## ANALISIS PENGARUH PERBANDINGAN BAHAN BAKAR KETEL UAP BERBAHAN BAKAR CANGKANG DAN SERABUT DENGAN KAPASITAS 20 TON UAP/JAM

## ANALYSIS OF COMPARATIVE EFFECT ANALYSIS OF STEAM FUEL WITH A CAPACITY OF 20 TONS OF STEAM/HOUR
B. Pakpahan*, C. Silalahi, D. Gultom, E. Sihombing, J. Simanjuntak, L. Munthe, P. Panjaitan, R. Lubis
Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Medan Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan, Sumatera Utara 20155 Email : beautypakpahan07@gmail.com

## ABSTRAK
Boiler  mempunyai  peranan  yang  sangat  penting  dalam  kelangsungan  kinerja  dari  sebuah  pabrik kelapa sawit. Fungsi dari Boiler adalah menghasilkan uap yang digunakan untuk kebutuhan proses pabrik, dan membangkitkan listrik untuk kebutuhan pabrik maupun perumahan karyawan di sekitar pabrik.  Ketel  uap  yang  digunakan  dalam  proses  produksi  pada  pabrik  kelapa  sawit  Pagar  Merbau adalah  jenis  ketel  pipa  air  merek  TAKUMA  N-600  SA  kapasitas  20  ton/jam  dan  tekanan  20  bar. Dari hasil spesifikasi, ketel uap pada pabrik kelapa sawit Pagar Merbau mampu  memproduksi uap 18000 kg/jam pada tekanan 20 bar. Untuk mendapatkan hasil yang efisien sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan maka dibutuhkan bahan bakar cangkang dan serabut sebanyak 5351,47 kg/jam, dan jumlah massa udara untuk 1 kg serabut dan cangkang kelapa sawit adalah 7989 kg udara/jambahan bahan bakar, serta nilai kalor dari bahan bakar cangkang dan serabut adalah sebesar 14857,43 kJ/kg, dengan besar efisiensi termal ketel uap yang diperoleh adalah 64%. Pada perbandingan bahan bakar 1  (cangkang):3  (serabut).  Sedangkan  pada  perbandingan  bahan  bakar  3  (cangkang):1  (serabut) dibutuhkan bahan bakar cangkang dan serabut sebanyak 4469,52  kg/jam, dan  jumlah  massa  udara untuk  1  kg  serabut  dan  cangkang  kelapa  sawit  adalah  9534  kg  udara/  kg  bahan  bakar,  serta  nilai kalor dari bahan bakar cangkang dan serabut adalah sebesar 17747,70 kJ/kg, dengan besar efisiensi termal ketel uap yang diperoleh adalah 64%.
Keywords : Cangkang, serabut, nilai kalor, ketel uap

## ABSTRACT
Oil palm is the most important product that has helped to source and heat which actually could be provided for boiler in palm oil mill. The purpose of the boiler is to produce steam that is used for the  needs  of  the  industry  process,  and  generate  electricity  for  the  needs  of  the  industry  and housing employees. The merbau palm oil mill used steam boilers used water pipe boiler TAKUMA N-600 SA capacity of 20,000 kg/hour and a pressure of 20 bar. The specifications of steam boiler is capable of producing 18,000 kg/hr steam at a pressure of 20 bar. The specification of shell and fuel  fibers are  4567kg/hour,  and  the  amount  of  air mass  for  1 kg  of  fiber and oil  palm  shells  is 7989 kg air/fuel addition, and the heating value of shell fuel and fibers amounted to 14857.43kJ / kg,  with  the  thermal  efficiency  obtained  by  boilers  is  75%.  The  fuel  ratio  of  1  (shell):  3  (fiber) whereas the ratio of 3 (1): 1 (fiber) fuel the shell and fiber is  3823 kg / hour, and the amount of air mass for 1 kg of fiber and oil palm shell is 9534 kg of air / kg of fuel, and the heating value of shell and fiber fuels is 17747.70 kJ / kg, with the thermal efficiency obtained by the boiler is 75%.
