BOILER (Mesin Uap)
Ruang Lingkup Pengertian
Mesin Uap
Proses
Pembentukan Uap
Bahan
Bakar dan Sistem Pembakaran
Bagian-Bagian Klasifikasi Syarat
Utama Mesin Uap
Mesin Uap
dan Teknik Teknik Pengolahan Air untuk Mesin Uap
Pengertian Boiler (M esin Uap) Seperangkat alat yang dioperasikan untuk menghasilkan uap dengan menggunakan air sebagai bahan baku. •
Uap dipergunakan untuk keperluan diluar mesin uap. •
Energi panas untuk proses pemanasan air diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar dan udara pada •
Proses Pembentukan Uap A B = Pemanasan air (kalor sensibel) B C = Perubahan fasa air ke uap pada T konstan (kalor laten) C D = Uap berekspansi (proses dying ) D A = Kondensasi uap pada T tetap. K = Titik kritis K L = Kurva cair jenuh K M = Kurva uap jenuh –
–
–
–
–
–
Bahan Bakar dan alatnya •
Bahan Bakar Padat : batu bara, arang, sekam, briket, biomass
ALAT: Tungku, rangka bakar •
Bahan Bakar Cair : minyak bumi dan turunannya
ALAT: Rotating, Spray, Pressure Burner •
Bahan Bakar Gas : Gas alam, gas tambang, gas rawa
ALAT: Bunsen Burner
Bagian-Bagian Ketel Uap Ruang Bakar
Pipa-Pipa Penguap
Ekonomizer
Superheater
Air Preheater
Dust Collector
Cerobong dan Ventilator
Ruang Bakar FUNGSI: tempat berlangsungnya pembakaran Konstruksi dinding tungku, a.l : Dinding
Bailey
Dinding
selapis pipa air
Dinding
berupa pipa air yang bersirip
Dinding
berupa pipa air yang berduri dan disemen batu tahan api
Pipa-pipa Penguap FUNGSI: tempat berlangsungnya penguapan Klasifikasi: pipa pipa aliran naik (riser) Pipa-pipa aliran turun (down comer) Pipa penguap pancaran Pipa penguap konveksi Pipa penyalur uap Pipa penampung uap
Superheater FUNGSI : untuk memanaskan uap jenuh menjadi uap panas lanjut. Berdasarkan proses perpindahan panasnya Superheater
Konveksi
Superheater
Pancaran atau Radiant Superheater.
Superheater Kombinasi.
Ekonomizer FUNGSI : memanfaatkan gas panas yang meninggalkan superheater yang masih cukup tinggi temperaturnya sekitar 500 oC hingga 800oC Keuntungannya : 1Biaya perawatan lebih murah. Efisiensi thermis meningkat. Biaya operasi menjadi lebih hemat .
Air Preheater FUNGSI : memanfaatkan gas panas yang keluar dari ekonomiser untuk memanaskan udara sebelum dimasukkan ke dalam tungku atau ruang bakar. 3 jenis Air Preheater : Plat, Regenerasi, dan Pipa
Air Preheater: Pipa
Dust Collector FUNGSI: membersihkan gas asap yang keluar melalui cerobong agar tidak menimbulkan polusi udara terhadap lingkungan sekitarnya Jenis-jenis (dust collector ): Sistem mekanis kering : siklon, multisiklon Sistem mekanis basah : sistem hujan buatan, sistem adhesi. Sistem elektrostatis.
