Pra Desain Pabrik Pembangkit Energi Berbahan Bakar Bagasse

Khasanah, Wahyuningsih Indah and Prastika, Mita (2019) Pra Desain Pabrik Pembangkit Energi Berbahan Bakar Bagasse. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02211646000003_02211646000010-Undergraduate_Theses.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Di tengah arus globalisasi yang kuat ini, industri gula dituntut untuk lebih kompetitif menghadapi persaingan yang semakin ketat. Dampak arus global tersebut sangat dirasakan industri gula nasional beberapa tahun lalu ketika import gula menurunkan harga jual gula domestik dan menurunkan minat petani menanam tebu. Walaupun saat ini harga gula cukup baik, namun ancaman pasar bebas masih tidak bisa diabaikan. Tekanan lainnya saat ini adalah krisis energi yang melanda dunia. Kenaikan harga BBM yang cukup besar menambah beban pabrik gula yang menggunakan BBM sebagai tambahan bahan bakar. Meningkatnya harga BBM mempengaruhi daya saing pabrik gula. Dengan kondisi tersebut, penghematan energi dan perhatian pada konservasi energi menjadi penting untuk dilakukan.
Dalam industri tebu, selain dihasilkan gula sebagai produk utama, juga dihasilkan produk samping berupa ampas tebu (bagasse) yang selama ini belum dimanfaatkan secara optimal. Ampas tebu (bagasse) adalah suatu residu dari proses penggilingan tanaman tebu (Saccharum oficinarum) setelah diekstrak atau dikeluarkan niranya pada Industri pemurnian gula sehingga diperoleh hasil samping sejumlah besar produk limbah berserat.
Selama ini tanaman tebu di Indonesia digunakan sebagai bahan baku pembuatan gula oleh Pabrik Gula. Sisa-sisa penggilingan berupa ampas tebu biasanya kurang dimanfaatkan secara maksimal. Produk samping ampas tebu ini merupakan biomassa yang mempunyai potensi pemanfaatan yang besar untuk dikonversi menjadi energi sehingga industri gula mampu menjadi industri yang memasok energinya sendiri (self-sufficiency energy).
Oleh karena itu, dengan potensi yang dimiliki, maka pendirian Pabrik Energi dari Bagasse yang terintegrasi dengan Pabrik Gula adalah salah satu solusinya. Penerapan industri tebu terintegrasi mempunyai dampak positif yang besar bukan saja terhadap lingkungan, namun juga terhadap perekonomian nasional, penciptaan kesempatan kerja, dan mendukung ketahanan pangan dan energi. Untuk itu, diperlukan komitmen semua pihak, termasuk juga keseriusan dukungan pemerintah.
Ampas tebu merupakan sumber energi yang terbarukan dan tersedia cukup besar. Untuk PG yang efisien, yaitu dengan instalasi yang seimbang, menggunakan peralatan yang efisien, dengan kapasitas dan kualitas tebu giling yang memadahi. Kebutuhan energi untuk produksi gula Kristal putih dapat dipenuhi dengan sebagian ampas dari gilingan akhir dan diperoleh kelebihan ampas yang dapat dijual sebagai bahan baku industri kertas, jamur, kompos atau dijual dalam bentuk tenaga listrik. Pemanfaatan energi di PG dapat berlangsung efisien karena melalui sistem pembangkitan ganda atau yang popular disebut dengan system cogeneration, dimana uap yang diproduksi dari ketel pembakaran ampas digunakan untuk turbin penggerak generator listrik, yang secara simultan dihasilkan uap bekas untuk proses pemanasan nira, penguapan nira pada evaporator dan kristalisasi pada vacuum pan. Bersamaan dengan penerapan sistem bleeding di evaporator, dan digunakan uap nira untuk proses pemanasan dan kristalisasi, maka PG dapat memperoleh lebihan ampas hingga 30 %.
Pabrik Energi dari Bagasse ini rencananya akan dibangun di Kabupaten Sragen, Provinsi Jawa Tengah dengan pertimbangan dekat dengan sumber bahan baku. Bahan baku berupa ampas tebu diambil dari Pabrik Gula Kristal Putih di Kabupaten Sragen. Penyediaan utilitas mudah, sumber listrik untuk start up di suplai dari PLN dan kebutuhan air disuplai dari air Sungai Bengawan Solo yang terlebih dahulu diproses di Unit Pengolahan air agar layak pakai. Kabupaten Sragen memiliki UMK yaitu sebesar Rp. 1.546.492,00 pada tahun
2018, dengan angka pengangguran di Kabupaten Sragen masih cukup tinggi yaitu sebesar 21.965 jiwa.