Keywords : shell, fiber, heating value, boiler

## PENDAHULUAN
Indonesia memiliki potensi besar untuk memanfaatkan produk samping kelapa sawit sebagai sumber  energi  terbarukan  dan  berkelanjutan.  Demikian  pula  dengan  halnya  Pabrik  Kelapa Sawit  Pagar  Merbau  PT  Perkebunan  Nusantara  II.  Sumber  energi  biomassa  yang  digunakan berasal  dari  limbah  padat.  Limbah  tersebut  yang  akan  digunakan  sebagai  bahan  ketel  uap. Pemanfaatan  biomassa  serabut  dan  cangkang  secara  optimal  sangat  berguna  dalam  hal peningkatan  efisiensi boiler dan  akan  digunakan  berguna  untuk  menganalisis  sistem  kerja boiler , (Khaidir M, 2016).
Boiler mempunyai  peranan  yang  sangat  penting  dalam  kelangsungan  kinerja  dari  sebuah pabrik kelapa sawit dengan kata lain bisa dikatakan sebagai jantung dari pabrik kelapa sawit. Fungsi dari boiler adalah menghasilkan uap yang digunakan untuk kebutuhan proses pabrik, dan  membangkitkan  listrik  untuk  kebutuhan  pabrik  maupun  perumahan  karyawan  di  sekitar pabrik. Uap keluaran turbin digunakan untuk proses pengolahan, di palm oil mill dimana uap dibutuhkan  untuk  stasiun  perebusan (sterilizer ),  stasiun  press  ( digester ),  stasiun  klarifikasi, stasiun pengolahan inti sawit, dan stasiun tangki timbun, (Khaidir Maulana, 2016).
Pabrik  Kelapa  Sawit  Pagar  Merbau  PT  Perkebunan  Nusantara  II  memiliki  kapasitas  30  Ton TBS/jam.  Analisis  bahan  bakar  yang  digunakan  pada boiler Pabrik  Kelapa  Sawit  Pagar Merbau PT Perkebunan Nusantara II adalah fiber kelapa sawit murni, cangkang kelapa sawit murni serta serabut 75 %: cangkang 25%. Di samping itu sering kali efisiensi kualitas kerja boiler tersebut  diabaikan  padahal  peningkatan  efisiensi  kualitas  kerja boiler itu  sendiri  akan memberikan nilai ekonomis sendiri bagi perusahaan. (PKS Merbabu, 2019)

## METODE PENELITIAN

## Spesifikasi Alat
Bahan  bakar  adalah  segala  sesuatu  yang  dapat  dibakar.  Banyak  terdapat  bahan  yang  dapat dibakar,  misalnya  kertas,  kain,  minyak  tanah,  minyak  makan,  dan  sebagainya.  Bahan  bakar yang  digunakan  di  dalam furnance ketel  uap  dipakai  adalah  cangkang  dan  serabut  sebagai bahan  bakar  memiliki  keunggulan  cukup  tersedia  dan  mudah  diperoleh  dipabrik,  limbah  dari pabrik kelapa sawit apabila tidak digunakan, nilai kalor dari bahan bakar memenuhi persyaratan untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan dan harga lebih ekonomis (Syamsir, M.A.,1988). Cangkang  adalah  sejenis  bahan  bakar  padat  berwarna  hitam  berbentuk  seperti  batok  kelapa dan  agak  bulat,  terdapat  pada  bagian  dalam  pada  buah  kelapa  saawit  yang  diselubungi  oleh serabut.  Pada  bahan  bakar  cangkang  ini  terdapat  berbagai  unsur  kimia,  antara  lain:  Carbon (C),  Hidrogen  (H 2 ),  Nitrogen  (N 2 ),  Oksigen  (O 2 ),  dan  Abu.  