TUGAS MAKALAH
TUGAS MAKALAH
UTILITAS PABRIK KIMIA II
UTILITAS PABRIK KIMIA II
“BOILER / KETEL UAP PIPA API”
“BOILER / KETEL UAP PIPA API”
Disusun Oleh:
Disusun Oleh:
1.
1. CH
CHAR
ARTI
TIKA
KA YU
YULI
LITA
TA G
G
2
2.. FE
FEBR
BRI S
I SAT
ATRI
RIA
A
3.
3. IR
IRA M
A MAR
ARLI
LINA
NA F
F
4.
4. NI
NIKI
KI FU
FUJI
JI WA
WAHY
HYUN
UNII
5
5.. SR
SRI W
I WA
AHY
HYUN
UNII
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS RIAU
UNIVERSITAS RIAU
PEKANBARU
PEKANBARU
2010
2010
BAB I BAB I
PENDAHULUAN PENDAHULUAN
Ste
Steam am gengeneraterator/por/pesaesawat wat pempembangbangkit kit uapuap/ket/ketel el uapuap/bo/boileiler r adaladalah ah suasuatu tu suatsuatuu bejana
bejana tertuttertutup up yang yang terbuterbuat at dari dari baja baja digunakan digunakan untuk untuk menghasmenghasilkan ilkan uap. uap. Atau Atau unitunit pesaw
pesawat yang daat yang dapat dipapat dipakai untuk kai untuk merubah emerubah energi pannergi panas dari baas dari bahan bakar dhan bakar diberikan kiberikan kepadaepada air melalui bagian pendidih sehingga terbentuk uap. Untuk menghasilkan uap bertekanan air melalui bagian pendidih sehingga terbentuk uap. Untuk menghasilkan uap bertekanan pada boiler diperluka
pada boiler diperlukan n panas/panas/kalor, panas ini kalor, panas ini berasaberasal dari l dari proses pembaproses pembakaran bahan bakar karan bahan bakar yang terjadi pada ruang bakar.
yang terjadi pada ruang bakar.
Uap yang dihasilkan oleh ketel uap, dipergunakan sebagai fluida kerja atau sebagai Uap yang dihasilkan oleh ketel uap, dipergunakan sebagai fluida kerja atau sebagai med
media ia pempemanas anas untuuntuk k berberbagbagai ai macamacam m kepkeperlerluan, uan, dardari i kepkeperlerluan uan rumrumah ah tangtangga ga ataatauu sampai dengan keperluan industri.
sampai dengan keperluan industri.
Proses ketel uap secara sederhana dapat digambarkan seperti proses memasak air, Proses ketel uap secara sederhana dapat digambarkan seperti proses memasak air, di
dimamana na daldalam am pepemamanasnasan an aiair r didibutbutuhkuhkan an susumbmber er eneenergi rgi papanas nas guguna na mememamasaksaknyanya.. Pem
Pemanasanasan diperan diperoleh dari oleh dari bahabahan n bakabakar r padpadat, cair, gas at, cair, gas ataataupuupun n dardari i tentenaga listraga listrik danik dan tenaga-tenaga lainnya. Proses ketel uap adalah suatu kombinasi dari peralatan-peralatan tenaga-tenaga lainnya. Proses ketel uap adalah suatu kombinasi dari peralatan-peralatan yang
yang bekebekerja rja untuntuk uk memmemproproduksduksi i panapanas s dengdengan an medmedia ia flufluida ida yang yang diuadiuapkan pkan dengdenganan kapasitas dan tekann serta temperature tertentu, pada umumnya uap tersebut dipergunakan kapasitas dan tekann serta temperature tertentu, pada umumnya uap tersebut dipergunakan diluar ketel uap.
diluar ketel uap.
Proses pemanasan pada ketel uap dilaksanakan dengan tiga tahap, yaitu sebagai Proses pemanasan pada ketel uap dilaksanakan dengan tiga tahap, yaitu sebagai berikut
berikut:: 1.
1. Proses Proses pemanaspemanasan sean sehingga ahingga air meir menjdi uanjdi uap basp basah ( ah ( wet swet steam team )) 2.
2. ProProses peses pemanmanasaasan sehin sehingga angga air jenir jenuh menuh menjadjadi uap jei uap jenuhnuh ( saturated steam )
( saturated steam ) 3.
