BAB I

PENDAHULUAN

TOPIK : PENGUJIAN BOILER

A. Latar Belakang

Uap air (Steam) dihasilkan dalam suatu boiler atau disebut sebagai penghasil uap

atau ketel uap. Uap air dan udara merupakan zat kerja paling penting yang digunakan pada

mesin thermal. Sesungguhnya, zat kerja yang pertama digunakan dalam keberhasilan

mesin thermal adalah uap air dan selama dalam abad ke-18 dan ke-19. Pemakaian uap air

ini sudah luas, sehingga pada waktu itu sangat dikenal sebagai era uap air. Pada abad ke-

20 terjadi penurunan penggunaan uap air ini secara drastis, kecuali terhadap stasiun

pembangkit tenaga uap ukuran besar. Tetapi uap air tidak kehilangan popularitasnya

sebagai media pemanas. Dimana sangat luas penggunaannya dalam industri dan juga

secara komersil. Uap air sebagai media panas adalah sangat cocok menjadi transfer energi

thermal dalam jumlah besar, karena panas tidaklah hanya sebagai panas sensibel, tetapi

juga bisa diperoleh dari pembakaran suatu bahan bakar (padat, sair, atau gas), energi

nuklir, energi solar (matahari) atau energi listrik. Kondisi-kondisi uap produksi boiler bisa

sebagai uap basah (wet saturated steam), uap jenuh (dry saturated steam), uap superheat

atau uap superkritis.

B. Tujuan Percobaan

1. Agar mahasiswa dapat mengerti fungsi suatu boiler dan prinsip kerjanya.

2. Agar mahasiswa dapat mengoperasikan boiler.

3. Agar mahasiswa dapat mengenal bagian-bagian mekanikal, elektrikal, dan

instrumentasi dari boiler.

4. Agar mahasiswa dapat membuat urutan/prosedur pelaksanaan percobaan.

5. Agar mahasiswa dapat mengetahui cara membaca alat ukur boiler.

6. Agar mahasiswa dapat membuat daftar simbol setiap parameter dan satuan-

satuannya.

7. Agar mahasiswa dapat mengukur kebutuhan bahan bakar boiler.

8. Agar mahasiswa dapat mengukur laju air pengisian dan menghitung kapasitas

produksi uap.

9. Agar mahasiswa dapat mengukur tekanan dan temperatur.

10. Agar mahasiswa dapat menghitung efisiensi boiler.

1

BAB II

DASAR TEORI

A. Defenisi dan Fungsi Boiler (Ketel Uap)

Boiler atau Ketel Uap atau Steam Generator adalah suatu alat konversi energi yang

dapat mengubah energi panas hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi potensial uap.

Hal ini terjadi dikarenakan adanya perpindahan panas dari bahan bakar dan air yang terjadi

didalam tabung yang tertutup rapat.

Fungsi ketel uap (Boiler) adalah untuk mengkonversikan energi pembakaran bahan

bakar menjadi energi potensial uap.

Steam yang dihasilkan dari ketel ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan

seperti berikut :

1. Untuk external combustion engine

Contoh : untuk mesin uap reciprocating dan turbin air

2. Untuk keperluan proses di dalam boiler

Contoh : untuk steam injeksi pada kolom fraksinasi

3. Untuk pemanas

Contoh : untuk pemanas produk minyak dalam penyimpanan

B. Bagian Utama Ketel Uap

Bagaian-bagaian utama yang terdapat dari pada sebuah ketel antara lain :

1. Dapur / Ruang Bakar

Bagian ketel yang sangat penting untuk menimbulkan panas adalah dapur

(furnance). Disini terjadi proses perubahan energi kimia bahan bakar menjadi energi panas.

Untuk prose pembakaran ini membutuhkan udara dan bahan bakar yang pencampurannya

langsung dalam bahan bakar.

2. Drum Uap

Uap yang dihasilkan mempunyai tekanan yang sangat tinggi, maka bagian yang tak

kalah pentingnya adalah bejana-bejana yang mempunyai kekuatan terhadap tekanan tinggi,

yang umumnya bagian ini disebut dram ketel.

Bagian-bagian ketel yang ada didalam ketel itu sendiri juga ikut menentukan

kelancaran operasi dan performansinya, seperti susunan pipa, superheater, header, kotak

lumpur, ekonomizer dan lain sebagainya. Peralatan pengaman dan penunjang selalu

diikutsertakan untuk dipasang pada sebuah ketel dengan maksud agar ketel dapat bekerja

2

dengan aman dan sesuai dengan opersi yang dikehendaki. Bahkan peralatan yang terpisah

dari ketel ini sendiri seperti peralatan pemurnian air umpan ketel juga sangat diperlukan

dan besar sekali pengaruhnya terhadap kerja ketel.