Dimana  unsur  kimia  yang terkandung  pada  cangkang  mempunyai  persentase  yang  berbeda  jumlahnya,  bahan  bakar cangkang  ini  setelah mengalami  proses  pembakaran  akan  berubah menjadi  arang,  kemudian arang  tersebut  dengan  adanya  udara  pada  dapur  akan  terbang  sebagai  ukuran  partikel  kecil yang dinamakan partikel pijar. Apabila pemakaian cangkang terlalu banyak dari serabut akan menghambat  proses  pembakaran  akibat  penumpukan  arang  dan  nyala  api  kurang  sempurna, dan  jika  cangkang  digunakan  sedikit,  panas  yang  dihasilkan  akan  rendah,  karena  cangkang apabila dibakar akan mengeluarkan panas yang besar (Syamsir, M.A.,1988). Cangkang kelapa sawit dapat kita lihat pada Gambar 1. berikut ini:
Serabut  adalah  bahan  bakar  padat  yang  berbentuk  seperti  rambut, apabila  mengalami  proses pengolahan berwarna coklat muda. Serabut ini terdapat dibagian kedua dari buah kelapa sawit setelah  kulit  buah  kelapa  sawit,  didalam  serabut  dan  daging  buah  sawitlah  minyak  CPO terkandung.  Panas  yang  dihasilkan  serabut  jumlahnya  lebih  kecil  dari  yang  dihasilkan  oleh cangkang,  oleh  karena  itu  perbandingan  lebih  besar  serabut  dari  pada  cangkang.  Disamping serabut ini lebih cepat habis menjadi abu apabila dibakar, pemakaian serabut yang berlebihan akan berdampak buruk pada proses pembakaran karena dapat menghambat proses perambatan panas pada pipa water wall, akibat abu hasil pembakaran beterbangan dalam ruang dapur dan menutupi  pipa water  wall, disamping  mempersulit  pembuangan  dari  pintu ekspansion  door (pintu keluar untuk abu dan arang) akibat terjadinya penumpukan  yang berlebihan (Pintauli, 2017). Serabut kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 2 berikut ini:

## Gambar 2. Serabut Kelapa Sawit (PTPN II, 2019)
Komposisi bahan bakar pada Pabrik Kelapa Sawit Pagar Merbau PT Perkebunan Nusantara II dapat dijelaskan pada Tabel 1 Berikut:
Tabel 1. Komposisi Bahan Bakar Cangkang dan Serabut (PTPN II, 2019)
Nama Unsur Cangkang Serabut Karbon (C) 61,34 % 40,15 % Hidrogen (H 2 ) 3,25 % 4,25 % Oksigen (O 2 ) 31,16 % 30,12 % Nitrogen (N 2 ) 2,14 % 22,29 % Abu 1,80 % 3,19 % Jumlah 100 % 100 %
Data nilai kalor pengujian cangkang kelapa sawit PKS Pagar Merbau dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengujian nilai kalor cangkang kelapa sawit (PTPN II, 2019)
No. Bahan Bakar Pengujian m (gram) To ( o C) Tn ( o C) Tn – To ( o C) HHV (kkal/kg) 1 Cangkang Kelapa Sawit Pengujian 1 2 24,9 31,7 6,8 7995,13 Pengujian 2 2 25,3 32,2 6,9 Pengujian 3 1,98 24,5 31,3 6,8 Pengujian 4 1,9 25,2 31,8 6,6 Pengujian 5 2 24,8 31,7 6,9 Rata – rata 6,8
Data nilai kalor pengujian serabut kelapa sawit PKS Pagar Merbau dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil pengujian nilai kalor serabut kelapa sawit (PTPN II, 2019)
