makalah boiler .docx

DEDI HARIYANTO 101411008

BOILER ( KATEL UAP )

D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 0


BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Steam generator/pesawat pembangkit uap/ketel uap/boiler adalah suatu 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. Untuk menghasilkan uap bertekanan pada boiler diperlukan panas/kalor, panas ini berasal dari proses pembakaran bahan bakar yang terjadi pada ruang bakar.

Uap yang dihasilkan oleh ketel uap,

dipergunakan sebagai fluida kerja atau sebagai media pemanas untuk berbagai macam keperluan, dari keperluan rumah tangga atau sampai dengan keperluan industri. Proses ketel uap secara sederhana dapat digambarkan seperti proses memasak air, dimana dalam pemanasan air dibutuhkan sumber energi panas guna memasaknya. Pemanasan diperoleh dari bahan bakar padat, cair, gas ataupun dari tenaga listrik dan tenaga-tenaga lainnya. Proses ketel uap adalah suatu kombinasi dari peralatan-peralatan yang bekerja untuk memproduksi panas dengan media fluida yang diuapkan 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: 1. Proses pemanasan sehingga air menjdi uap basah ( wet steam ) 2. Proses pemanasan sehingga air jenuh menjadi uap jenuh ( saturated steam ) 3. Proses pemanasan sehingga uap jenuh menjadi uap panas lanjut ( superheated steam). Proses uap panas pada aplikasinya kadang memerlukan pengerjaan lanjut sehingga diperoleh uap panas kering untuk pemanasan tersebut. Selain itu air isian juga perlu penanganan khusus agar dalam proses pembentukan uap tidak menimbulkan efek-efek yang dapat merugikan pada ketel. Keseluruhan proses itu harus dikontrol sehingga pelaksanaan produksi uap terkondisi dan tidak membahayakan bagi operator dan lingkungan sekitarnya. Fungsi boiler yaitu sebagai penghasil uap panas, sedang didunia perminyakan uap/steam dari boiler ini digunakan untuk: D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 1




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


Boiler 2


Gambar 1.1. Diagram skematis Ruang Boiler (Anonim, 2009)

1.2 Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan Boiler ? 2. Bagaimana sistem kerja Boiler ? 3. Apa saja tipe-tipe dan klasifikasi dari Boiler ? 4. Apa saja bagian-bagian dari Boiler ? 5. Bagaimana sketsa komponen-komponen serta prinsip instrumentasi atau alat ukur pada Boiler ? 6. Bagaimana perawatan umum untuk Boiler ? 1.3 Tujuan Penulisan makalah ini memiliki beberapa tujuan, antara lain : 1. Mengetahui pengertian Boiler 2. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari Boiler 3. Mengetahui tipe-tipe dan klasifikasi dari Boiler 4. Mengetahui komponen-komponen dari Boiler 5. Mengetahui bentuk atau sketsa serta prinsip kerja instrumentasi atau alat ukur pada Boiler 6. Mengetahui cara perawatan umum pada Boiler

BAB II D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 3


BOILER 2.1 Pengertian Boiler Boiler 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 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 menggunakan limbah panas pada gas buang. Prinsip Kerja Boiler Boiler atau ketel uap merupakan sebuah alat untuk menghasilkan uap, dimana terdiri dari dua bagian yang penting : dapur pemanasan, yaitu untuk menghasilkan panas yang didapat dari pembakaran bahan bakar dan boiler proper, yaitu sebuah alat yang mengubah air menjadi uap. Fluida panas (uap) kemudian disirkulasikan dari ketel untuk berbagai proses dalam aplikasi industri, seperti untuk penggerak, pemanas, dan lain-lain. Energi D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 4


kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler. Hal-hal yang mempengaruhi effisiensi boiler adalah bahan bakar dan kualitas air umpan boiler. Parameter-parameter yang mempengaruhi kualitas air umpan boiler antara lain : 1.

Oksigen terlarut : Dalam jumlah yang tinggi dapat menyebabkan korosi pada peralatan

2.

boiler.

Kekeruhan : Dapat mengendap pada perpipaan dan peralatan proses serta mengganggu

3.

proses.

pH : Bila tidak sesuai dengan standart kualitas air umpan boiler dapat menyebabkan korosi pada peralatan.

4.

Kesadahan : Merupakan kandungan ion Ca dan Mg yang dapat menyebabkan kerak pada peralatan dan perpipaan boiler sehingga menimbulkan local overheating.

2.2 Klasifikasi Boiler 2.2.1

Berdasarkan tipe pipa

a. Fire Tube Tipe boiler pipa api memiliki 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. Besar dan konstruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan boiler D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 5


tersebut. 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 Fire tube di mana api berada dalam tubing-tubing dengan cairan berada di luar. Karakteristik: 

Biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil (12.000 kg/jam) dengan tekanan rendah sampai sedang (18 kg/cm2).



Dalam operasinya dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas atau bahan bakar padat.



Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boiler dikonstruksi sebagai paket boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar

b. Water tube Tipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang tinggi. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa (air berada dalam tubing dengan api berada di luar), kemudian panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudiansteam yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuahsteam-drum. Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan primary superheater baru steamdilepaskan ke pipa utama distribusi. Didalam pipa air, air yang mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut di dalam air tesebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus diperhatikan terhadap tipe ini. Karakteristik: 

Tingkat efisiensi panas yang dihasilkan cukup tinggi.



Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air. Sehingga air harus dikondisikan terhadap mineral dan kandungankandungan lain yang larut dalam air.



Boiler ini digunakan untuk kebutuhan tekanan steam yang sangat tinggi


Boiler 6


seperti pada pembangkit tenaga. 

Kapasitas steam antara 4.500-12.000 kg/jam dengan tekanan sangat tinggi.



Menggunakan bahan bakar minyak dan gas untuk water tube boiler yang dirakit dari pabrik



Menggunakan bahan bakar padat untuk water tube boiler yang tidak dirakit di pabrik.

Tabel 2.1. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa.

No.

Tipe Boiler

1

Fire Tube

2

Water Tube

2.2.2

Keuntungan Kerugian Proses pemasangan mudah Tekanan operasi steamterbatas dan cepat, Tidak untuk tekanan rendah 18 bar membutuhkan settingkhusus Kapasitas steam relatif kecil Investasi awal boiler ini (13.5 TPH) jika diabndingkan murah dengan water tube Tempat pembakarannya sulit Bentuknya lebihcompact dijangkau untuk dibersihkan, dan portable diperbaiki, dan diperiksa kondisinya. Nilai effisiensinya rendah, Tidak membutuhkan area karena banyak energi kalor yang yang besar untuk 1 HP boiler terbuang langsung menuju stack Kapasitas steam besar Proses konstruksi lebih detail sampai 450 TPH Tekanan operasi mencapai Investasi awal relatif lebih mahal 100 bar Penanganan air yang masuk ke Nilai effisiensinya relatif dalam boiler perlu dijaga, karena lebih tinggi dari fire tube lebih sensitif untuk sistem ini, boiler perlu komponen pendukung untuk hal ini Karena mampu menghasilkan Tungku mudah dijangkau kapasitas dan tekanan steam untuk melakukan yang lebih besar, maka pemeriksaan, pembersihan, konstruksinya dibutuhkan area dan perbaikan. yang luas

Klasifikasi berdasarkan bahan bakar yang digunakan


Boiler 7


a. Solid Fuel Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan 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. Karakteristik:  Harga bahan baku relatif lebih murah dari boiler yang menggunakan bahan bakar cair dan listrik 

Nilai efisiensinya lebih baikdari boiler tipe listrik.

b. Oil Fuel Tipe boiler bahan bakar cair memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dbandingkan dengan boiler 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. Karakteristik:  Harga bahan baku pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe boiler. 

Nilai efisiensinya lebih baik dari boiler berbahan bakar padat dan listrik

c. Gaseous Fuel Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakar. Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen dan sumber panas.

Karakteristik: D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 8




Harga bahan baku pembakaran paling murah dibandingkan semua tipe boiler



Nilai efisiensi lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler

d. Electric Tipe boiler listrik memiliki karakteristik : harga bahan baku pemanasan relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair. Nilai effisiensi dari tipe ini paling rendah jika dbandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakarnya. Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai sumber panas. Karakteristik: 

Harga bahan baku relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair



Nilai efisiensinya paling rendah dari semua tipe boiler

Tabel 2.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.

No. 1

2

3

4

Tipe Boiler Solid Fuel

Keuntungan Kerugian Bahan baku mudah didapatkan. Sisa pembakaran sulit dibersihkan Sulit mendapatkan bahan baku yang Murah konstruksinya. baik. Sisa pembakaran tidak banyak Oil Fuel Harga bahan baku paling mahal. dan lebih mudah dibersihkan. Bahan bakunya mudah Mahal konstruksinya. didapatkan. Harga bahan bakar paling Gaseous Fuel Mahal konstruksinya. murah. Sulit didapatkan bahan bakunya, Paling baik nilai effisiensinya. harus ada jalur distribusi. Electric Paling mudah perawatannya. Paling buruk nilai effisiensinya. Mudah konstruksinya dan Temperatur pembakaran paling mudah didapatkan sumbernya. rendah.

2.2.3

Klasifikasi berdasarkan kegunaan boiler


Boiler 9


a. Power Boiler Tipe power boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steamdigunakan 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. Karakteristik: 

Kegunaan utamanya sebagai penghasil steam untuk pembangkit listrik



Sisa steam digunakan sebagai proses industri.

b. Industrial Boiler Tipe industrial boiler memiliki karakteristik : kegunaan 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. Karakteristik: 

Kegunaan steam utamanya untuk menjalankan proses industri dan sebagai tambahan panas.



Steam memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang sedang.

c. Commercial Boiler Tipe commercial boiler memiliki karakteristik : kegunaan 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. Karakteristik: 

Kegunaan steam utamanya untuk menjalankan proses operasi komersial.



Steam memiliki kapasitas yang besar dan tekanan rendah.


Boiler 10


d. Residential Boiler Tipe residential boiler memiliki karakteristik : kegunaan 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. Karakteristik: 

Memiliki tekanan dan kapasitas steam yang rendah



Kegunaan utamanya yaitu sebagai penghasil steam tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan.

e. Heat Recovery Boiler Tipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan 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. Karakteristik: 

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar



Kagunaan utamanya sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai



Hasil steam ini digunakan untuk menjalankan proses industri.

Tabel 2.3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan.

No. 1

2

3

Tipe Boiler

Keuntungan Kerugian Dapat menghasilkan listrik Power Boiler dan sisa steamdapat Konstruksi awal relatif mahal. menjalankan proses industri. Steam yang dihasilkan Perlu diperhatikan faktor memiliki tekanan tinggi safety. Penanganan boiler lebih Steam yang dihasilkan Industrial Boiler mudah. memiliki tekanan rendah. Konstruksi awal relatif murah. Commercial Penanganan boiler lebih Steam yang dihasilkan


Boiler 11


Boiler

4

5

mudah. Konstruksi murah. Residential Penanganan Boiler mudah. Konstruksi murah. Heat Recovery Penanganan Boiler mudah. Konstruksi murah.

memiliki tekanan rendah. awal

relatif

boiler

lebih Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. relatif

awal boiler awal

lebih Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. relatif

2.2.4 Klasifikasi berdasarkan konstruksi boiler a. Package Boiler Tipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler. b. Site Erected Boiler Tipe site erected boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman dilakukan per komponen. Tabel 2.4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.

No.

Tipe Boiler

1

Package Boiler Mudah pengirimannya.

2

Site Boiler

Keuntungan

Kerugian Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya.

Dibutuhkan waktu yang Komponen-komponen boiler singkat untuk mengoprasikan tergantung pada produsen boiler. setelah pengiriman. Tekanan dan kapasitas Erected Sulit pengirimannya, memakan kerjanya dapat disesuaikan biaya yang mahal. keinginan. Komponen-komponen boiler Perlu waktu yang cukup lama dapat dipadukan dengan setelah boiler berdiri, setelah produsen lain. proses pengiriman.

2.2.5 Klasifikasi berdasarkan tekanan kerja boiler


Boiler 12


a. Low Pressure Boilers Tipe low pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan dibawah 160 psig atau temperatur dibawah 250 0F b. High Pressure Boilers Tipe high pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan steam operasi diatas 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan diatas 160 psig atau temperatur diatas 250 0F Tabel 2.5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.

