  kalor  dari  pembakaran,  mirip  dengan kehilangan panas karena kandungan hidrogen dalam bahan bakar.
Gambar  17  menunjukkan  bahwa  penggunaan 100% natural gas tidak menyebabkan losses karena tidak  mengandung  air,  sedangkan atmospheric residue dengan  kandungan  air  0,22%  menyebabkan kehilangan panas. Semakin besar persentase natural gas ,  semakin  kecil  kehilangan  panas.  Jadi,  semakin tinggi  kandungan  kelembaban  dalam  bahan  bakar, semakin besar losses yang terjadi.

## 3.6.4 Kehilangan Panas Karena Kandungan Air Di Udara
Kehilangan  panas  akibat  uap  air  dalam  udara boiler kecil,  namun  tetap  mengurangi  kalor  untuk memanaskan  air  umpan  karena  uap  air  menyerap sebagian kalor selama pembakaran.
Gambar 18. Kehilangan Panas Kandungan Air Dalam Udara Terhadap Persentase Bahan Bakar Gas
Kehilangan panas disebabkan oleh uap air dalam udara  pembakaran,  dipengaruhi  oleh  faktor  cuaca. Gambar 18 menunjukkan kerugian panas paling kecil saat menggunakan matural gas 50%, dan paling besar pada matural  gas 100%.  Ini  menunjukkan  semakin tinggi  persentase  penggunaan natural  gas ,  semakin besar  kerugiannya.  Jenis  bahan  bakar  juga mempengaruhi kehilangan panas karena setiap bahan bakar memiliki udara yang berbeda sesuai jenisnya.

## 3.6.5 Kehilangan Panas Karena Pembakaran Tidak Sempurna
Kehilangan  panas  karena  pembakaran  tidak sempurna  dihitung  sebesar  0%,  menunjukkan  tidak ada  pengaruh  terhadap  efisiensi.  Hal  ini  karena  gas buang  memiliki  nilai  CO  0%,  menunjukkan  bahwa semua karbon dalam bahan bakar telah terbakar habis. Baik natural gas maupun atmospheric residue , bahan bakar untuk boiler 52-B-101C ini, cenderung terbakar habis dan efisien.
3.6.6 Kehilangan  Panas  Karena  Radiasi  Dan Konveksi
Gambar 19. Kehilangan Panas Radiasi dan Konveksi Terhadap Persentase Bahan Bakar Gas
Gambar  19  menunjukkan  bahwa  penggunaan berbagai jenis bahan bakar memiliki sedikit pengaruh terhadap  kehilangan  panas,  meskipun  nilai  GCV bahan  bakar  berbeda-beda.  Ini  disebabkan  karena suhu  pembakaran  dan  suhu  permukaan boiler tetap stabil,  kecuali  ada  perbaikan  atau  penambahan isolasi. Fluktuasi nilai yang terlihat disebabkan oleh perubahan suhu permukaan boiler , yang dipengaruhi oleh  kecepatan  angin.  Ketika  angin  memiliki kecepatan yang tinggi, temperatur permukaan boiler akan  menurun,  namun  bukan  berarti  losses  yang dihasilkannya pun menurun, karena yang didinginkannya  itu  hanya  bagian  luarnya.  Sehingga ketika  kecepatan  anginnya  tinggi,  maka  losses  yang dihasilkannya pun tinggi, mengingat bahwa temperature permukaan yang terbaca telah didinginkan oleh angin yang berada disekitar boiler .
4. Simpulan
1. Kinerja boiler dipengaruhi  oleh  dua  parameter: rasio evaporasi dan efisiensi. Dengan meningkatnya penggunaan natural gas dari 50% hingga 100%, rata-rata rasio evaporasi boiler naik dari  13,166  menjadi  19,911,  menunjukkan peningkatan sebesar 6,745. Efisiensi boiler dibagi berdasarkan metode yang digunakan, yaitu:
a. Efisiensi boiler dengan  metode direct pada penggunaan natural  gas 50%  dan  100% adalah  67,113%  dan  86,893%,  meningkat 19,78%.
b. Efisiensi boiler dengan  metode indirect pada penggunaan natural  gas 50%  dan  100% adalah  87,699%  dan  85,758%,  mengalami penurunan 1,941%.
2. Rasio  evaporasi  meningkat  seiring  dengan persentase  bahan  bakar  gas  yang  meningkat, namun penyebabnya tidak sepenuhnya jelas.
3. Analisis  efisiensi boiler mengidentifikasi  dua jenis efisiensi:
a. Efisiensi direct boiler meningkat  sejalan dengan  persentase  bahan  bakar  gas.  Kalor yang lebih tinggi dari natural gas dibandingkan atmospheric residue menyebabkan  rasio  evaporasi  dan  efisiensi direct meningkat.
b. Efisiensi indirect boiler cenderung  stabil namun  sedikit  menurun  dengan  peningkatan persentase  gas,  sekitar  1,941%.  Hal  ini disebabkan oleh losses yang lebih tinggi dari
beberapa kandungan natural gas dibandingkan atmospheric  residue ,  serta faktor-faktor lain yang mempengaruhi efisiensi  tanpa  terkait  langsung  dengan persentase bahan bakar.
4. Komposisi bahan bakar yang dapat meningkatkan kinerja boiler jika  dilihat  dari  perhitungan  dan analisis yang telah dilakukan dapat direkomendasikan  menggunakan  100%  bahan bakar gas.