No. Bahan Bakar Pengujian m (gram) To ( o C) Tn ( o C) Tn – To ( o C) HHV (kkal/kg) 1 Serabut Kelapa Sawit Pengujian 1 1,9 25,2 31,6 6,4 7800,03 Pengujian 2 2 24,5 31,1 6,6 Pengujian 3 1,98 24,8 31,4 6,6 Pengujian 4 1,92 24,9 31,4 6,5 Pengujian 5 1,88 24,8 31,2 6,4 Rata – rata 6,5

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis Nilai Kalor Bahan Bakar Cangkang dan Serabut
Pada  pabrik  kelapa  sawit  tepatnya  di  Pabrik  Kelapa  Sawit  Pagar  Merbau  PT  Perkebunan Nusantara II menggunakan ketel uap pipa air TAKUMA N-600 SA berbahan bakar cangkang dan  serabut.  Adapun  data  yang  diperoleh  dari  riset  dilapangan  mengenai  kandungan  unsur- unsur  yang  terdapat  dalam  cangkang  dan  serabut  pada  perbandingan  1:3  dan  komposisi  1kg bahan bakar cangkang dan serabut terdapat pada Tabel 4. sebagai berikut:
Tabel 4. Komposisi dari Unsur-unsur kimia bahan bakar (PTPN II, 2019) Nama Unsur Cangkang Serabut Karbon (C) 61,34 % 40,15 % Hidrogen (H 2 ) 3,25 % 4,25 % Oksigen (O 2 ) 31,16 % 30,12 % Nitrogen (N 2 ) 2,14 % 22,29 % Abu 1,80 % 3,19 % Jumlah 100 % 100 % Maka, komposisi 1kg bahan bakar adalah sebagai berikut: C = ( ) + ( ) = 45,4475 % = 0,454475 kg H 2 = ( ) + ( ) = 4,00 % = 0,04 kg O 2 = ( ) + ( x 30,12 %) = 30,38 % = 0,3038 kg N 2 = ( )+ ( x 22,29 %) = 17,2525% = 0,172525 kg A = ( )+ ( x 3,19 %) = 2,8425% = 0,028425 kg
Maka  dari  data-data  yang  diperoleh  penulis  dapat  mencari  nilai  kalor  ( heating  value ),  yaitu banyaknya  kalori  yang  diperoleh  dari  pembakaran  1  kg  bahan  bakar  atau  1  m 3 bahan  bakar gas pada pembakaran sempurna.
HHV adalah banyaknya panas yang diperoleh pada pembakaran sempurna 1 kg bahan bakar dengan memperhitungkan panas kondensasi uap air.
Dari rumus Dulong dan Petit dari persamaan (1), HHV dapat dihitung (Sinamo, P., 2017):
HHV = 33950 C + 144200 (H 2 - ) + 9400 S [kJ/kg].............................(1)
= 33950 (0,454475) + 144200 (0,04– ) + 9400 x 0 [kJ/kg]
= 15.721, 43 kJ/kg
LHV adalah banyaknya panas  yang diperoleh pada pembakaran sempurna 1 kg bahan bakar tanpa  memperhitungkan  panas  kondensasi  uap  air.  Dari  persamaan  (2)  nilai  kalor  bawah berdasarkan rumus Dulong dan Petit dapat dihitung:
LHV = HHV – 2400 (M + 9H 2 ) kJ/kg ........................................(2) = 15.721, 43 kJ/kg – 2400 (9 x 0,04)
= 14.857,43kJ/kg
Sedangkan,  komposisi  1  kg  bahan  bakar  dengan  perbandingan  3  (cangkang):  1  (serabut) adalah sebagai berikut:
C   = ( ) + ( ) = 56,0425 % = 0,560425 kg H 2 = ( ) + ( ) = 3,5 % = 0,035 kg O 2 = ( ) + ( x 30,12 %) = 30,9 % = 0,309 kg N 2 = ( )+ ( x 22,29 %) = 7,1775% = 0,071775 kg A  = ( )+ ( x 3,19 %) = 2,1475% = 0,021475 kg
Maka  dari  data-data  yang  diperoleh  penulis  dapat  mencari  nilai  kalor  ( heating  value ),  yaitu banyaknya  kalori  yang  diperoleh  dari  pembakaran  1  kg  bahan  bakar  atau  1  m 3 bahan  bakar gas pada pembakaran sempurna.
