7 Penyediaan Steam

UTILITAS PENYEDIAAN STEAM STEAM

ANDI M IQBAL A ASFAR

SASARAN PEMBELAJARAN Maha Mahasi sisw swa a da dapa patt menj menjel elas ask kan car ara a kerja erja boil ile er Mahasiswa dapat menjelaskan sifat-sifat uap Mahasiswa dapat menghitung kualitas uap ANDI M IQBAL A ASFAR

BOILER •

•

•

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air pana panass atau steam. am. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digu igunakan untuk mengalirka rkan panas ke suat suatu u pros proses. es. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam, volumenya akan meningkat sekitar 1.600 kali ANDI M IQBAL A ASFAR

Pengkajian Boiler

Sistem boiler

sistem air umpan

sistem steam


sistem bahan bakar

Sistem Air Umpan Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan

Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam 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. ANDI M IQBAL A ASFAR

Sistem Steam 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 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



Komponen dari boiler Furnace • Mrp tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace siantaranya : refractory , ruang perapian, burner , exhaust for flue gas, charge and discharge door .

Steam Drum • Mrp tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam).

Superheater • Mrp tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.

Air Heater • Mrp ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.

Economizer • Mrp ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari air yang terkondensasi dari sistem sebelumnya maupun air umpan baru.

Safety valve • saluran buang steam jika terjadi keadaan dimana tekanan steam melebihi kemampuan boiler menahan tekanan steam.

Blowdown valve • Saluran yang berfungsi membuang endapan yang berada di dalam pipa steam. ANDI M IQBAL A ASFAR


Boiler Limbah Panas Jika tersedia limbah panas pada suhu sedang atau tinggi, boiler limbah panas dapat dipasang secara ekonomis.

Jika kebutuhan steam lebih dari steam yang dihasilkan menggunakan gas buang panas, dapat digunakan burner tambahan yang menggunakan bahan bakar.

Hal ini banyak digunakan dalam pemanfaatan kembali panas dari gas buang dari turbin gas dan mesin diesel.



Klasifikasi Boiler 1. Berdasarkan tipe pipa 2. Berdasarkan bahan bakar yang digunakan 3. Berdasarkan kegunaan boiler 4. Berdasarkan konstruksi boiler 5. Berdasarkan tekanan kerja boiler 6. Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar 7. Berdasarkan material penyusun boiler ANDI M IQBAL A ASFAR

Klasifikasi Boiler berdasarkan tipe pipa Fire Tube • karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang rendah. • Cara kerja : proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas yang dihasilkan dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air.

Water Tube • menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang tinggi. • Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air ANDI M IQBAL A ASFAR

No. 1

Tipe Boiler Fire Tube

Keuntungan Proses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkan settingkhusus Investasi awal boiler ini murah Bentuknya lebihcompact dan portable Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler

2

Water Tube

Kerugian Tekanan operasi steamterbatas untuk tekanan rendah 18 bar Kapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya. Nilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack

Kapasitas steam besar sampai 450 TPH

Proses konstruksi lebih detail

Tekanan operasi mencapai 100 bar

Investasi awal relatif lebih mahal

Penanganan air yang masuk ke dalam Nilai effisiensinya relatif lebih tinggi boiler perlu dijaga, karena lebih sensitif dari fire tube boiler untuk sistem ini, perlu komponen pendukung untuk hal ini Karena mampu menghasilkan kapasitas Tungku mudah dijangkau untuk dan tekanan steam yang lebih besar, melakukan pemeriksaan, maka konstruksinya dibutuhkan area pembersihan, dan perbaikan. yang luas




Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar No.

Tipe Boiler

1

Solid Fuel

Keuntungan Bahan baku mudah didapatkan. Murah konstruksinya.

2

3

4

Oil Fuel

Gaseous Fuel

Electric

Sisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan. Bahan bakunya mudah didapatkan. Harga bahan bakar paling murah. Paling baik nilai effisiensinya. Paling mudah perawatannya. Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya. ANDI M IQBAL A ASFAR

Kerugian Sisa pembakaran sulit dibersihkan Sulit mendapatkan bahan baku yang baik. Harga bahan baku paling mahal. Mahal konstruksinya. Mahal konstruksinya. Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi. Paling buruk nilai effisiensinya. Temperatur pembakaran paling rendah.

Solid Fuel • harga bahan baku pembakaran relatif << bahan bakar cair dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler tipe listrik. • Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.

Oil Fuel • Harga bahan bakar paling mahal. Nilai efisiensi lebih baik jika dibandingkan bahan bakar padat dan listrik • Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar cair (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan sumber panas

Electric • Harga bahan bakar < bahan bakar cair. Efisiensi <<<< • Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai sumber panas.

Gaseous Fuel • Harga bahan bakar < bahan bakar jenis lain. Efisiensi >>> • Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen dan sumber panas. ANDI M IQBAL A ASFAR

Berdasarkan kegunaan boiler Power Boiler • Fungsi utamanya sebagai penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steam digunakan untuk menjalankan proses industri. • Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar, sehingga mampu memutar steam turbin dan menghasilkan listrik dari generator.

Industrial Boiler • Fungsi utama utamanya sebagai penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses industri dan sebagai tambahan pemanas.

• Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang sedang.

Commercial Boiler • Fungsi utamanya sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai tambahan untuk menjalankan proses operasi komersial. • Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang rendah.

Residential Boiler • Fungsi utamanya sebagai penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan. • Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah

Heat Recovery Boiler • Fungsi utamanya sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai. Hasilsteam ini digunakan untuk

menjalankan proses industri. • Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar. ANDI M IQBAL A ASFAR

No.