3. Feed Water Tank

Feed water tank berfungsi sebagai penampungan air yang berasal dari water, yang

selanjutnya disiapkan untuk air umpan ketel.

4. Pompa Air Pengisian Boiler

Pompa air pengisian boiler berfungsi memompakan air dari feed water tank ke

ekonomizer yang selanjutnya masuk ke ketel uap. Pompa ini digerakkan oleh uap yang

dihasilkan dari ketel uap.

5. Pipa – pipa Api

Ini berfungsi sebagai tempat laluan gas asap dan dipasang di darat drum ketel. Pipa-

pipa ini merupakan permukaan perpindahan panas yang utama, dimana perpindahan panas

ini menyebabkan pembentukan uap di dalam drum ketel.

6. Cerobong Asap

Cerobong asap berfungsi sebagai saluran untuk membuang gas asap, ini juga

berfungsi untuk menjaga polusi udara, karena gas mengambang di dekat permukaan tanah

tempat instalasi dan pemukiman.

7. Manometer

Manometer dapat digunakan untuk mengetahui besar tekanan uap yang berada di

dalam ketel.

C. Klasifikasi Ketel Uap

1. Menurut Isi Pipa atau Tabung

Menurut isi pipa, pada dasarnya ketel uap dibagi menjadi :

a. Ketel Pipa Api

Ketel uap pipa api : gas panas dilewatkan melalui pipa yang disekitar dinding

luarnya dikelilingi oleh air atau uap yang telah terbentuk. Agar perpindahan

panas dari api atau gas panas ke air lebih effektif maka susunan pipa didalam

ketel ini dapat dibuat pass per pass, yang artinya gas panas yang melewati pipa-

pipa dalam ketel arahnya dapat bolak balik terhadap burnernya.

3

Untuk sebuah ketel satu pass yang mempunyai kapasitas dan kondisi uap yang

sama dengan ketel dua atau tiga pass, maka untuk ketel satu pass mempunyai

panjang yang lebih besar dibanding dengan dua atau tiga pass. Namun ketel

satu pass mempunyai diameter silinder yang lebih kecil.

Contoh ketel pipa api :

Ketel Sedehana Vertikal

Ketel Cochran

Ketel Lancashire

Ketel Cornish

Ketel Lokomotif

Ketel Kapal

Ketel Velcon

b. Ketel Pipa Air

Ketel pipa air, air disirkulasikan didalam pipa yang dikelilingi oleh gas panas

dari luar pipa. Konstruksi pipa yang dipasang didalam ketel dapat lurus dan

juga dapat berbentuk melengkung, tergantung dari jenis ketelnya. Pipa – pipa

yang lurus yang dipasang secara paralel didalam ketel dihubungkan dengan dua

buah header. Dan header tersebut juga dihubungkan dengan drum uap yang

dipasang secara horizontal diatas susunan pipa.

4

Susunan diantara kedua header mempunyai kecondongan tertentu, hal ini

dimaksudkan agar dapat mrngatur sirkulasi uap didalam ketel.

Contoh ketel pipa air :

Ketel Babcock dan Wilcock

Ketel Lamont

Ketel Benson

Ketel Yarrow

Ketel Loeffler

2. Menurut Posisi Dapur ( Furnance )

Menurut posisi dapur, ketel digolongkan menjadi :

a. Pembakaran Didalam ( Internal Fired )

Pada ketel ini pembakarannya ditempatkan di dalam shell ketel. Ketel pipa api

termasuk jenis pembakaran di dalam, dimana pembakaran bahan bakar

dilakukan di dalam shell itu sendiri dan langsung pembakarannya diterima oleh

shell.

b. Pembakaran Diluar ( External Fired )

Pada ketel pembakaran di luar, dapur ditempatkan di bawah ketel di dalam

ruangan yang dikelilingi dinding bata api. Ketel pipa air adalah termasuk

pembakaran diluar. Dapur dapat dikatakan terpisah dari ketel ini mempunyai

5

ruang pembakaran yang cukup besar, sehingga kemampuan untuk

memancarkan panas lebih besar

3. Menurut Jumlah Pipa

Menurut jumlah pipa, ketel digolongkan :

a. Pipa Tunggal ( Single Pipe )

Ketel pipa tunggal, hanya terdap satu pipa air atau pipa api. Yang termasuk

ketel jenis ini adalah ketel vertikal sederhana dan ketel Cornish.

b. Pipa Majemuk ( Multi Pipe )

Pada ketel ini terdapat dua atau lebih pipa api atau pipa air. Yang termasuk

ketel jenis ini adalah ketel Lamont, ketel Lokomotif, dan lain sebagainya.