Analisis berdasarkan pecobaan pada Bomb Calorimeter
Data hasil pengujian nilai kalor pada pengujian pada Tabel 5 adalah
Tabel 5. Hasil Pengujian Nilai Kalor Cangkang Kelapa Sawit No. Bahan Bakar M (gram) To ( o C) Tn ( o C) Tn – To ( o C) HHV (kkal/kg) 1 Cangkang Kelapa Sawit Pengujian 1 2,00 24,90 31,70 6,80 7995,13 2 Pengujian 2 2,00 25,30 32,20 6,90 3 Pengujian 3 1,98 24,50 31,30 6,80 4 Pengujian 4 1,9 25,20 31,80 6,60 5 Pengujian 5 2,00 24,80 31,70 6,90 Rata – rata 6,80
Maka dari data hasil pengujian dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai kalor dari bahan bakar yang diuji adalah:
1) Nilai Kalor Atas
Dari persamaan (3) maka dari data yang diperoleh, maka nilai kalor atas dapat dihitung sebagai berikut:
HHV = ..............................................................(3)
=
= 7995,13 kal/g = 7995,13 kkal/kg
2) Nilai Kalor Bawah ( Low Heating Value ) Dari persamaan (4) maka dari data yang diperoleh maka nilai kalor bawwah dapat dihitung sebagai berikut:
LHV = HHV – 3240 ....................................................................(4) = 7995,13 kkal/kg – 3240 = 4755,13 kkal/kg
Data hasil pengujian nilai kalor pada pengujian adalah:
Tabel 6. Hasil pengujian nilai kalor serabut kelapa sawit
No. Bahan Bakar M (gram) To ( o C) Tn ( o C) Tn – To ( o C) HHV (kkal/kg) 1 Serabut Kelapa Sawit Pengujian 1 1,90 25,20 31,60 6,40 7800,03 2 Pengujian 2 2,00 24,50 31,10 6,60 3 Pengujian 3 1,98 24,80 31,40 6,60 4 Pengujian 4 1,92 24,90 31,40 6,50 5 Pengujian 5 1,88 24,80 31,20 6,40 Rata – rata 6,50
Maka dari data hasil pengujian dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai kalor dari bahan bakar yang diuji adalah:
1) Nilai Klor Atas ( Heat Heating Value )
Dari persamaan (5) maka dari data yang  diperoleh, maka nilai kalor atas dapat dihitung sebagai berikut:
HHV = ................................................................(5)
=
= 7800,03 kal/g = 7800,03 kkal/kg
2) Nilai Kalor Bawah ( Low Heating Value )
Dari persamaan (6) maka dari data yang diperoleh maka nilai kalor bawwah dapat dihitung sebagai berikut:
LHV = HHV – 3240 ....................................................................(6) = 7800,03 kkal/kg – 3240 = 4560,03 kkal/kg

## Kebutuhan Bahan Bakar
Jumlah laju pemakaian bahan bakar cangkang dan serabut yangdibutuhkan dapat dihitung dari persamaan (7) dengan persamaan berikut:
m bb =
...................................................................................(7)
dimana:
Effisiensi ( b ) = 64% Tekanan (P) = 20 kg/cm 2 T sup = 380 o C T air umpan = 90 o C Massa uap / kapasitas ketel uap (m u )  = 18000 kg/jam
h u380 = 3204 kJ/kg h u90 = 376,9 kJ/kg
Maka, kebutuhan bahan bakar pada ketel uap yang digunakan adalah: Secara interpolasi, enthalpi spesifik (h u ) pada suhu 380 o C dapat diperoleh, yaitu:
=
= = 0,6 =
66 = h 380 – 3138 kJ/kg h 380 = 3204 kJ/kg
Maka konsumsi bahan bakar adalah:
m bb = m bb =
= = 5.351,68 kg/jam = 5.352 kg/jam
Dengan  perbandingan  cangkang  dan  serabut  yaitu  1:3  diperoleh  konsumsi  bahan  bakar sebesar  5.720  kg/jam.  Namun,  berdasarkan  data  lapangan  konsumsi  bahan  bakarnya  sebesar 5.352 kg/jam. Hal ini menunjukkan perbedaan yang disebabkan karena rugi-rugi pembakaran pada kondisi aktual.