3. PrPrososes es pepemamanasnasan an sesehinhingggga a uauap p jejenuh menjnuh menjadi uap adi uap papanas lanjnas lanjut ut ( ( susupeperherheateatedd steam ).
steam ).
Proses uap panas pada aplikasinya kadang memerlukan pengerjaan lanjut sehingga Proses uap panas pada aplikasinya kadang memerlukan pengerjaan lanjut sehingga dip
diperoeroleh leh uap uap panapanas s kerkering ing untuntuk uk pempemanasanasan an tertersebsebut. ut. SelSelain ain itu itu air air isiisian an jugjuga a perperlulu penanga
penanganan nan khusus khusus agar agar dalam dalam proseproses s pembepembentukan ntukan uap uap tidak tidak menimbmenimbulkan ulkan efek-eefek-efek fek yang
yang dapdapat at mermerugikugikan an padpada a ketketel. el. KesKeselueluruharuhan n proproses ses itu itu haruharus s dikodikontrontrol l sehsehingginggaa pelaks
pelaksanaan anaan produksproduksi i uap uap terkonditerkondisi si dan dan tidak tidak membamembahayakan hayakan bagi bagi operatoperator or dandan lingkungan sekitarnya.
Fungsi boiler yaitu sebagai penghasil uap panas, sedang didunia perminyakan uap/steam dari boiler ini digunakan untuk:
• Proses pengolahan minyak • Pemanasan minyak berat
• Sebagai fluida kerja/penggerak turbin uap, mesin uap • Membersihkan pipa minyak
Syarat-syarat Boiler Yang Baik
Boiler yang baik harus memenuhi persyaratan yang ditinjau dari segi teknis, ekonomis, maupun keselamatan kerja. Persyaratan umum yang harus dipenuhi adalah:
• Hemat dalam pemakaian bahan bakar.
• Pengoperasian fleksibel ( dapat menyesuaikan naik turunnya beban ).
• Konstruksi ringkas dan sederhana agar mudah dalam pengoperasian dan
perawatannya.
• Mempunyai system pembuangan lumpur yang baik. • Dapat menghasilkan uap yang bersih
• Material yang digunakan memenuhi standar yang berlaku.
• Dilengkapi peralatan pengaman yang memenuhi standar dari dinas pengawasan
keselamatan kerja Departemen Tenaga Kerja.
• Jumlah panas yang hilang karena radiasi harus sekecil-kecilnya.
• Peredaran gas panas dari pembakaran harus baik sehingga transfer panas dapat
maksimal.
• Perbandingan ruang uap dan air, saluran luar dan sirkulasi air yang memadai • Boiler harus dapat dioperasikan dalam waktu singkat.
Klasifikasi Boiler
Berdasarkan isi tube/pipa:
• Boiler lorong api
• Boiler pipa api (fire tube/smoke tube boiler) • Boiler pipa air (water tube boiler)
BAB II
ISI
2.1 Boiler/ Ketel Uap Pipa Api
Konstruksi ketel uap pipa api terdiri dari sebuah silinder atau tangki berisi air dimana didalam tangki tersebut terdapat susunan pipa-pipa/tube yang dialiri oleh gas asap. Pipa-pipa ini merupakan pengembangan ketel uap lorong api dengan pengembangan sebagai berikut :
• Volume kecil (isi air ketel ) dibuat lebih kecil
• Luas bidang pemanas dapat diusahakan lebih besar
• Ruang aliran gas asap dapat diperbesar sehingga aliran gas asap tidak cepat
keluar dari ketel uap.
Dengan usaha-usaha diatas dapat dicapai efisiensi ketel yang lebih besar dan kapasitas ketel dapat diperbesar tetapi masih kurang dari 10 ton/jam dengan tekanan kurang dari 20 atm. Pada umumnya ketel uap pipa-pipa api masih mempunyai lorong api yang berfungsi sebagai ruang bakar.
2.2 Jenis-jenis Boiler/Ketel Uap Pipa Api 1. Ketel Uap Schots
Ketel uap ini direncanakan agar api dan asap selalu bersinggungan dengan dinding-dinding yang berbatasan dengan air atau uap, dari kotak api melalui pipa- pipa mencapai cerobong asap menuju keluar. Kekurangan dari jenis ini adalah besarnya drum ketel, terlebih lagi menggunakan tiga silinder. Drum ketel yang besar memerlukan dinding yang tebal sehingga untuk kapasitas yang besar ketel
Gambar 1: Ketel Uap Schots.
