BAB ISISTEM UTILITASINSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANGSISTEM UTILITASINSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANGBAB I PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang MasalahUap air merupakan gas yang timbul akibat perubahan fase air menjadi uap dengan cara pendidihan (boiling). Untuk melakukan proses pendidihan diperlukan energi panas yang diperoleh dari sumber panas, misalnya dari pembakaran bahan bakar (padat, cair, gas), tenaga listrik dan gas panas sebagai sisa proses kimia serta tenaga nuklir.Sudah beribu-ribu tahun manusia melakukan proses perebusan (boiling) air menjadi uap air, tetapi baru dua abad ini ditemukan bagaimana cara mempergunakan uap untuk kebutuhan yaitu dengan diciptakannya boiler. Boiler menghasilkan uap dan uap yang dihasilkan ini dapat digunakan untuk membangkitkn listrik, menggerkkan turbin dan sebagianya.Pada dasarnya boiler adalah suatu wadah yang berfungsi sebagai pemanas air dalam suatu industri proses. Panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. 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 didihkan sampai menjadi steam, volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dengan baik. Bahan bakar yang digunakan untuk memanaskan boiler bisa berupa gas, minyak dan batu bara. Di Indonesia bahan bakar yang umum digunakan adalah solar. Pemahaman lebih lanjut mengenai boiler akan dibahas pada makalah ini.Energi 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 yangkeluar 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.1.2. Rumusan MasalahDari latar belakang diatas, dapat disusun rumusan masalah sebagaiberikut:a. Bagaimana sistem kerja boiler?b. Apa saja klasifikasi boiler?c. Apa saja bagian-bagian utama penyusun boiler?d. Parameter apa saja yang harus diperhatikan dalam pengoperasian boiler?1.3. Tujuan PenulisanTujuan penulisan makalah ini antara lain :a. Menjelaskan sistem kerja boiler.b. Menjelaskan bagian-bagian utama penyusun boiler. c. Menjelaskan klasifilasi boiler.d. Menjelaskan parameter yang harus diperhatikan dalam pengoperasian boiler?BAB II PEMBAHASAN2.1. Sistem BoilerBoiler adalah sebuah bejana tertutup yang berfungsi untuk mengubah wujud suatu fluida dari cair menjadi gas. Perubahan wujud tersebut terjadi karena penambahan kalor. Kalor yang ditambahkan dapat diperoleh dengan cara pembakaran bahan bakar fosil maupun non fosil, reaksi inti atom, ataupun merupakan gas buang dari sisa ekspansi turbin gas.Fungsi dari ketel pada umumnya untuk mengubah air menjadi uap, dimana uap ini diperoleh dengan memberikan sejumlah kalor terhadap air yang merupakan bahan bakarnya dengan perkataan lain merupakan pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi listrik dari elemen pemanas menjadi energi panas (uap) yang selanjutnya dapat digunakan untuk kepentingan pada proses industri (dapat digunakan sebagai pembangkit listrik melalui turbin dan dapat dimanfaatkan untuk proses pengolahan pada suatu pabrik industri).Energi 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.