No. Tipe Boiler 1

2

Keuntungan Kerugian Tekanan rendah sehingga Tekanan yang dihasilkan Low Pressure penanganannya tidak terlalu rendah, tidak dapat rumit membangkitkan listrik. Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat Tekanan tinggi sehingga membangkitkan listrik dan penanganannya perlu High Pressure sisanya dapat didaur ulang diperhatikan aspek untuk mengoprasikan proses keselamatannya. industri Area yang dibutuhkan besar dan biaya konstruksi lebih mahal darilow pressure boiler

2.2.6 Klasifikasi berdasarkan cara pembakaran bahan bakar a. Stoker Combustion Tipe stoker combustion memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan 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. D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 13


b. Pulverized Coal Cara kerja : 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. c. Fluidized Coal Cara kerja : 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. d. Firing Combustion Tipe firing memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar cair, padat, dan gas untuk melakukan pembakaran, pemanasan yang terjadi lebih merata. Cara kerja : bahan bakar cair digunakan sebagai preliminary firing fueldimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah tercapai temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal nozzle atau gas nozzle. Tabel 2.6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.

No. 1

Tipe Boiler Stoker Combustion

2

Pulverized

3

Fluidized Bed

Keuntungan Konstruksinya sederhana.

Kerugian relatif Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung. Effisiensi relatif rendah Konstruksinya rumit dan Efisiensi relatif tinggi membutuhkan dana investasi yang mahal. Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran. Konstruksinya rumit dan Efisiensi relatif tinggi membutuhkan dana investasi yang mahal. Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 10000C


Boiler 14


4

Firing

sehingga tidak menimbulkan NOX Limbah yang diproduksi Konstruksi pembakaran lebih sedikit perlu nozzle. Panas yang dihasilkan lebih merata Effisiensi relatif lebih baik

relatif

rumit,

2.2.7 Klasifikasi berdasarkan material penyusun boiler a. Steel Tipe boiler dari bahan steel memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam. b. Cast Iron Tipe boiler dari bahan cast iron memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steam. Tabel 2.7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.

No. 1

Tipe Boiler Steel

2

Cast Iron

Keuntungan Kerugian Kuat dan tahan lama. Biaya relatif mahal. Dapat dialiri steamuntuk Konstruksi lebih rumit. tekanan tinggi. Biaya relatif murah. Rentan dan mudah rusak. Konstruksi lebih Dapat dialiri steam untuk sederhana. tekanan yang terbatas.

2.3 Tipe-tipe boiler 2.3.1 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 boiler biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube boiler kompetitif untuk kecepatan steam sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boiler dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan


Boiler 15


ekonomis, sebagian besar fire tube boiler dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar. Cara kerja: Proses pengapian terjadi di dalam

pipa, kemudian

panas yang dihasilkan

dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Besar dan konstruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan boiler tersebut. Karakteristik: 

Biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil (12.000 kg/jam) dengan tekanan rendah sampai sedang (18 kg/cm2).



Dalam operasinya dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas atau bahan bakar padat.



Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boiler dikonstruksi sebagai paket boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar

Gambar 2.1. Fire Tube Boiler (Anonim,2009)

2.3.2 Water Tube Boiler D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 16


Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa – pipa masuk ke dalam drum. Air yang tersikulasi 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 dengan kapasitas steam antara 4.500-12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube boiler yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube boiler yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket. Cara kerja : Proses pengapian terjadi di luar pipa. Panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan pipa yang berisi air. Air umpan itu sebelumnya dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer. Steam yang dihasilkan kemudian dikumpulkan terlebih dahulu di dalam sebuah steam drum sampai sesuai. Setelah melalui tahap secondary superheater dan primary superheater, baru steam dilepaskan ke pipa utama distribusi. Karakteristik water tube boiler sebagai berikut : 

Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran



Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air. Sehingga air harus dikondisikan terhadap mineral dan kandungankandungan lain yang larut dalam air



Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi



Boiler ini digunakan untuk kebutuhan tekanan steam yang sangat tinggi seperti pada pembangkit tenaga.



Kapasitas steam antara 4.500-12.000 kg/jam dengan tekanan sangat tinggi.



Menggunakan bahan bakar minyak dan gas untuk water tube boiler yang dirakit dari pabrik



Menggunakan bahan bakar padat untuk water tube boiler yang tidak dirakit di pabrik.


Boiler 17


Gambar 2.2 Water Tube Boiler (Anonim, 2009)

2.3.3 Paket Boiler/ kombinasi boiler Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada saat dikirim ke pabrik, hanya memerlukan pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk dapat beroperasi. Paket boiler biasanya merupakan tipe shell and tube dengan rancangan fire tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi. Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:  Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat.  Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas konvektif yang baik.  Sistem forced atau induced draft menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik.  Sejumlah lintasan/pass menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik.  Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya. Boiler tersebut dikelompokkan berdasarkan jumlah pass/lintasannya yaitu berapa kali gas pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan sebagai lintasan pertama setelah itu kemudian satu, dua, atau tiga set pipa api. Boiler yang D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 18


paling umum dalam kelas ini adalah unit tiga pass/lintasan dengan dua set firetube/pipa api dan gas buangnya keluar dari belakang boiler.

Gambar 2.3. Jenis Paket Boiler 3 Pass, bahan bakar Minyak (Gunawan Candra, 2011)

2.3.4 Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (FBC) Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistem pembakaran yang konvensional dan memberikan banyak keuntungan antara lain rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, barang tolakan dari tempat pencucian pakaian, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler fluidized bed memiliki kisaran kapasitas yang luas yaitu antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam. Bila udara atau gas yang terdistribusi secara merata dilewatkan keatas melalui bed partikel padat seperti pasir yang disangga oleh saringan halus, partikel tidak akan terganggu pada kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan udaranya berangsur-angsur naik, terbentuklah suatu keadaan dimana partikel tersuspensi dalam aliran udara sehingga bed tersebut disebut “terfluidisasikan”. Dengan kenaikan kecepatan udara selanjutnya, terjadi pembentukan gelembung, turbulensi yang kuat, pencampuran cepat dan pembentukan permukaan bed yang rapat. Bed partikel padat menampilkan sifat cairan mendidih dan terlihat seperti fluida yang disebut D-3 Teknik Kimia POLBAN

“bed gelembung fluida Boiler 19


(bubbling fluidized bed)”. Jika partikel pasir dalam keadaan terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu nyala batubara, dan batubara diinjeksikan secara terus menerus ke bed, batubara akan terbakar dengan cepat dan bed mencapai suhu yang seragam. Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) berlangsung pada suhu sekitar 840°C hingga 950°C. Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu fusi abu, maka pelelehan abu dan permasalahan yang terkait didalamnya dapat dihindari. Suhu pembakaran yang lebih rendah tercapai disebabkan tingginya koefisien perpindahan panas sebagai akibat pencampuran cepat dalam fluidized bed dan ekstraksi panas yang efektif dari bed melalui perpindahan panas pada pipa dan dinding bed. Kecepatan gas dicapai diantara kecepatan fluidisasi minimum dan kecepatan masuk partikel. Hal ini menjamin operasi bed yang stabil dan menghindari terbawanya partikel dalam jalur gas. Tingkat turbulensi ini juga dipengaruhi kecepatan masuk fluidizing air. Turbulensi dari fluidized bed akan mempengaruhi pencampuran udara dengan bahan bakar (batu bara), semakin turbulen bed dari FBC, maka pencampuran bahan bakar dengan udara akan semakin baik, tetapi ada saatnya di mana kecepatan udara akan memperburuk pola pengembangan fluidized bed, yaitu ketika kecepatan masuk fluidizing air terlalu besar. Jika hal ini terjadi, maka fluidized bed akan terlalu mengembang, akibatnya fluidized bed akan ikut mengalir ke atas. Hal ini tentu tidak diinginkan sebab fluidized bed akan terlalu kacau dan tidak dapat dikontrol. Oleh karena itu, saya akan mencoba menganalisa kontur energi kinetik turbulen pembakaran dan kontur pengembangan fluidized bed.


Boiler 20


Gambar 2.4 Fluidized Bed Combtion (FBC) (Gunawan Candra, 2011)

2.3.5 Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah dengan sebuah fluidized bed combustor. Sistem seperti telah dipasang digabungkan dengan water tube boiler/ boiler pipa air konvensional. Batubara dihancurkan menjadi ukuran 1 – 10 mm tergantung pada tingkatan batubara dan jenis pengumpan udara ke ruang pembakaran. Udara atmosfir yang bertindak sebagai udara fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan dengan tekanan, setelah diberi pemanasan awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa dalam bed yang membawa air pada umumnya bertindak sebagai evaporator. Produk gas hasil pembakaran melewati bagian super heater dari boiler lalu mengalir ke economizer, ke pengumpul debu dan pemanas awal udara sebelum dibuang ke atmosfir.


Boiler 21


Gambar 2.5 Skema Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler (Bima, 2012)

Gambar 2.6 Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler di industry (Bima, 2012)

2.3.6 Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 22


Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Laju panas yang dilepas dalam bed sebanding dengan tekanan bed sehingga bed yang dalam digunakan untuk mengekstraksi sejumlah besar panas. Hal ini akan meningkatkan efisiensi pembakaran dan peyerapan sulfur dioksida dalam bed. Steam dihasilkan didalam dua ikatan pipa, satu di bed dan satunya lagi berada diatasnya. Gas panas dari cerobong menggerakan turbin gas pembangkit tenaga. Sistem PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau pembangkit tenaga dengan siklus gabungan (combined cycle). Operasi combined cycle (turbin gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.

Gambar 2.7 Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler (Johan, 2011)

2.3.7 Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC) Dalam sistem sirkulasi, parameter bed dijaga untuk membentuk padatan melayang dari bed. Padatan diangkat pada fase yang relatif terlarut dalam pengangkat padatan, dan sebuah down-comer dengan sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi padatan. Tidak terdapat pipa pembangkit steam yang terletak dalam bed. Pembangkitan dan pemanasan berlebih steam berlangsung di bagian konveksi, dinding air, pada keluaran pengangkat/ riser. Boiler CFBC pada umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan lebih dari 75 – 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 23


tungku boiler CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2 yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.

Gambar 2.8 CFBC Boiler (Anonim, 2010)

2.3.8 Stoker Fired Boilers Stokers diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chain-gate atau traveling-gate stoker. 

Spreader stokers Spreader stokers memanfaatkan kombinasi pembakaran suspensi dan pembakaran grate. Batubara diumpankan secara kontinyu ke tungku diatas bed pembakaran batubara. Batubara yang halus dibakar dalam suspensi; partikel yang lebih besar akan jatuh ke grate, dimana batubara ini akan dibakar dalam bed batubara yang tipis dan pembakaran cepat. Metode pembakaran ini memberikan fleksibilitas yang baik terhadap fluktuasi beban, dikarenakan penyalaan hampir terjadi secara cepat bila laju pembakaran meningkat. Karena hal ini, spreader stoker lebih disukai dibanding jenis stoker lainnya dalam berbagai penerapan di industri.


Boiler 24


Gambar 2.9 Spreader Stoker Boiler (Indriawati, 2005)



Chain-grate atau traveling-grate stoker Batubara diumpankan ke ujung grate baja yang bergerak. Ketika grate bergerak sepanjang tungku, batubara terbakar sebelum jatuh pada ujung sebagai abu. Diperlukan tingkat keterampilan tertentu, terutama bila menyetel grate, damper udara dan baffles, untuk menjamin pembakaran yang bersih serta menghasilkan seminimal mungkin jumlah karbon yang tidak terbakar dalam abu. Hopper umpan batubara memanjang di sepanjang seluruh ujung umpan batubara pada tungku. Sebuah grate batubara digunakan untuk mengendalikan kecepatan batubara yang diumpankan ke tungku dengan mengendalikan ketebalan bed bahan bakar. Ukuran batubara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan terbakar sempurna pada waktu mencapai ujung grate.

Gambar 2.10 Traveling Grate Boiler (Ivan, 2012)


Boiler 25


2.3.9 Pulverized Fuel Boiler Kebanyakan boiler stasiun pembangkit tenaga yang berbahan bakar batubara menggunakan batubara halus, dan banyak boiler pipa air di industri yang lebih besar juga menggunakan batubara yang halus. Teknologi ini berkembang dengan baik dan diseluruh dunia terdapat ribuan unit dan lebih dari 90 persen kapasitas pembakaran batubara merupakan jenis ini. Untuk batubara jenis bituminous, batubara digiling sampai menjadi bubuk halus, yang berukuran +300 micrometer (μm) kurang dari 2 persen dan yang berukuran dibawah 75 microns sebesar 70-75 persen. Harus diperhatikan bahwa bubuk yang terlalu halus akan memboroskan energi penggilingan. Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak akan terbakar sempurna pada ruang pembakaran dan menyebabkan kerugian yang lebih besar karena bahan yang tidak terbakar. Batubara bubuk dihembuskan dengan sebagian udara pembakaran masuk menuju plant boiler melalui serangkaian nosel burner. Udara sekunder dan tersier dapat juga ditambahkan. Pembakaran berlangsung pada suhu dari 1300 - 1700 °C, tergantung pada kualitas batubara. Waktu tinggal partikel dalam boiler biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel harus cukup kecil untuk pembakaran yang sempurna. Sistem ini memiliki banyak keuntungan seperti kemampuan membakar berbagai kualitas batubara, respon yang cepat terhadap perubahan beban muatan, penggunaan suhu udara pemanas awal yang tinggi dll. Salah satu sistem yang paling populer untuk pembakaran batubara halus adalah pembakaran tangensial dengan menggunakan empat buah burner dari keempat sudut untuk menciptakan bola api pada pusat tungku.

