BAB 1
B O I L E R
1.1. PENGERTIAN BOILER
Boiler atau ketel uap adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam, volumnya akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui system pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem. Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan (2) Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang.
1.2. Komponen Boiler A. Evaporator
Air masuk ketel melewati pipa pengatur turun (down corner) kemudian mengisi pipa evaporator dan mengalami pemanasan oleh pembakaran bahan bakar dan air akan mendidih lalu menuju Drum ketel oleh separator dilakukan proses pemisahan antara uap dan air. Air yang tersisa akan disirkulasikan kembali ke pipa evaporator untuk dipanaskan kembali. Selanjutnya uap tersebut akan dialirkan ke superheater untuk dipanaskan lebih lanjut.
B. Pemanas Lanjut (superheater)
Pemanas lanjut atau superheater (super = lebih, heater = pemanas) ialah alat untuk memanaskan uap basah dari boiler menjadi uap yang dipanaskan lanjut. Uap yang dipanaskan lanjut bila digunakan untuk melakukan kerja dengan jalan ekspansi di dalam turbin tidak akan segera mengembun, sehingga mengurangi kemungkinan timbulnya bahaya yang disebabkan terjadinya pukulan balik atau back stroke yang diakibatkan mengembunnya uap sebelum pada waktunya sehingga menimbulkan vakum di tempat yang tidak semestinya pada daerah ekspansi.
C. Ekonomiser
D. Air Heater
Air heater adalah pemanas udara pendahuluan sebelum dimasukkan kedalam ruang bakar, sebagai pemanas digunakan gas-gas sisa hasil pembakaran sebelum dibuang ke atmosfer. Pemanasan udara pendahuluan sebelum dimasukkan ke ruang bakar berarti mengurangi kebutuhan untuk menaikkan temperatur udara di dalam ruang bakar, manfaat lain dengan memanaskan udara pembakaran terlebih dahulu adalah agar dapat mempercepat penguapan air yang terkandung dalam bahan bakar.
1.3. Prinsip Kerja Boiler
Prinsip kerja dari boiler (Saturated steam) bisa dilihat pada gambar di bawah ini.
Air Umpan setelah melalui proses pretreatment di softener atau air condensate dipompakan ke economizer.
Di economizer terjadi pemanasan awal yang memanfaatkan panas buang di chimney. Pemanasan awal dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi dari boiler.
Selanjutnya air umpan masuk ke dalam ketel tapi sebelumnya diberikan chemichal sesuai dosis yang ditentukan.
Setelah itu air umpan yang mengalami pemanasan didalam ketel uap berubah fasa menjadi steam dan siap didistribusikan.
Setelah steam berubah fasa kembali menjadi air (air condensat) maka bisa kembali dipompakan kedalam ketel kembali. Air make up hanya digunakan untuk
1.4. Jenis-jenis boiler
Boiler dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1) Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka boiler diklasifikasikan sebagai berikut:
a) Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube boilers kompetitif untuk kecepatan steam sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boilers dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.
b) Water Tube Boiler
Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk kedalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam drum.Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga.Water tube boiler yang sangat modern dirancang
Gambar . Diagram Sederhana Water Tube Boiler
Karakteristik water tube boilers sebagai berikut:
Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi eembakaran
Kurang toleran terhadae kualitas air yang dihasilkan dari elant eengolahan air.
Memungkinkan untuk tingkat efisiensi eanas yang lebih tinggi.
Berdasarkan pemakaiannya boiler dapat diklasifikasikan sebagai berikut: Boiler stasioner atau boiler tetap
Yang dimaksud boiler stasioner yaitu boiler yang didudukan pada pondasi tetap seperti boiler untuk pembangkit tenaga listrik, untuk industry, dan sebagainya. Boiler mobile atau disebut juga boiler portable
Berdasarkan letak dapur (furnace position), boiler diklasifikasikan sebagai berikut: Boiler dengan pembakaran di dalam (internal fired steam boiler)
Dalam hal ini dapur berada (pembakaran terjadi) di bagian dalam boiler. Kebanyakan boiler pipa api memakai sistem ini.
Boiler dengan pembakaran di luar (outernally fired steam boiler)
Dalam hal ini dapur berada (pembakaran terjadi) di bagian luar boiler, kebanyakan boiler pipa air memakai sistem ini.
Menurut jumlah lorong (boiler tube), boiler diklasifikasikan sebagai berikut: Boiler dengan lorong tunggal (single tube steam boiler)
Pada single tube steam boiler hanya terdapat satu lorong saja, baik itu lorong api atau saluran air saja, seperti Cornish boiler untuk single fire tube boiler dan simple vertical boiler untuk single water tube boiler.
Boiler dengan lorong ganda (multi tube steam boiler)
Multi fire tube boiler misalnya boiler Scotch dan multi water tube boiler misalnya boiler B dan W.
Berdasarkan pada poros tutup drum (shell), boiler diklasifikasikan sebagai berikut: Boiler tegak (vertical steam boiler), seperti boiler Cochran, boiler Clarkson,
dan sebagainya.