Keterangan gambar : 1. Pintu bahan bakar 2. Pintu angin bawah
3. Batang-batang rangka bakar 4. Penyangga batang rangka bakar 5. Jembatan api
6. Silinder api
7. Kotak api (flame case) 8. Pipa-pipa api (fire pipe) 9. Jembatan panunjang
10.Baut-baut dan mur penunjang 11.Lubang orang
2. Ketel Uap Kombinasi
Ketel uap ini merupakan bentuk penyempurnaan dari ketel uap schots. Memerlukan dua buah drum ketel dengan posisi diatas dan dibawah. Silinder-silinder ini ditempatkan pada bagian bawah sedangkan pipa-pipanya pada bagian atas. Keuntungan dari ketel uap ini adalah pemakaian drum ketel dapat lebih kecil diameternya dan bias lebih tipis, juga dapat dipasang sekaligus dengan superheater dan economizer.
Gambar 2: Ketel Uap Kombinasi.
Keterangan gambar :
1. Pintu bahan bakar 2. Pintu angin bawah
3. Batang-batang rangka bakar
4. Penyangga batang-batang rangka bakar 5. Lapisan bahan bakar padat
6. Sumuran abu = Ash pit 7. Jembatan api = Fire Bridge 8. Silinder api = Fire Sylinder 9. Kotak api = Fire Box
10. Pipa-pipa api = Fire Pipe 11. Kotak asap = Smoke box
13. Kolong gas asap = Flue Gas Canal 14. Cerobong asap = Chimney
15. Drum bawah = Lower drum 16. Drum atas = Upper drum
17. Pipa penghubung uap drum bawah ke drum atas 18. Dom uap = steam dom
19. Pipa pengambilan uap kenyang dari drom uap 20. Pipa uap kenyang menuju kepemanas lanjut uap
21. Tabung pembagi uap kenyang = saturated steam header 22. Pipa-pipa pemanas lanjut uap = superheater pipes
23. Tabung pengumpul uap yang dipanaskan lanjut = Superheater steam header
24. Keran uap utama = Main steam valve
25. Uap yang dipanaskan lanjut menu kepemakaian 26. Tembokkan ketel
27. Pondasi ketel
3. Ketel Uap Lokomotif
Prinsip kerja dari ketel ini adalah pada bagian belakang ketel uap lokomotif terdapat sebuah tunku yang merupakan kotak api dan pada bawah tungku terdapat rangka bakar yang digunakan membakar bahan bakar. Didlam pipa-pipa api ini ditempatkan pipa-pipa pemanas lanjut uap (superheater) tergantung dari besar kecilnya tabung api. Uap panas lanjut yang dihasilkan ketel uap ini akan melakukan ekspansididlam mesin uap yorak atau turbin uap yang akan menggerakkan roda-roda lokomotif.
Gambar 3: Ketel Uap Lokomotif
Keterangan gambar : 1. Pintu bahan bakar
2. Batang-batang rangka bakar 3. Kotak api
4. Jembatan api
5. Tabung- tabung api 6. Pipa-pipa api = fire pipe 7. Kotak asap = smoke box 8. Cerobong asap = chimney 9. Dom uap = steam dom 10. Pengambilan uap 11. Keran uap utama
12. Batang-batang pengatur pengambilan uap 12a.Tuas (handle) pengatur
13. Pipa uap kenyang menuju super heater 14. Header atau pembagi uap kenyang 15. Pipa-pipa superheater
16. Header (pengumpulan) uap dipanaskan 17. Pipa uap yang dipanaskan lanjut
19. Tangki ketel
4. Ketel Pipa Api Tegak
Kelemahan dari pipa api tegak adalah : a. Gas panas cepat keluar.
b. Pipa api bagian atas tidak didinginkan secara langsung sehingga cepat rusak.
c. Pemanasan awal cukup lama → isi air terlalu besar dibanding luas pemanasan.
d. Uap yang terbentuk cenderung menempel pada pipa. e. Kapasitas rendah.
f. Tekanan kerja rendah.