Kebutuhan Bahan Bakar dengan Perbandingan Bahan Bakar 3(cangkang): 1(serabut) Jumlah  laju  pemakaian  bahan  bakar  cangkang  dan  serabut  yang  dibutuhkan  dapat  dihitung dari persamaan (8) sebagai berikut:
m bb =
.....................................................................................(8)
dimana: Effisiensi ( b ) = 64% Tekanan (P) = 20 kg/cm 2 T sup = 380 o C T air umpan = 90 o C
Massa uap / kapasitas ketel uap (m u )  = 18000 kg/jam h u380 = 3204 kJ/kg h u90 = 376,9 kJ/kg
Maka, kebutuhan bahan bakar pada ketel uap yang digunakan adalah: Secara interpolasi, entalpi spesifik (h u ) pada suhu 380 o C dapat diperoleh, yaitu:
= = = 0,6 = 66
= h 380 – 3138 kJ/kg
h 380
= 3204 kJ/kg
Maka konsumsi bahan bakar adalah:
m bb =
m bb = = = 4.469,52 kg/jam = 4.469,52 kg/jam
Dengan  perbandingan  cangkang  dan  serabut  yaitu  3:1  berdasarkan  data  lapangan  diperoleh konsumsi bahan bakarnya sebesar 4.469,52 kg/jam. Hal ini menunjukkan nilai kalor cangkang yang  sangat  tinggi,  sehingga  menyebabkan  konsumsi  bahan  bakar  pada  perbandingan  3:1 lebih sedikit membutuhkan bahan bakar dari pada konsumsi bahan bakar pada perbandingan 1:3 dengan selisih 882,48 kg/jam.

## Kebutuhan Udara Pembakaran
Untuk  mendapatkan  proses  pembakaran  bahan  bakar  yang  sempurna,  maka  diperlukan  udara pembakaran.  Dalam  menentukan  konsumsi  udara  pembakaran  kita  perlu  mengetahui  konsumsi bahan bakar yang digunakan. Pada perbandingan cangkang dan serabut 1:3 yaitu 25% (cangkang) dan 75% (serabut), komposisi kimia dari campuran bahan bakar tersebut adalah:
C = 45,44 % N 2 = 17,25 % H 2 = 4,00 % A = 2,84 % O 2
= 30,38 %
Dalam proses pembakaran tidak semua unsur bereaksi dengan oksigen (O 2 ) seperti Nitrogen (N 2 ),  unsur  ini  akan  keluar  bersama  dengan  gas  asap.  Besar  jumlahnya  Nitrogen  (N 2 )  ini bergantung  kepada  jumlah  udara  pembakaran  yang  dibutuhkan  dan  jumlah  Nitrogen  yang terkandung  didalam  bahan  bakar  itu  sendiri.  Pada  bahan  bakar  cangkang  dan  serabut komposisi  kimia  yang  bereaksi  dengan  O 2 pada  pembakaran  sempurna  adalah  C  dan  H 2 dengan reaksi kimia adalah:
C + O 2 CO 2 12kg C + 32kg O 2 44kg CO 2 1kg C + 2,66kg O 2 3,667kg CO 2
Sehingga  untuk  pembakaran  1  kg  C  membutuhkan  2,66  kg  O 2 .  Sehingga  0,454475  kg  C membutuhkan 0,454475 x 2,66 = 1,2089035 kg bahan bakar.