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 dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan 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.Boiler atau boleh juga kita sebut juga dengan ketel uap adalah sebuah bejana tertutup yang dapat membentuk uap dengan tekanan lebih besar dari sari atmosfer dengan jalan memanaskan air boiler yang berada di dalamnya dengan gas-gas panas dari hasil pembakaran bahan bakar. Sebuah boiler atau ketel uap harus di lengkapi paralatan dapat membantu kinerjanya sehingga operasional boiler berjalan dengan aman. Boiler atau ketel uap harus mempunyai persyaratan sebagai berikut:1. Dapat menghasilkan uap dengan berat tertentu dalam waktu tertentu pula, dan tekanannya lebih besar dari satu atmosfer.2. Kadar air yang di hasilkan pada uap panas harus sedikit mungkit.3. Kalau memakai alat pemanas lanjut uap, maka suhu uap pada pemakaian uap yang terakhir tidak berubah terlalu banyak.4. Uap harus di bentuk dengan jumblah bahan bakar sehemat mungkin.Jika pemakaian uap berubah-ubah, maka tekanan uap tidak boleh berubah banyak.2.2. Klasifikasi Boiler dan Cara KerjaSampai dengan saat ini, secara umum dikenal dengan dua macam jenis boiler, yaitu fire tube boiler (boiler pipa api) dan water tube boler (boiler pipa air). Water tube boiler mempunyai efisiensi lebih tinggi dari pada fire tube boiler, khususnya yang membutuhkan panas tinggi tekanan tinggi. Oleh karena itu, boiler jenis ini banyak digunakan oleh industri yang dalam prosesnya membutuhkan tekanan tinggi.A. Fire tube boiler (boiler pipa api)Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. 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. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boilers dikonstruksi sebagai paket boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.Fire tube terbagi menjadi 5 jenis, yaitu:1. Simple vertical boilerSimple vertical boiler merupakan salah satu tipe boiler jaman dahulu berbentuk silinder vertical yang digunakan untuk menghasilkan uap air sebagai tenaga penggerak atau pemanas. Pada Boiler ini api dan gas pembakaran masuk melalui pipa-pipa dan dikelilingi oleh air. Biasanya dipakai untuk instalasi yang cukup besar, tetapi cukup populer. Boiler jenis tersebut terdiri dari tiga bagian, yaitu:-Bagian pertama berupa ruang bakar yang terletak dibagian bawah ruang boiler- Bagian kedua berupa silinder yang berisi pipa-pipa dan air boiler-Bagian ketiga pembuangan gas atau flue gas yang dilengkapi dengan cerobong.Bahan bakar yang digunakan berupa bahan bakar padat misalnya batu bara dan kayu, yang dibakar dibagian bawah boiler. Gas panas hasil pembakaran dimasukan kedalam pipa-pipa didalam silinder yang akan memanasi air boiler menjadi uap air atau steam jenuh pada tekananrendah.Gambar 2.2.1. Simple vertical boiler2. Cochran boilerUnit ini terdiri dari shell silinder dengan berbentuk dome diatas dimana ruang yang disediakan untuk uap. Shell dibentuk dari pelat baja bergabung bersama dengan paku keling. Bahan bakar ini dibakar dalam tungku yang disediakan di bagian bawah boiler. Grate terdiri dari besi bar yang diatur dengan ruang antara besi tersebut, jarak yang ada memugkinkan udara untuk lolos ke bahan bakar untuk pembakaran. Kotak apinya hemispherical sehingga bahan bakar yang tidak terbakar jika ada dibelokan kembali ke perapian. Sebuah lubang abu terpasang di bawah tungku untuk mengumpulkan abu. Batu bara pada pembakaran menghasilkan panas buang gas dan produk-produk panas pembakaran dari kotak api masuk melalui cerobong kecil pipa keruang bakar yang dilapisi batu tahan api didinding luar boiler. Lapisan ini mencegah shell dari pemanasan berlebih.Gambar 2.2.2. Cochran boiler3. Cornish boilerBoiler jenis ini termasuk pada single tube steam boiler, hanya terdapat satu lorong saja, apakah itu lorong api atau saluran air saja. Diameter cerobong Boiler Cornish sekitar 0.6 x dimeter selongsong. Boiler cornish umumn ya antara 1 2 meter dan panjan gn ya bervariasi antara 5 7.5 meter. Kapasitas dan tekanan kerjanya lebih rendah. Cornish boiler adalah single fire tube boiler dan simple vertical boileradalah single water tube boiler.Gambar 2.2.3. Cornish boiler4. Lancashire boilerBoiler ini adalah type tidak dapat bergerak (stationary) m o d e l f i r et u b e , pembakaran dalam, mendatar dan menggunakan sirkulasi alami. Boiler ini dipakai dimana t e k a n a n k e r j a d a n p o w e r / t e n a g a y a n g d i b u t u h k a n s e d a n g . B o i l e r i n i m e m i l i k i s h e l l / selongsong silindris dengan dimeter 1.75 2.75 meter. Panjangnya bervariasi dari 7.25 9 meter. Boiler ini memiliki 2 cerobong dalam dengan diameter sekitar 0.4 kali diameter selongsong. Boiler tipe ini disusun dengan batu tahan api yang membentuk cerobong luar, maka bagian dari permukaan pemanasan berada di luar selongsong. Pada boiler jenis ini dengan perdaran secara natural air dalam boiler beredar/bersirkulasi secara alami, yaitu air yang ringan naik sedang air yang berat turun, sehingga terjadilah aliran konveksi alami. Umumnya Boiler beroperasi secara alami seperti boilerLancarshire, Babcock & Wilcox dan lain-lain.Gambar 2.2.4. Lancashire boiler5. Locomotive boilersLocomotive boiler adalah salah satu boiler jaman dahulu dipakai untuk menggerakan kereta api yang mengandalkan uap air sebagai tenaga penggerak. Boiler jenis tersebut terdiri dari tiga bagian:- Bagian pertama berupa ruang bakar- Bagian kedua berupa silinder yang berisi pipa-pipa dan air boiler-Bagian ketiga pembuangan gas atau flue gas yang dilengkapi dengan cerobong.Bahan bakar yang digunakan berupa bahan bakar padat misalnya batu bara dan kayu, yang dibakar dibagian depan boiler. Gas panas hasil pembakaran dimasukan kedalam pipa-pipa didalam silinder yang akan memanasi air boiler menjadi uap air atau steam jenuh pada tekanan rendah. Boiler ini terdiri dari sebuah selongsong atau tong dengan diameter 1.5 meter dan panjang 4 meter. Batu bara diumpankan ke kotak api melalui pintu api dan dibakar pada kisi kisi. Cerobong gas dari kisi-kisi dibelokkan oleh lengkungan batu, sehingga semua b a g i a n k o t a k a p i t e r p a n a s k a n d e n g a n b a i k . A d a s e k i t a r 1 5 7 t u b e t i p i s a t a u t u b e F (d i a m e t e r 4 7 . 5 m m ) d a n 2 4 t u b e t e b a l a t a u t u b e p a n a s l a n j u t G (d i a m e t e r1 3 0 m m ) . Setelah melalui tube ini gas memasuki kotak asap (smoke box). Gas kemudian menujuatmos fer melalui cerobon g asap. Tong (barrel) berisi air di sekitar tube, dipanask an ole h gas asap dan diubah menjadi uap.Gambar 2.2.5. Locomotive boilersSISTEM UTILITASINSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANGSISTEM UTILITASINSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANGB. Water tube boler (boiler pipa air)Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk kedalam drum. Air yang tersirkulasi 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 boilers yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket.Karakteristik water tube boilers sebagai berikut:-Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran- Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plantpengolahan air.- Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi. Water tube terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:1. Horizontal Straight tube boilerHorizontal Straight tube boiler adalah boiler yang berbentuk kotak persegi panjang, yang terdiri dari tiga bagian, yaitu:- Burner dengan ruang bakar yang terletak dibagian bawah boiler-Pipa-pipa yang berisi air boiler dan dihubungkan dengan penampung uap air dibagian atas pipa- Ruang pembuangan gas atau flue gasUntuk straight tube boiler gas pembakaran ditahan oleh 3 penahan sebelum meninggalkan boiler. Pada saat itu air menyerap panas dari gas pembakaran.Jenis ini terbagi menjadi:a. Longitudinal drumBoiler ini terdiri dari drum uap dan drum ai r. Drum ini dihubungkan dengan tube pendek dengan uptake header atau riser di ujung belakang. Tube air (diameter 100 mm ) dimiri ngkan dan menghubungk an uptake header ke downtake header. Tiap kolom (row) tube dihubungkan dengan 2 header, dan ada ban yak kolom yang seperti itu. Header dibengkokkan jika dilihat dari arah tube sehingga satu tube tidak berada pada sela yang lainnya, dan gas panas bisa lewat dengan baik setelah memanasi semua tube. Header dilengkapi dengan lubang tangan di depan tube dan dilengkapi tutup. Kotak Lumpur disediakan pada tiap downtake header dan lumpur yang mengendap dipindahkan. Ada rantai kisi otomatis ya ng bergerak pelan pada tempat dimana batubara diumpankan dari hopper. Batu api penyangga menyebabkan gas panas bergerak ke atas d a n k e b a w a h d a n k e a t a s l a g i s e b e l u m m e n i n g g a l k a n c e r o b o n g a s a p . D a m p e r d i operasikan melaui sebuah rantai lewat puli ke bagian depan boiler untuk mengatur aliran. B o i l e r i n i d i p a s a n g p a d a r a n g k a - r a n g k a b e s i , d a n d i k e l i l i n g i p a d a 4 s i s i n y a o l e h dinding batu api . Pintu disediakan agar pekerja bisa masuk boiler untuk perbaikan dan pembersihan. Air bersikulasi dari drum ke header dan melewati tube ke header dan k e m b a l i k e d r u m . A i r b e r s i k u l a s i t e r u s s a m p a i m e n g u a p . S e b u a h p e m a n a s l a n j u t u a p terdiri dari banyak tube baja dan berisi 2 kotak, 1 kotak uap panas lanjut dan 1 kotak uap jenuh. Uap dihasilkan diatas muka air dalam drum dan mengalir dalam pipa kering dan lewat saluran masuk tube ke kotak uap panas lanjut. Uap ini kemudian melewati tube k e k o t a k u a p j e n u h . U a p s e l a m a p e r j a l a n a n n y a m e l e w a t it u b e , m e n g a l a m i pemanasan lebih lanju t menjadipreheated. Uap kemudian diambil lewat saluran keluar pipa ke katup pemberhenti/ stop valve. Boiler ini dipasang dengan perlengkapan standart, seperti katup keamanan, katup pengumpanindikasi permukaan air dan meter tekanan.Gambar 2.2.6. Longitudinal drum boilerb. Cross drumCross Drum Boiler dasarnya adalah varian dari Drum Boiler longitudinal. Di Cross Drum Boiler steam drum ditempatkan pada cara silang ke sumber panas seperti yang ditunjukkan pada gambar. Di sini, down-comer dipasang pada bagian bawah drum dan riser dipasang pada bagian atas drum melalui pipa horisontal seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.2.7. 5o sampai 15o tabung air cenderung dihubungkan dengan down-comer dan tabung riser dengan cara yang sama Babcock-Wilcox boiler.Prinsip kerja drum cross boiler sama seperti longitudinal drum boiler. Air umpan diumpankan ke cross drum melalui umpan masuk air. Kemudian air ini turun melalui pipa down-comer dan masuk ke dalam tabung air cenderung ditempatkan dalam ruang panas. Di sini, air menjadi panas dan uap diproduksi di dalam air yang datang ke dalam ruang uap. Di sini pada steam drum uap dipisahkan dari air dengan cara alami.Gambar 2.2.7. Cross drum boilerTypes of cross drum boiler:a. two drumBoiler ini digunakan baik untuk pembangkit listrik dan proses generator uap. Untuk pembangkit listrik jenis ini boiler yang digunakan 100 MW.Two drum dalam jenis boiler dihubungkan dengan sejumlah besar tabung perpindahan panas konvektif yang disebut tabung bank atau tabung bank boiler. Tabung bank ini dalam boiler two drum memiliki seribu jumlahnya. Bank tabung ini dan drum bawah mengandung air. Volume besar ketersediaan air di boiler two drum membuat perubahan beban besar. Tabung bank ke sisi tungku dimana gas buang memasuki tabung bank yang bertindak sebagai pemanas dan mengandung campuran uap air. Jumlah baris tabung Bank sepanjang jalur gas buang bertindak sebagai penggalang tabung akan bervariasi tergantung pada beban. Sisa deretan tabung bank yang akan bertindak sebagai down tabung comer antara gendang atas dan bawah. Fitur penting lainnya dari bank boiler adalah bahwa suhu gas buang meninggalkan tabung bank yang tetaphampir konstan pada semua beban operasi boiler. Selama perubahan beban yang cepat atau lambat, jumlah baris tabung peternak meningkat dan turun pendatang tabung baris mengurangi sehingga memastikan lebih banyak uap hampir seketika dalam drum uap sebagai beban lonjakan ke atas.Gambar 2.2.8. Two drum boilerb. three drumBoiler three drum adalah kelas boiler pipa air yang digunakan untuk menghasilkan uap, biasanya untuk kapal uap. Karakteristik mendasar dari "tiga-drum" adanya penataan drum uap di atas dua drum air, dalam tata letak segitiga. Tabung air mengisi dua sisi segitiga ini antara drum, dan tungku di tengah. Seluruh perakitan ini kemudian tertutup dalam casing yang mengarah ke cerobong. Pembakaran bisa dengan menggunakan batu bara atau minyak.Gambar 2.2.9. Three drum boilerPengembangan boiler three drum yang dimulai pada akhir abad ke-19, dengan permintaan dari kapal-kapal angkatan laut yang membutuhkan daya tinggi dan boiler yang sederhana, dengan desain seperti Babcock & Wilcox atau Belleville. Generasi baru dari "small- tube" boiler pipa air menggunakan air-tabung sekitar 2 inci (5 cm) diameter, dibandingkan dengan desain yang lebih tua dari 3 atau 4 inci. Hal ini memberikan rasio yang lebih besar dari tabung pemanas luas permukaan dengan volume tabung, sehingga lebih cepat mengepul. Boiler small-tube ini juga dikenal sebagai "exprees" boiler. Meskipun tidak semua desain three-drum (terutama Thornycroft), sebagian besar adalah beberapa variasi ini. Sebagai tabung dari tiga-drum yang dekat dengan vertikal (dibandingkan dengan Babcock & Wilcox), ini mendorong sirkulasi yang kuat oleh efek thermosyphon, semakin mendorong semakin mengepul.c. four drumFour drum adalah salah satu jenis boiler water tube, seperti sterling boiler. Boiler ini terdiri dari empat drum, tiga drum ditempatkan pada sumber panas dan satu drum dihubungkan pada ketiga drum tersebut. Prinsip kerjanya yaitu air umpan pertama masuk ke kanan drum yang paling atas. Aliran gas dari tungku melewati setiap drum dengan baffle parsial firebrick diletakkan di masing-masing drum sehingga memaksa gas mengalir dan kemudian turun melalui masing-masing 3 drum diatas. Karena lebih kepadatan air ini turun di bawah gendang air. Air dalam drum dan pipa-pipa yang menghubungkan ke dua drum atas lainnya, yang memanas dan akibatnya menghasilkan gelembung uap. Ini adalah prinsip kerja