5. Ketel Uap Pipa Api Cochran
Konstruksi ketel uap api cochran berupa silinder dengan pipa-pipa horizontal, keuntungannya adalah :
a. Pipa tidak dilapisi uap
b. Ruang bakar berada dibawah sehingga sirkulasi air lebih baik c. Pondasi cukup sempit
Gambar 4: Ketel Uap Pipa Api Tegak Dan Cochran 2.3 Peralatan Ketel Uap
A. Peralatan Utama
1. Dapur atau Furnace
Furnace atau ruang bakar pada ketel uap berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses pembakaran bahan bakar.
2. Drum ketel
Tempat untuk menampung air umpan yang merupakan bahan baku uap serta sebagai tempat uap yang telah terbentuk. Selain sebagai tempat penampung air dan uap juga merupakan bodi / casing dari ketel itu sendiri.
3. Pipa / Tube boiler
Pipa-pipa didalam boiler yang meneruskan perpindahan panas hasil pembakaran dimana sebagai media laluan gas panas dari furnace.
4. Burner
Burner atau sering biasa disebut gun burner merupakan alat pengabut bahan bakar untuk membentuk partikel-partikel kecil dan bercampur dengan udara
sehingga mudah terbakar dengan sempurna. 5. Superheater
Alat untuk menaikkan suhu uap jenuh dari penguapan air langsung menjadi uap panas lanjut tanpa diikuti kenaikan tekanan.
6. Blower
Blower pada ketel uap ( force draft fan) yang berfungsi sebagai penghasil udara pada proses pembakaran didalam furnace.
7. Cerobong asap
Bagian boiler yang berfungsi untuk mengeluarkan gas sisa pembakaran.
B. Peralatan Pengaman (Appendages)
Appendages ketel uap yaitu alat pengaman yang wajib dipasang pada pesawat ketel uap sebelum pesawat tersebut diizinkan untuk dioperasikan.
Appendages pada boiler/ketel uap peralatan-peralatan pengaman antara lain : 1. Gelas Penduga (Water level indicator)
Gelas penduga atau disebut water level indicator berfungsi untuk mengetahui tinggi permukaan air didalam ketel agar dapat dapat dikontrol.
Gambar 6: Gelas Penduga
2. Katup pengaman / Safety Valve
Pada boiler Wanson katup pengaman berfungsi sebagai pencegah terjadinya ledakan yang ditimbulkan oleh tekanan uap yang berlebih pada ketel. Umumnya katup pengaman dibuat dua macam, yaitu:
a. Katup pengaman dengan pembebanan b. Katup pengaman dengan pegas/spring
Gambar 7: Katup Pengaman Dengan Pengungkit Dan Beban Tunggal
3. Alat penunjuk tekanan / Pressure Gauge
Alat penunjuk tekanan adalah alat yang digunakan untuk menunjukan tekanan uap pada ketel secara langsung.
Gambar 8: Manometer
4. Main Valve dan Check Valve
Main valve adalah katub saluran utama untuk keluaran uap, sedangkan Check valve berfungsi untuk mencegah aliran balik uap atau air umpan ketel.
Gambar 9: Main Valve
5. Lobang Lalu Orang dan Tangan (Main Hole dan Hand Hole)
Main Hole dan Hand Hole digunakan untuk tujuan perbaikan dan pembersihan bagian dalam drum ketel uap.
6. Pluit bahaya / Flute
Berfungsi untuk memberikan tanda peringatan kepada operator apabila permukaan air didalam boiler turun sampai batas minimum agar operator dapat
mengambil tindakan pengamanan.
Gambar 10: Peluit Bahaya
7. Katup/keran pembuangan (Blow Down Valve)
Berfungsi untuk mengeluarkan kotoran lumpur dan endapan atau sedimen yang terkumpul didasar drum ketel. Selain itu juga berfungsi untuk mengurangi level air ketel maupun mengosongkan air ketel apabila diperlukan.
Gambar 11: Katup Pembuangan
8. Feed Check Valve
Kran penahan aliran balik ini digunakan untuk mencegah terjadinya aliran balik dari dalam ketel jika terjadi kemacetan pompa umpan dan kebocoran pipa saluran.
Gambar 12: Kran Penahan aliran balik
9. Prop leleh
Prop leleh dipasang pada plat mahkota dibagian ruang pembakaran. Tujuanya untuk memadamkan api didalam ruang pembakaran ketel lorong api jika permukaan air di dalam ketel turun sampai batas yang membahayakan.