Gambar 2.11 Pembakaran tangensial untuk bahan bakar halus (Yuriandi, 2010)


Boiler 26


2.3.10 Boiler Limbah Panas Dimanapun 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. Jika steam tidak langsung dapat digunakan, steam dapat dipakai untuk memproduksi daya listrik menggunakan generator turbin uap. Hal ini banyak digunakan dalam pemanfaatan kembali panas dari gas buang dari turbin gas dan mesin diesel.

Gambar 2.12 Skema sederhana Boiler Limbah Panas (Anonim, 2009)

2.3.11 Pemanas Fluida Termis Saat ini, pemanas fluida termis telah digunakan secara luas dalam berbagai penerapan untuk pemanasan proses tidak langsung. Dengan menggunakan fluida petroleum sebagai media perpindahan panas, pemanas tersebut memberikan suhu yang konstan. Sistem pembakaran terdiri dari sebuah fixed grate dengan susunan draft mekanis. Pemanas fluida termis modern berbahan bakar minyak terdiri dari sebuah kumparan ganda, konstruksi tiga pass dan dipasang dengan sistem jet tekanan. Fluida termis, yang bertindak sebagai pembawa panas, dipanaskan dalam pemanas dan disirkulasikan melalui peralatan pengguna.Disini fluida memindahkn panas untuk proses melalui penukar panas, kemudian fluidanya dikembalikan ke pemanas. Aliran fluida termis pada ujung pemakai dikendalikan oleh katup pengendali yang dioperasikan secara pneumatis, berdasarkan suhu operasi. Pemanas beroperasi pada api D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 27


yang tinggi atau rendah tergantung pada suhu minyak yang kembali yang bervariasi tergantung beban sistem. Keuntungan pemanas tersebut adalah: 

Operasi sistem tertutup dengan kehilangan minimum dibanding dengan boiler steam.



Operasi sistem tidak bertekanan bahkan untuk suhu sekitar 250 0C dibandingkan kebutuhan tekanan steam 40 kg/cm2 dalam sistem steam yang sejenis.



Penyetelan kendali otomatis, yang memberikan fleksibilitas operasi.



Efisiensi termis yang baik karena tidak adanya kehilangan panas yang diakibatkan oleh blowdown, pembuangan kondensat dan flash steam. Faktor ekonomi keseluruhan dari pemanas fluida termis tergantung pada

penerapan spesifik dan dasar acuannya. Pemanas fluida thermis berbahan bakar batubara dengan kisaran efisiensi panas 55-65 persen merupakan yang paling nyaman digunakan dibandingkan

dengan

hampir

kebanyakan

boiler.

Penggabungan

peralatan

pemanfaatankembali panas dalam gas buang akan mempertinggi tingkat efisiensi termis selanjutnya.

Gambar 2.13 Konfigurasi Pemanas Fluida Termis (Energi Mechin, India)

2.4 Bagian-Bagian Boiler 2.4.1 Bagian Utama Boiler


Boiler 28


Boiler atau ketel uap terdiri dari berbagai komponen yang membentuk satu kesatuan sehingga dapat menjalankan operasinya, diantaranya: a. Furnace Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace diantaranya: refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door. Ruang bakar atau lorong api ini digunakan untuk memanaskan air. Diameternya kurang dari 1 meter. Api yang dihasilkan adalah hasil pengabutan dari bahan bakar, udara dan bahan lain yaitu LPG serta dengan bantuan elektroda untuk penyalaan awal. Api yang dihasilkan tersebut dihembuskan ke seluruh lorong api oleh motor blower dan melewati pipa-pipa api sampai terjadi proses penguapan.Biasanya lorong pipa api di dalam boiler dibuat bergelembung memanjang dengan tujuan: 

Menghambat jalannya panas atau gas dari hasil reaksi pembakaran



Memperluas bidang yang dipanaskan



Pada saat pemuaian akibat pembakaran, lorong api dapat fleksibel

Gambar 2.14 Furnace (Imam Budi, 2009)

b. Steam Drum Komponen ini merupakan tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam). D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 29


Tangki atau drum sering disebut juga badan ketel uap yaitu tempat beroperasinya ketel uap di dalamnya terdapat instrument-instrumen yang menjalankan proses pemindah panas seperti lorong api dan pipa api, dalam badan ketel inilah sejumlah air ditampung untuk dipanaskan.

Gambar 2.15 Stem drum (Anonim, 2011)

c. Superheater Komponen ini merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.

Gambar 2.16 Skema Superheater (Anonim, 2011)

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 D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 30


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. Superheater terdiri atas 3 tingkat yaitu Superheater I, Superheater IB dan Superheater II, kontrol temperatur menggunakan feed water spraying (Attamperator), Attemperator I diletakkan diantara Superheater I dan Superheater IB, Attemperator II diletakkan diantara Superheater IB dan Superheater II. d. Air Heater Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.

Gambar 2.17 Air Heater (Anonim, 2011)

Fungsinya merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran. 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. e. Pipa Api Adalah pipa-pipa dengan diameter 55 mm yang jumlahnya mencapai 1062 D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 31


buah yang fungsinya untuk menguapkan air.

f. Burner Yaitu perangkat dari ketel uap yang berfungsi menyemprot bahan bakar ke dalam ruang pembakaran sehingga pembakaran mudah terjadi.

Gambar 2.18 Sketsa Burner (Salman, 2011)

g. Cerobong Asap Yaitu perangkat dari ketel uap yang berfungsi meneruskan atau membuang asap sisa reaksi pembakaran yang terjadi di dalam boiler dengan tujuan menyalurkan gas asap bekas supaya tidak mengotori atau mengganggu lingkungan sekitar. Di dalam cerobong asap ini terdapat water spray yang fungsinya untuk menyemprotkan air di dalam cerobong supaya abu dari sisa pembakaran jatuh ke bawah dan mengalir ke bak sedimen.

Gambar 2.19 Cerobong Asap (Salman, 2011)


Boiler 32


h. Economizer Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari air yang terkondensasi dari sistem sebelumnya maupun air umpan baru sebelum masuk ke dalam ketel. Economizer terdiri dari pipa-pipa air yang ditempatkan pada lintasan gas asap sebelum meninggalkan ketel. Gas asap yang akan melewati cerobong temperaturnya masih cukup tinggi sehingga merupakan kerugian panas yang besar bila gas asap tersebut langsung dibuang lewat cerobong. Gas asap yang masih panas ini yang akan dimanfaatkan untuk memanaskan air isian ketel.

Gambar 2.20 economizer (Salman. 2011)

2.4.2 Alat Bantu Ketel Uap (Boiler) Appendages adalah alat-alat perlengkapan ketel uap/boiler yang dapat bekerja sendiri dan dipasang dengan maksud untuk menjamin agat ketel uap/boiler dapat bekerja dengan aman. Adapun yang termasuk alat bantu ketel uap sebagai berikut: a. Gelas Penduga Gelas penduga adalah suatu alat yang digunakan untuk mengetahui ketinggian permukaan air dalam pesawat ketel uap. Pemasangan gelas penduga pada pesawat ketel uap sekurang-kurangnya 2 buah dan tentang pemasangannya dengan ketinggian maksimum 100 mm dibawah garis api.


Boiler 33


Gambar 2.21 Gelas Penduga (Andi Agus, 2011)

b. Katup Pengaman (Safety Valve) Katup pengaman mempunyai fungsi untuk menjaga tekanan kerja ketel uap agar tidak melebihi tekanan maksimum. Katup pengaman ini akan bekerja dengan sendirinya apabila terjadi kelebihan tekanan kerja yaitu uap akan dikeluarkan sehingga ketel bekerja sesuai dengan tekanan yang diinginkan. Namun apabila melebihi tekanan maksimal dan katup ini tidak berfungsi maka akan menyebabkan peledakan. Terdapat empat macam jenis katup pengaman, yaitu: 

Lever safety valve Berfungsi untuk menjaga tekanan boiler tetap aman. Jika ada tekanan yang melebihiseting, maka katup akan terangkat dari kedudukannya dan uap akan keluar secaraotomatis,sehngga tekanan dalam air akan turun.



Dead weight safety valve Umumnya dipakai pada boiler yang diam. Pada tekanan normal pemberat akanmenyebabkan katup terletak pada kedudukannya. Jika tekanan melebihi seting, katupakan terangkat dari kedudukannya dan uap akan keluar sehingga tekanan normallagi. Jumlah pemberat disesuaikan dengan tekanan perencanaan.


Boiler 34




High steam and lower safety valve Katup ini terletak di puncak pada ketel uap Cornish dan Lancashire. Katup inidigunakan jika tekanan kerja uap lebih besar daripada seting, dan jika level air dalam boiler terlalu rendah.



Spring loaded safety valve Biasanya dipakai pada boiler yang bergerak, misalnya pada kereta api. Terdapat duakatup yang di tempatkan pada dudukan katup. Jika tekanan melebihi seting, makauap mendesak katup.

Gambar 2.22 Safety valve (Andi Agus, 2011)

c. Katup Uap Induk Katup ini berfungsi untuk mengalirkan uap hasil dari pesawat ketel uap. Katup ini diletakkan tepat di atas tangki ketel. Pengaturan kapasitas uap yang disalurkan dapat dilakukan dengan mengatur kran katup uap induk.


Boiler 35


Gambar 2.23 Katup Uap Induk (Andi Agus, 2011)

d. Manometer Manometer ini digunakan sebagai alat untuk menunjukkan tekanan uap pada ketel uap. Pemasangan manometer ini ditujukan agar besar kecilnya tekanan di dalam ketel uap dapat diketahui sehingga memudahkan untuk mengontrolnya. Penempatan manometer adalah pada bagian dimana uap hampir tidak mengalir, kebanyakan manometer yang dipasang adalah manometer bourdon.

Gambar 2.24 Manometer (Andi Agus, 2011)

e. Katup Buang (Blow Down Valve) Katup buang adalah katup untuk membuang segala kotoran-kotoran yang mengendap pada dasar tangki, endapan ini apabila tidak dibersihkan atau dibuang maka akan menyebabkan aliran buntu dan akhirmya membahayakan boiler tersebut. D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 36


Katup ini juga berfungsi untuk membuang sebagian air dari dalam ketel karena permukaan terlalu tinggi. Permukaan air yang terlalu tinggi menyebabkan uap yang dihasilkan terlalu banyak mengandung air.

Gambar 2.25 Blow Down Valve (Andi Agus, 2011)

f. Garis Api Garis api adalah garis horizontal pada plat logam yang ditempelkan pada permukaan luar dinding ketel uap yang merupakan batas tertinggi bagian ketel uap yang mendapatkan pemanasan gas asap. Permukaan air di dalam ketel tidak boleh turun sampai di bawah garis api. Jika hal itu terjadi maka temperatur dinding ketel di atas pemukaan air akan turun sehingga bagian ini akan pecah Karena tidak kuat menahan kerja ketel uap. g. Lubang Laluan Orang (Man Hole) dan Lubang Tangan (Hand Hole) Man hole adalah suatu lubang laluan orang dengan ukuran tubuh manusia berfungsi untuk memeriksa bagian dalam ketel dengan cara masuk ke dalam ketel dan melihat bagian dalam ketel. Man hole ini dibuka hanya pada saat boiler ini tidak beroperasi atau overhaule.