4. Menurut Metode Sirkulasi Air dan Uap

Menurut metode sirkulasi air dan uap, ketel ini digolongkan :

a. Sirkulasi Alam

Sirkulasi air dan uapnya dilakukan dengan oleh gerakan gelembung-gelembung

air di dalam pipa akibat transfer panas dari cairan panas ke cairan dingin yang

dilakukan sepanjang pemanasan. Kebanyakan ketel ini menggunakan sirkulasi

alam.

b. Sirkulasi Paksa

Sirkulasi air dan uapnya dilakukan dengan menggunakan pompa sirkulasi yang

digerakkan oleh tenaga dari luar. Penggunaan metode sirkulasi paksa ini

kebanyakan digunakan pada ketel yang tekanannya tinggi seperi ketel Lamont,

ketel Benon, ketel Loeffler dan ketel Velcon.

5. Menurut Pengunaannya

Menurut penggunaanya ketel di golongkan :

a. Stationer

Ketel stationer atau ketel tetap yang banyak digunakan untuk power plant dan

dalam proses industri. Ketel ini disebut stationer karena tidak bergerak dari satu

tempat ketempat lain.

6

b. Mobile

Ketel mobile atau ketel bergerak adalah ketel yang dalam penggunaannya dapat

bergerak dari satu tempat ketempat lain. Jenis ketel ini adalah Ketel Lokomotif

dan Ketel Kapal Laut.

6. Menurut Sumber Panas

Ketel ini juga dapat digolongakan menurut sumber panas yang digunakan untuk

menghasilkan uap. Sumber panas ini berupa hasil pembakaran terdiri dari :

a. Bahan bakar padat

b. Bahan bakar cair

c. Bahan bakar gas

d. Gas buang

e. Bahan bakar nuklir

D. Hal-Hal yang Harus Dimiliki Oleh Ketel yang Baik

Ketel yang baik harus memiliki beberapa faktor, yaitu :

1. Ketel harus dapat menghasilkan jumlah dan mutu uap secara maksimum

pada pemakaian bahan bakar yang minimum. Artinya ketel tersebut dapat bekerja

dengan efisiensi semaksimum mungkin.

2. Ketel harus dapat secara cepat menyesuaikan fluktuasi beban (naik turunnya

beban).

3. Ketel harus dapat di start dalam waktu yang singkat tanpa menimbulkan

kerusakan pada bagian ketel tersebut, artinya sesuai dengan waktu telah ditetapkan

dalam instruksi manual dari ketel tersebut.

4. Ketel harus ringan, sehingga tidak menyulitkan pada saat pemasangannya.

5. Ketel harus seringan mungkin sehingga dapat ditempatkan didalam ruangan

yang kecil.

6. Sambungan-sambungannya harus sedikit mungkin dan dapat dijangkau

pada saat dilakukan inspeksi.

7. Lumpur dan deposit-deposit lain mudah dikeluarkan dari dalam ketel dan

tidak menggumpal pada plat-plat yang dipanasi.

8. Bahan refraktori harus dikurangi seminimum mungkin. Tetapi harus cukup

untuk menjamin perpindahan panas secara radiasi.

7

9. Pipa harus tidak terakumulasi lumpur atau endapan dan tidak mudah rusak

karena kena korosi.

10. Semua peralatan dan perlengkapan keselamatan kerja harus dapat bekerja

dengan baik dan mudah di kontrol.

11. Kehilangan panas karena radiasi harus sekecil mungkin, oleh karenanya

isolasi yang digunakan harus mempunyai daya hantar panas yang rendah.

E. Dasar Pemilihan Ketel Uap

Prinsip pokok untuk merencanakan atau memesan ketel ada lima parameter yang

harus dipenuhi yaitu :

1. Efisiensinya tinggi yang di tunjukkan oleh transfer panas yang diperluakan dengan

rugi-rugi minimum. Hal ini meliputi permuakaan heat transfer, isolasi yang baik,

baffle efektif dan lain-lain.

