Regenerator

Pemanfaatan limbah panas adalah teknologi yang berasal dari proses pembakaran sistem. Peningkatan harga energi yang drastis membuat pemanfaatan limbah panas sering digunakan pada dua dekade terakhir. Industri manufaktur dan proses seperti kaca, semen, industri logam, dll menyumbang sebagian besar energi yang dikonsumsi pada suatu negara. Banyak energi dibuang dalam bentuk aliran gas buang bersuhu tinggi. Pemanfaatan limbah panas dari gas buang melalui heat exchanger yang dikenal sebagai regenerator dapat meningkatkan efisiensi keseluruhan pabrik dan berfungsi mengurangi kebutuhan energi nasional dan menghemat bahan bakar fosil.

Prinsip Kerja

Prinsip regenerasi pada pemanfaatan panas limbah berasal memanaskan udara sebelumnya pada furnace dan PLTU. Regenerasi dicapai dengan tiupan aliran udara panas (dari exhaust) dan dingin (udara dari atmosfer) secara bergantian melalui matriks berongga yang biasa disebut dengan regenerator bed. Matriks bed menerima energi kalor dari gas panas dan mentransfernya ke aliran dingin yang mengalir. Udara panas akan dibuang ke atmosfer dan udara dingin dari atmosfer masuk menuju sistem preheater untuk menambah energi kalor pada furnace. Kedua aliran gas dapat mengalir baik dalam arah paralel, silang, atau berlawanan arah (counterflow). Namun, aliran counterflow lebih sering dipakai karena efektivitas termal yang tinggi. Pemasukan pemanas udara awal dapat meningkatkan efisiensi boiler dan kinerja keseluruhan pembangkit.

Skema sederahana regenerasi kalor. Sumber: https://www.youtube.com/watch?v=lMj-EZ9m_Mo&ab_channel=MinistryofSteel

Pertimbangan Pemilihan Material

Kekuatan dan Stabilitas pada Suhu Operasi

Logam adalah bahan ideal untuk regenerator karena keuletan dan kemudahan fabrikasi. Namun, logam tidak memiliki kemampuan menahan suhu tinggi dan rentan terhadap korosi dari gas buang. Stainless steel dan paduan berbasis nikel dan besi tertentu adalah bahan yang disukai secara konvensional.

Ketahanan Korosi

Bahan harus tahan terhadap korosi gas dan fluida suhu tinggi yang berasal dari karburasi, sulfidasi, pengoksidasi, dan efek lain dari produk pembakaran. Regenerator yang digunakan untuk pemanfaatan panas dari gas yang dihasilkan oleh ketel, tungku, pemanas, dll harus terlindungi dari korosi yang disebabkan oleh kondensasi asam sulfat dan air pada permukaan perpindahan kalor dan fluks volatil dan korosif dalam gas buang.

Contoh Peralatan Regenerasi Kalor

Economizer

Economizer. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook Second Edition (2013)

Pada sistem boiler, economizer disediakan untuk memanfaatkan panas gas buang baik untuk pemanasan preheater boiler atau udara pembakaran. Untuk setiap penurunan suhu gas buang sebesar 22°C dengan melewati economizer atau preheater, ada penghematan 1% bahan bakar di boiler. Dengan kata lain, untuk setiap 6°C kenaikan suhu air umpan melalui economizer atau kenaikan suhu udara pembakaran 20°C melalui pemanas awal udara, ada penghematan bahan bakar 1% di boiler.

Heat-Pipe Heat Exchanger

Heat-pipe Heat Exchanger. Sumber: Heat Exchanger Design Handbook Second Edition (2013)

Heat-pipe terdiri dari bagian penguapan di mana gas buang panas mengalir dan bagian kondensasi di mana udara dingin mengalir. Kedua bagian ini dipisahkan oleh dinding pemisah. Perpindahan kalor oleh gas buang panas pada bagian evaporasi menyebabkan fluida kerja yang terkandung di dalamnya menguap dan mentransfer kalornya ke bagian kondensasi dengan gaya kapiler pada sumbu. Kalor hasil dari kondensasi dimanfaatkan kembali oleh furnace.

Rotary Heater

Rotary Heater. Sumber: https://www.howden.com/getattachment/products-and-services/Heaters/Air-20Pre-20Heater-20Brochure.pdf?lang=en-GB

Heater menyerap kalor dari gas buang pada suhu normal dan mentransfer energi ini ke rotor yang berputar. Heater ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian panas dan dingin. Udara panas dari hasil proses pembakaran ditransferkan kalornya menuju bagian dingin dengan bantuan rotor berputar. Udara dingin dari atmosfer kemudian meningkat suhunya dan udara ini akan digunakan untuk memanaskan furnace agar energi kalor furnace bertambah.

Proses-proses di atas sangat erat kaitanya dengan mekanika fluida. Salah satu metode yang paling umum untuk mendesain suatu sistem heat exchanger adalah menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD), yaitu metode menyelesaikan persamaan-persamaan mekanika fluida bahkan reaksi kimia menggunakan komputer, sehingga diperoleh hasil yang komprehensif dan detail. >> Klik di sini untuk mempelajari selengkapnya tentang CFD!

Bagi anda mechanical engineer yang ini meningkatkan skill di bidang heat exchanger atau mechanical engineering secara umum, Kami juga menyediakan solusi yaitu training dengan topik-topik seputar mechanical engineering dengan trainer yang sudah sangat berpengalaman di bidangnya untuk meningkatkan skill dan kompetensi anda sebagai seorang engineer profesional. Untuk list training mechanical engineering >>klik di sini!

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL HEAT EXCHANGER LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD/FEA.

Sumber:

Thulukkanam, Kuppan. 2013. Heat Exchanger Design Handbook Second Edition. New York: CRC Press.

https://www.youtube.com/watch?v=lMj-EZ9m_Mo&ab_channel=MinistryofSteel (diakses pada tanggal 14 Juli 2021)

https://www.howden.com/getattachment/products-and-services/Heaters/Air-20Pre-20Heater-20Brochure.pdf?lang=en-GB (diakses pada tanggal 14 Juli 2021)

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments