Prinsip Kerja Boiler Boiler (steam generator) berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Uap bertekanan sangat tinggi yang dihasilkan boiler dipergunakan untuk memutar turbine. Boiler terbagi menjadi beberapa sub system, yaitu : - Boiler Boiler house house steel steel structu structure re - Pressure Pressure parts - Coal system system - Air system system - Boiler Boiler cleaning cleaning system system
Boiler (Steam Generator) Sesuai dengan namanya, boiler house steel structure adalah bangunan struktur rangka baja, di mana di dalamnya terpasang semua peralatan steam generator. Bangunan rangka baja ini tingginya antara 50 m (PLTU kapasitas 65 MW) hingga 100 m (PLTU kapasitas 600 MW). Pressure part system adalah bagian utama dari steam generator. Bagian inilah yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap bertekanan tinggi (superheated steam) dengan temperatur antara 500 – 600 derajat C. Air yang disuplai ke boiler, pertama kali masuk ke economizer inlet header, terus didistribusikan ke economizer elements, berkumpul kembali di eco outlet header lalu disalurkan ke steam drum. Economizer terletak di dalam backpass area (di bagian belakang boiler house), sementara steam drum ada di bagian depan roof area.
Dinamakan economizer karena bagian ini berfungsi untuk menaikkan temperatur air yang baru masuk boiler dengan cara memanfaatkan gas buang dari pembakaran batu bara di furnace area (combustion chamber). Dengan pemanasan awal di economizer ini effisiensi ketel uap dapat ditingkatkan. Akibat pemanasan secara konveksi di daerah furnace dan karena gaya gravitasi, air di dalam steam drum air mengalami sirkulasi turun ke water wall lower header melalui pipa downcomers. Dari waterwall lower header air kembali mengalami sirkulasi karena panas, naik menuju water wall upper header melalui tube-tube water wall panel. Kemudian dari waterwall upper header air dikembalikan ke steam drum melalui riser pipes. Jadi akibat panas pembakaran batu bara air mengalami sirkulasi terus menerus. Sirkulasi ini menyebabkan air di water wall panel & steam drum sebagian berubah menjadi uap. Pada PLTU berkapasitas besar, sirkulasi tersebut dibantu oleh Boiler water Circulating Pump yang terpasang pada pipa downcomers bagian bawah. Sirkulasi yang lebih cepat akan menyebabkan kecepatan perubahan air menjadi uap juga lebih besar. Di dalam steam drum terdapat separator yang berfungsi untuk memisahkan uap dari air. Uap yang sudah dipisahkan tersebut, dari steam drum disalurkan ke roof steam inlet header yang terhubung ke boiler roof panel. Boiler roof panel ini yang membawa uap ke belakang menuju backpass panel. dari backpass panel, uap disalurkan ke Low Temperature Superheater (LTS) yang ada di dalam backpass area, di atas economizer elements. dari LTS uap disalurkan ke Intermediate Temperature Superheaters (ITS). Selanjutnya melalui pipa superheaterdesuperheater, uap dibawa ke High Temperature Superheater (HTS) elements untuk menjalani proses pemanasan terakhir menjadi superheated steam. ITS dan HTS elements lokasinya berada di dalam furnace (ruang pembakaran batu bara) bagian atas. Beberapa boiler manufacturers memberikan nama yang berbeda kepada LT, IT dan HT superheater. Dari High Temperature Superheater outlet header, superheated steam dengan temperature 500-600 derajat C dan tekanan sangat tinggi disalurkan ke steam turbine melalui pipa main steam. Pada PLTU berkapasitas kecil, uap tersebut masuk ke High Pressure Turbine, terus ke Low Pressure Turbine dan keluar menuju condenser. Sedangkan pada PLTU
berkapasitas besar, setelah memutar HP turbine uap tersebut dibawa kembali ke boiler melalui pipa cold reheat. Di dalam boiler uap tersebut mengalami pemanasan kembali di dalam Reheater elements. Reheater elements ini biasanya terletak di antara furnace area dan backpass area. Setelah mengalami pemanasan kembali, reheated steam disalurkan ke Intermediate Pressure Turbine melalui pipa Hot Reheat. Setelah memutar Intermediate dan Low Pressure Turbine, baru uap keluar ke condenser.