Boiler 37


Gambar 2.26 Man Hole (Anonim, 2011)

Sedangkan handhole berfungsi untuk memeriksa bagian dalam ketel dengan cara meraba melalui luar ketel. Letak dari manhole biasanya di atas dari badan ketel dan hand hole terletak pada bagian samping badan ketel. h. Tanda Bahaya/Peluit Bahaya Tanda bahaya ini berfungsi sebagai tanda bila ada peralatan-peralatan elektronik kontrol dan pengaman-pengaman lainnya yang tidak bekerja sebagaimana mestinya, kecuali itu alat ini juga berfungsi sebagai pemberi tandas apabila pesawat ketel uap kekurangan air isian. 2.4.3 Perlengkapan Elektronik Boiler Pada sebuah boiler kegunaan dari sistem elektronik sangatlah penting sekali karena sebuah boiler tidak akan beroperasi bila tidak ada sistem elektroniknya. Instrument elektronik yang ada pada boiler digunakan untuk sistem kontrol operasional boiler. Sistem kontrol pada boiler dengan pola elektrik diantaranya: a. Sensor Sensor adalah instrument untuk member informasi bahwa kondisi yang kita inginkan telah tercapai dan sekaligus menginstruksikan agar sistem itu bekerja. Macam-macam sensor yang ada pada boiler diantaranya: Floater switch, elektrik floater switch, foto elektrik floater switch, sensor temperatur dan thermostat, pressure controller, dan flame detector.


Boiler 38


Gambar. 2.27 Floater switch (salah satu jenis sensor) (Anonim, 2011)

b. Monitor Monitor adalah alat pemantau kondisi suatu proses karena dengan indera manusia tidak dapat mengetahui kondisi tersebut. Pada ketel uap, lingkup kerja monitor diantaranya: memonitor tinggi permukaan air, monitor aliran, monitor tekanan, monitor suhu, monitor fungsi instrument, monitor peringatan fungsi kerusakan sistem dan monitor langkah kerja.

Gambar 2.28 Monitor (Anonim, 2011)

c. Actuator/Servo Motor Adalah alat gerak yang berfungsi untuk mengerjakan instruksi dan sumber gerak untuk alat lain. Jenis actuator ini diantaranya: actuator elektro magnetic, actuator motor listrik, dan actuator tenaga angin.


Boiler 39


Gambar. 2.29 Actuator elektro magnetic (Anonim, 2011)

d. Kontaktor Adalah alat yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik dari satu jaringan ke jaringan yang lain. Fungsi Kontaktor. Kontaktor digunakan untuk mengerjakan atau mengoperasikan dengan seperangkat alat control beban, seperti : 1. Penerangan 2. Pemanas 3. Pengontrolan Motor – motor Listrik 4. Pengaman Motor – motor Listrik Pada pengaman motor – motor listrik beban lebih dilakukan secara terpisah. Kontaktor akan bekerja dengan normal bila diberikan tegangan 85 % sampai 110 % dari tegangan permukaannya. Sedangkan bila lebih kecil dari 85 % kontaktor akan bergetar atau bunyi. Jika lebih besar dari 110 % kontaktor akan panas dan terbakar. Kontaktor mempunyai kontak – kontak UTAMA dan kontak – kontak BANTU yang terdiri dari : 

NORMALLY OPEN ( NO )



NORMALLY CLOSE ( NC )


Boiler 40


Gambar. 2.30 Kontaktor (Prima Pramudita, 2010)

e. Recorder Adalah

instrument

yang

digunakan

untuk

mengetahui

debit

yang

mengalir pada suatu saluran, hal ini sangat dibutuhkan guna mengetahui efisiensi dan biaya produksi. Macam dari recorder ini diantaranya: flow rate recorder, flow recorder jarak jauh, temperatur jarak jauh, dan recorder terpadu.

Gambar. 2.31 flow rate recorder (Prima Pramudita, 2010)


Boiler 41


f. Vacum flame Adalah alat yang berfungsi untuk mensensor rangkaian api yang ada di ruang bakar. g. Timer/Program Relay Yaitu komponen yang mengatur sequence operasi instrument lainnya sesuai dengan rangsangan yang diterima. h. Safety Relay Safety relay ini berupa 2 buah kontak relay yang bekerja memutuskan atau menghubungkan 2 buah terminal bila waktu kerja relay terlampaui yang dapat disebut dengan pembatas waktu kerja.

Gambar. 2.32 Safety Relay (Anonim, 2011)

i. Power Supply Power supply ini berfungsi untuk menyesuaikan tegangan listrik untuk mengerjakan peralatan lainnya. 2.4.4 Perlengkapan Boiler Lainnya a. Blower Adalah instrument yang berbentuk kipas yang digunakan untuk menghasilkan udara yang bertekanan dari motor listrik juga berfungsi sebagai penghisap udara luar sebagai udara pembakaran yang diteruskan ke dalam ruang bakar boiler sebagai penekan bahan bakar yang telah membara sehingga pembakaran berlangsung dengan cepat.


Boiler 42


b. Header Adalah sebuah tabung atau pipa yang digunakan untuk terminal uap hasil dari ketel uap yang kemudian dari header ini uap akan dibagi ke bagian-bagian yang memerlukan dengan melakukan pengaturan tekanan yang sesuai dengan kebutuhan. c. Thermometer Thermometer ini digunakan untuk mengetahui temperatur pada air pengisi ketel uap yang dihasilkan, temperatur asap keluar cerobong, temperatur ruang bakar dan lain sebagainya. d. Pompa Air Pompa air ini digunakan untuk menaikkan air pengisi dari tangki cadangan yang berada di sisi yang airnya berasal dari tangki induk bila terjadi keterlambatan pengisian air umpan dari tangki induk. e. Safety Test Adalah suatu bejana/tabung yang akan dipanaskan pada boiler yang sesuai dengan tekanan pada ketel uap yang baru di overhaule. Masih normalkah dan masih amankah safety valve itu digunakan untuk operasi lagi. 2.5 Pengkajian boiler Bagian ini menjelaskan evaluasi kinerja boiler, blowdown boiler, dan pengolahan air boiler. 2.5.1 Evaluasi kinerja boiler Parameter kinerja boiler, seperti efisiensi dan rasio penguapan, berkurang terhadap waktu disebabkan buruknya pembakaran, kotornya permukaan penukar panas dan buruknya operasi dan pemeliharaan. Bahkan untuk boiler yang baru sekalipun, alasan seperti buruknya kualitas bahan bakar dan kualitas air dapat mengakibatkan buruknya kinerja boiler. Neraca panas dapat membantu dalam mengidentifikasi kehilangan panas yang dapat atau tidak dapat dihindari. Uji efisiensi boiler dapat membantu dalam menemukan penyimpangan efisiensi boiler dari efisiensi terbaik dan target area permasalahan untuk tindakan perbaikan.

a) Neraca panas D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 43


Proses pembakaran dalam boiler dapat digambarkan dalam bentuk diagram alir energi. Diagram ini menggambarkan secara grafis tentang bagaimana energi masuk dari bahan bakar diubah menjadi aliran energi dengan berbagai kegunaan dan menjadi aliran kehilangan panas dan energi. Panah tebal menunjukan jumlah energi yang dikandung dalam aliran masing-masing.

Gambar 2.33 Diagram neraca energi boiler (Bambang S, 2011)

Neraca panas merupakan keseimbangan energi total yang masuk boiler terhadap yang meninggalkan boiler dalam bentuk yang berbeda. Gambar berikut memberikan gambaran berbagai kehilangan yang terjadi untuk pembangkitan steam.

Gambar 2.34 Kehilangan pada Boiler yang Berbahan Bakar Batubara (Bambang S, 2011)

Kehilangan energi dapat dibagi kedalam kehilangan yang tidak atau dapat dihindarkan. Tujuan dari Produksi Bersih dan/atau pengkajian energi harus mengurangi kehilangan yang dapat dihindari, dengan meningkatkan efisiensi energi. Kehilangan berikut dapat dihindari atau dikurangi: D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 44


1. Kehilangan gas cerobong: i. Udara berlebih (diturunkan hingga ke nilai minimum yang

tergantung

dari teknologi burner, operasi (kontrol), dan pemeliharaan) ii. Suhu gas cerobong (diturunkan dengan mengoptimalkan perawatan (pembersihan), beban; burner yang lebih baik dan teknologi boiler) 2. Kehilangan karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam cerobong dan abu (mengoptimalkan operasi dan pemeliharaan; teknologi burner yang lebih baik) 3. Kehilangan dari blowdown (pengolahan air umpan segar, daur ulang kondensat) 4. Kehilangan kondensat (manfaatkan sebanyak mungkin kondensat) 5. Kehilangan konveksi dan radiasi (dikurangi dengan isolasi boiler yang lebih baik) b) Efisiensi Boiler Efisiensi termis boiler didefinisikan sebagai persen energi (panas) masuk yang digunakan secara efektif pada steam yang dihasilkan. Terdapat dua metode pengkajian efisiensi boiler: 

Metode Langsung: energi yang didapat dari fluida kerja (air dan steam) dibandingkan dengan energi yang terkandung dalam bahan bakar boiler.



Metode Tidak Langsung: efisiensi merupakan perbedaan antara kehilangan dan energi yang masuk.

2.5.2 Blowdown Boiler Jika air dididihkan dan dihasilkan steam, padatan terlarut yang terdapat dalam air akan tinggal di boiler. Jika banyak padatan terdapat dalam air umpan, padatan tersebut akan terpekatkan dan akhirnya akan mencapai suatu tingkat dimana kelarutannya dalam air akan terlampaui dan akan mengendap dari larutan. Diatas tingkat konsenrasi tertentu, padatan tersebut mendorong terbentuknya busa dan menyebabkan terbawanya air ke steam. Endapan juga mengakibatkan terbentuknya kerak di bagian dalam boiler, mengakibatan pemanasan setempat menjadi berlebih dan akhirnya menyebabkan kegagalan pada pipa boiler. Oleh karena itu penting untuk mengendalikan tingkat konsentrasi padatan dalam suspensi dan yang terlarut dalam air yang dididihkan. Hal ini dicapai oleh D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 45


proses yang disebut blowing down, dimana sejumlah tertentu volume air dikeluarkan dan secara otomatis diganti dengan air umpan. Dengan demikian akan tercapai tingkat optimum total padatan terlarut (TDS) dalam air boiler dan membuang padatan yang sudah rata keluar dari larutan dan yang cenderung tinggal pada permukaan boiler. Blowdown penting untuk melindungi permukaan penukar panas pada boiler. Walau demikian, blowdown dapat menjadi sumber kehilangan panas yang cukup berarti, jika dilakukan secara tidak benar. Pengendalian blowdown boiler yang baik dapat secara signifikan menurunkan biaya perlakuan dan operasional yang meliput:  Biaya perlakuan awal lebih rendah  Konsumsi air make-up lebih sedikit  Waktu penghentian untuk perawatan menjadi berkurang  Umur pakai boiler meningkat  Pemakaian bahan kimia untuk pengolahan air umpan menjadi lebih rendah 2.5.3 Pengolahan Air Umpan Boiler Memproduksi steam yang berkualitas tergantung pada pengolahan air yang benar untuk mengendalikan kemurnian steam, endapan dan korosi. Sebuah boiler merupakan bagian dari sistem boiler, yang menerima semua bahan pencemar dari sistem didepannya. Kinerja boiler, efisiensi, dan umur layanan merupakan hasil langsung dari pemilihan dan pengendalian air umpan yang digunakan dalam boiler. Jika air umpan masuk ke boiler, kenaikan suhu dan tekanan menyebabkan komponen air memiliki sifat yang berbeda. Hampir semua komponen dalam air umpan dalam keadaan terlarut. Walau demikian, dibawah kondisi panas dan tekanan hampir seluruh komponen terlarut keluar dari larutan sebagai padatan partikulat, kadangkadang dalam bentuk kristal dan pada waktu yang lain sebagai bentuk amorph. Jika kelarutan komponen spesifik dalam air terlewati, maka akan terjadi pembentukan kerak dan endapan. Air boiler harus cukup bebas dari pembentukan endapan padat supaya terjadi perpindahan panas yang cepat dan efisien dan harus tidak korosif terhadap logam boiler. a) Pengendalian endapan Endapan dalam boiler dapat diakibatkan dari kesadahan air umpan dan hasil korosi dari sistem kondensat dan air umpan. Kesadahan air umpan dapat terjadi karena D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 46


kurangnya sistem pelunakan.Endapan dan korosi menyebabkan kehilangan efisiensi

yang

dapat

menyebabkan

kegagalan

dalam

pipa

boiler

dan

ketidakmampuan memproduksi steam. Endapan bertindak sebagai isolator dan memperlambat perpindahan panas. Sejumlah besar endapan diseluruh boiler dapat mengurangi perpindahan panas yang secara signifikan dapat menurunkan efisiensi boiler. Berbagai jenis endapan akan mempengaruhi efisiensi boiler secara berbedabeda, sehingga sangat penting untuk menganalisis karakteristik endapan. Efek pengisolasian terhadap endapan menyebabkan naiknya suhu logam boiler dan mungkin dapat menyebabkan kegagalan pipa karena pemanasan berlebih. b) Kotoran yang mengakibatkan pengendapan Bahan kimia yang paling penting dalam air yang mempengaruhi pembentukan endapan dalam boiler adalah garam kalsium dan magnesium yang dikenal dengan garam sadah. Kalsium dan magnesium bikarbonat larut dalam air membentuk larutan basa/alkali dan garam-garam tersebut dikenal dengan kesadahan alkali. Garam-garam tersebut terurai dengan pemanasan, melepaskan karbon dioksida dan membentuk lumpur lunak, yang kemudian mengendap. Hal ini disebut dengan kesadahan sementara (kesadahan yang dapat dibuang dengan pendidihan). Kalsium dan magnesium sulfat, klorida dan nitrat, jika dilarutkan dalam air secara kimiawi akan menjadi netral dan dikenal dengan kesadahan non-alkali. Bahan tersebut disebut bahan kimia sadah permanen dan membentuk kerak yang keras pada permukaan boiler yang sulit dihilangkan. Bahan kimia sadah non-alkali terlepas dari larutannya karena penurunan daya larut dengan meningkatnya suhu, dengan pemekatan karena penguapan yang berlangsung dalam boiler, atau dengan perubahan bahan kimia menjadi senyawa yang kurang larut. c) Silika Keberadaan silika dalam air boiler dapat meningkatkan pembentukan kerak silika yang keras. Silika dapat juga berinteraksi dengan garam kalsium dan magnesium, membentuk silikat kalsium dan magnesium dengan daya konduktivitas panas yang rendah. Silika dapat meningkatkan endapan pada sirip turbin, setelah terbawa dalam bentuk tetesan air dalam steam, atau dalam bentuk yang mudah menguap dalam steam pada tekanan tinggi. D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 47


d) Pengolahan air internal Pengolahan internal adalah penambahan bahan kimia ke boiler untuk mencegah pembentukan kerak. Senyawa pembentuk kerak diubah menjadi lumpur yang mengalir bebas, yang dapat dibuang dengan blowdown. Metode ini terbatas pada boiler dimana air umpan mengandung garam sadah yang rendah, dengan tekanan rendah, kandungan TDS tinggi dalam boiler dapat ditoleransi, dan jika jumlah airnya kecil. Jika kondisi tersebut tidak terpenuhi maka laju blowdown yang tinggi diperlukan untuk membuang lumpur. Hal tersebut menjadi tidak ekonomis sehubungan dengan kehilangan air dan panas. Jenis sumber air yang berbeda memerlukan bahan kimia yang berbeda pula. Senyawa seperti sodium karbonat, sodium aluminat, sodium fosfat, sodium sulfit dan komponen sayuran atau senyawa inorganik seluruhnya dapat digunakan untuk maksud ini. Untuk setiap kondisi air diperlukan bahan kimia tertentu. Harus dikonsultasikan dengan seorang spesialis dalam menentukan bahan kimia yang paling cocok untuk digunakan pada setiap kasus. Pengolahan air hanya dengan pengolahan internal tidak direkomendasikan. e) Pengolahan Air Eksternal Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan telarut (terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukan kerak) dan gas-gas terlarut (oksigen dan karbon dioksida). Proses perlakuan eksternal yang ada adalah: 

Pertukaran ion



Deaerasi (mekanis dan kimia)



Osmosis balik (reverse osmosis)



Penghilangan mineral/demineralisasi Sebelum digunakan cara diatas, perlu untuk membuang padatan dan warna dari

bahan baku air, sebab bahan tersebut dapat mengotori resin yang digunakan pada bagian pengolahan berikutnya. Metode pengolahan awal adalah sedimentasi sederhana dalam tangki pengendapan atau pengendapan dalam clarifiers dengan bantuan koagulan dan flokulan. Penyaring pasir bertekanan, dengan aerasi untuk menghilangkan karbon dioksida dan besi, dapat digunakan untuk menghilangkan garam-garam logam dari air sumur. Tahap pertama pengolahan adalah D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 48


menghilangkan garam sadah dan garam non-sadah. Penghilangan hanya garam sadah disebut pelunakan, sedangkan penghilangan total garam dari larutan disebut penghilangan mineral atau demineralisasi. f) Rekomendasi untuk boiler dan kualitas air umpan Kotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung pada kualitas air umpan yang tidak diolah, proses pengolahan yang digunakan dan prosedur pengoperasian boiler. Sebagai aturan umum, semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitas terhadap kotoran. 2.6 Peluang efisiensi energi Bagian ini berisikan tentang peluang efisiensi energi hubungannya dengan pembakaran, perpindahan panas, kehilangan yang dapat dihindarkan, konsumsi energi untuk alat pembantu, kualitas air dan blowdown. Kehilangan energi dan pel uang efisiensi energi dalam boiler dapat dihubungkan dengan pembakaran, perpindahan panas, kehilangan yang dapat dihindarkan, konsumsi energi yang tinggi untuk alat-alat pembantu, kualitas air dan blowdown. Berbagai macam peluang efisiensi energi dalam sistem boiler dapat dihubungkan dengan: 2.6.1 Pengendalian suhu cerobong Suhu cerobong harus serendah mungkin. Walau demikian, suhu tersebut tidak boleh terlalu rendah sehingga uap air akan mengembun pada dinding cerobong. Hal ini penting bagi bahan bakar yang mengandung sulfur dimana pada suhu rendah akan mengakibatkan korosi titik embun sulfur. Suhu cerobong yang lebih besar dari 200°C menandakan adanya potensi untuk pemanfaatan kembali limbah panasnya. Hal ini juga menandakan telah terjadi pembentukan kerak pada peralatan perpindahan/ pemanfaatan panas dan sebaiknya dilakukan shut down lebih awal untuk pembersihan air/sisi cerobong. 2.6.2 Pemanasan awal air umpan menggunakan economizers Biasanya, gas buang yang meninggalkan shell boiler modern 3 pass bersuhu 200 hingga 300°C. Jadi, terdapat potensi untuk memanfaatkan kembali panas dari gasgas tersebut. Gas buang yang keluar dari sebuah boiler biasanya dijaga minimal pada D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 49


200°C, sehingga sulfur oksida dalam gas buang tidak mengembun dan menyebabkan korosi pada permukaan perpindahan panas. Jika digunakan bahan bakar yang bersih seperti gas alam, LPG atau minyak gas, ekonomi pemanfaatan kembali panasnya harus ditentukan sebagaimana suhu gas buangnya mungkin dibawah 200°C. Potensi penghematan energinya tergantung pada jenis boiler terpasang dan bahan bakar yang digunakan. Untuk shell boiler dengan model lebih tua, dengan suhu gas cerobong keluar 260°C, harus digunakan sebuah economizer untuk menurukan suhunya hingga 200°C, yang akan meningkatkan suhu air umpan sebesar 15°C. Kenaikan dalam efisiensi termis akan mencapai 3 %. Untuk shell boiler modern dengan 3 pass yang berbahan bakar gas alam dengan suhu gas cerobong yang keluar 140°C, sebuah economizer pengembun akan menurunkan suhu hingga 65°C serta meningkatkan efisiensi termis sebesar 5 %. 2.6.3 Pemanasan awal udara pembakaran Pemanasan awal udara pembakaran merupakan sebuah alternatif terhadap pemanasan air umpan. Dalam rangka untuk meningkatkan efisiensi termis sebesar 1 persen, suhu udara pembakaran harus dinaikkan 20°C. Hampir kebanyakan burner minyak bakar dan gas yang digunakan dalam sebuah plant boiler tidak dirancang untuk suhu pemanas awal udara yang tinggi. Burner yang modern dapat tahan terhadap pemanas awal udara pembakaran yang lebih tinggi, sehingga memungkinkan untuk mempertimbangkan unit seperti itu sebagai penukar panas pada gas buang keluar, sebagai suatu alternatif terhadap economizer, jika ruang atau suhu air umpan kembali yang tinggi memungkinkan. 2.6.4 Minimalisasi pembakaran yang tidak sempurna Pembakaran yang tidak sempurna dapat timbul dari kekurangan udara atau kelebihan bahan bakar atau buruknya pendistribusian bahan bakar. Hal ini nyata terlihat dari warna atau asap, dan harus segera diperbaiki. Dalam sistem pembakaran minyak dan gas, adanya CO atau asap (hanya untuk sistem pembakaran minyak) dengan udara normal atau sangat berlebih menandakan adanya masala pada sistem burner. Terjadinya pembakaran yang tidak sempurna disebabkan jeleknya pencampuran udara dan bahan bakar pada burner. Jeleknya pembakaran minyak dapat D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 50


diakibatkan dari viskositas yang tidak tepat, ujung burner yang rusak, karbonisasi pada ujung burner dan kerusakan pada diffusers atau pelat spinner. Pada pembakaran batubara, karbon yang tidak terbakar dapat merupakan kehilangan yang besar. Hal ini terjadi pada saat dibawa oleh grit atau adanya karbon dalam abu dan dapat mencapai lebih dari 2 persen dari panas yang dipasok ke boiler. Ukuran bahan bakar yang tidak seragam dapat juga menjadi penyebab tidak sempurnanya pembakaran. Pada chain grate stokers, bongkahan besar tidak akan terbakar sempurna, sementara potongan yang kecil dan halus apat menghambat aliran udara, sehingga menyebabkan buruknya distribusi udara. Pada sprinkler stokers, kondisi grate stoker, distributor bahan bakar, pengaturan udara dan sistem pembakaran berlebihan dapat mempengaruhi kehilangan karbon. Meningkatnya partikel halus pada batubara juga meningkatkan kehilangan karbon. 2.6.5 Pengendalian udara berlebih Udara berlebih diperlukan pada seluruh praktek pembakaran untuk menjamin pembakaran yang sempurna, beberapa untuk memperoleh variasi pembakaran dan untuk menjamin kondisi cerobong yang memuaskan untuk bahan bakar. Tingkat optimal udara berlebih untuk efisiensi boiler yang maksimum terjadi bila jumlah kehilangan yang diakibatkan pembakaran yang tidak sempurna dan kehilangan yang disebabkan oleh panas dalam gas buang diminimalkan. Tingkatan ini berbeda-beda tergantung rancangan tungku, jenis burner, bahan bakar dan variabel proses. Pengendalian udara berlebih pada tingkat yang optimal selalu mengakibatkan penurunan dalam kehilangan gas buang, untuk setiap penurunan 1 persen udara berlebih terdapat kenaikan efisiensi kurang lebih 0,6 persen. Berbagai macam metode yang tersedia untuk mengendalikan udara berlebih: 

Alat analisis oksigen portable dan draft gauges dapat digunakan untuk membuat pembacaan berkala untuk menuntun operator menyetel secara manual aliran udara untuk operasi yang optimum. Penurunan udara berlebih hingga 20 persen adalah memungkinkan.



Metode yang paling umum adalah penganalisis oksigen secara sinambung dengan pembacaan langsung ditempat, dimana operator dapat menyetel aliran udara. Penurunan lebih lanjut 10–15% dapat dicapai melebihi sistem sebelumnya.


Boiler 51




Alat analisis oksigen sinambung yang sama dapat memiliki pneumatic damper positioner yang dikedalikan dengan alat pengendali jarak jauh, dimana pembacaan data tersedia di ruang kendali. Hal ini membuat operator mampu mengendalikan sejumlah sistem pengapian dari jarak jauh secara serentak.

