SIKLUS PADA BOILER.docx

8/10/2019 SIKLUS PADA BOILER.docx

1/12


2/12

Siklus Rankine ideal tidak melibatkan irreversibel internal dan terdiri dari 4tahapan proses : 1 2 merupakan proses kompresi isentropik dengan pompa 2 3 Penambahan panas dalam boiler pada P = konstan 3 4 Ekspansi isentropik ke dalam turbin 4 1 Pelepasan panas di dalam kondensor pada P = konstan

Air masuk pompa pada kondisi 1 sebagai cairan jenuh dan dikompresi sampaitekanan operasi boiler. Temperatur air akan meningkat selama kompresi isentropik inimelalui sedikit pengurangan dari volume spesifik air. Jarak vertikal antara 1 2 padaT s diagram ini biasanya dilebihkan untuk lebih amannya proses.

Air memasuki boiler sebagai cairan terkompresi pada kondisi 2 dan akanmenjadi uap superheated pada kondisi 3. Dimana panas diberikan oleh boiler ke air

pada T tetap. Boiler dan seluruh bagian yang menghasilkan steam ini disebut sebagai steam generator .

Uap superheated pada kondisi 3 kemudian akan memasuki turbin untukdiekspansi secara isentropik dan akan menghasilkan kerja untuk memutar shaft yangterhubung dengan generator listrik sehingga dihasilkanlah listrik. P dan T dari steamakan turun selama proses ini menuju keadaan 4 dimana steam akan masuk kondenserdan biasanya sudah berupa uap jenuh. Steam ini akan dicairkan pada P konstan di

dalam kondenser dan akan meninggalkan kondenser sebagai cairan jenuh yang akanmasuk pompa untuk melengkapi siklus ini. Area dibawah kurva proses 2 3 menunjukkan panas yang ditransfer ke

boiler, dan area dibawah kurva proses 4 1 menunjukkan panas yang dilepaskan dikondenser. Perbedaan dari kedua aliran ini adalah kerja netto yang dihasilkan selamasiklus.

Persamaan Energi dan Efisiensi pada Siklus Rankine Analisis energi ini dilihat dari tiap komponen (alat-alat)

yang terdapat pada siklus Rankine dengan menggunakan asumsi
http://1.bp.blogspot.com/-9lyxeTp9czc/TsfpZEtLUyI/AAAAAAAAADY/ZUIRtaTDYgA/s1600/Untitled.png


3/12

bahwa komponen-komponen tersebut bekerja pada aliransteady. Persamaan energi untuk sistem yang alirannya steadyyaitu: E = m(h+Ep+Ek) i m(h+Ek+Ep) e+Q W0 = h i he + Q W

Q - W = h e h i

Persamaan energi untuk masing-masing komponen dapat ditulis:

Pompa (Q = 0) W pompa,in = h 2 h1 Boiler (W = 0) Q in = h 3 h2 Turbin (Q = 0) W turb,out = h 3 h4 Condenser (W = 0) Qout = h 4 h1

Berdasarkan hal diatas diperoleh W net yaitu : W net = Q in Qout = W turb,out W pompa,in

Efisiensi termal siklus Rankine dapat ditulis :

Penyimpangan Siklus Rankine serta Solusi Penyelesaiannya Penyimpangan dalam siklus Rankine yang terjadi karena: 1. Adanya friksi fluida yang menyebabkan turunnya tekanan di boiler dan kondensorsehingga tekanan steam saat keluar boiler sangat rendah sehingga kerja yangdihasilkan turbin (W out) menurun dan efisiensinya menurun. Hal ini dapat diatasidengan meningkatkan tekanan fluida yang masuk. 2. Adanya kalor yang hilang ke lingkungan sehingga kalor yang diperlukan (Q in)dalam proses bertambah sehingga efisiensi termalnya berkurang. Penyimpangan ini
http://2.bp.blogspot.com/-Gvx-ltDTA8I/TsfqXOBsJYI/AAAAAAAAADg/PP7TlDUcKRg/s1600/Untitled.png


4/12

terjadi karena adanya irreversibilitas yang terjadi pada pompa dan turbin sehingga pompa membutuhkan kerja (W in) yang lebih besar dan turbin menghasilkan kerja