2H 2 + O 2 H 2 O 4kg H 2 + 32kg O 2 36kg H 2 O 1kg H 2 + 8kg O 2 9kg H 2 O Sehingga untuk setiap pembakaran 1 kg H 2 membutuhkan 8 kg O 2 0,04 kg. O 2 membutuhkan 0,04 x 8 = 0,32 kg bahan bakar. Sedangkan jumlah oksigen O 2 yang terkandung dalam bahan bakar  cangkang  dan  serabut  adalah  sebanyak  0,30  kg.  Oleh  karena  itu  jumlah  oksigen  yang dibutuhkan (teoritis stoikiometri) pada proses pembakaran adalah sebagai berikut:
mO 2 = 1,2089035 + 0,32 – 0,3038 = 1,22 (kg bahan bakar)
Maka untuk 1kg bahan bakar cangkang dan serabut membutuhkan oksigen sebesar 1,22. Jumlah massa udara yang dibutuhkan (stoikiometri) untuk pembakaran 1 kg bahan bakar cangkang dan serabut adalah:
(M ud ) teo  = x 1,22 kg
= 5,32 kg udara/ kg bahan bakar (M ud ) act  = (M ud ) teo x (1 + EA) = 5,32 X (1 + 0,5) = 7,98 kg udara/ kg bahan bakar Total kebutuhan udara (massa udara) masuk untuk massa bahan bakar adalah:
(M ud ) act tot = (M ud ) act x mbb
= 7,98 kg udara x 5351,47 kg/jam
= 42752,89 kg udara/jam
Sedangkan perbandingan 3:1 yaitu 75 (cangkang) dan 25% (serabut). Maka komposisi kimia dari campuran bahan bakar tersebut adalah:
C = 56,04 % N 2 = 7,17 % H 2 = 3,5 % A = 2,14 %
O 2
= 30,9 %
Pada bahan bakar cangkang dan serabut komposisi kimia yang bereaksi dengan O 2 pada pembakaran sempurna adalah C dan H 2 dengan reaksi kimia adalah:
C + O 2 CO 2
12kg C + 32kg O 2 44kg CO 2 1kg C + 2,66kg O 2 3,667kg CO 2
Sehingga untuk pembakaran 1kg C membutuhkan 2,66 kg O 2 . Sehingga 0,56 kg C membutuhkan 0,56 x 2,66 = 1,49 kg bahan bakar.
2H 2 + O 2 H 2 O 4kg H 2 + 32kg O 2 36kg H 2 O 1kg H 2 + 8kg O 2 9kg H 2 O
Sehingga untuk setiap pembakaran 1 kg H 2 membutuhkan 8kg O 2 0,035 kg. O 2 membutuhkan 0,035 x 8 = 0,28 kg bahan bakar. Sedangkan jumlah oksigen O 2 yang terkandung dalam bahan bakar cangkang dan serabut adalah sebanyak 0,309 kg. Oleh karena itu jumlah oksigen yang dibutuhkan (teoritis stoikiometri) pada proses pembakaran adalah sebagai berikut:
mO 2 = 1,495+ 0,28 – 0,30 = 1,46 (kg bahan bakar)
Maka untuk 1kg bahan bakar cangkang dan serabut membutuhkan oksigen sebesar 1,46. Jumlah massa udara yang dibutuhkan (stoikiometri) untuk pembakaran 1kg bahan bakar cangkang dan serabut adalah:
(M ud ) teo  = x 1,46 kg
= 6,35 kg udara/ kg bahan bakar
(M ud ) act  = (M ud ) teo x (1 + EA) = 6,35 x (1 + 0,5) = 9,53 kg udara/ kg bahan bakar Total kebutuhan udara (massa udara) masuk untuk massa bahan bakar adalah:
(M ud ) act tot = (M ud ) act x mbb
= 9,53 kg udara x 4469,52 kg/jam
= 42612,40 kg udara/jam

## Efisiensi Termal Ketel
Berdasarkan  data  dilapangan  dengan  bahan  bakar  1  (cangkang):  3  (serabut)  maka  efisiensi termal ketel uap dapat dihitung dengan rumus dari persamaan (11):
termal = x 100%.............................................................(11 = x 100% = x 100%
= 0,64 x 100% = 64 %
Sedangkan  berdasarkan  data  dengan  bahan  bakar  3  (cangkang):  1  (serabut)  maka  efisiensi termal ketel uap dapat dihitung dengan rumus (11):
termal = x 100%................................................................(11 = x 100% = x 100%
= 0,64 x 100% = 64 %

## SIMPULAN
Dari  Analisis  pengaruh  bahan  bakar  ketel  uap  tipe  N-600  SA  dengan  perbandingan  1 (cangkang): 3 (serabut) dan 3 (cangkang): 1 (serabut) berkapasitas 20 ton uap/jam di Pabrik Kelapa  Sawit  Pagar  Merbau  PT  Perkebunan  Nusantara  II  maka  penulis  memperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Jumlah kebutuhan bahan bakar ketel uap dengan perbandingan bahan bakar 1 (cangkang): 3  (serabut)  lebih  banyak  dibutuhkan  yaitu  sebesar  5.325  kJ/kg,  sedangkan  kebutuhan bahan bakar ketel uap dengan perbandingan bahan bakar 3 (cangkang): 1 (serabut) lebih sedikit yaitu 4.46 kJ/kg.