Sistem yang paling canggih adalah pengendalian damper cerobong otomatis, yang karena harganya hanya diperuntukkan bagi sistem yang besar. 2.6.6 Penghindaran kehilangan panas radiasi dan konveksi Permukaan luar shell boiler lebih panas daripada sekitarnya. Jadi, permukaan melepaskan panas ke lingkungan tergantung pada luas permukaan dan perbedaan suhu antara permukaan dan lingkungan sekitarnya. Panas yang hilang dari shell boiler biasanya merupakan kehilangan energi yang sudah tertentu, terlepas dari keluaran boiler. Dengan rancangan boiler yang modern, kehilangan ini hanya 1,5 persen dari nilai kalor kotor pada kecepatan penuh, namun akan meningkat ke sekitar 6 persen jika boiler beroperasi hanya pada keluaran 25 persen. Perbaikan atau pembesaran isolasi dapat mengurangi kehilangan panas pada dinding boiler dan pemipaan. 2.6.7 Pengendalian blowdown secara otomatis Blowdown kontinyu yang tidak terkendali sangatlah sia-sia. Pengendali blowdown otomatis dapat dipasang yang merupakan sensor dan merespon pada konduktivitas air boiler dan pH. Blowdown 10 persen dalam boiler 15 kg/cm2 menghasilkan kehilangan efisiensi 3 persen. 2.6.8 Pengurangan pembentukan kerak dan kehilangan jelaga Pada boiler yang berbahan bakar minyak dan batubara, jelaga yang terbentuk pada pipa-pipa bertindak sebagai isolator terhadap perpindahan panas, sehingga endapan tersebut harus dihilangkan secara teratur. Suhu cerobong yang meningkat dapat menandakan pembentukan jelaga yang berlebihan. Hasil yang sama juga akan terjadi karena pembentukan kerak pada sisi air. Suhu gas keluar yang tinggi pada udara berlebih yang normal menandakan buruknya kinerja perpindahan panas. Kondisi ini dapat diakibatkan dari pembentukan endapan secara bertahap pada sisi gas D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 52


atau sisi air. Pembentukan endapan pada sisi air memerlukan sebuah tinjauan pada cara pengolahan air dan pembersihan pipa untuk menghilangkan endapan. Diperkirakan kehilangan efisiensi 1 persen terjadi pada setiap kenaikan suhu cerobong 22°C. Suhu cerobong harus diperiksa dan dicatat secara teratur sebagai indikator pengendapan jelaga. Bila suhu gas meningkat ke sekitar 20°C diatas suhu boiler yang baru dibersihkan, maka waktunya untuk membuang endapan jelaga. Oleh karena itu direkomendasikan untuk memasang termometer jenis dial pada dasar cerobong untuk memantau suhu gas keluar cerobong. Diperkirakan bahwa 3 mm jelaga dapat mengakibatkan kenaikan pemakaian bahan bakar sebesar 2,5 persen disebabkan suhu gas cerobong yang meningkat. Pembersihan berkala pada permukaan tungku radiant, pipa-pipa boiler, economizers dan pemanas udara mungkin perlu untuk menghilangkan endapan yang sulit dihilangkan tersebut. 2.6.9 Pengurangan tekanan steam pada boiler Hal ini merupakan cara yang efektif dalam mengurangi pemakaian bahan bakar, jika diperbolehkan, sebesar 1 hingga 2 persen. Tekanan steam yang lebih rendah memberikan suhu steam jenuh yang lebih rendah dan tanpa pemanfaatan kembali panas cerobong, dimana dihasilkan penurunan suhu pada gas buang.Steam dihasilkan pada tekanan yang sesuai permintaan suhu/tekanan tertinggi untuk proses tertentu. Dalam beberapa kasus, proses tidak beroperasi sepanjang waktu dan terdapat jangka waktu dimana tekanan boiler harus diturunkan. Namun harus diingat bahwa penurunan tekanan boiler akan menurunkan volum spesifik steam dalam boiler,dan secara efektif mende-aerasi keluaran boiler. Jika beban steam melebihi keluaran boiler yang terdeaerasi, pemindahan air akan terjadi. Oleh karena itu, manajer energi harus memikirkan akibat yang mungkin timbul dari penurunan tekanan secara hatihati, sebelum merekomendasikan hal itu. Tekanan harus dikurangi secara bertahap, dan harus dipertimbangkan tidak boleh lebih dari 20 persen penurunan. 2.6.10 Pengendalian kecepatan variabel untuk fan, blower dan pompa Pengendali kecepatan variabel merupakan cara penting dalam mendapatkan penghematan energi. Umumnya, pengendalian udara pembakaran dipengaruhi oleh D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 53


klep penutup damper yang dipasang pada fan forced dan induced draft. Dampers tipe terdahulu berupa alat kendali yang sederhana, kurang teliti, memberikan karakteristik kendali yang buruk pada kisaran operasi atas dan bawah. Umumnya, jika karakteristik beban boiler bervariasi, harus dievaluasi kemungkinan mengganti damper dengan VSD. 2.6.11 Pengendalian beban boiler Efisiensi maksimum boiler tidak terjadi pada beban penuh akan tetapi pada sekitar dua pertiga dari beban penuh. Jika beban pada boiler berkurang terus maka efisiensi juga cenderung berkurang. Pada keluaran nol, efisiensi boilernya nol, dan berapapun banyaknya bahan bakar yang digunakan hanya untuk memasok kehilangan-kehilangan. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi boiler adalah: 

Ketika beban jatuh, begitu juga halnya dengan nilai laju aliran massa gas buang yang melalui pipa-pipa. Penurunan dalam laju alir untuk area perpindahan panas yang sama mengurangi suhu gas buang keluar cerobong dengan jumlah yang kecil, mengurangi kehilangan panas sensible.



Beban dibawah separuhnya, hampir kebanyakan peralatan pembakaran memerlukan udara berlebih yang lebih banyak untuk membakar bahan bakar secara sempurna. Hal ini meningkatkan kehilangan panas sensible.

Umumnya, efisiensi boiler berkurang dibawah 25 persen laju beban dan operasi boiler dibawah tingkatan ini harus dihindarkan sejauh mungkin. 2.6.12 Penjadwalan boiler yang tepat Karena efisiensi optimum boiler terjadi pada 65-85 persen dari beban penuh, biasanya akan lebih efisien, secara keseluruhan, untuk mengoperasikan lebih sedikit boiler pada beban yang lebih tinggi daripada mengoperasikan dalam jumlah banyak pada beban yang rendah.

2.6.13 Penggantian boiler


Boiler 54


Potensi penghematan dari penggantian sebuah boiler tergantung pada perubahan yang sudah diantisipasi pada efisiensi keseluruhan. Suatu perubahan dalam boiler dapat menarik secara finansial jika boiler yang ada: 

Tua dan tidak efisien



Tidak mampu mengganti bahan bakar yang lebih murah dalam pembakarannya



Ukurannya melampaui atau dibawah persyaratan yang ada



Tidak dirancang untuk kondisi pembebanan yang ideal

Studi kelayakan harus menguji seluruh implikasi bahan bakar jangka panjang dan rencana pertumbuhan perusahaan. Harus dipertimbangkan seluruh faktor keuangan dan rekayasa. Karena plant boiler secara tradisional memiliki umur pakai lebih dari 25 tahun, penggantian harus dipelajari secara hati-hati.


Boiler 55


BAB III PERAWATAN BOILER 3.1 Pemeriksaan Secara Umum Perawatan yang baik pada boiler dapat menjamin umur teknis dan umur ekonomis yang relatif panjang. Dibawah ini di jelaskan cara-cara perawatan boiler, bila mana dilakukan lebih sering lebih menjamin amannya pengoperasian boiler tersebut. 

Perawatan Harian 1. Periksa dan bersihkan gelas penduga 2. Periksa total pembacaan operating Hours, Burner Operating Hours dan Burner Starting Pulse Count 3. Periksa Boiler dan Pematik 4. Periksa Valve Blow Down, Check Valve Pompa Feed Water, Solenoid Valve bahan bakar 5. Periksa fungsi flame detector , fungsi burner regulation 6. Periksa tekanan bahan bakar 7. Bersihkan kawasan sekitar mesin



Perawatan Mingguan 1. Bersihkan tangki, pipa, dan filter bahan bakar 2. Periksa indicator tekanan bahan bakar 3. Bersihkan unit pembakaran, filter feed water 4. Periksa Pressure switch boiler 5. Bersihkan flame detector 6. Periksa peralatan air umpan dan siklusnya termasuk air condensate 7. Periksa fungsi dan kelancaran kran sampel air boiler



Perawatan Bulanan 1. Bersihkan tangki dan pipa bahan bakar 2. Periksa safety valve dan ruang pembakaran 3. Bersihkan ruang pembakaran, lorong flue gas dan jalur pipa api 4. Periksa water level limiter, limit switch flue gas dumper , fungsi burner limit switch 5. Periksa peralatan pematik dan pressure gauge pompa bahan bakar



Perawatan Tahunan


Boiler 56


1. Uji kwalitas pembakaran, hidrolik tes 2. Periksa dan tes safety valve, tes kelayakan operasi 3. Periksa kondisi mortar (semen api) 4. Periksa pintu dan ruang pembakaran 5. Periksa dan bersihkan bagian dalam boiler 6. Ganti gasket mainhole dan handhole 7. Periksa keamanan sambungan dan semua Valve 3.2 Daftar periksa Boiler Bagian ini melibatkan opsi-opsi paling umum untuk peningkatan efisiensi energi boiler. 3.2.1 Tugas berkala dan pemeriksaan bagian luar boiler 1. Seluruh pintu masuk dan sambungan plat harus dijaga kedap udara dengan gasket yang efektif 2.

Seluruh sistim sambungancerobong harus tertutup secara efektif dan diisolasi bila perlu

3. Dinding boiler dan bagian-bagiannya harus diisolasi secara efektif. Apakah isolasi yang ada mencukupi? Jika dilakukan pengisolasian terhadap boiler, pipa-pipa dan silinder air panas beberapa tahun yang lalu, isolasi ini tentunya sudah terlalu tipis sekalipun isolasi terlihat dalam kondisi yang baik. Ingat, isolasi ini dipasang ketika harga bahan bakar masih rendah. Menambah ketebalan mungkin diperlukan. 4. Pada ahir dari waktu pemanasan, boiler harus ditutup secara seksama, permukaan bagian dalam yang terbuka selama musim panas ditutupi dengan lembaran yang berisipkan desiccant. (Hanya dapat diterapkan terhadap boiler yang tidak beroperasi diantara musim pemanasan). Tabel 3.1 Daftar Periksa Boiler Sistim Blowdown (BD) dan Pengolahan Air

Harian Periksa klep BD tidak bocor. BD tidak berlebihan


Daftar Periksa Berkala Boiler Mingguan Bulanan Yakikan tidak terjadi penumpukan bahan padat

Tahunan -

Boiler 57


Sistim Air Umpan

Gas Buang

Periksa dan betulkan ketinggian air yang tidak tetap. Pastikan penyebab tidak tetapnya ketinggian air, kelebihan beban pencemar, kerusakan, dll. Periksa suhu pada dua titik yang berbeda

Periksa pengendali dengan menghentikan pompa air umpan dan membiarkan pengendali menghentikan bahan bakar.

Tidak ada

Penerima kondensat, pompa sistim deaerator

Ukur suhu dan bandingkan komposisinya pada pembakaran yang berbagai dan setel klep yang telah direkomendasikan

Sama dengan mingguan. Bandingkan dengan pembacaan sebelumnya.

Sama dengan mingguan, rekam acuannya

Pasokan Udara Pembakaran

Burners

Periksa apakah beroperasi baik. Mungkin perlu pembersihan beberapa kali dalam sehari.

Karakteristik operasi boiler Klep pertolongan Tekanan Steam

Bersihkan burners, pilot assemblies, periksa kondisi celah percikan elektroda pada burners Amati kegagalan nyala api dan karakt eristiknya Periksa dari kebocoran

Periksa kecukupan pembukaan pada udara masuk. Bersihkan lintasan Sama dengan mingguan

Sama dengan mingguan, bersihkan dan rekondisikan

Ambil dan rekondisikan

Periksa beban berlebih yang dapat menyebabkan variasi berlebih pada tekanan

Sistim Bahan Bakar

Belt untuk gland packing

Kebocoran udara pada permukaan sisi air dan sisi api

Kebocoran udara

Refraktori pada sisi bahan bakar


Peiksa pompa, pengukur tekanan, alur perpindahan Bersihka n. Periksa kerusakan Periksa gland packing dari kebocoran dan kompresi yang tepat

Bersihkan dan rekondisikan sistim

Bersihkan permukaan setiap tahun sebagaimana rekomendasi pabrik pembuatnya. Periksa kebocoran disekitar akses pembukaan dan nyala api Perbaiki

Boiler 58


Sistim ke listrikan

Bersihkan panel luar

Klep hidrolik dan pneumatik

Periksa panel dibagian dalam Bersihkan peralatan, hindari tumpahan minyak dan kebocoran udara

Bersihkan, perbaiki terminal dan kontak-kontak dll. Perbaiki seluruh kerusakan dan periksa operasi yang semestiya

3.2.2 Hal-hal lain untuk meningkatkan steam dan air panas boiler 

Memeriksa secara teratur pembentukan kerak atau lumpur dalam tangki boiler atau memeriksa TDS air boiler setiap sift, namun tidak kurang dari sekali per hari. Kotoran dalam air boiler terkonsentrasi didalam boiler dan batasnya tergantung pada jenis boiler dan bebannya. Blowdown boiler harus diminimalkan, namun harus tetap menjaga kualitas airnya tetap pada batas yang benar. Memanfaatkan kembali panas dari air blowdown.



Pada steam boiler, apakah perlakuan air sudah cukup untuk mencegah foaming atau priming dan apakah penggunaan bahan kimianya tidak berlebih?



Untuk steam boiler: apakah pengendali ketinggian air beroperasi? Adanya pipapipa yang saling bersambungan dapat sangat membahayakan.