PRINSIP KERJA BOILERBoiler adalah alat yang berfungsi untuk merubah energi panas dari

pembakaran bahan baker menjadi energi panas yang dikandung oleh uap air. Artinyaadalah boiler ini berfungsi untuk memproduksi uap yang nantinya uap tersebut dapatdipergunakan dalam berbagai kebutuhan. Di Industri sawit boiler sebagai pengahsiluap sangat berperan penting karena uap yang dihasilkan digunakan sebagai tenaga

penggerak utama turbin sebagai motor penggerak generator dan menghasilkan energilistrik. Sementara uap bekas dari turbine dipergunakan untuk kebutuhan proses

produksi TBS, baik itu untuk kebutuhan sterilisasi, pemanasan sludge dan minyakserta pemanasn air.

1. PENGAPIANMelalui dua pemasuk bahan bakar atau feeder, bahan bakar disebarkan

pada permukaan kisi pembakaran, dimana bahan bakar ituterbakar.Pembakaran berlangsung di dalam ruang dapur, dan pembakaransudah harus berakhir sebelum aliran gas panas memasuki lintasan pass II. Dalamlintasan pass II terdapat pipa-pipa pembangkit uap dimana permukaannyadipanasi oleh gas panas. Gas panas yang melintasi pass II akan menyerahkanpanas pada permukaan pipa- pipa pemanas uap lanjut yang terdapat pada passIII. Gas panas yang melintasi pass III setelah melalui pipa- pipa pemanas uaplanjut seterusnya akan melalui pipa- pipa pembangkit uap yang ditempatkanpada bagian akhir lintasan gas panas didalam ketel uap. Selanjutnya kandunganabu yang terbawa oleh gas panas akan dipisahkan pada Dust Collector, gasbersih melalui ID Fan diteruskan ke cerobong asap.

Abu sisa pembakaran dapat dikeluarkan melalui: Pintu pengeluaran abu yang terdapat dibawah kisi- kisi. Penampung abu (ash hopper) yang terletak dibawah himpunan pipa- pipa

pembangkit uap. Melalui dust collector atau pengumpul abu.

Agar permukaan pipa-pipa pemanas selalu dalam keadaan bersih boilerini dilengkapi dengan dua shoot blower (penghembus jelaga). Agar pemeriksaanboiler ini dapat diperiksa maka dibuat pintu inspeksi di segala sisi yang terdapat

gas aliran pana.

2. AIR BOILERDari tangki air umpan (feed Water), air umpan dipompakan melalui

pompa air umpan kedalam ketel. Sebelum air masuk kedalam drum terlebihdahulu air tersebut dikurangi oksigen terlarutnya melalui deaerator tank dan diinjeksikan chemical agar air memenuhi standar untuk air pengisi ketel. Katupcontrol air umpan boiler yang dilengkapi dengan system by-pass diperlukanuntuk mengetahui jumlah air yang diperlukan oleh boiler (dipasang flow meter).Melalui pipa, air dimasukkan kedalam drum dan memasuki ruang air dari drummelalui nozle- nozzle yang terdapat sepanjang drum, air selanjutnyaterdistribusi pada system sirkulasi air didalam ketel.


5/12

3. UDARAUdara untuk pembakaran dimasukkan melaui tiga system, yaitu:

Udara pembawa/distribusi bahan baker (fuel feeder fan) Udara primer yang berhembus dari bawah kisi (Primary air fan) Udara sekunder melalui nozzle- nozzle pada dinding belakang dari ruang

dapur (secondary air fan)Kebutuhan udara primer untuk pembakaran dapat diatur oleh suatu tingkap

pengatur aliran udara atau damper yang terdapat pada pipa udara primer.Penambahan udara sekunder dengan tekanan mencapai 50 mbar (absolute)masuk melaui pipa udara yang dilengkapi dengan tingkap pengatur (balancingdamper) yang ditempatkan sebelum nozzle. Udara secunder masuk kedalamruang dapur dengan kecepatan tinggi menimbulkan pergolakan arus sehinggaterjadi pengadukan bahan baker.