yang paling dasar boiler tabung bengkok. Kapasitas Stirling Boilerjauh lebih tinggi dari Babcock - Wilcox boiler.Gambar 2.2.10. Four drum starling boiler2. Bent tube boilerBend tube boiler atau sterling boiler adalah versi dikembangkan tabung boiler air. Prinsip kerja boiler ini kurang lebih sama dengan boiler tabung air lainnya, tetapi menggunakan empat drum. Konstruksi Bend tube boiler terdiri dari tiga drum ditempatkan pada sumber panas seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.2.8. Keempat drum ditempatkan di dalam ruang panas dan drum yang keempat terhubung ke atas tiga drum uap dengan bantuan tabung air tikungan. Atas tiga drum yang terhubung dengan tabung equalizer seperti yang ditunjukkan pada gambar. Uap diambil dari tabung equalizer. Prinsip kerjanya yaitu air umpan pertama masuk ke kanan drum yang paling atas. Karena lebih kepadatan air ini turun di bawah gendang air. Air dalam Drum itu air dan pipa-pipa yang menghubungkan ke dua drum atas lainnya, yang memanas dan akibatnya gelembung uap yang dihasilkan. Ini adalah prinsip kerja yang paling dasar boiler tabung bengkok. Kapasitas Stirling Boiler jauh lebih tinggi dari Babcock - Wilcox boiler setinggi50.000 kg per jam dan tekanan setinggi 60kg/cm2Gambar 2.2.11. Bent tube boiler2.3. Bagian Utama BoilerAdapun bagian utama yang menyusun Boiler adalah sebagai berikut :1. EconomizerBerfungsi untuk memanaskan air setelah melewati High Pressure Heater. Pemanasan dilakukan dengan memanfaatkan panas dari flue gas yang merupakan sisa dari pembakaran dalam furnace.Temperatur air yang keluar dari Economizer harus dibawah temperatur jenuhnya untuk mencegah terjadinya boiling dalam Economizer. Karena perpindahan panas yang terjadi dalam Economize rmerupakan konveksi, maka menaikkan luas permukaan akan mempermudah perpindahan panas ke air. Inilah sebabnya mengapa desain pipa Economizer dibuat bertingkat.Keuntungan:- Meningkatkan efisiensi unit karena dengan memanfaatkan kalor flue gas untuk memanaskan air, dapat mengurangi kebutuhan kalor yang besar untuk pemanasan air sampai terbentuk uap kering pada Superheater.- Biaya Operasi lebih ekonomis karena jumlah bahan bakar untuk pemanasan padaSuperheater menjadi lebih sedikit.- Maintenance Cost dapat dihemat karena denga adanya Economizer, thermal shock pada pipa boiler dapat dihindari.Kerugian :- Desain pipa yang bertingkat akan menimbulkan masalah abu, terutama bila batubara yang digunakan kadar abunya tinggi.2. SuperheaterBerfungsi untuk memanaskan uap dari Steam Drummenjadi uap panas lanjut (main steam).Main steamdigunakan untuk melakukan kerja dengan ekspansi dalam turbin.Superheater memiliki lima bagian utama, yaitu :1. Superheater (SH) Vertical Platens2. SH Division Panel3. Low Temperature SH Pendant4. Low Temperature SH Horizontal5. Back Pass and Roof3. ReheaterBerfungsi untuk memanaskan kembali uap yang telah mengalami ekspansi dalam turbin.Uap keluaran turbin berupa cold steam sehingga perlu dipanaskan kembali dan dimasukkan kembali ke dalam Boiler . Reheater kemudian memasuki Front Reheater dan keluar melalui Reheater Vertical Spaced Front OutletHeader menuju IP Turbine.4. Main Steam DrumFungsi utamanya adalah untuk memisahkan uap dari campuran air dan uap yang masuk ke steam drum .Selain itu juga berfungsi untuk mendistribusikan feedwater,membuang kontaminan dari air boiler , menambahkan bahan kimia, dan mengeringkan uap setelah dipisahkan dari air. Uap berada pada bagian atas