Apakah dilakukan pengecekan secara berkala terhadap kebocoran udara disekitar pintu pemeriksaan boiler, atau diantara boiler dan cerobong ? Yang pertama dapat menurunkan efisiensi, yang berikutnya dapat menggang sirkulasi dan dapat mendorong terjadinya pengembunan, korosi dan kotoran.



Kondisi pembakaran harus diperiksa dengan menggunakan alat analisis gas buang paling tidak dua kali per musim dan perbandingan bahan bakar/udara harus diset bil diperlukan.



Tempat yang dideteksi dan dikontrol harus diberi label yang efektif dan diperiksa secara teratur. Kunci pengaman harus memiliki penyetel ulang manual dan alarm.



Harus tersedia titik uji, atau alat indikator permanen harus dipasang pada burner untuk melihat kondisi operasi tekanan/suhu.



Pada boiler yang berbahan bakar minyak atau gas, sebaiknya dibuat kotak sekering untuk kabel sistim sambungan yang dapat mematikan jika terjadi kebakaran atau panas yang berlebihan pada beberapa jalan lintasan yang dilewati karyawan; kotak sekering tersebut harus dipasang setinggi diatas tinggi kepala.


Boiler 59




Fasilitas untuk mematikan dalam keadaan darurat ditempatkan pada pintu keluar ruang boiler.



Untuk mengurangi korosi, harus dijaga supaya terjadinya suhu air kondensat kembali yang jauh dibawah titik embun seminimal mungkin, terutamanya pada boiler berbahan bakar minyak dan batubara.



Pengguna bahan bakar yang sangat besar kemungkinan memiliki jembatan timbang sendiri

sehingga

dapat

mengoperasikan

pemeriksaan

langsung

terhadap

pengiriman. Jika tidak ada jembatan timbang, penimbangan dapat dilakukan di jembatan timbang umum (atau ke pabrik sekitar yang memiliki jembatan timbang) hanya untuk pemeriksaan? Untuk pengiriman bahan bakar cair dapat dicek dengan tongkat pengukuir pada kendaraan. 

Pada plant boiler, harus dipastikan bahwa bahan bakar yang digunakan sesuai dengan kebutuhan. Pada bahan bakar padat, kualitas atau ukuran yang benar adalah penting, dan kadar abu dan uap air harus direncanakan sejak awal oleh perancang pabrik. Pada bahan bakar minyak, harus dipastikan bahwa viskositas pada burner sudah benar, dan diperiksa juga suhu bahan bakar minyak.



Pemantauan terhadap penggunaan bahan bakar harus seteliti mungkin. Pengukuran terhadap persediaan bahan bakar harus realistik. Peralatan Energi



Pada burner minyak, sebaiknya diperiksa setiap bagiannya dan perbaiki. Nosel pada burner harus diganti secara teratur dan dibersihkan dengan hati-hati untuk mencegah kerusakan pada ujung burner.



Prosedur pemeliharaan dan perbaikan harus ditinjau terutama untuk peralatan burner, peralatan pengendalian dan pemantauan



Pembersihan secara teratur permukaan perpindahan panas menjaga efisiensi pada tingkat yang setinggi mungkin.



Harus diyakinkan bahwa para operator boiler mengenal prosedur operasi terutama terhadap peralatan kendali yang baru.



Sebaiknya diteliti kemungkinan memanfaatkan kembali panas dari gas-gas yang keluar dari boiler? Alat penukar panas/ recuperators tersedia untuk hampir semua jenis dan ukuran boiler.



Tangki umpan dan header harus diperiksa untuk setiap kebocoran pada kran make up,isolasi yang benar atau kehilangan air dalam pengurasan


Boiler 60




Pabrik pembuat alat kemungkinan telah memasang isolasi pada boiler plant. Apakah isolasi masih cukup untuk kondisi biaya bahan bakar saat ini? Diperiksa juga ketebalan optimumnya.



Jika jumlah steam yang dihasilkan terlalu besar, investasikan sebuah alat pengukur steam.



Ukur keluaran steam dan bahan bakar yang masuk. Perbandingan steam terhadap bahan bakar merupakan ukuran utama efisiensi pada boiler.



Gunakan sistim pemantauan yang disediakan: akan menampilkan berbagai tanda kerusakan.



Air umpan harus diperiksa secara teratur untuk kuantitas dan kemurnian.



Alat pengukur steam harus secara berkala terhadap kemungkinan kerusakan karena erosi pada lubang pengukuran atau pilot head. Harus diperhatikan bahwa pengukur steam hanya memberikan pembacaan yang benar pada tekanan steam yang sudah dikalibrasi. Kalibrasi ulang mungkin diperlukan.



Periksa seluruh pekerjaan pipa, sambungan-sambungan dan steam traps dari kebocoran,bahkan dalam ruang yang tidak dapat dimasuki sekalipun



Pipa-pipa yang tidak digunakan harus dipisahkan dan pipa-pipa yang berlebihan harus dikurangi



Harus ditunjuk seseorang untuk mengoperasikan dan memelihara setelah pemasangan yang harus diikutsertakan dalam spesifikasi pekerjaan.



Catatan dasar harus tersedia pada orang yang ditunjuk dalam bentuk gambar, perintah operasi dan pemeliharaan secara rinci.



Buku pencatat data harian harus mencatat secara rinci tentang perawatan yang dilakukan, pembacaan gas hasil pembakaran, konsumsi bahan bakar mingguan atau bulana n, dan keluhan-keluhan yang ada.



Harus dijaga agar tekanan steam tidak lebih dari yang dibutuhkan untuk pekerjaan. Bila beban bahan pada malam hari lebih kecil daripada beban pada siang hari, perlu dipertimbangkan pemasangan sebuah saklar tekanan untuk tekanan beragam dengan rentang yang lebih luas pada malam hari untuk mengurangi frekuensi matinya burner,atau membatasi laju maksimum pembakaran burner.



Diperiksa kebutuhan pemeliharaan boiler dalam kondisi standby – disini sering terjadi kehilangan panas yang tidak terduga. Boiler yang sedang tidak bekerja harus dijauhkan dari fluida dan gas.


Boiler 61




Harus tersedia data harian yang baik untuk kegiatan ruang boiler sehingga kinerjanya dapat diukur terhadap target. Pemeriksaan pembakaran, dll. dengan instrumen portable,harus dilakukan secara reguler, kondisi beban boiler seperti: persen CO2 pada nyala beban penuh/separuh, dll. Harus dicatat dalam buku data harian. Peralatan Energi Panas: Boiler & Pemanas Fluida Termis



Dilakukan pemeriksaan untuk meyakinkan bahwa fluktuasi beban yang parah tidak diakibatkan oleh pengoperasian alat pembantu yang tidak tepat dalam uang boiler,sebagai contoh, Kontrol ON/OFF untuk umpan, sistim pengatur umpan yang rusak atau rancangan header yang tidak benar.



Diperiksa dosis bahan aditif anti korosi pada sistim pemanasan air panas setiap tahun untuk melihat bahwa konsentrasinya masih tepat. dipastikan bahwa bahan aditif ini TIDAK tidak dimasukkan ke tangk i pemanas air panas domestik, karena hal ini akan mencemari air kran.



Dilakukan kemanfaatan kembali seluruh kondensat jika memungkinan didalam praktek dan jika memungkinkan mendapatkan penghematan.

3.2.3 Ruang boiler dan ruang plant  Pembukaan ventilasi harus dijaga agar bebas dan bersih sepanjang waktu dan area pembukaan harus diperiksa apakah sudah mencukupi.  Ruang plant jangan digunakan untuk tempat keperluan penyimpanan, untuk anginangin atau pengeringan.  Apakah pemeliharaan pompa dan klep otomatis telah dilakukan sesuai dengan petunjuk pabrik pembuatnya?  Apakah unit pompa yang jalan dan standby bergantian kurang lebih sekali per bulan?  Apakah tersedia klep pengisolasi pompa?  Apakah disediakan titik uji tekanan/ panas dan/atau indikator pada setiap sisi pompa?  Apakah pada casings pompa disediakan fasilitas pelepasan udara? Apakah bagian yang bergerak (misal kopling) dilindungi?  Yakinkan bahwa ketelitian instrumen diperiksa secara teratur.  Periksa secara visual seluruh pekerjaan pipa dan klep dari berbagai kebocoran.  Periksa bahwa seluruh peralatan keamanan beroperasi secara efisien. D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 62


 Periksa seluruh kontak listrik untuk melihat bahwa semuanya bersih dan aman.  Yakinkan bahwa seluruh instrumen tertutup dan pelindung keselamatan berada pada  tempatnya.Periksa seluruh alat sensor, yakinkan dalam kondisi bersih, tidak terhalangi dan tidak terbuka kearah kondisi yang perlu, sebagai contoh sensor suhu harus tidak terbuka ke cahaya matahari langsung, juga tidak ditempatkan dekat pipa panas at plant proses.  Yakinkan bahwa hanya karyawan resmi yang diperbolehkan masuk ke peralatan kendali.  Setiap bagian di plant harus beroperasi bila perlu sekali, dan sebaiknya dikendalikan secara otomatis.  Pengendalian waktu harus saling tersambung dan operasi seluruh plant sebaiknya otomatis.  Pada pemasangan beberapa boiler, jauhkan boiler yang tidak diperlukan pada sisi air dan,jika aman dan memungkinkan, pada sisi gas. Yakinkan boiler-boler tersebut tidak dapat terbakar.  Pengisolasian sistim gas buang (untuk perlindungan) juga menurunkan kehilangan panas.  Pada pemasangan banyak boiler, kontrol kemajuan/keterlambatan harus memiliki fasilitas pergantian.  Bila memungkinkan, penurunan suhu operasi sistim harus dibuat menggunakan peralatan eksternal ke boiler dan dengan pengoperasian boiler dibawah kisaran suhu konstan yang normal. 3.3 Air dan steam  Air yang diumpankan ke boiler harus memenuhi spesifikasi yang diberikan oleh pabrik pembuatnya. Air harus bersih, tidak berwarna dan bebas dari kotoran yang tersuspensi.  Kesadahan nol. Maksimum 0,25 ppm CaCO3.  PH 8 hingga 10 memperlambat aksi atau korosi. pH kurang dari 7 mempercepat korosi dikarenakan aksi asam.  O2 terlarut kurang dari 0,02 mg/l. Adanya SO2 mengakibatkan korosi.


Boiler 63


 CO2 harus dijaga rendah. Keberadaannya dengan O2 menyebabkan korosi, terutama pada tembaga dan bearing dengan bahan campuran tembaga.  Air harus bebas dari minyak – hal ini akan menyebabkan priming. 3.4 Air boiler a. Air harus bersifat basa –dibawah 150 ppm CaCO3 dan diatas 50 ppm CaCO3 pada pH 8,3 –Nilai alkalinitas/kebasaannya harus lebih kecil dari 120. b. Padatan totalnya harus dijaga dibawah nilai dimana pencemaran steam menjadi berlebihan, untuk menghindari pendinginan berlebih dan bahaya pengendapan pada pemanasan berlebih, pipa saluran steam dan sistim penggerak. c. Posfat harus tidak lebih dari 25 ppm P2O5. d. Kandunga silika pada air umpan make up harus kurang dari 40 ppm dalam air boiler dan 0,02 ppm dalam steam, sebagai SiO2. Jumlah yang besar dapat terbawa ke sudu-sudu turbin 3.5 Prosedur Blowdown (BD) Prosedur konvensional dan yang dapat diterima untuk blowdown adalah sebagai berikut: a. Tutup kran air b. Buka kran pembuangan (supaya steam keluar dengan bebas) c. Tutup kran pembuangan d. Tutup kran steam e. Buka keran air f. Buka kran pembuangan (supaya steam keluar dengan bebas) g. Tutup kran pembuangan h. Buka kran steam i. Buka kemudian tutup kran pembuangan untuk akhir proses blowdown.Air yang pertama muncul biasanya mewakili air boiler. Jika airnya berwarna, harus dicari tahu penyebabnya. 3.6 Hal yang Harus Dilakukan dan Tidak Dilakukan pada Boiler 3.6.1 Hal yang di lakukan 1. Tiup jelaga secara teratur D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 64