1

2

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

Konstruksi awal relatif mahal.

Power Boiler

Dapat menghasilkan listrik dan sisa steamdapat menjalankan proses industri. Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggi

Perlu diperhatikan faktor safety.

Penanganan boiler lebih mudah.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.

Industrial Boiler Konstruksi awal relatif murah. Penanganan boiler lebih mudah.

3

Commercial Boiler


Konstruksi awal relatif murah. Penanganan boiler lebih mudah. 4

Residential Boiler


Konstruksi awal relatif murah. Penanganan boiler lebih mudah. 5

Heat Recovery Boiler Konstruksi awal relatif murah.



Berdasarkan Tekanan Kerja Boiler Low Pressure Boilers • tekanan steam operasi < 15 psig  steam =160 psig • temperatur < 250 0F

High Pressure Boilers • tekanan steam operasi > 15 psig  steam yang dihasilkan >160 psig • temperatur > 250 0F


No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

Tekanan rendah sehingga Tekanan yang dihasilkan rendah, penanganannya tidak terlalu tidak dapat membangkitkan rumit listrik. 1

2

Low Pressure

High Pressure

Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri

Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu diperhatikan aspek keselamatannya.

Area yang dibutuhkan besar dan biaya konstruksi lebih mahal darilow pressure boiler ANDI M IQBAL A ASFAR

Berdasarkan konstruksi boiler Package Boiler

Site Erected Boiler


Berdasarkan Cara Pembakaran Bahan Bakar Stoker Combustion

• bahan bakar padat untuk melakukan pembakaran, bahan bakar padat dimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui conveyor ataupun manual. Tipe ini memiliki sisa pembakaran yang harus diatangani berupa bottom ash atau fly ash yang dapat mencemari lingkungan.

Pulverized Coal • proses ini menghancurkan batu bara dengan ball mill atau roller mill sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 1 mm. kemudian batu bara berupa bubuk ini disemprotkan ke dalam ruang pembakaran

Firing Combustion • memanfaatkan bahan bakar cair, padat, dan gas untuk melakukan pembakaran, pemanasan yang terjadi lebih merata • Cara kerja : bahan bakar cair digunakan sebagai preliminary firing fuel dimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah tercapai temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal nozzle atau gas nozzle

Fluidized Coal • proses ini menghancurkan batu bara dengan crusher, sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 2 mm. Pada proses ini pembakaran dilakukan dalam lapisan pasir, batu bara akan langsung membara jika mengenai pasir.


No.

Tipe Boiler

Keuntungan Konstruksinya relatif sederhana.

1

Stoker Combustion

Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung.

Efisiensi relatif tinggi 2

Kerugian Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak

Pulverized

Effisiensi relatif rendah Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.

Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran. Efisiensi relatif tinggi 3

Fluidized Bed

Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 10000C sehingga tidak menimbulkan NOX Limbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikit

4

Firing

Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.

Panas yang dihasilkan lebih merata Effisiensi relatif lebih baik ANDI M IQBAL A ASFAR

Konstruksi relatif rumit, perlu nozzle.

Berdasarkan material penyusun boiler

Steel

• bahan baku utama boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam.

Cast Iron

• bahan baku utama boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steam. ANDI M IQBAL A ASFAR

Kualitas Uap Uap kering dan uap basah (dry steam and wet steam)

• Pada prakteknya, uap sering mengandung titik-titik air dan tidak dapat dikatakan sebagai uap jenuh kering. Kualitas uap ditentukan oleh fraksi keringnya (dryness fraction) yaitu perbandingan antara uap kering sempurna yang ada didalam uap. • Sebagai contoh, entalpi spesifik uap pada 7 barg dengan fraksi kering 0,95 ANDI M IQBAL A ASFAR

Kualitas Uap Dalam 1 kg uap berisi 0,95 kg uap kering dan 0,05 kg air serta hanya ada 0,95 entalpi penguapannya, sehingga

hg = hf +  hfg =721,4 + (0,95 x 2047,7) = 2667 kJ/kg Harga ini menunjukkan adanya selisih sebesar 102,4 kJ/kg dari entalpi spesifik uap seperti tertera pada tabel uap untuk uap jenuh kering bertekanan 7 bar.


Comparison of energy to raise steam at 10 bar g


Fig. 4.1 Temperature enthalpy phase diagram


The temperature/enthalpy diagram


•

Contoh: uap dengan kualitas uap 0,95 diturunkan dari 6 bar g ke 1 bar g dengan menggunakan katup penurun tekanan (a pressure reducing valve). Tentukan kondisi uap keluar dari katup penurun tekanan? ANDI M IQBAL A ASFAR





Table Uap Pada 6 bar g → hf=697,5 kJ/kg & hfg =2066 kJ/kg Pada 1 bar g → hf=505,6 kJ/kg & hfg=2201,1 kJ/kg Tot entalpi sebenarnya saat masuk pada 6 bar g = hf +  hfg = 697,5 +0,95 (2066) = 2660,2 kJ/kg Dengan anggapan bahwa uap pada tekanan 1 bar g adalah uap kering ( = 100%) maka tot entalpi uap = hf + hfg = 505,6 + 2201,1 = 2706,7 kJ/kg Karena total entalpi uap pada 6 bar g lebih rendah dari total entalpi uap pada 1 bar g maka uap tersebut bukanlah uap superheated dan masih terdapat kandungan air.


7 Penyediaan Steam

Recommend Documents