bejana dan air berada pada bagian bawah.Air dariSteam Drum disalurkan ke Evaporator dengan cara dipompa oleh BWCP.Uap dan air dalam steam drum dipisahkan dengan tiga tahap,primary , secondary dan drying . Tahap primary dan secondary dilakukan oleh turbo separator dan plat yang berombak ombak melakukan tahap drying.Fungsi utama dari alat pemisah ini adalah untuk memindahkan uap dari air boiler dan untuk mengurangi campuran yang terdapat dalam uap sebelum meninggalkan steam drum.5. Down ComerMerupakan saluran air dari Steam Drum ke Header(Pengaman) yang berada di bawah ruang bakar dimana dari header butir butir air panas akan dipanaskan melalui pipa pipa yang tersusun di dindingfurnace.Pada Down Comer bagian bawah terdapat suatu pompa yang disebut dengan Boiler Water Circulating Pump (BWCP) yang digunakan untuk mengatur sirkulasi air yang akan dipanaskan atau diuapkan.Ada enam downcomer dengan O.D.16 ( 406.4 mm).SISTEM UTILITASINSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANGSISTEM UTILITASINSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG6. FurnaceMerupakan ruang bakar yang pada dindingnya tersusun pipa pipa.7. Blow DownUntuk mengontrol kualitas air serta mengurangi kandungan zat padat (Silika) dalam air sehingga tidak terbentuk kerak hangus pada furnace. Alat ini akan bekerja secara otomatis saat sensor menunjukkan kandungan silika dalam air melebihi standar.Ia akan membuang sebagian kecil air dari drum ( 1 % sampai 2 % dari tingkat penguapannya)2.4. Parameter yang Harus Diperhatikan dalam Pengoperasian BoilerDalam pengoperasian boiler,ada beberapa parameter yang harus diperhatikan yaitu :A. Aliran uap (Steam Flow )Yaitu banyaknya uap yang harus dihasilkan boiler pada tingkat pengoperasian tertentu. Pengoperasian pada MCR(Maximum Continous Rating) merupakan pengoperasian boiler pada tingkat aliran uap maksimum yang bisa dijalankan secara berkelanjutan.Jika melebihi tingkat ini bisa merusak peralatan ataupun meningkatkan biaya perawatan.Control Load untuk beban penuh aliran uap sekitar 48% dan sekitar 47 % untuk aliran uap pada tingkat MCR. Control load merupakan titik dimana suhu uap utama maupun uap pemanasan ulang telah mencapai titik desain kerjanya ( kondisi stabil )B. Tekanan BoilerUntuk mendapatkan energi yang sesuai dengan kebutuhan turbin agar dapt menggerakkan generator,maka tekanan uap panas kering yang dihasilkan pun harus sesuai dengan kebutuhan beban.Dalam hal ini ,tekanan uap dapat diatur melalui reheater dan superheater.C. Temperatur UapDalam proses konversi wujud dari cair menjadi uap,air perlu dipanaskan dalam furnace.Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam furnace tersebut juga harus diperhatikan agar suhu uap yang dihasilkan memenuhistandar yang ditentukan.Karena jika suhu uap kurang maka efisiensi akan turun tapi jika terlalu tinggi akan berpengaruh pada gas buangnya.D. Efisiensi BoilerUntuk melihat apakah desain suatu boiler telah tepat ditentukan oleh beberapa faktor yang mempengaruhi,diantaranya kegunaan unit boiler itu sendiri yaitu apakah uap yang harus dihasilkan konstan atau bervariasi sesuai kebutuhan generator pembangkit listrik. Selanjutnya yang menentukan juga adalah jenis dan kualitas bahan bakar yang akan dibakar : apakah padat,cair atau gas.Seberapa banyak uap harus dihasilkan tiap jamnya apakah ratusan atau bahkan jutaan pon tiap jamnya juga perlu dipertimbangkan dalam desain.Pembentukan uap yang dipengaruhi penyerapan panas harus memenuhi setidaknya komponen berikut ini:-Tekanan kerja tiap bagian dari boiler, hal ini penting untuk distribusi dan pemenuhan kebutuhan sistem dalam proses pengubahan air menjadi uap.