2. Power, beban dan tekanan kerja yang dikehendaki.

3. Posisi geografis dari pada power house.

4. Bahan bakar dan air yang dapat disediakan.

5. Dapat menghasilkan uap yang bersih.

F. Jenis-jenis Ketel Uap

Jenis-jenis ketel yang sering digunakan di undustri adalah :

1. Ketel Vertikal Sederhana

Suatu ketel vertikal sederhana menghasilkan uap pada tekanan rendah dan dalam

jumlah yang kecil. Oleh karenanya ketel ini digunakan untuk membangkitkan tenaga yang

lebih rendah atau pada tempat-tempat yang ruangannya terbatas. Konstuksi jenis ini

ditunjukkan pada gambar di bawah ini

8

Gambar : Ketel Vertikal Sederhana

Ketel ini terdiri dari silindrikal shell yang mengelilingi sebuah ruang api yang

bentuknya silinder. Ruang api sedikit dibujurkan keatas untuk mengijinkan lewatnya uap

kepermukaan. Pada bagian bawah ruang api terdapat kisi- kisi. Pada ruang api dilengkapi

dengan dua atau lebih pipa yang melintang dan condong. Kecondongan ini dimaksudkan

untuk menambah luas permukaan yang dipanaskan sebaik mungkin untuk sirkulasi air.

Pada plate puncak ruang api yang melengkung dihubungkan dengan sebuah

cerobong asap yang mana gas asap dilapas keluar. Pada tempat yang mana cerobong

melalui ruang uap, cerobong asap ini mendapat pendinginan dari uap. Agar cerobong asap

dibagian dalam tidak terlalu panas, maka didalam cerobong asap diberi batu tahan api agar

cerobong asap ini tidak langsung bersinggungan dengan api.

Berdasarkan dengan tiap-tiap ujung pipa air ada sebuah lubang tangan pada shell

dilengkapi lubang lumpur yang dimaksudkan untuk mengeluarkan lumpur atau endapan.

Juga ada lubang untuk dapat dimasuki orang pada saat diadakan pembersihan atau

pemeriksaan / perawatan.

9

2. Ketel Cochran atau Ketel Multitubular

Ketel ini terdiri dari shell silinder dan peti api sebagaimana yang ditunjukkan pada

gambaran dibawah ini

Gambar : Ketel Cochran

Ketel ini termaksud ketel vertikal yang paling banyak digunakan karena hemat

bahan bakar, pembentukan uapnya cepat dan konstruksinya kuat.

Didalam dinding-dinding ketel ditempatkan pipa-pipa (fire tube). Bagian puncak

dari shell di tutup yang cembung, pada tutup ini memberikan ruangan yang besar yang

mana dapat memberi kesempatan uap basah jatuh kembali sehingga yang dihasilkan benar-

benar kering. Pipa-pipa api yang tersusun mendatar membagi bagain dalam dalam shell

diatas peti api. Ruangan-ruangan yang terbagi dinamakan ruang nyala dan yang satu

disebut ruang asap. Pada dinding ruang nyala dipasang batu api yang dimaksudkan agar

nyala api tidak mengenai plat shell yang dapat merusaknya. Pada peti asap ini biasanya

dilengkapi dengan pintu yang biasanya digunakan untuk lewat orang yang akan melakukan

pembersihan pada pipa-pipa api.

10

3. Ketel Kapal

Ketel jenis ini sangat banyak digunakan pada kapal, oleh karena itu dianggap

sebagai ketel kapal. Ketel ini adalah ketel pipa api mendatar berbentuk silinder dengan

garis tengah yang besar bila dibandingkan dengan panjangnya. Gambar dibawah ini

memperlihatkan ketel kapal.

Gambar : Ketel Scotch Marine (Ketel Kapal)

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa didalam shell silinder terdapat sebuah

lorong api, yang bertempat diruang nyala. Sedangkan disebelah depan diletakkan peti asap.

Dari ruang pembakaran, gas panas mengalir ke lorong api menuju keruang nyala,

selanjutnya melalui pipa api kemudian ke peti asap baru keluar melalui cerobong asap.

Temperatur gas asap yang keluar dari cerobong asap seperti juga pada ketel uap yang lain,

masih cukup tinggi. Kerugian cerobong asap ini kira-kira 20 % dari jumlah panas

seluruhnya dari hasil pembakaran.

11

4. Ketel Lancashire dan Corn Wall

Jenis ketel ini adalah jenis ketel darat pipa api, pembakarannya ada didalam,

horizontal dan sirkulasi alamiah. Ketel ini digunakan untuk tekanan kerja dan daya sedang.

Sebuah ketel Lancashire dengan dudukan bata api ditunjukan pada gambar di bawah ini

Gambar : Ketel Lancashir

5. Ketel Cornish

Jenis ketel ini sama dengan ketel Lancashire didalam semua hal, kecualinya adalah

bahwa pada ketel cornish hanya ada satu lorong asap seperti terlihat pada gambar di bawah

ini. Kapsitas dan tekanan kerja rendah

Gambar : ketel Cornish

6. Ketel Lokomotif

Ketel lokomotif adalah ketel jenis multi tubulair, horizontal, pembakaran didalam

dan dapat bergerak. Prinsip utama dari ketel ini adalah untuk menghasilkan uap dengan

kecepatan yang sangat tinggi. Ketel ini terdiri dari sebuah shell yang mempunyai sebuah

shell yang mempunyai diameter 1,5 m dan panjang 4 m.

Shell terisi air yang mengilingi pipa-pipa api yang mana mendapat panas dari gas

panas dan berubah menjadi uap. Sebuah katup pengatur dipasang didalam sebuah drum

12

yang berbentuk silinder. Katup pengatur dioperasikan dengan sebuah poros regulator yang

diatur. Pembagi dibagi menjadi 2 bagian, satu adalah ruang uap panas lanjut dan satu lagi

untuk ruang uap jenuh. Sebagai pengganti udara pembakaran digunakan uap bekas yang

dimasukkan lewat pipa buang. Pintu depan dapat dibuka untuk keperluan pembersihan dan

reperasi. Abu dari kisi-kisi pembakaran dikumpulkan dengan bantuan damper.

Gambar : Ketel Lokomotif

7. Ketel Babcock dan Wilcox ( B & W )

Ketel ini termaksuk ketel pipa air seperti yang ditunjukkan dalam gambar dibawah

ini terdiri dari drum air dan uap yang dihubungkan oleh pipa pendek dengan header atau

riser pada ujung belakang. Pipa-pipa air dicondongkan kearah horizontal dan bersambung

dengan kedua header.

Tiap-tiap deret pipa disambung dengan dua buah header dan terdapat deretan-

deretan yang begitu banyak.

Damper dioperasikan dengan rantai untuk mengatur aliran udara pembakaran yang

memasuki ruang pembakaran.

Air disirkulasikan dari drum kedalam header dan melalui pipa-pipa dan kembali

lagi ke header dan drum. Air terus menerus disirkulasikan sampai mengauap. Sebuah uap

superheater terdiri dari pipa baja yang jumlah banyak dan terdapat dua box, satu adalah

untuk superheated steam box dan satu lagi untuk uap jenuh. Uap selama melewati pipa-

pipa superheater mendapatkan panas lebih lanjut.

13

Gambar : ketel Babcock and wilcox

Gambar : ketel Babcock and wilcox

8. Ketel Lamont

Ketel ini termasuk ketel jenis ketel pipa air tekanan tinggi yang bekerja dengan

suatu sirkulasi paksa. Sirkulasi dilakukan oleh sebuah pompa sentrifugal yang digerakkan

oleh turbin uap dengan uap menggunakan uap dari ketel itu sendiri.

14

Gambar : Ketel Lamont

9. Ketel Loeffeler

Ketel ini termasuk ketel pipa air dengan menggunakan sirkulasi paksa. Prinsip

kerjanya adalah menguapkan air umpan dengan maksud memperoleh uap superhaet dari

superheater. Gas panas dari dapur digunakan untuk pemanasan lanjut.

G. Deskripsi

Boiler atau ketel uap adalah merupakan suatu peralatan penghasil uap meliputi

untuk pemanasan/pembentukan uap dari fluida cair, pemanasan lanjut (superheating), dan

pemanasan ulang (reheating) terhadap uap tersebut sehingga disebut juga “Steam

Generator”

Fluida kerja boiler secara umum adalah air (H2O) karena harganya yang murah.

Air dalam ketel memperoleh energi panas dari hasil pembakaran suatu bahan bakar dengan

oksigen (udara) melalui proses heat transfer.

15

Gambar Steam Generator

H. Pengoperasian Boiler (Ketel Uap)

1. Prinsip Kerja Boiler

Dalam boiler air diubah menjadi uap. Panas diserap air di dalam boiler dan uap

yang dihasilkan secara kontiniu. Air umpan boiler disedot ke boiler untuk menggantikan

kehilangan air didalam boiler yang berubah menjadi uap.

Uap

Air umpan

Boiler Boiler

Boiler

Blowdown

Panas

Ketika uap meninggalkan air yang mendidih, padatan terlarut yang bersal dari

umpan boiler tertinggal di air boiler. Padatan-padatan yang tertinggal menjadi bertambah

kepekatannya, dan bahkan dapat mencapai kesuatu tingkat dimana pemekatan lebih lanjut

bisa menyebabkan terbentuknya kerak atau diposit didalam boiler.

