STEAM GENERATOR

PENDAHULUANGenerator uap, atau biasa disebut boiler, merupakan bagian penting dari setiap pembangkit listrik atau sistem kogenerasi. Berbasis uap siklus Rankine yang telah identik dengan pembangkit listrik selama berabad-abad. Meskipun parameter uap seperti tekanan dan temperature terus meningkat selama beberapa dekade terakhir, fungsi boiler tetap sama, yaitu untuk menghasilkan uap pada kondisi yang diinginkan secara efisien dan dengan biaya operasional yang rendah. Uap tekanan rendah digunakan dalam pembangkit cogeneration untuk pemanasan atau aplikasi proses, dan uap superheated tekanan tinggi digunakan untuk pembangkit listrik melalui turbin uap.Uap digunakan dalam berbagai cara dalam proses industri, sehingga boiler merupakan bagian penting dari utilitas pabrik. Selain efisiensi dan biaya operasi, faktor lain yang telah diperkenalkan beberapa perubahan dalam desain boiler dan sistem yang terkait adalah peraturan emisi yang ketat di berbagai belahan dunia. Sebagaimana dibahas dalam Bab 5, batas-batas emisi NOx, CO, SOx, dan partikulat telah berdampak pada desain dan fitur generator uap dan pembangkit uap, belum lagi biaya mereka. Saat ini Sistem kogenerasi dan pembangkit listrik menyerupai pabrik kimia dengan NOx, SOx, dan sistem kontrol partikulat yang membentuk bagian utama dari peralatan pabrik. Minyak dan bahan bakar gas rangkaian boiler digunakan dalam cogeneration dan pabrik siklus gabungan juga telah mengalami perubahan yang signifikan selama beberapa dekade terakhir. Selective catalytic reduction systems (SCRs) digunakan bahkan dalam rangkaian boiler untuk mengontrol NOx serta menambah kompleksitas dan biayanya.Tekanan uap dan peringkat suhu dari boiler dengan utilitas besar telah meningkat guna meningkatkan efisiensi pabrik secara keseluruhan. Beberapa pabrik supercritical telah dibangun selama dekade terakhir. Terdapat perbaikan dalam desain rangkaian boiler juga. Gambar 3.1 menunjukkan aturan umum dari rangkaian generator uap. Rangkaian standar boiler berlapis tahan api dari abad terakhir perlahan-lahan digantikan oleh boiler yang dirancang khusus dengan tungku berpendingin air penuh (Gambar 3.2). Pemanas udara yang dulunya merupakan bagian yang tak terpisahkan dariboiler berbahan bakar minyak dan gas kini digantikan oleh economizer, yang membantu untuk menurunkan kadar NOx. Untuk meningkatkan efisiensi, beberapa pabrik bahkan mempertimbangkan penggunaan kondensasi economizers.Meskipun boiler berbahan bakar bubuk batubara menjadi tulang punggung dari pabrik utilitas, Boiler jenis fluidized bed menemukan peningkatan aplikasi dalam hal penanganan bahan bakar padat dengan berbagai kelembaban, abu, dan nilai-nilai pemanasan; mereka juga menghasilkan emisi yang lebih rendah dari NOx dan SOx. Fire tube boiler berbahan bakar minyak dan gas (Gambar 3.3) yang banyak digunakan dalam unit proses pabrik yang kecil untuk menghasilkan steam tekanan rendah jenuh. Meskipun berbagai jenis boiler telah disebutkan dalam bab ini, penekanannya adalah pada rangkaian water tube steam generator berbahan bakar minyak dan gas, yang dengan cepat menjadi pemandangan umum di setiap kogenerasi dan gabungan siklus pabrik.

Gambar 3.1. Paket tabung air boiler. (Courtesy of ABCO Industries, Abilene, TX.)