10. Plat nama / Name Plate
Pada sebuah ketel harus dilengkapi dengan name plate yang terbuat dari tembaga. Dalam plat nama ini tertulis data-data tentang spesifikasi dari ketel tersebut. Name Plate harus disahkan oleh instansi yang berwenang.
Gambar 13: Plat Nama
11. Stop valve
Digunakan untuk mengatur produksi uap dari boiler. Katup ini dilengkapi dengan peralatan Non Return Valve yang berfungsi sebagai check valve.
12. Sumbat Lebur (Fusible plug)
Dipasang pada plat mahkota lorong api dari furnace. Untuk memadamkan api dalam furnace, bila permukaan air turun sampai batas yang membahayakan. Sumbat lebur tersebut umumnya terbuat dari timah.
13. Garis Api (Fire Line)
Terbuat dari plat tembaga dibentuk tanda panah, yang dipasang pada bagian luar ketel, sebagai tanda penunjukan bagian tertinggi dari ketel (lorong atau pipa api) yang berhubungan langsung dengan gas panas. Permukaan air
terendah dari bejana ketel adalah:
• Untuk ketel kapal dan locomotif : 150 mm di atas garis api
• Untuk ketel darat : 100 mm di atas garis api
Terdiri dari dua keran cerat, yang dipasang di luar bejana ketel, digunakan untuk menentukan tinggi permukaan air, bila permukaan air tidak terlihat lagi pada gelas penduga.
3. Peralatan Penunjang 1. Sand filter
Alat ini digunakan untuk menjernihkan dan menyaring kotoran-kotoran yang terkandung dalam boiler.
2. Softener
Berfungsi untuk melunakan air dengan cara pertukaran ion agar air umpan boiler memenuhi syarat.
3. Tangki penampung air umpan
Digunakan untuk menampung air lunak sebelum dipompa ke deaerator.
4. Pompa air umpan
Berfungsi untuk memompa air dari tangki penampung air lunak ke bejana deaerator.
5. Deaerator
Bejana berbentuk silinder ini berfungsi untuk menghilangkan gas-gas O2dan CO2
didalam air umpan, agar setelah air masuk kedalam ketel tidak terjadi korosi didalam ketel sehingga umur ketel bisa bertahan lama. Alat ini juga berfungsi sebagai pemanas awal air umpan.
6. Kompresor
Berfungsi untuk memproduksi udara bertekanan yang dibutuhkan untuk keperluan peralatan instrumentasi pada boiler.
7. Accumulator
Berfungsi untuk menampung uap sementara sebelum didistribusikan.
8. Instumentasi
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Steam generator/pesawat pembangkit uap/ketel uap/boiler adalah suatu bejana tertutup yang terbuat dari baja digunakan untuk menghasilkan uap atau unit pesawat yang dapat dipakai untuk merubah energi panas dari bahan bakar diberikan kepada air melalui bagian pendidih sehingga terbentuk uap.
Klasifikasi Boiler, Berdasarkan isi tube/pipa: Boiler lorong api, Boiler pipa api (fire tube/smoke tube boiler), Boiler pipa air (water tube boiler) dan Boiler kombinasi.
Boiler/ Ketel Uap Pipa Api, Konstruksi ketel uap pipa api terdiri dari sebuah silinder atau tangki berisi air dimana didalam tangki tersebut terdapat susunan pipa-pipa/tube yang dialiri oleh gas asap.
Jenis-Jenis Boiler / Ketel Uap Pipa Api yaitu Ketel Uap Schots, Ketel Uap Kombinasi,Ketel Uap Lokomotif, Ketel Pipa Api Tegak, dan Ketel Uap Pipa Api Cochran.
3.2 Saran
Kami juga menyadari bahwa makalah ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami menerima kritik dan saran yang positif dan membangun dari rekan-rekan pembaca untuk penyempurnaannya. Semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita
DAFTAR PUSTAKA
Archie W. Culp, Jr dan Sitompul Darwin, 1996, “ Prinsip-Prinsip Konversi Energi”, Erlangga, Jakarta.
Djokosetyardio, M.J, 1989, “Ketel Uap”, Pradnya Paramita, Jakarta. http://translate.google.co.id/translate?hl=id&sl=en&u=