2. Bersihkan pengukur gelas blowdown sekali tiap satu sift 3. Periksa klep keamanan seminggu sekali 4. Blowdown pada setiap sift, sesuai keperluan 5. Jaga seluruh pintu tungku tertutup 6. Kendalikan sirkulasi tungku 7. Bersihkan, hopper pembuangan abu setiap sift 8. Jaga asap cerobong dan pengendali api 9. Periksa pengendali otomatis pada bahan bakar dengan menghentikan sekali waktu air umpan untuk jangka waktu pendek 10. Perhatikan kebocoran secara berkala 11. Periksa seluruh klep, damper, dll untuk operasi yang benar seminggu sekali 12. Beri pelumas seluruh alat mekanik untuk berfungsi mulus 13. Jaga switchboards rapi dan bersih dan sistim penunjuk sesuai dengan perintah pekerjaan 14. Jaga kebersihan area, bebas debu 15. Jaga alat pemadam kebakaran selalu dalam keadaan siap. Lakukan latihan yang diselenggarakan sebulan sekali 16. Seluruh lembar data harian harus diisi secara sungguh-sungguh 17. Jalanan fan FD jika fan ID mati 18. Perekam CO2 atau O2 harus diperiksa/dikalibrasi tiga bulan sekali 19. Traps harus diperiksa dan diurus secara berkala 20. Kualitas steam, air harus diperiksa sehari sekali, atau sekali tiap sift 21. Kualitas bahan bakar harus diperiksa seminggu sekali 22. Jaga saluran pembuangan sub pemanas terbuka selama start up 23. Jaga kran air terbuka selama start dan tutup 3.6.2 Hal yang tidak dapat dilakukan 1. Jangan

nyalakan

pemantik

api

secara

mendadak

setelah

api

habis

(pembersihan) 2. Jangan lakukan blowdown jika tidak perlu 3. Jangan biarkan pintu tungku terbuka jika tidak perlu 4. Jangan sering menghembus klep pengaman (kendali operasi) 5. Jangan memberikan aliran berlebih pada hopper abu 6. Jangan menaikan laju pembakaran melebihi yang diperbolehkan D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 65


7. Jangan mengumpankan air baku 8. Jangan mengoperasikan boiler pada aliran tertutup 9. Jangan memberi beban berlebih pada boiler 10. Jangan membiarkan ketinggian air terlalu tinggi atau terlalu rendah 11. Jangan mengoperasikan penghembus jelaga pada beban tinggi 12. Jangan jala nkan kipas ID manakala sedang dalam operasi 13. Jangan melihat langsung api dalam tungku, gunakan kacamata keamanan yang berwarna 14. Hindarkan bed bahan bakar yang tebal 15. Jangan biarkan boiler diserahkan ke operator/ teknisi yang tidak terlatih 16. Jangan mengabaikan pengamatan yang tidak biasa (perubahan suara, perubahan kinerja, kesulitan pengendalian), periksa 17. Jangan melewatkan pemeliharaan tahunan 18. Jangan mencat boiler 19. Jangan biarkan terjadinya pembentukan steam pada economizer (jaga suhu.) 20. Jangan biarkan grate terbuka (sebarkan secara merata) 21. Jangan mengoperasikan boiler dengan pipa air yang bocor 3.7 Pengoperasian Boiler Pada umumnya setiap mesin yang diproduksi oleh pabrik selalu dilengkapi dengan handbook/ buku petunjuk cara pemasangan, perawatan dan pengoperasiannya. Secara garis besar penulis akan menjelaskan pengoperasian boiler berdasarkan petunjuk yang ada dari buku petunjuk dan penjelasan dari operator, diantaranya: 

Ketentuan Umum Sebelum mengoperasikan boiler ada beberapa hal yang harus diperhatikan demi kelancaran dan keselamatan kerja, diantaranya: a. Tekanan ketel uap maksimum yang dijinkan b. Tekanan uap yang diperlukan c. Kapasitas produksi uap maksimum d. Luas pemanasan boiler e. Pemeriksaan visual pada bagian luar dan dalam f. Hydrostatis test atau pamadatan dengan air dingin


Boiler 66


g. Percobaan alat perlengkapan dan pengaman h. Mengecek ulang gambar konstruksi dengan pesawat uapnya i. Percobaan jalan atau pemanasan j. Steam test atau uji dengan uap 

Prosedur Operasional Boiler Sebelum mengoperasikan boiler hal yang harus diperhatikan oleh seorang operator adalah: 1. Ketel uap tersebut sudah diperiksa oleh tim K-3 atau ahli K-3 bidang uap dengan nilai baik. 2. Alat-alat perlengkapan dan pengamannya sudah terpasang dengan baik dan telah dicoba serta dapat bekerja sebagaimana mestinya dan khusus manometer harus dikalibrasi lebih dahulu untuk menentukan nilainya. 3. Instalasi pipa-pipa air, pipa buang harus dalam kondisi baik. Jangan sampai bocor atau kerusakan lainnya. 4. Diadakan pengecekan instalasi listrik pada tahanan isolasinya dan panel sampai instrument-instrumennya, juga dengan sambungan kabel diperhatikan bilamana kendor. 5. Persediaan air pengisi ketel uap harus memadai sesuai dengan kapasitas produksi uapnya dan kondisi uap harus memenuhi syarat. 6. Bahan bakar harus tersedia cukup 7. Kondisi ketel uap agar di cek ulang kembali tentang lubang-lubang laluan orang dan sebagainya. 8. Selanjutnya ketel diisi dengan air sebatas normal water leave dan dalam pengisian air ini keran udara harus dalam keadaan terbuka dengan tujuan agar udara di dalam ketel uap keluar dengan desakan air itu. 9. Cek kembali semua kran yang menghubungkan indicator tekanan atau manometer, gelas penduga, dan kondisi stop pada kran blow down dan keran induk uap keluar.


Boiler 67


BAB IV KESIMPULAN 4.1 Kesimpulan Boiler 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. Fungsi boiler yaitu sebagai penghasil uap panas yang digunakan di imdustri maupun di laboratorium. Selain itu juga digunakan untuk pembangkit listrik. 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

Bagian Utama Boiler a. Furnace b. Steam Drum c. Superheater d. Air Heater e. Pipa Api f. Burner g. Cerobong Asap h. Economizer Dari semua bagian-bagian boiler diatas, juga terdapat peralatan pendukung lainnya yang sama pentingyaitu diantaranya alat pengukur tekanan, katup pengaman, economizer, furnace dan lain-lain. Yang semua memiliki keterkaitan atara satu dengan yang lainnya dan tidak dapat dipisahakan. Apa bila salah satu mengalami krudakan maka akan mengganggu kinerja dari boiler tersebut. Untuk itu diperlukan perawatan serta perbaikan untuk mencegah terjadinya kerusakan pada salah satu nagian tersebut.


Boiler 68


Kegiatan perawatan yang sering dilakukan antara lain adalah dengan pemeriksaan harian, pemeriksaan mingguan, pemeriksaan bulanan serta pemeriksaan tahunan. Bagian yang menjadi paling umum untuk peningkatan efisiensi energi boiler antara lain adalah tugas berkala dan peneriksaan bagian luar boiler, ruang boiler dan ruang plant, air dan steam, air umpan boiler serta prosedur dalam blow down. 4.2 Saran


Boiler 69


DAFTAR PUSTAKA Anonim. (2010). “Pengetahuan Umum Boiler”. Tersedia di : http://id.scribd.com/doc/ 84032826/28323850-Pengetahuan-Umum-Boiler. (Diunduh tanggal 8 November 2012) Anonim. (2011). “Makalah tentang Pengoperasian Boiler Serta Cara Perawatannya” (online).

Tersedia

di

:

http://tugas2kuliah.wordpress.com/2011/11/29/pengo

perasian-boiler-serta-cara-perawatannya/. (Diunduh tanggal 8 November 2012) Anonim. (2010). “Boiler” (online). Tersedia di : http://id.scribd.com/doc/79009980/p1Boiler-Bim. (Diunduh tanggal 8 November 2012) Anonim. (2009). “Makalah Boiler” (online). Tersedia di : http://www.scribd.com/ doc/65921161/ Makalah-Boiler. (Diunduh tanggal 20 Oktober 2012) Anonim. (2011). “Katel Uap” (online). Tersedia di : http://onnyapriyahanda.com/boilerketel-uap/. (Diunduh tanggal 8 November 2012) Anonim. (2009). “Perawatan Boiler” (online). Tersedia di : http://www.scribd.com/ doc/69808966/25/ Perawatan-Boiler. (Diunduh tanggal 4 November 2012) Aulia, Bima. (2012). “Analisa Boiler” (online). Tersedia di :

http://bimoauliac.

blogspot.com/2012/10/sinopsis-tugas-besar-analisa-pengaruh.html.

(Diunduh

tanggal 31 Oktober 2012) Candra, Gunawan. (2011). “Boiler (Katel Uap)” (online). Tersedia di : http://id.scribd. com/doc /55880842/Boiler-2. (Diunduh tanggal 5 November 2012) Energy Machine, India. (2005). “Energy Machine Products, Thermic Fluid Heater: Flowtherm series”. Tesedia di : www.warmstream.co.in/prod-em-thermic- fluidheaters.html. (Diunduh tanggal 31 Oktober 2012) Felani, Johan, dkk. (2011). “Rancang Bangun Dan Instalasi Sistem Kontrol Boiler Kapasitas 155 Kg/Jam Dengan Tekanan Kerja 3 Bar” (online). Diploma III Teknik Mesin-Univesitas Diponegoro : Semarang. Tersedia di : http://id.scribd.com/doc/ 52686220/Instalasi-Sistem-Kontrol-Boiler (Diunduh tanggal 5 November 2012) D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 70


Indriawati, Katherin ST. MT dan Dwi Tri Cahyono A S. 2005. “Penerapan Reliability Centered Maintenance Pada Sistem Gas Buang Boiler Di Pt. Ipmomi Paiton – Probolinggo”. Jurusan Teknik Fisika ITS : Surabaya Ivan. (2012). “Perawatan (Maintenance) Boiler” (online). Tersedia di : http://ivanemmoy. wordpress.com/2012/08/10/perawatan-maintenance-boiler/. (Diunduh tanggal 4 November 2012) Kusumah, Yuriandi, Ir, M.Sc. (2010). “Boiler dan Pemanas Fluida Termis”. Pusat Pengembangan Bahan Ajar. Universitas Mercu Buana : Jakarta. Marsela.

Vera

dan

Yulia

Maharani.

(2011).

“Sistem

Air

Boiler”

(online).

http://id.scribd.com /doc/ 56802697/Sistem-Air-Boiler. (Diunduh tanggal 8 November 2012) Nurcan.

(2008).

“Boiler”

(online).

Tersedia

di

:

http://nuchan.blogspot.com/

2008/06/boiler.html. (Diunduh tanggal 23 Oktober 2012) Pramudita , Prima. (2010). “Klasifikasi Boiler” (online). Tersedia di : http://primardp. blogspot.com/2010/11/klasifikasi-boiler.html. (Diunduh tanggal 5 November 2012) Purnamasari, Esti. (2009). “Efisiensi Boiler di Utility Cold Rolling Mill (CRM)” (online). Tersedia di : http://id.scribd.com/doc/35222816/Efisiensi-Boiler-CRM. (Diunduh tanggal 31 Oktober 2012) Raharjo, Imam Budi. (2009). “Teknologi Pembakaran pada PLTu Batu Bara” (online). Tersedia

di

:

http://imambudiraharjo.wordpress.com/2009/03/06/teknologi-

pembakaran-pada-pltu-batubara/. (Diunduh tanggal 5 November 2012) Salman. (2011). “Jenis-jenis boiler” (online). http://achsalmanal-farisi.blogspot.com/ 2011/01/jenis-jenis-boiler.html. (Diunduh tanggal 15 Okt. 2012) Salim, Andi Agus. (2011). “Makalah tentang Pengoperasian Boiler Serta Cara Perawatannya”

(online).

http://tugas2kuliah.wordpress.com/2011/11/29/

pengoperasian-boiler-serta-cara-perawatannya/. (Diambil tanggal 15 Okt. 2012) D-3 Teknik Kimia POLBAN

Boiler 71


Setiadi. (2009). “DASAR PROCESS PEMBENTUKAN STEAM” (online). Tersedia di : http://id.scribd.com/doc/16385591/Steam-Boiler. (Diunduh tanggal 5 November 2012) Setiaji, Bambang. (2011). “Boiler” (online). Tersedia di : http://id.scribd.com/ doc/50193118 /BOILER. (Diunduh tanggal 5 November 2012) Suwarti, Dwiana Hendrawati. (2010). “Perbaikan Karakteristik Kontroller Temperatur Pada Model Boiler”. Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang : Semarang. Yulita, Chartika G, dkk. (2010). “Boiler / Ketel Uap Pipa Api”. D3 Teknik KimiaUniversitas Riau : Pekanbaru http://en.wikipedia.org/wiki/Boiler_(power_generation).


Boiler 72

makalah boiler .docx

Recommend Documents