Pabrik Pembangkit Energi dari Bagasse dibangun pada tahun 2020 dan akan mulai beroperasi pada tahun 2022. Pabrik direncanakan beroperasi secara kontinyu 24 jam selama
300 hari pertahun operasi dengan perencanaan kapasitas 28000 ton bagasse/on season dan 22000 ton bagasse/off season untuk memproduksi 27,79 MW listrik/on season, 21,84 MW listrik/off season dan 102,852 ton steam /on season untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dan steam Pabrik gula.
Proses awal Pabrik Pembangkit Energi dari Bagasse ini dimulai dengan pengecilan ukuran sehingga dapat lebih mudah dikeringkan di unit pengeringan karena luas permukaannya lebih besar. Mula-mula tebu yang berbentuk balok-balok besar dengan ukuran 30 x 30 x 60 cm dari gudang penyimpanan (F-110) dibawa ke Rotary Cutter (C-120) dengan menggunakan Belt Conveyor (J-111). Di Rotary Cutter, ukuran ampas tebu diperkecil sehingga ukuran rata-ratanya menjadi 2,2 mm. Lalu dari Rotary Cutter ampas tebu yang telah diperkecil ukurannya di bawa melalui Belt Conveyor (J-121) ke fluidized bed dryer (B-130) untuk dikeringkan. Kandungan air dalam bagasse sebelum memasuki fluidized bed dryer adalah sekitar 50%. Setelah melalui tahap pengeringan dengan menggunakan udara proses, kandungan air dalam bagasse berkurang menjadi 30 %. Ampas tebu yang terbawa pada udara proses akan masuk ke dalam Cyclone (H-133), dan bagasse yang terbawa akan terbuang dari cyclone dan menuju boiler bersama ampas tebu kering lainnya.
Ampas tebu yang telah kering kemudian dialirkan ke tungku pembakar boiler. Proses pembakaran berlangsung di ruang bakar pada suhu 840°C hingga 989,6°C. Panas yang dihasilkan dari pembakaran ampas tebu di ruang bakar digunakan untuk memanaskan pipa yang berisi air umpan yang sebelumnya telah melalui unit demineralized water. Air demin selanjutnya masuk ke economizer (E . Air umpan dipanaskan dengan menggunakan flue gas yang bersuhu 266,34°C sehingga suhu air umpan menjadi 152°C. Kemudian, air mengalir menuju steam drum dimana air akan tercampur dengan air yang berada dalam steam drum. Air jenuh akan mengalir dari steam drum menuju downcomer tubes ke header (mud tube). Air jenuh akan naik dan sebagian teruapkan pada riser tubes yang terletak pada dinding boiler. Campuran air dan steam akan kembali menuju ke steam drum, kemudian air dan steam akan dipisahkan, yaitu air jenuh akan kembali ke downcomer dan saturated steam akan menuju superheater tubes. Saturated steam akan dipanaskan kembali hingga menjadi superheated steam dengan suhu 535°C dan tekanan 113 bar. Selanjutnya, flue gas yang dihasilkan menuju cyclone dan ampas tebu yang belum terbakar dikembalikan ke furnace. Kemudian, flue gas masuk ke Electrostatic Precipitator (H-211) untuk menangkap ash/abu. Flue gas yang sudah tidak mengandung abu dibuang ke udara bebas dengan suhu 31,64°C.
Steam yang dihasilkan boiler (B-210) selanjutnya digunakan untuk menghasilkan listrik dengan cara memutar Steam Turbine (N-310). Setelah memutar turbin untuk menghasilkan listrik sebesar 27,79 MW/jam selama on season dan 21,84 MW selama off season, campuran cairan-uap jenuh keluar dari turbin dengan suhu 115,9°C dan tekanan 1,79 bar menuju ke Separator/Knock out Drum (F-320) untuk dipisahkan antara steam dengan kondensatnya. Steam dari top tangki kemudian dialirkan ke Splitter (H-330) untuk selanjutnya sebagian dialirkan ke unit proses pengolahan gula (114.280,05 kg/jam) dan pemanas untuk proses deaerator (11.428 kg/jam). Sedangkan kondensatnya dipompa menuju tangki penampung demin water (F-332) yang selanjutnya akan digunakan kembali untuk air umpan boiler.