4. PENGATUR PERMUKAAN AIRSelain dari katup pengaman, ada alat pengatur tinggi permukaan air yang

sangat penting untuk tujuan keamanan pada boiler. Ketinggian tertentu (Lminimum) dari permukaan air harus dihindarkan. Adanya tinggi permukaan airdibawah L min harus dihindarkan hal ini penting untuk mencegah terjadinyapemanasan lebih dari permukaan yang dipanaskan atau heating surface padaboiler. Ini diatur oleh suatu rangkaian electronika yang bekerja secara otomatissesuai dengan level air di dalam drum. Pada sisi luar drum dipasang satu alatyang dihubungkan dengan drum. Air dalam drum akan masuk kedalan sebuahpipa yang telah dilengkapi dengan beberapa electrode yang berfungsi sebagaipenghubung arus listrik. Electrode- electrode tersebut dihubungkan dengan coilyang berfungsi untuk menggerakkan valve. Ada tiga buah valve yang berfungsisebagai pengatur volume air yang masuk. Jika level air pada posisi Low (L) makavalve akan membuka yang digerakkan oleh coil. Jika posisi air di drum pada levelhigh (H), maka valve akan menutup. Cara kerja dari alat ini adalah pada saatlevel air pada posisi low, maka electrode akan menghubungkan arus listrik danterhubung dengan coil. Pada coil listrik dirubah menjadi medan magnet dan akanmenggerakkan valve sehingga membuka, begitu pula sebaliknya. Jika posisi airpada low low maka semua aliran listrik akan mati kecuali untuk feed waterpump.

5. UAP AIRUap basah (saturated steam) yang dihsilkan oleh permukaan panas

(evaporator heating surface) terkumpul pada ruang uap dari drum, olehdeflector yang terdapat pada bagian dalam sepanjang drum, uap akan terpisahdari air, uap basah melalui pipa selanjutnya mengalir ke pemanas uap lanjut.Didalan pemanas uap lanjut, uap basah dipanaskan sehingga menjadisuperheated steam. Temperatur pemanasan tergantung pada temperature gasasap. Pda beban rendah temperature steam sekitar 235o C, dan pada bebanpuncak temperature steam bias mencapai 260o C. Batas ruang lingkup dariboiler ini adalah pada sisi uap keluar adalah gate valve yang terdapat padasaluran keluar setelah superheater.

6. KATUP PENGAMAN (safety Valve)


6/12

Boiler ini dilengkapi dengan dua buah safety valve type spring loadedyang terpasang pada drum atas. Ini berfungsi untuk pengaman jika terjadi overpressure pada boiler. Safety valve ini dapat diadjust sesuai dengan spekmaksimum yang tealh ditentukan. Biasanya safety valve ini diadjust 0,5 kg/cm2diatas tekanan kerja dan untuk safety valve yang kedua diadjust 0,8 - 1 kg/cm2diatas tekanan kerja.Pipa blow down disesuaikan ukurannya dengan ukuranlubang pembuangan dari sasfety valve.

7. TINGKAP PENGATUR GAS ASAPTingkap (damper) pengatur gas asap dipasang sebelum ID fan dan bias di

adjust sesuai kebutuhan udara di dalam dapur. Semakin besar tingkap dibukamaka semakin kuat isapan udara yang terjadi didalam dapur.

8. GELAS PENDUGA (Sighn Glass)Satu buah gelas penduga dipasang pada drum atas, ini berfungsi untuk

mengetahui ketinggian permukaan air didalam drum. Gelas penduga ini secaraberkala harus dilakukan pencucian untuk menghindari terjadinya penyumbatansehingga level air tidak bias dibaca.

Pencucian dapat dilakukan dengan cara: Tutup water cock yang tyerpasang pada bagian bawah. Kemudian buka drain cock sehingga air yang ada didalam sighn galas

akan keluar. Setelah itu buka steam cock sehingga steam dari drum atas masuk

kedalam sighn glass dan membersihkan permukaan (sisi) sighn glass. Setelah langkah ini dilakukan, kemudian tutup steam cock, dan drain cock

lalu buka water cocok dan kemudian buka steam cock. Lakukan hal ini berulang kali sehingga permukaan (sisi) sighn galass

betul betul bersih dan mudah untuk dibaca. Sebaiknya hal ini dilakukan sekali dalam satu shift.

