TUGAS MAKALAH UTILITAS PABRIK KIMIA II “BOILER / KETEL UAP PIPA API”
Disusun Oleh: 1. 2. 3. 4. 5.
CHAR CHARTI TIKA KA YULI YULITA TA G FEBR FEBRII SAT SATRI RIA A IRA IRA MAR MARLI LINA NA F NIKI NIKI FUJI FUJI WAHY WAHYUN UNII SRI SRI WA WAHYUN HYUNII
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2010
BAB I PENDAHULUAN
Steam Steam generat generator/p or/pesa esawat wat pembang pembangkit kit uap/ket uap/ketel el uap/bo uap/boile ilerr adalah adalah suatu suatu suatu suatu bejana tertutup tertutup yang terbuat terbuat dari baja digunakan untuk menghasilkan menghasilkan uap. Atau unit pesawat pesawat yang dapat dapat dipakai dipakai untuk merubah energi energi panas panas dari bahan bahan bakar diberikan diberikan kepada kepada air melalui bagian pendidih sehingga terbentuk uap. Untuk menghasilkan uap bertekanan pada boiler diperlukan diperlukan panas/kalor, panas/kalor, panas ini berasal berasal dari proses pembakaran pembakaran bahan bakar yang terjadi pada ruang bakar. Uap yang dihasilkan oleh ketel uap, dipergunakan sebagai fluida kerja atau sebagai media media pemanas pemanas untuk untuk berbag berbagai ai macam macam keperl keperluan, uan, dari dari keperl keperluan uan rumah rumah tangga tangga atau atau sampai dengan keperluan industri. Proses ketel uap secara sederhana dapat digambarkan seperti proses memasak air, dima dimana na dalam dalam pema pemanas nasan an air air dibut dibutuhk uhkan an sumb sumber er energi energi panas panas guna guna mema memasak saknya nya.. Pemanas Pemanasan an diperoleh diperoleh dari bahan bahan bakar bakar padat, padat, cair, gas ataupu ataupun n dari dari tenaga tenaga listrik listrik dan tenaga-tenaga lainnya. Proses ketel uap adalah suatu kombinasi dari peralatan-peralatan yang bekerja bekerja untuk untuk mempro memproduks duksii panas panas dengan dengan media media fluida fluida yang diuapkan diuapkan dengan dengan kapasitas dan tekann serta temperature tertentu, pada umumnya uap tersebut dipergunakan diluar ketel uap. Proses pemanasan pada ketel uap dilaksanakan dengan tiga tahap, yaitu sebagai berikut: berikut: 1. Proses pemanasan pemanasan sehingga sehingga air air menjdi menjdi uap uap basah basah ( wet steam steam ) 2. Proses Proses peman pemanasa asan n sehingga sehingga air air jenuh jenuh menjad menjadii uap jenuh jenuh ( saturated steam ) 3. Pros Proses es pema pemanas nasan an sehin sehingg ggaa uap uap jenuh jenuh menjadi menjadi uap panas panas lanjut lanjut ( supe superhe rheate ated d steam ). Proses uap panas pada aplikasinya kadang memerlukan pengerjaan lanjut sehingga dipero diperoleh leh uap panas panas kering kering untuk untuk pemanas pemanasan an terseb tersebut. ut. Selain Selain itu air isian isian juga juga perlu perlu penanganan penanganan khusus agar dalam proses proses pembentukan pembentukan uap tidak menimbulkan menimbulkan efek-efek efek-efek yang dapat dapat merugik merugikan an pada pada ketel. ketel. Keselu Keseluruha ruhan n proses proses itu harus harus dikontro dikontroll sehingg sehinggaa pelaksanaan pelaksanaan produksi produksi uap terkondisi terkondisi dan tidak membahayakan membahayakan bagi operator operator dan 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)
•
Boiler kombinasi
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 uap menjadi mahal.
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. Silindersilinder 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 12. Lorong gas asap sebelah kanan dan kiri drum ketel
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 rodaroda 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 18. Penghembusan
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 d. Permukaan air cukup luas sehingga uap bebas memisahkan diri dari air
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
14. Keran Coba (Trial Valve)
: 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 O2 dan 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
Berfungsi mengatur operasi pengolahan dan pengendali variabel proses.
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 semua.amin.
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= http://www.furnacesuppliers.com/fire
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul BOILER. Di dalam makalah ini, lebih spesifik membahas tentang Ketel Uap Api. Makalah ini bertujuan untuk memenuhi nilai tugas yang diberikan oleh Dosen pembimbing dan supaya pembaca dapat lebih mengenal tentang BOILER. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen yang telah memberikan mata kuliah dan motivasi kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada orang tua yang selalu memberikan doa dan motivasi bagi penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih atas kerjasama dari kelompok dalam menyelesaikan makalah ini. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis menerima kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun makalah ini dan untuk kesempurnaan makalah ini. Penulis mengucapkan terima kasih atas perhatiannya.
Pekanbaru, 26 Maret 2010
Penulis
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.............................................................................................
DAFTAR ISI..........................................................................................................
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................
BAB II ISI..........................................................................................................................
BAB III PENUTUP.............................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................