-Struktur power plant yang tepat untuk tipe proses pembakaran yang dipilih.-Ukuran yang tepat dan pengaturan permukaan perpindahan panas untuk penyerapan panas saat proses pembakaran.-Perlengkapan yang dibutuhkan selama proses. Alat untuk memasukkan udara, bahan bakar dan mengalirkan air. Piranti untuk memindahkan hasil pembakaran dan sistem pengendalian proses.Permukaan penyerapam panas boiler dirancang untuk efisiensi dan biaya yang optimum agar empat tujuan dasar boiler tercapai yaitu:1.Uap kering yang dihasilkan memilki tingkat kemurnian yang tinggi dalam keadaan apapun.2.Pemanasan super terhadap uap kering sementara menjaga suhu tidak melebihi dari kondisi operasional boiler.3.Pemanasan ulang terhadap uap yang tekanannya turun untuk digunakan kembali oleh turbin sementara menjaga suhu tidak melebihi darikondisi operasional boiler.4. Mengurangi suhu gas buang untuk meminimalkan rugi-rugi panas , mengendalikan korosi dan menghasilkan emisi yang tidak melebihi ketentuan.Efisiensi termal adalah indikator seberapa baik kemampuan input panas boiler untuk menghasilkan uap pada suhu dan tekanan yang diminta. Adanya prinsip ekonomi dan biaya bahan bakar membuat powerplant harus beroperasi seefisien mungkin. Unit 5 dan 6 didesain dengan efisiensi 92,5 93,5 % tergantung kondisi operasional boiler ,pada MCR, normal full load atau padacontrol load conditions. Untuk membandingkan performance boiler pada kondisi sekarang dengan kondisi desain awal nya ada tiga parameter yang bisa diperiksa.E. Fuel analysisAnalisa ini dilakukan untuk mengatuhi kandungan oksigen ,hidrogen dan karbon yang terdapat dalam bahan bakar yang digunakan.Karena kualitas bahan bakar dulu dengan sekarang bisa sangat berbeda.Perbedaan ini berpengaruh terhadap kebutuhan udara dan panas yang dilepaskan di ruang bakar ,begitu juga dengan massa aliran gas buang yang meninggalkan ruang bakar.F. Feedwater temperaturePerubahan suhu air yang masuk ke boiler menentukan tingkat pembakaran yang diperlukan di furnace ,lebih lanjut akan mempengaruhi panas yang dihasilkan dan banyaknya massa aliran.G. Excess AirBanyaknya udara yang masuk ruang bakar berpengaruh terhadap jumlah panas yang dibawa dari furnace ( dry gas loss ) , banyaknya udara yang keluar merupakan faktor penting untuk menghitung efisiensi boiler.BAB III PENUTUP3.1. KesimpulanDari pembahasan sebelumnya, dapat disimpulkan sebagai berikut:a. Boiler merupakan peralatan yang dipergunakan untuk memproduksi air panas dengan temperatur tinggi sehingga menghasilkan uap atau steam, yang dipergunakan untuk proses produksi, penggerak, dan lain-lain.b. Sistem kerja boiler terdiri dari sistem umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar.c. Boiler terdiri dari berbagai jenis yang dapat diklasifikasikan berdasarkan fluida yang mengalir, pemakaian, letak dapur, jumlah boiler tube, poros tutup drum, bentuk dan letak pipa, sistem peredaran air, dan sumber panas.d. Bagian utama penyusun boiler terdiri dari economizer, superheater, reheater, main steam drum, down comer, furnace, dan blow down.DAFTAR PUSTAKA1. Kusnarjo, Utilitas Pabrik Kimia. 20122. Djokosetyardjo,M.J. Chapter II pdf Boiler. Universitas Sumatra Utara. Medan.19903. Andini Putri. Sistem Boiler. ITS. Surabaya. 20084. www.google jenis-jenis boiler.com