9. DRAINASE PEMANAS UAP LANJUT (Super Heater)Sistem Drainase (pembuangan Condensate) pada pemanas uap lanjut

(super heater) dapat dilakukan melalui tiga buah gate valve ukuran 1 yangdihubungkan dengan super heater header.

10. PEMBUANGAN UDARA (Aier Vent)Untuk membuang udara didalam drum boiler dapat dilakukan denganmembuka dua buah gate valve yang terpasang pada drum atas dan pada pipaoutlet steam sebelum super heater. Hal ini dilakukan untuk membuang udarayang terperangkap pada drum.

11. DRAINASE KETEL UAPPerncucian boiler dapat dilakukan melalui 8 buah kerangan (gate Valve), yangterpasang pada:1 Buah valve ukuran 2 pada drum bawah 4 buah valve ukuran 1 terpasang pada header dinding boiler 3 buah valve ukuran 1 yang terpasang pada drainase super heater Pressure Gauge (manometer)


7/12

Dilengkapi denga dua buah pressure gauge berskala bar (g) yang dipasang pada:Satu buah pada drum atas untuk mengetahui tekanan boiler.Satu buah pada saluran pengeluaran super heater steam.

13. TEKANAN RUANG DAPURBoiler ini bekerja pada tekanan rendah yaitu 0,5 1 mbar di bawah

tekanan atmosfir pada sisi ujung dapur. Dengan menggunakan damper yangterdapat sebelum ID Fan, kondisi tekanan ini dapat dikontrol. Ini berfungsidalam proses pembakaran bahan bakar. Jika udara terlalu besar maka bahanbakar aklan cendrung melayang dan tidak sempat terbakar dan terbawabersama abu, jika udara kurang maka bahan bakar akan menumpuk di dalamdapur dan susah untuk terbakar. Jadi disarankan tekakan udara di dalam dapurberkisar antara 0,5 1 mbar.

14. PEMBUANGAN AIR BOILERSewaktu- waktu air didalam drum atas harus dibuang bila total zat- zat

yang tidak terlarut telah mencapai batas tertentu. Untuk mengeluatkan airboiler, dalam hal ini digunakan blowdown valve yang terpasang pada drum atas.Katup ini bekerja bila kadar zat- zat yang tidak terlarut mencapai batas tertinggiyang diizinkan.

Prinsip Kerja BoilerBoiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi

untuk mengubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadidengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan memanfaatkan

panas dari hasil pembakaran bahan bakar. Pembakaran dilakukan secarakontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dariluar.

Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dantemperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan

pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boileryang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut dengan water tubeboiler.

Gb 1 water tube boiler
http://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.html/water-tube-boiler#main


8/12

Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut dengan steam generator(pembangkit uap) mengingat arti kata boiler hanya pendidih, sementara padakenyataannya dari boiler dihasilkan uap superheat bertekanan tinggi.Ditinjau dari bahan bakar yang digunakan, maka PLTU dapat dibedakanmenjadi : PLTU Batubara PLTU Minyak PLTU gas PLTU nuklir atau PLTN

Jenis PLTU batu bara masih dapat dibedakan berdasarkan proses pembakarannya, yaitu PLTU dengan pembakaran batu bara bubuk ( PulverizedCoal / PC Boiler ) dan PLTU dengan pembakaran batu bara curah ( Circulating

Fluidized Bed ).Perbedaan antara PLTU Batu bara dengan PLTU minyak atau gas

adalah pada peralatan dan sistem penanganan dan pembakaran bahan bakarserta penanganan limbah abunya. PLTU batubara mempunyai peralatan bantuyang lebih banyak dan lebih kompleks dibanding PLTU minyak atau gas.PLTU gas merupakan PLTU yang paling sederhana peralatan bantunya.