2. Suplai Energi

Suplai energi terhadap boiler diperoleh dari bahan bakar. Rancangan bahan bakar

boiler jenis “Fired Steam Boiler Type Fulton 30 E” pada alat pengujian ini adalah solar.

Kandungan energi (E) bahan bakar (KJ/Kg) dapat diperoleh melalui percobaan “Bomb

Calorimeter”, atau bisa dihitung dengan rumus Dulog jika bahan diketahui (hasil analisis

lab).

Dalam pengujian ini, kandungan energi solar dapat diperoleh dari buku referensi

Heat Enginering. Besarnya energi panas pembakaran adalah suplai panas terhadap boiler :

16

dimana :

m = laju aliran massa bahan bakar (Kg/jam)

E = kandungan energi bahan bakar (KJ/Kg)

3. Energi Evaporasi

Energi untuk perubahan air pengisian (feed water) menjadi uap (steam) dalam

proses evaporasi adalah besarnya kandungan entalphi uap kurang kandungan entalphi air

pengisian

dimana :

mu = laju aliran massa uap (Kg/jam)

hu = entalphi uap (KJ/Kg)

ha = entalphi air (KJ/Kg)

Dimana ms adalah laju aliran massa uap dari boiler pada kondisi keadaan

tunak/steadi (steady-state) adalah juga sama dengan laju aliran massa air masuk ke boiler.

4. Efisiensi Boiler

Efisiensi boiler atau ketel uap adalah perbandingan antara energi evaporasi

(penguapan) terhadap energi suplai bahan bakar, maka :

Besar efisiensi dari pengoperasian sebuah boiler modern dengan minyak atau gas

adalah kira-kira 80%. Harga ini agak lebih rendah pada sebuah ketel pembakaran berbahan

bakar padat.

5. Tekanan absolut uap

Tekanan absolut uap adalah tekanan pengukuran (gauge) ditambahkan tekanan

atmosfer.

17

Dalam mengoperasikan boiler, setelah mendapatkan tekanan 2 bar. Maka, boiler di

jaga pada tekanan tersebut selang beberapa waktu baru boiler boleh diaktifkan sampai

tekanan yang telah diinginkan agar bopiler tidak cepat rusak.

BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN

A. Peralatan Percobaan

Peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut :

1. Oil fired boiler No. P7600

18

2. Additional boiler instrumentation No. P7602

3. separating and throttling exalorimeter No. P7672

4. Suplai energi listrik

5. Suplai air utilitas laboratorium

B. Prosedur Percobaan

Adapun langkah yang harus dilakukan dalam praktikum operasi sistem energi

boiler adalah sebagai berikut :

1. On-kan MCB.

2. On-kan Cold Water Unit.

3. On-kan Steam Turbin.

4. Jalankan pompa.

5. Cek air di dalam boiler apakah sudah cukup.

6. Lihat posisi katup-katup minyak, katup air dan kemudian sesuaikan pada posisi

masing-masing.

7. Jalankan boiler sampai tekanan 2 bar dan jaga tekanan tersebut. Selang beberapa

waktu hidupkan kembali boiler sampai pada tekanan 5 bar guna mendapatkan uap

yang diinginkan, tunggu hingga kondisi operasi stabil.

8. jalankan pompa condenser.

9. Catat semua jumlah keseluruhan bahan bakar dan jumlah Feed Water dalam waktu

yang sama selama boiler dioperasikan dengan beban tertentu.

10. Untuk memperoleh hasil perhitungan yang lebih tepat lakukan percobaan minimal

satu jam pada kondisi stabil.

11. Jangan meninggalkan boiler selama pengoperasian karena dapat mengakibatkan

kebakaran dan ledakan jika terjadi suatu kelalaian.

BAB IV

DATA PERCOBAAN

Dari percobaan yang dilakukan, maka dapatlah diambil suatu data sebagai berikut:

Waktu Feed Water (m3) Fuel (bahan bakar)