## Daftar Pustaka
[1]  A. Kelana, "Analisa Efisiensi Bahan Bakar Pada Boiler  Pipa  Api  Kapasitas  1  Ton  /  Jam Menggunakan  Bahan  Bakar  Solar  Dan  Gas  Di Industri", 2018.
[2]  G. P. A. Gumelar, M. N. Dewi, A. Miftah, W. Endranaka, and B. A. F. Eka, “Analisis Efisiensi Boiler Berbahan  Bakar  Gas  di  PT  XYZ Menggunakan  Metode  Langsung  dan  Tidak Langsung,” Technol. Renew. Energy Dev. , vol. 2, no. 1, pp. 22–28, 2022.
[3]  S.  W.  Dwi,  Hardiyansyah,  and  I.  Muhammad, “Analisis Perhitungan Efisiensi
Boiler
Kapasitas  55  Ton  /  Jam  di  PT  PT  .  PJB  ( Pembangkit Jawa Bali ) PLTU Ketapang 2X10 MW,” J. Tekini , vol. 1, no. 2, pp. 3–7, 2017.
[4]  Y.  Yusuf,  “Analisa  Perbandingan  Pemakaian Bahan Bakar Solar Fuel Oil (Sfo) Dan Liquefied Natural  gas (Lng)  Terhadap Kinerja Boiler Di Unit Cold Rolling Mill (Crm) Di Pt X,” Tek. J. Sains dan Teknol. , vol. 13, no. 2, p. 113, 2017, doi: 10.36055/tjst.v13i2.4016.
[5]  C.  T.  Karaeng,  I.  Iswandi,  F.  Firman,  and  M. Nuzul,  “Analisis  Kinerja Boiler Pada  PLTU Unit  1  PT.  Semen  Tonasa,” J.  Tek.  Mesin Sinergi , vol. 11, no. 1, pp. 74–85, 2019.
[6]  C.  Aditya,  "Efisiensi Boiler 31f-22  Dengan Metode Direct
Dan Indirect . Jurusan Pengolahan Gas LNG Academy", 2014.
[7]  H, Mulyawan, "Analisis Perbandingan Efisiensi Termal Steam Boiler Dengan  Menggunakan Gas  Alam  dan  Residu.  Universitas  Indonesia Skripsi  Universitas  Indonesia.  Skripsi,  18,  39– 40, 2009.
[8]  S.  Rijal,  Masykur,  "Analisa  Kehilangan  Panas Pada  Boiler  Type  SFW  7000  Di  PT.  Socfindo Kebun  Seunagan",  vol.  7,  pp.  129–136,  2022, [Online]. Available: https://journal.uny.ac.id/index.php/dynamika/is sue/view/2373
[9]  H. Hendaryati, “Analisis Efisiensi Termal Pada Ketel  Uap  Di  Pabrik  Gula  Kebonagung Malang,” J. Gamma , vol. 8, no. 1, pp. 148–153,
2012, [Online]. Available:
https://ejournal.umm.ac.id/index.php/gamma/ar ticle/view/1960
[10]  The American Society Of Mechanical Engineers, " Steam Generating Unit: Power Test Codes  (ASME  PTC  4.1).  United  Engineering Center", 1965.