Gb 2 Tata letak Pulverized Coal (PC) Boiler Batubara
http://rakhman.net/2013/07/sistem-bahan-bakar-pltu-batu-bara.htmlhttp://rakhman.net/2013/07/sistem-bahan-bakar-pltu-batu-bara.htmlhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.html/tata-letak-pulverized-coal-pc-boiler-batubara#mainhttp://rakhman.net/2013/07/sistem-bahan-bakar-pltu-batu-bara.html


9/12

Gb 3 Tata letak Circulating Fluidized Boiler (CFB)

Ditinjau dari tekanan ruang bakar boilernya, PLTU dapat dibedakan menjadi: PLTU dengan Pressurised Boiler PLTU dengan Balanced Draft Boiler PLTU dengan Vacuum Boiler

Sistem pengaturan tekanan ruang bakar ( furnace pressure ) biasa disebutdraft atau tekanan statik didalam ruang bakar dimana proses pembakaran

bahan bakar berlangsung. PLTU dengan pressurised boiler (tekanan ruang

bakar positif) digunakan untuk pembakaran bahan bakar minyak atau gas.Tekanan ruang bakar yang positif diakibatkan oleh hembusan udara dari kipastekan paksa ( Forced Draft Fan , FDF). Gas buang keluar dari ruang bakar keatmosfer karena perbedaan tekanan.
http://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.html/tata-letak-circulating-fluidized-boiler-cfb#mainhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.htmlhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.htmlhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.htmlhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.htmlhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.htmlhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.htmlhttp://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.html/tata-letak-circulating-fluidized-boiler-cfb#main


10/12


11/12

bakar dan membuang ke atmosfir melalui cerobong. Sedangkan PLTU denganvacum boiler tidak dikembangkan lagi, sehingga saat ini tidak ada lagi yangmenerapkan PLTU dengan boiler bertekanan negatif.

Siklus Air di Boiler

Siklus air merupakan suatu mata rantai rangkaian siklus fluida kerja.Boiler mendapat pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dialirkanke turbin. Air sebagai fluida kerja diisikan ke boiler menggunakan pompa air

pengisi dengan melalui economiser dan ditampung didalam steam drum . Economiser adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum

masuk ke drum. Di dalam economiser air menyerap panas gas buang yangkeluar dari superheater sebelum dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

Gb 6 Economiser tipe pipa bersirip ( finned tubes )

Peralatan yang dilalui dalam siklus air adalah drum boiler, downcomer, header bawah (bottom header), dan riser. Siklus air di steam drum adalah, air dari drum turun melalui pipa-pipa down comer ke header bawah(bottom header ). Dari header bawah air didistribusikan ke pipa-pipa pemanas(riser ) yang tersusun membentuk dinding ruang bakar boiler. Didalam riser airmengalami pemanasan dan naik ke drum kembali akibat perbedaan temperatur.

Perpindahan panas dari api ( flue gas ) ke air di dalam pipa-pipa boilerterjadi secara radiasi, konveksi dan konduksi. Akibat pemanasan selaintemperatur naik hingga mendidih juga terjadi sirkulasi air secara alami, yaknidari drum turun melalui down comer ke header bawah dan naik kembali kedrum melalui pipa-pipa riser . Adanya sirkulasi ini sangat diperlukan agarterjadi pendinginan terhadap pipa-pipa pemanas dan mempercepat proses

perpindahan panas. Kecepatan sirkulasi akan berpengaruh terhadap produksiuap dan kenaikan tekanan serta temperaturnya.

Selain sirkulasi alami, juga dikenal sirkulasi paksa ( forced circulation ).Untuk sirkulasi jenis ini digunakan sebuah pompa sirkulasi ( circulation pump).
http://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.html/economiser-tipe-pipa-bersirip-finned-tubes#main


12/12

Umumnya pompa sirkulasi mempunyai laju sirkulasi sekitar 1,7, artinya jumlahair yang disirkulasikan 1,7 kali kapasitas penguapan. Beberapa keuntungan darisistem sirkulasi paksa antara lain : Waktu start (pemanasan) lebih cepat Mempunyai respon yang lebih baik dalam mempertahankan aliran air ke

pipa-pipa pemanas pada saat start maupun beban penuh. Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan

Gb 7 Siklus air
http://rakhman.net/2013/03/prinsip-kerja-boiler.html/siklus-air-di-boiler#main

SIKLUS PADA BOILER.docx

Documents

Transcript of SIKLUS PADA BOILER.docx