19

09.30 129,1212 T = 6,5 cm

10.30 129,4368 L = 75,8 cm

B = 73,2 cm

Tekanan rata-rata = 6 barg

Temperatur

Air umpan 28°C

Udara 28 °C

Bahan bakar 28 °C

Uap (tekanan) 160°C

Flue gas (gas asap) 295 °C

Draft (draught), h 24 Pa

BAB V

ANALISA DATA

Data-data pendukung :

a. Lama percobaan : 1 jam

20

b. Jumlah bahan bakar yang dipakai : 29,57 Kg/jam

c. Jumlah air umpan yang masuk boiler : 129,4368 – 129,1212 = 0,3156 m3/jam

d. Density : ρ = 0,82 Kg/Liter

e. Kandungan energi : E = 45.700 KJ/Kg

f. Air umpan density : ρ = 1 Kg/Liter = 1000 Kg/m3

Dimana :

mu = laju aliran massa uap (Kg/jam)

hu = entalphi uap keluar boiler (KJ/Kg)

ha = entalphi air umpan boiler (KJ/Kg)

m = laju aliran massa bahan bakar (Kg/jam)

E = kandungan energi bahan bakar (KJ/Kg)

ηB = Efisiensi boiler

Waktu pengujian = 1 jam

1. Jumlah air umpan

Vfw = 129,4368 – 129,1212 ( m3/jam )

= 0,3156 m3/jam

Density air umpan = fw = 1000 kg/m3

Maka laju aliran massa :

mfw = Vfw x fw

= 0,3156 m3/ jam x 1000 kg/m3

= 315,6 kg/jam

Maka :

mu = ma = 315,6 kg/jam (steady-state)

2. Konsumsi bahan bakar

Vf =

= 36065,64 cm3/jam

= 36,06564 ltr/jam

Density solar ρ= 0,82 kg/ltr

21

Maka :

mf = Vf x ρf

= 36,06564 ltr/jam x 0,82kg/ltr

= 29,57 kg/jam

3. Kondisi uap yang dihasilkan boiler :

Tekanan : 6 bar ( gauge )

7 bar ( abs )

4. Kualitas uap yang dihasilkan boiler :

X = 97 % (diperoleh dari percobaan kualitas uap)

5. Temperatur air umpan :

Ta = 28 0C

6. Bahan bakar yang digunakan adalah solar (diesel) :

Kandungan energi LHV (E) = 45.700 kJ/kg

Density (ρ) solar = 0,82 kg/ltr

Energi penguapan :

Ialah energi panas untuk merubah air menjadi uap, dengan kata lain jumlah

energi yang diserap fluida H2O dari sumber panas pembakaran yang menjadikan air

menjadi uap.

Q = mu ( huap – hair )

Dimana :

mu = 315,6 kg/jam

hu = hf +

ha = hf pada 28 0C

Pada P = 7 barabs, maka dari tabel uap :

hf = 697,22 KJ/Kg

hfg = 2066,3 KJ/Kg

22

( huap )

Untuk Ta = 28 0C

Menggunakan interpolasi :

T = 30 °C; hf = 125,79 KJ/Kg

T = 25 °C; hf = 104,89 KJ/Kg

( hair )

Kebutuhan bahan bakar :

Vbb = 36,06564 Liter/Jam

7. Effisiensi Boiler :

B =

B =

23

=

=

=

=

B = 60,35 %

BAB VI

PENJELASAN TAMBAHAN

Komponen Utama

Komponen utama disini terdiri dari:

A. Boiler

24

Boiler berfungsi untuk menghasilkan uap pada tekanan dan temperatur yang tinggi

dimana uap tersebut untuk barbagai keperluan seperti untuk PLTU, pabrik kelapa sawit

dan lain-lain.

Alat Ukur dan Instrumentasi

Stopwatch

Stopwatch disini berfungsi untuk mengukur waktu yang dilalui selama melakukan

percobaan.

Flow gauge

Flow gauge/meter berfungsi untuk mengukur aliran air yang masuk ke boiler. Pada

percobaan ini alat seperti berikut:

25

Panel listrik

Panel listrik berfungsi untuk mensuplai listrik pada instrumentasi boiler seperti

untuk menggerakkan pompa serta api pembakaran pada boiler.

Level Control

Lebel control berfungsi untuk mengatur air umpan yang masuk kedalam boiler.

Cara kerjanya dimana apabila air didalam boiler sudah mencapai level terendah maka

otomatisasi untuk pompa akan hidup sehingga air dengan tekanan yang lebih besar dari

tekanan boiler akan masuk kedalam ruang air umpan. Pada percobaan ini seperti gambar

berikut:

Penunjuk level air

26

B. Blow Down

Pada mud drum terletak dibawah steam drum yang dilengkapi dengan dua kerangan

blow down. Blow down terdiri dari pipa dan double valve untuk membuang solid ke flash

drum yang terus keluar ke atmosfer. Solid ini dikeluarkan atau dibuang secara manual dari

mud drum disebut intermetten blow down.