Sistem Pembakaran, Aliran Udara & Gas Buang
Pembakaran pulverized-coal dengan tangential burners yang dipasang pada empat sudut combustion chamber
Coal & combustion system dalam PLTU terdiri dari coal silo, coal feeder, pulverizer, coal pipes dan combustion burner. dari coal storage batu bara diangkut dengan belt conveyor menuju boiler house dan disimpan di dalam coal silo. Dalam bangunan PLTU, coal silo lokasinya ada di antara boiler house dan Turbine-Generator building. Untuk menghasilkan pembakaran yang efisien, batu bara yang masuk ruang pembakaran harus digiling terlebih dahulu hingga berbentuk serbuk (pulverized coal). Penggilingan batu bara menjadi serbuk dilakukan pulverizer yang dikenal juga dengan nama bowl-mill. Disebut demikian karena di dalamnya terdapat mangkuk (bowl) tempat batu bara ditumbuk dengan grinder.
Pemasukan batu bara dari coal silo ke pulverizer diatur dengan coal feeder, sehingga jumlah batu bara yang masuk ke pulverizer bisa diatur dari control room. Batu bara yang sudah digiling menjadi serbuk ditiup dengan udara panas (primary air) dari pulverizer menuju combustion burner melalui pipa-pipa coal piping. Pada saat start up, pembakaran tidak langsung dilakukan dengan batu bara, tetapi mempergunakan bahan bakar minyak. Baru setelah beban mencapai 10%-15% batu bara pelan-pelan mulai masuk menggantikan minyak. Maka selain coal piping, burner juga terhubung dengan oil pipe, atomizing air dan scavanging air pipe yang berfungsi untuk mensuplai BBM. Agar pembakaran dalam combustion chamber berlangsung dengan baik perlu didukung dengan sistem suplai udara dan sitem pembuangan gas sisa pembakaran yang baik. Tugas ini dilakukan oleh Air and Flue Gas System. Air and Flue Gas System terdiri dari Primary Air (PA) Fans, Forced Draft (FD) Fans, Induced Draft (ID) Fans, Air Heater, Primary Air Ducts, Secondary Air Ducts dan Flue Gas Ducts. Udara yang akan disuplai ke ruang pembakaran dipanaskan terlebih dahulu agar tercapai efisiensi pembakaran yang baik. Pemanasan tersebut dilakukan oleh Air Heater dengan cara konduksi dengan memanfaatkan panas dari gas buang sisa pembakaran di dalam furnace. Ada 2 type Air Heater yang banyak dipakai di PLTU. Yang pertama air heater type tubular, banyak dipakai di PLTU yang berkapasitas kecil. Sedangkan air heater type rotary lebih dipilih untuk PLTU kapasitas besar. Primary Air Fans berfungsi untuk menghasilkan primary air yang diperlukan untuk mendorong batu bara serbuk dari pulverizer ke burner. Forced Draft Fans berfungsi untuk menghasilkan secondary air untuk mensuplai udara ke ruang pembakaran. Sedangkan Induced Draft Fans berfungsi untuk menyedot gas sisa pembakaran dari combustion chamber untuk dikeluarkan ke cerobong asap.
Primary & Secondary Air Duct system (warna biru)
Flue Gas system adalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU tidak menyebabkan polusi berlebihan kepada lingkungan. Bagian dari flue gas system yang umum terdapat di semua PLTU adalah Electrostatic Precipitator (EP). Electrostatic Precipitator adalah alat penangkap debu batu bara. Sebelum dilepas ke udara bebas, gas buang sisa pembakaran batu bara terlebih dahulu melewati electrostatic precipitator untuk dikurangi semaksimal mungkin kandungan debunya. Bagian utama dari EP ini adalah housing (casing), internal parts yang terdiri dari discharge electrode, collecting plates dan hammering system, dan ash hoppers yang terletak di bagian bawah untuk menampung abu. Pada beberapa PLTU modern ada lagi satu peralatan pengendali polusi yang terpasang antara EP dan cerobong asap. Alat tersebut adalah Flue Gas Desulphurization (FGD) plant. Sesuai dengan namanya FGD berfungsi untuk mengurangi kadar sulphur dari gas buang. Kadar sulphur yang tinggi dikhawatirkan bisa menyebabkan terjadinya hujan asam yang berbahaya bagi lingkungan.
Bagian terakhir dari flue gas system adalah stack/chimney/cerobong asap yang berfungsi untuk membuang gas sisa pembakaran.