Cerobong FUNGSI : menghasilkan isapan alamiah untuk mengalirkan gas asap ke luar dari mesin uap dengan kecepatan tertentu, mengatasi kerugian gesekan aliran gas asap yang terjadi, mulai dari rangka bakar atau pembakar (burner ), hingga ke luar dari cerobong, diharapkan setinggi mungkin sehingga tidak mengganggu lingkungan sekitarnya. Tarikan paksa diperlukan jika ketinggian maksimum cerobong tidak mampu mengalirkan gas asap atau cerobong memang tidak terlalu tinggi
Ventilator FUNGSI : menciptakan isapan paksa Tiga jenis sistem tarikan paksa, yaitu; sistem tarikan tekan; fan dipasang sebelum ruang bakar. sistem tarikan isap; fan dipasang sebelum cerobong sistem tarikan kombinasi; 2 fan dipasang sebelum ruang bakar dan sebelum cerobong. •
•
•
Jenis – Jenis Ketel Uap 1. Ketel Pipa Api (Fire Tube Boiler); gas asap untuk memanaskan air akan melalui silinder api, lorong lorong api dan pipa pipa ataupun tabung api yang dibagian luarnya terdapat air. Produksi uap maksimum 10 kg uap/jam dengan tekanan maksimum 24 kgf/cm2. (Cornwall dan ketel Lancashire, Schots, Kombinasi,Lokomotif dan Lokomobil,Ketel Tegak, ketel Cochran dan variannya) –
–
Ketel Pipa Api
Jenis – Jenis Ketel Uap 2. Ketel Pipa Air (Water Tube Boiler) air di dalam pipa pipa dipanaskan oleh api atau asap dibagian luarnya, bertekanan sedang, antara 45 kgf/cm2 sampai 140 kgf/cm2, produksi uap 1000 ton uap/jam. –
Contohnya: Ketel Seksi, Ketel Yarrow, Ketel Babcock dan Wilcock,Ketel Pancaran.
Jenis – Jenis Ketel Uap Ketel Yarrow
Jenis – Jenis Ketel Uap 3. Ketel Pipa Air dengan Perencanaan Khusus direncanakan dengan berbagai maksud antara lain; - tekanan kerja tinggi dan tekanan kerja superkritis, melebihi 225 kg/cm 2. - dapat menggunakan bahan bakar nuklir. -dapat menggunakan air dengan kualitas agak rendah a.Contoh: Ketel Siklus Ganda dengan variannya reaktor nuklir, Ketel tekanan kerja superkritis, yaitu ketel Benson, ketel Sulzer, ketel Universal pressure boiler, Ketel Loffler atau siklus uap (circulating steam boiler). d. Ketel Velox dan ketel dengan tungku bertekanan.
Alat perlengkapan Sesuai undang-undang alat perlengkapan a,l: •
Keran pembersih dan sorong pembersih
•
Keran pengisi air dan keran penutup
•
Gelas penduga
•
Peluit bahaya
•
Manometer
•
Keran penutup uap induk
Alat perlengkapan Gelas penduga
Alat perlengkapan
Manometer
Karakteristik Ketel Uap kerja dari mesin uap (P);kg/cm2, Pa, bar atau atm.
Tekanan
Produksi
uap setiap jam atau kapasitas penguapan (m); kg/jam atau ton/jam.
Luas
panas penguapan (F); m2
Produksi
uap spesifik (Le); kg/m2 jam
Efisiensi
ketel uap (k )
Kebutuhan panas Uap Q = m x ( h boiler + h reheater)
Q= Kebutuhan panas, kJ/jam m= produksi uap (kg/jam) h boiler= entalpi uap keluar ketel-entalpi air masuk ketel (kJ/kg) h reheater=entalpi uap keluar reheaterentalpi uap masuk reheater (kJ/kg)
Luas panas penguapan Q F = ------------------
k. t rata-rata F =luas bidang, m2 K= angka perpindahan panas rata-rata([KJ/m2 jam oC] t rata-rata = Selisih temperatur rata-rata api /gas asap terhadap air atau uap.
Beban Ketel Spesifik (L ) e dan Faktor Penguapan Q Le = ----
; Le = beban ketel spesifik [Kguap/m 2 jam]
F m uap = --------
; = faktor penguapan (kg uap/kg bb)
m bahan bakar
Effisiensi (h1-h2) = ------------- x 100 % k Q low Kelipatan penguapan (aliran massa / aliran bahan bakar). H1 = entalphi dari uap. H2 = entalphi dari air pengisi. Qlow= Nilai pembakaran terendah bahan bakar.
Pengolahan Air Syarat air pengisi mesin uap: air murni, PH netral 7 dengan kesadahan lebih kecil dari 500 ppm. Air pengisi harus diolah dng cara: Mekanis : penyaringan, penyulingan, pengendapan Kimiawi: demineralisasi; penambahan water softener; resin untuk menghilangkan kandungan Ca dan Mg, deaerasi; penambahan chemical water untuk menaikkan kadar PH air yang bisa menjadi netral, menghilangkan gas O2