Dari perhitungan analisa ekonomi, Internal Rate Return (IRR) yang diperoleh sebesar 25,41% dimana dengan IRR tersebut mengindikasikan bahwa layak untuk didirikan dengan suku bunga sebeasar 10,25% dan diperoleh Pay Out Time (POT) sebesar 3,76 tahun. Perhitungan analisa ekonomi didasarkan pada discounted cash flow. Modal yang dibutuhkan untuk mendirikan pabrik sebesar Rp 395.298.870.520. Sedangkan Break Even Point (BEP) yang diperoleh sebesar 29%. Dilakukan juga perhitungan NPV (Net Present Value), dimana diperoleh nilai Rp 322.392.062.933. Harga Net Present Value yang diperoleh bernilai positif (NPV > 0). Hal ini menunjukkan bahwa proyek akan menambah nilai bagi perusahaan sehingga proyek pembangunan pabrik ini layak untuk dilaksanakan.
================================================================================================
In the midst of this strong stream of globalization, the sugar industry is required to be more competitive in the face of increasingly fierce competition. The impact of the global flow was greatly felt by the national sugar industry a few years ago when the import of sugar reduced the selling price of domestic sugar and reduced the interest of farmers to plant sugar cane. Although currently the price of sugar is quite good, the threat of free markets still cannot be ignored. Another pressure now is the energy crisis that is sweeping the world. The substantial increase in fuel prices adds to the burden on sugar mills that use fuel as an additional fuel. Increasing fuel prices affect the competitiveness of sugar factories. With these conditions, energy savings and attention to energy conservation are important to do.
In the sugar cane industry, in addition to producing sugar as the main product, a by-product in the form of bagasse (bagasse) is produced which has not been used optimally. Bagasse (bagasse) is a residue from the milling process of sugarcane (Saccharum oficinarum) after extracting or expending it in the sugar refining industry to obtain the byproduct of a large number of fibrous waste products.
So far, sugar cane plants in Indonesia are used as raw materials for sugar production by the Sugar Factory. The remnants of sugarcane pulp are usually not fully utilized. This sugarcane pulp by-product is a biomass that has a large potential for use to be converted into energy so that the sugar industry is able to become an industry that supplies its own energy (self-sufficiency energy).
Therefore, with its potential, the establishment of an Energy Plant from Bagasse which is integrated with the Sugar Factory is one solution. The application of the integrated sugar cane industry has a large positive impact not only on the environment, but also on the national economy, creating employment opportunities, and supporting food and energy security. For this reason, commitment from all parties is needed, including the seriousness of government support.
Bagasse is a renewable energy source and is available quite large. For PG, which is efficient, namely with a balanced installation, using efficient equipment, with the capacity and quality of milled sugar cane that is adequate. Energy requirements for the production of white Crystal sugar can be met with a portion of pulp from the final mill and the excess pulp can be sold as raw material for the paper industry, mushrooms, compost or sold in the form of electric power. The use of energy in PG can be efficient because it is through a double generation system or popularly known as a cogeneration system, where steam produced from a waste combustion kettle is used to drive an electric generator, which is used to produce used steam for the heating process, evaporation of the evaporator and crystallization in a pan vacuum. Along with the application of the bleeding system in the evaporator, and using the steam nira for heating and crystallization, PG can obtain up to 30% more pulp.
The Energy Plant from Bagasse is planned to be built in Sragen Regency, Central Java Province with consideration of being close to the source of raw materials. The raw material in the form of bagasse is taken from the White Crystal Sugar Factory in Sragen Regency. Provision of easy utilities, electricity sources for start up are supplied from PLN and water needs are supplied from the Bengawan Solo River water which is first processed in the Water Treatment Unit to make it feasible to use. Sragen Regency has UMK which is Rp. 1,546,492.00 in the year 2018, with the unemployment rate in Sragen Regency still quite high at 21,965 people.