2. Jumlah  oksigen  yang  dibutuhkan  untuk  proses  pembakaran  1  kg  cangkang  dan  serabut adalah  1,22  kg  O 2 .  Dan  total  kebutuhan  massa  udara  untuk  1  kg  cangkang  dan  serabut adalah sebesar 7,98 kg udara/jam.
3. Besar  efisiensi  ketel  uap  tidak  mencapai  100  %.  Pada  perbandingan  bahan  bakar  1 (cangkang): 3 (serabut) dengan perbandingan bahan bakar 3 (cangkang): 1 (serabut) nilai efisiensinya  adalah  sama  yaitu  64  %.  Hanya  saja  pada  perbandingan  bahan  bakar  3 (cangkang):  1  (serabut)  jumlah  konsumsi  bahan  bakar  lebih  sedikit  dari  pada perbandingan  bahan  bakar  1  (cangkang):  3  (serabut).  Selisih  perbandingan  bahan bakarnya adalah sekitar 882,48 kg/jam.
4. Efisiensi termal ketel uap sangat dipengaruhi oleh nilai kalor dari bahan bakar. Semakin tinggi  nilai  kalor  pada  bahan  bakar,  maka  semakin  rendah  efisiensi  yang  dihasilkan. Begitupun sebaliknya, semakin rendah nilai kalor pada bahan bakar, maka semakin tinggi pula effisiensi yang didapat.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Para penulis dengan rasa syukur menyampaikan terimakasih kepada seluruh pihak Politeknik Negeri  Medan  dan  terkhusus  kepada  Ibu  Dr.  Arridina  Susan  Silitonga,  S.T.,  M.Eng.  yang telah mendukung para mahasiswa-mahasiswi sebagai penulis menyelesaikan artikel ini.

## REFERENSI
Khaidir;  M.,  Lukman  L.,  Uddin,  Burhan,  F.  Sanjaya,  Susandy  A.,  2016,  Analisis  Efisiensi Water Tube Boiler Berbahan Bakar Fiber dan Cangkang di Palm Oil Mill Kapasitas 60 Ton  TBS/Jam  dengan  Menggunakan Chemicalogic  Steamtab  Companion  Version 2.0, Jurnal Teknik Kimia, 3, 2, 46-54.
Kinsky,  R.,  1989. Heat  Engineering,  Australia:  McGraw-Hill  Book  Company  Australia  Pty Limited .
PKS Merbabu, 2019, Laporan Praktek Lapangan, Politeknik Negeri Medan.
PT Perkebunan Nusantara II. 2019, Jurnal PTPN II, Medan: Lubuk Pakam.
Sinamo,  P.,  2017,  Analisis  ketel  uap  berbahan  bakar  cangkang  dan  fiber  di  pabrik  kelapa sawit  PTPNIV  unit  usaha  pabatu  dengan  kapasitas  20  ton  uap/jam.  Medan,  Politeknik Negeri Medan.
Sukanto, Ari., 2008,  Analisis pemakaian bahan bakar dengan kapasitas produksi steam pada boiler tipe water tube , Universitas Mercu Buana, Jakarta Syamsir, M. A., 1988, Pesawat-pesawat konversi energi I (ketel uap), Rajawali Pers.Jakarta Djokoseryardjo, M., J. 1987, Ketel Uap, Jakarta: Pradnya Paramita.
Hendaryati, H., 2012, Analisis Efisiensi Termal Pada Ketel Uap Di Pabrik Gula Kebonagung
Malang, Malang, Universitas Muhammadiyah Malang.
Yolanda P., Mariana M., Muhlasah N., 2017, Analisis Efisiensi Boiler Menggunakan Metode Langsung, Pontianak, Universitas Tanjungpura Pontianak Indonesia.