TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Motor Induksi 3 Fasa
2.3. Mesin dan Peralatan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit
2.3.2 Unit Pembangkit Uap (Boiler)
Boiler adalah suatu alat untuk membangkitkan uap yang digunakan dalam power plant, proses atau tujuan pemanasan dengan spesifikasi kapasitas, tekanan dan temperatur tertentu. Boiler merupakan peralatan utama yang diperlukan dalam proses konversi energi panas hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi kinetis uap yang mempunyai tekanan dan temperatur tertentu.
Pada PLTBS, cangkang merupakan bahan bakar utama pada boiler. Boiler berguna untuk mengubah air menjadi uap panas bertekanan tinggi yang kemudian dipergunakan untuk memutar sudu turbin yang terintegrasi dengan generator listrik untuk membangkitkan energi listrik.
Limbah biomassa dapat dikonversi menjadi energi yang bermanfaat (panas/listrik) menggunakan teknologi konversi pembakaran langsung. Produk utama dari pembakaran langsung ini adalah panas.
Untuk menjaga pembakaran biomassa yang kontinu ada kondisi tertentu yang harus di penuhi, yaitu :
Kecukupan campuran bahan bakar dan oksigen (udara) dalam perbandingan yang terkontrol dan terjaga.
Api yang sudah dimulai dalam ruang pembakaran boiler akan memindahkan panasnya ke umpan bahan bakar baru untuk menjaga kelangsungan pembakaran. Selama pencampuran bahan bakar dan udara, kontak antara oksigen dalam udara dengan bahan bakar merupakan hal penting untuk mencapai pembakaran yang sempurna. Makin baik kontaknya maka pembakaran akan berlangsung lebih cepat dan sempurna. Pada proses pembakaran bahan bakar padat, hanya bahan bakar bentuk gas yang menyala dan menghasilkan panas, sedang bentuk lainnya (cair dan padat) tidak menyala tetapi sebetulnya akan mengkonsumsi panas dalam proses pengeringan dan terbentuknya zat volatile untuk kemudian secara kimia dikonversi menjadi bahan bakar gas. Sehingga kunci pada pembakaran biomassa adalah laju pembentukan gas dari biomassa padat dan arang.
Untuk mencapai pembakaran yang cepat diperlukan ukuran partikel limbah biomassa yang lebih kecil, makin besar ukuran partikel, maka akan mengakibatkan makin lama terjadinya proses pembakaran. Sehingga ukuran partikel limbah biomassa menjadi faktor penting pada proses kecepatan pembakaran.
Kandungan air (moisture content) dalam biomassa akan mengurangi kandungan energi yang dinyatakan dalam nilai kalor, karena sebagian energi akan digunakan untuk menguapkan air dalam biomassa.
Biomassa mengandung beberapa komponen yang tidak dapat terbakar berupa abu. Abu itu sendiri tidak dinginkan, karena akan memerlukan pemurnian gas buang. Kandungan abu dalam biomassa dapat berasal dari tanah dan pasir. Juga garam-garam yang terabsorbsi selama periode proses pertumbuhan tanaman.
Limbah biomassa umumnya mengandung sekitar 80% (dalam persentase zat kering) zat terbang ( volatile matter). Ini artinya bahwa komponen biomassa ini akan melepas 80% beratnya dalam bentuk gas, sementara yang tertinggal adalah arang.
Bagian-bagian dari boiler dapat dilihat pada Gambar 2.3. Syarat yang harus dipenuhi oleh suatu generator uap atau boiler antara lain fluida harus terlindung secara aman, uap harus terkirim ke pengguna dengan spesifikasi tekanan, temperatur, kapasitas dan kualitas sesuai dengan yang dibutuhkan, kalor harus dibangkitkan dan disalurkan dengan kerugian seminimal mungkin.
Bagian-bagian dari boiler adalah :
a. Ruang Bakar (furnace)
Ruang bakar adalah ruang tempat terjadinya proses pembakaran bahan bakar untuk menghasilkan kalor yang akan digunakan untuk mengubah air menjadi uap.
Sistem pemasukan bahan bakar ke dalam dapur ketel diatur oleh suatu alat pengumpan dan dibantu oleh hembusan udara, sehingga bahan bakar tersebut merata keseluruh permukaan ruang dapur. Di dalam ruangan pembakaran ini, pipa ketel menerima radiasi panas dari nyala api dan gas asap.
b. Upper Drum
Upper drum merupakan tempat penampungan air umpan dari economizer
dan steam yang masih bersifat jenuh (saturated steam). Upper drum memiliki diameter 1200 mm dengan volume 8,3 m3. Hal yang harus dikontrol di upper drum adalah level air.
Gambar 2.3 Boiler c. Pemanas Lanjut (Superheater)
Pemanas lanjut adalah bagian boiler yang berfungsi untuk menaikkan temperatur uap jenuh menjadi uap panas lanjut. Proses yang terjadi yaitu merubah uap basah (saturated steam) menjadi uap kering (superheated steam). Saluran pipa yang berisi uap jenuh dilewatkan ke gas pembakaran sehingga terjadi perpindahan kalor kembali ke uap. Karena ada kalor yang masuk, temperatur uap jenuh akan naik sampai kondisi uap panas lanjut. Dengan kondisi uap panas lanjut yang masuk turbin akan menaikkan efisiensi turbin.
d. Economizer
Economizer adalah sejenis heat exchanger yang terdiri dari fluida air yang akan masuk boiler. Komponen ini berfungsi untuk menaikkan temperatur air isian sebelum masuk tangki uap (steam drum) dengan memanfaatkan kalor yang dibawa oleh aliran gas buang (Flue Gas).
e. Fan
Fan berfungsi sebagai sistem tarikan paksa dalam generator uap. Terdiri dari dua jenis fan yaitu induced draft fan dan forced draft fan. Induced draft fan adalah fan sebagai penghisap gas buang dan ditempatkan pada saluran gas buang setelah air preheater untuk dikeluarkan melalui cerobong asap/chimney. Sedangkan force draft fan
adalah fan penghembus untuk mengalirkan udara ke ruang bakar, ditempatkan sebelum
air preheater, tekanan yang disediakan fan tidak tinggi hanya untuk mengimbangi penurunan tekanan pada saluran udara sampai masuk dapur. Forced draft fan terbagi ada 2 yaitu: Primary FD Fan yang berfungsi untuk mensuplai udara segar melalui bagian kisi bawah sedangkan Secondary FD Fan berfungsi untuk menghembuskan bahan bakar hingga tersebar ke seluruh permukaan dapur (furnace).
f. Multi cyclone
Multi cyclone berfungsi untuk menangkap abu-abu dari gas buang ke chimney.
g. Air preheater
Alat ini dipergunakan untuk memanaskan air dengan udara pembakaran dari
Force Draft Fan (FDF). Adapun proses pemanasan air ini menggunakan gas buang dari pembakaran.
h. Alat penampung abu (Bottom Ash Hopper)
Untuk mencegah pencemaran udara oleh debu-debu halus maka dipasang dust cyclone atau pun airlock.
i. Cerobong asap (Chimney)