The Energy Plant from Bagasse was built in 2020 and will start operating in 2022. The plant is planned to operate continuously 24 hours during 300 days per year of operation with a planned capacity of 28000 tons of bagasse / on season and 22,000 tons of bagasse / off season to produce 27.79 MW of electricity / on season, 21.84 MW of electricity / off season and 102,852 tons of steam / on season to meet energy needs electricity and steam of sugar factory.
The initial process of the Energy Generating Plant from Bagasse begins with a reduction in size so that it can be easily dried in the drying unit because the surface area is larger. At first the cane in the form of large blocks with a size of 30 x 30 x 60 cm from the storage warehouse (F-110) was brought to the Rotary Cutter (C-120) using a Belt Conveyor (J-111). In Rotary Cutter, the size of bagasse is reduced so that the average size becomes 2.2 mm. Then from the Rotary Cutter the size-reduced bagasse is carried through the Conveyor Belt (J-121) to the fluidized bed dryer (B-130) to dry. The water content in the bagasse before entering the fluidized bed dryer is around 50%. After going through the drying stage using process air, the water content in the bagasse is reduced to 30%. Sugarcane bagasse carried in the process air will enter the Cyclone (H-133), and the bagasse carried will be wasted from the cyclone and towards the boiler with other dried bagasse.
Dried bagasse then flowed into the boiler burner furnace. The combustion process takes place in the combustion chamber at a temperature of 840 ° C to 989.6 ° C. The heat generated from burning bagasse in the combustion chamber is used to heat the pipe containing feed water that has previously been through the demineralized water unit. The demineralized water then goes into the economizer (E. Feed water is heated using a flue gas with a temperature of 266.34 ° C so that the feed water temperature becomes 152 ° C. Then, the water flows towards the steam drum where the water will be mixed with the water in the steam drum. Saturated water will flow from the steam drum to the downcomer tubes to the header (mud tube), saturated water will rise and partially evaporated on the riser tubes located on the boiler wall, the mixture of water and steam will return to the steam drum, then water and steam will separated, ie saturated water will return to the downcomer and saturated steam will go to the superheater tubes Saturated steam will be reheated until it becomes superheated steam with a temperature of 535 ° C and 113 bar pressure, then flue gas is produced towards the cyclone and bagasse which has not been burned then returned to the furnace, then the flue gas goes into the Electrostatic Precipitator (H-211) to catch ash / ash.The flue gas that does not contain ash is discarded into free air with a temperature of 31.64 ° C.
Steam produced by the boiler (B-210) is then used to produce electricity by rotating Steam Turbine (N-310). After turning the turbine to produce electricity of 27.79 MW / hour during on season and 21.84 MW during off season, a mixture of saturated vapor liquid comes out of the turbine with a temperature of 115.9 ° C and a pressure of 1.79 bar leading to Separator / Knock out the drum (F-320) to separate between the steam and the condensate. Steam from the top tank then flows to the Splitter (H-330) and then partially flows to the sugar processing unit (114,280.05 kg / hour) and the heater for the deaerator process (11,428 kg / hour). While the condensate is pumped towards the demin water storage tank (F-332) which will then be reused for boiler feed water.
From the calculation of economic analysis, the Internal Rate Return (IRR) obtained is 25.41% where the IRR indicates that it is feasible to be established with an interest rate equal to 10.25% and obtained by Pay Out Time (POT) of 3.76 years. Calculation of economic analysis is based on discounted cash flow. The capital needed to set up a factory is Rp. 395,298,870,520. While Break Even Point (BEP) obtained is 29%. Also carried out calculation of NPV (Net Present Value), which obtained a value of Rp 322,392,062,933. The Net Present Value price obtained is positive (NPV> 0). This shows that the project will add value to the company so that the plant construction project is feasible.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Additional Information:	RSK 333.793 2 Kha u-1 2019
Uncontrolled Keywords:	Kogenerasi, Pembangkit Energi, PG Mojo Sragen, Bagasse, Circulating Fluidized Boiler
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1322.6 Electric power-plants T Technology > TP Chemical technology > TP255 Electrochemistry, Industrial. T Technology > TP Chemical technology > TP339 Ethanol as fuel. Biomass energy.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Wahyuningsih Indah Khasanah
Date Deposited:	29 Sep 2021 17:48
Last Modified:	29 Sep 2021 17:48
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/61255

Actions (login required)

View Item