Gambar 3.2. Desain tungku Completely Air-cooled. (Courtesy Of ABCO Industries, Abilene, TX.)KLASIFIKASI BOILERIstilah boiler dan pembangkit uap sering digunakan dalam konteks yang sama. Boiler dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kategori sebagai berikut: Berdasarkan Aplikasi: Utilitas, kelautan, atau boiler industri. Boiler utilitas generator uap besar yang digunakan dalam pembangkit listrik menghasilkan 500-1000 MW listrik. Mereka umumnya dibakar dengan batu bara bubuk, meskipun Boiler fluidized bed bermunculan di beberapa pabrik. Boiler utilitas menghasilkan tekanan tinggi, suhu tinggi superheated steam dan pemanasan uap; para-meter khas yaitu 2400 psig, 1000/1000 F. Sebagian kecil boiler utilitas menghasilkan uap superkritis pada tekanan lebih dari 3500 psig, 1100/1100/1100 F. siklus pemanasan ganda juga beroperasi. Boiler industri yang digunakan dalam pembangkit cogeneration menghasilkan uap saturated tekanan rendah pada 150 psig sampai superheated steam pada 1500 psig pada suhu berkisar 700-1.000 F. Berdasarkan Tekanan: tekanan rendah hingga sedang, tekanan tinggi, dan tekanan superkritis. Proses industri membutuhkan steam tekanan rendah sampai menengah pada kisaran 150-1500 psig, yang dihasilkan oleh field-erected atau packaged boilers, sedangkan boiler utilitas besar menghasilkan tekanan tinggi (di atas 2.000 psig) dan superkritis uap tekanan. Berdasarkan Metode Sirkulasi: Alam, dikendalikan, sekali-through, atau sirkulasi gabungan. Gambar 3.4 mengilustrasikan konsep-konsep ini. Sirkulasi alam banyak digunakan untuk hingga 2400 psig tekanan uap. Tidak ada biaya operasional yang dikeluarkan untuk memastikan sirkulasi melalui tabung tungku, karena gravitasi membantu proses sirkulasi. Boiler sirkulasi dikontrol dan dikombinasikan menggunakan pompa untuk memastikan sirkulasi campuran uap air melalui tabung evaporator. Boiler Supercritical adalah dari jenis once-through. Dapat dicatat bahwa desain sekali-through dapat digunakan pada tekanan apapun, sedangkan boiler tekanan superkritis harus dari desain once-through. Berdasarkan Firing Metode: Stoker, cyclone furnace, fluidized bed, register burner, fixed atau moving grate. Berdasarkan Konstruksi: Field-erectedor atau shop-assembled. Boiler industry besar dan utilitas merupakan Field-erectedor, sedangkan kapasitas rangkaian fire tube boiler kecil hingga 90.000 lb/jam C dan water tube boiler hingga 250.000 lb/h umumnya dirakit di tempat penjualan. Tergantung pada dimensi pengiriman, kapasitas ini bisa sedikit berbeda. Berdasarkan Metode Slag Removal: Bagian bawah Kering atau basah, berlaku untuk boiler berbahan bakar padat. Berdasarkan Sumber Panas dan Bahan Bakar: padat, gas, atau bahan bakar cair, bahan bakar limbah atau limbah panas. Boiler limbah panas dibahas dalam Bab 2. Jenis bahan bakar yang digunakan memiliki dampak yang signifikan pada ukuran boiler. Sebagai contoh, tungku boiler batu bara besar, karena waktu tinggal yang lama diperlukan untuk pembakaran batubara, sedangkan boiler berbahan bakar gas-minyak bisa lebih kecil, seperti ditunjukkan pada Gambar. 3.5.Berdasarkan Steam yang Dihasilkan Di dalam atau Di luar Tabung Boiler: Fire tube boiler (Gambar 3.3), dimana uap yang dihasilkan di luar tabung, digunakan dalam pabrik kecil sampai dengan kapasitas sekitar 60.000 lb / jam

Gambar 3.3a.

Gambar 3.3b.