Perpustakaan Digital ITB

Black liquor (BL) merupakan bahan bakar utama recovery boiler (RB) sekaligus media kunci dalam siklus pemulihan kimia proses kraft. Pada sistem transfer BL di PT. X, konfigurasi eksisting yang masih melibatkan Direct Steam Injection (DSI) menunjukkan keterbatasan operasi yang berulang, yaitu firing liquor belum mampu mencapai target ?40 L/s secara konsisten, pressure drop total masih berada di atas target <3 bar, dan beban pompa relatif tinggi. Kondisi ini menunjukkan bahwa kendala sistem tidak hanya berasal dari kapasitas pompa, tetapi merupakan gabungan dari faktor termo-hidrodinamika yang meliputi temperatur operasi, kadar dry solids, viskositas tampak, densitas, rugi gesek pipa, rugi minor akibat fitting dan valve, potensi fouling, serta distribusi aliran menuju liquor gun. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi dan mengoptimasi sistem transfer black liquor dari header tank menuju header furnace dan liquor gun agar sistem dapat diarahkan menuju target firing liquor ?40 L/s pada pressure drop total 3 bar dengan beban pompa tetap berada pada batas aman. Pendekatan penelitian dilakukan melalui akuisisi dan validasi data operasi, evaluasi kinerja sebelum dan sesudah pemasangan direct heater, pemodelan reologi operasional black liquor berbasis model power-law, analisis hidrolika pipa non-Newtonian menggunakan pendekatan Darcy-Weisbach dan generalized Reynolds number Metzner-Reed, evaluasi neraca massa-energi untuk membandingkan DSI dan direct heater, analisis distribusi aliran liquor gun, serta estimasi awal dampak energi dan tekno-ekonomi. Hasil evaluasi menunjukkan bahwa penggunaan direct heater memberikan perbaikan nyata terhadap sistem transfer black liquor. Pada kondisi operasi pasca-direct heater yang memenuhi target kapasitas, firing liquor meningkat dari 33,08 L/s menjadi 40,55 L/s, sehingga target ?40 L/s telah tercapai. Pada saat yang sama, pressure drop total menurun dari 8,49 bar menjadi 5,47 bar, sedangkan arus pompa rata-rata turun dari 123,12 A menjadi 101,46 A. Dry solids efektif tetap terjaga dari 80,47% menjadi 81,28%, sehingga direct heater tidak menyebabkan dilusi sebagaimana terjadi pada DSI. Dengan demikian, direct heater memberikan keuntungan proses karena dapat menaikkan temperatur dan menurunkan viskositas tanpa menambahkan massa kondensat ke dalam black liquor. Analisis reologi menunjukkan bahwa black liquor pada rentang temperatur operasi yang dianalisis memiliki perilaku shear-thinning dengan indeks alir sebesar 0,817-0,864 pada temperatur 140,5-141,5 °C. Penurunan viskositas tampak akibat kenaikan temperatur berkontribusi terhadap penurunan rugi tekanan dan beban pompa. Distribusi aliran liquor gun juga membaik setelah penggunaan direct heater, ditunjukkan oleh penurunan koefisien variasi distribusi dari 15,8% menjadi 6,6%. Perbaikan distribusi ini penting karena aliran yang lebih seimbang dapat mendukung atomisasi, stabilitas firing, dan keseragaman pembakaran di furnace. Estimasi awal dampak energi menunjukkan bahwa hydraulic power turun dari 28,08 kW menjadi 22,18 kW, atau berkurang sekitar 5,90 kW meskipun debit firing liquor meningkat. Hasil ini mengindikasikan bahwa direct heater tidak hanya menyelesaikan keterbatasan kapasitas, tetapi juga memperbaiki efisiensi hidrolika sistem. Namun, target pressure drop total ?3 bar belum tercapai karena pressure drop masih berada pada sekitar 5,47 bar. Oleh karena itu, optimasi lanjutan perlu difokuskan pada audit pressure drop per segmen, cleaning dan inspeksi fouling, pengurangan rugi minor, evaluasi valve restriction, balancing liquor gun, validasi kurva sistem-pompa, evaluasi NPSH, serta penyusunan techno-economic assessment lengkap. Penelitian ini memberikan kerangka evaluasi terpadu untuk menghubungkan reologi black liquor, hidrolika jaringan pipa, metode pemanasan, distribusi liquor gun, dan batas keandalan pompa sebagai dasar pengambilan keputusan teknis pada sistem recovery boiler.