C. Continous Blow Down

Continous blow down berada di steam drum yang letaknya sedikit dibawah level

water normal dan berupa pipa dan valve. Tugas dari continous blow down adalah untuk

membuang kotoran, solid scale secara terus menerus.

D. Super Heater

Super heater terdiri dari pipa-pipa berbentuk U yang menempel langsung pada

steam drum dan ujungnya tergabung jadi satu pada outlet heater.

Letak super heater pada bagian yang terpanas di ruang pembakaran (ruang radiasi).

Fungsi super heater adalah memanaskan saturated steam, sehingga moisture yang

terkandung dalam saturated steam jadi steam sehingga akan didapat super heated steam

yang bertekanan dan temperatur tinggi.

27

E. Economizer

Berupa tube yang berbentuk spiral yang ditempatkan dalam stack. Fungsinya untuk

pemanas pendahuluan dari feed water boiler yang akan dimasukkan kedalam main steam

drum. Pemanasnya adalah flue gas hasil pembakaran dari furnance.

F. Cerobong Asap

Cerobong asap pada boiler berbentuk seperti cerobong asap pada umumnya,

semakin keatas semakin kecil diameter lubangnya. Fungsinya untuk jalan pembuangan dari

pada flue gases dan untuk penarikan gas-gas asap keatas ( natural draft ).

G. Chemical Injection

Terdiri dari dua tangki pencampur yang terbuat dari bahan plastik atau stainless

steel. Biasanya bahan kimia di injeksikan kedalam main steam drum atau kedalam aliran

pipa yang keluar dari economizer atau yang menuju ke daerator.

H. Daerator

Fungsi utamanya adalah menghilangkan gas-gas O2 dan CO2 yang terlarut di dalam

air, karena gas-gas ini akan menyebabkan korosi pada temperatur tinggi dalam boiler. Cara

menghilangkan yaitu dengan menghembuskan steam uap kedalam daerator lewat bawah.

Feed water di “ spray “ kan dari atas. Fungsi kedua juga sebagai pemanas feed water yang

akan masuk ke boiler.

Daerator ini adalah suatu tangki yang di dalamnya terdapat spray dan pipa L.P

steam. Tinggi air dalam daerator dijaga tidak boleh melebihi batasan yang telah di

tentukan.

BAB VII

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Fungsi suatu boiler adalah untuk merubah air menjadi uap. Dan prinsip kerjanya

adalah memanaskan suatu fluida cair pada suatu tempat dengan menggunakan

bahan bakar.

28

2. Cara pengoperasian boiler ini terdapat pada prosedur percobaan.

3. Pada bagian mekanikal boiler adalah sistem pemipaannya, yaitu nyala api dan gas

panas yang dihasilkan pembakaran dilewatkan melalui pipa-pipa yang disekitar

dinding dalamnya di kelilingi oleh air dan lain-lain. Sedangkan pada bagian

electrical boiler yaitu energi yang dibutuhkan untuk pembakaran awal diambil dari

sumber lain atau dari PLN. Bagian instrumental boiler adalah alat ukur temperatur

tekanan yang digunakan untuk mengukur temperatur air masuk dan temperatur uap

keluar dan tekanan uap.

4. Satuan yang digunkan dalam tekanan adalah bar gauge dan dalam analisa datanya

menjadi bar absolute.

5. Kebutuhan bahan bakar yang digunakan dalam pengoperasian boiler adalah solar,

dan selama percobaan menghabiskan 29,57 kg/jam selama satu jam.

6. Tekanan uap keluar boiler adalah 6 barg serta temperature air masuk 28 °C.

7. Efisiensi boiler setelah dilakukan analisa data adalah 60,35%

B. Saran

1. Sebaiknya perawatan boiler lebih diperhatikan lagi dan dilakukan secara berkala,

bila perlu disertifikasi kembali.

2. Sebaiknya instalasi pipa-pipa pada boiler diganti, sebab pada saat melakukan

percobaan atau pengambilan data selalu terjadi kebocoran pada instalasi perpipaan

boiler yang mengakibatkan gedung laboratorium digenangi air, sehingga kegiatan

praktikum menjadi terhambat..

3. Mahasiswa/i yang mengikuti praktikum sebaiknya lebih serius dalam mengikuti

kegiatan praktikum dan seharusnya lebih menaati peraturan selama berada di

laboratorium teknik energi.

DAFTAR PUSTAKA

Maridjo, Petunjuk Praktikum Mesin Konversi, Departemen Pendidikan dan kebudayaan, Bandung, 1995.

Boiler & Superheater, Steam Benches & Turbine, Intruction manual.

29

30