Boiler mendatar (horizontal steam boiler), seperti boiler Cornish, Lancashire, Scotch, dan sebagainya.
Menurut bentuk dan letak pipa, boiler diklasifikasikan sebagai berikut:
Boiler dengan pipa lurus, bengkok, dan berlekak-lekuk (straight, bent and sinous tubuler heating surface)
Boiler dengan pipa miring-datar dan miring tegak
Menurut sistem peredaran air, boiler diklasifikasikan sebagai berikut: Boiler dengan peredaran secara natural
Boiler dengan peredaran paksa
Pada boiler dengan sirkulasi paksa, aliran paksa diperoleh dari sebuah pompa sentrifugal yang digerakkan dengan elektrik motor. Sistem aliran paksa biasanya dipakai pada boiler bertekanan tinggi.
Berdasarkan pada sumber panasnya untuk pembuatan uap, boiler diklasifikasikan sebagai berikut:
Boiler dengan bahan bakar alami Boiler dengan dapur listrik Boiler dengan energi nuklir
SOLID FUEL BOILER
Dengan dikuranginya subsidi BBM secara drastis maka banyak industri beralih dari penggunaan Bahan bakar cair (bbm). Banyak diantaranya yang memilih boiler dengan bahan bakar padat sementara boiler dengan bahan bakar minyak sudah jarang digunakan karena tidak ekonomis lagi.
Boiler berbahan bakar padat mengganti pembakar bahan cair-nya dengan alat pembakar bahan padat (batubara,kayu,sekam padi dll). Pembakar bahan yang digunakan disesuaikan dengan, kapasitas pembakaran dan volume ruang pembakaran-nya sehingga kapasitas boilernya nanti tidak menurun terlalu banyak.
Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yangmenggunakan bahan bakar cair dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler tipe listrik. Cara kerja boiler ini ialah pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product,sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas
Kelebihan: Bahan bakar mudah untuk didapatkan dan lebih murah.
Kekurangan: Sisa pembakaran sulit untuk dibersihkan,.
Fumace, merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Adapun bagian-bagian dari fumace adalah refractory, ruang perapian,burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door. Pada praktikum yang dilakukan bagian fumace ini dapat dilihat pada
Steam Drum, merupakan tempat penampungan air panas dan
pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam). Pada praktikum yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 6. Selain itu steam drum juga berfungsi untuk memisahkan uap dan air yang dipisahkan di ruang bakar (fumace), mengatur kualitas air boiler dengan membuang kotoran-kotaran terlarut di dalam boiler melalui continuousblowdown, mengatur permukaan air sehingga tidak terjadi kekurangan saat boiler beroperasi yang dapat menyebabkan overheating pada pipa boiler. Team drum terdiri darifeed pipe, chemical pipe, sampling pipe, baffle pipe, separator, scrubber, dryer, dan dry box. Perlu diperhatikan agar level air di dalam drum tetap dijaga (agar tetap konstan) agar selalu setengah dari tinggi drum sehingga banyaknya air pengisi yang masuk ke steam drum harus sebanding dengan banyaknya uap yang meninggalkan drum.
Superheater, merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim
melalui mainsteam pipe dan siap untuk mengerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.
Air Heater, merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisai udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.
Economizer, merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari air yang terkondensai dari sitem sebelumnya maupun air umpan baru.
Safety Valve, merupakan saluran buang steam jika terjadi keadaan dimana tekanan steam melebihi kemampuan boiler menahan tekanan steam.
Cara kerja solid fuel boiler
Boiler bekerja dimana panas pembakaran yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar padat dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam, volumnya akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem. Air yang disuplai ke boiler untuk diubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan (2) Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan
DAFTAR PUSTAKA
https://boilerindo.wordpress.com/about/kenapa-menggunakan-bahan-bakar-padat/ http://mesinboiler.blogspot.com/2013/08/proses-kerja-fire-tube-boiler-mesin-uap.html http://revsangmane.blogspot.com/2015/01/jenis-jenis-boiler-berdasarkan-cara.html http://yantosumedang.blogspot.com/2014/01/cara-kerja-boiler-ketel-uap.html http://aryandriadi.blogspot.com/2013/01/prinsip-kerja-boiler-ketel-uap.html http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-boiler/
http://febrianipurba.blogspot.com/2012/11/laporan-peralatan-industri-boiler.html http://yudilesmono.blogdetik.com/2011/03/13/boiler/
Puji syukur kita panjatkan kehadhirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan nikmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini.
Makalah ini disusun dengan tujuan untuk mengetahui aplikasi mata kuliah utilitas yang khususnya pada makalah kami yang membahas tentang“SOLID FUEL BOILER’’.Kami mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan dan dosen pembimbing yang telah membantu kami dalam menyusun makalah ini hingga selesai.
Kami meminta maaf jika ada kekurangan dalam makalah ini dan kami memohon kritik dan sarannya kepada para pembaca agar kami bisa memperbaiki kesalahan dan untuk mempermudah kami dalam menyusun makalah yang lainnya di masa mendatang.
Makassar,24 Maret 2015
