A. Pengertian Boiler

Boiler atau disebut juga ketel uap adalah sebuah bejanan tertutup yang dapat

membentuk uap dengan tekanan lebih besat dari sari atmosfer dengan cara

memanaskan air boiler yang berada di dalamnya dengan gas-gas anas dari hasil

pembakaran bahan bakar. Uap hasil boiler biasanya digunakan sebagai pemanas, baik

pemanas bahan bakar, pemanas ruangan, pemanas air, pemanasan kargo, ataupun

untuk operasional lainnya. Sebuah boiler atau ketel uap harus di lengkapi paralatan

agar dapat membantu kinerjanya sehingga operasional boiler berjalan dengan aman.

Boiler atau ketel uap harus mempunyai persyaratan, yaitu 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.

5. Jika pemakaian uap berubah-ubah, maka tekanan uap tidak boleh berubah

banyak.

Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahanbakar

(sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas

tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjasi panas atau berubah

wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih

rendah dibanding air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis

air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis kecil akan naik, dan

sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar

(Djokosetyarjo, M.J.1990)

B. Jenis Boiler dan Appedansinya/Perlengkapannya

Boiler dapat dibedakan jenis-jenisnya berdasarkan bahan bakar, posisi air dan

gas panas, tekanan, serta sirkulasi.

1. Berdasarkan Bahan Bakar

Jenis boiler berdasarkan bahan bakar dapat dikelompokkan menjadi:

Boiler bahan bakar padat

Boiler bahan bakar cair

Boiler bahan bakar gas

2. Berdasarkan Posisi Air dan Gas Panas

Jenis boiler berdasarkan posisi air dan gas panas dapat diklasifikasikan

sebagai berikut:

Boiler pipa air

Boiler pipa api (fire tube)

Boiler kombinasi

3. Berdasarkan Tekanan

Jenis boiler berdasarkan tekanan dapat dibagi menjadi:

Boiler tekanan rendah

Boiler tekanan sedang

Boiler tekanan tingi

4. Berdasarkan Sirkulasi

Jenis boiler berdasarkan sirkulasi air dapat dibagi atas:

Boiler sirkulasi alami

Boiler sirkulasi paksa

Boiler harusdi dilengkapi dengan appedansi (perlengkapan) dan beberapa

peralatan agar boiler dapat berjalan lancar dan untuk menjamin keamanan boiler.

Menurut hukum uap maka yang termasuk dalam appendansi adalah:

1. Yang berhubungan dengan ruang uap

Katub keamanan

Katub ini mempunyai fungsi untuk mencegah agar tekanan di

dalam boiler tidak melebihi dari tekanan kerja yang ditentukan

menurut peraturan.

Katub utama dan bantu

adalah katub yang dipakai untuk mengatur pemberian uap

untuk pemanasan muatan, sedangkan katub bantu dipergunakan

untuk mengatur aliran ke pesawat-pesawat bantu.  Katub harus

dipasang sedekat mungkin dengan boiler dan katub harus dapat

di buka dan ditutup dengan baik dan lancar.

Manometer

Alat ini untuk menunjukkan dan mengetahui tekanan uap

sambungan yang berada dalam sebuah ketel dengan jelas dan

tepat, dengan adanya manometer ini pengoperasian boiler akan

lebih aman.

2. Yang berhubungan dengan ruang air

Katub pengisian boiler

Fungsi katub ini adalah untuk mengatur jumlah air pengisian

yang masuk ke dalam boiler dan mencegah air boiler tidak

kembali ke saluran pengisian.

Kran spui atau blown down

Adalah untuk mengeluarkan sebagian atau seluruhnya air boiler

untuk membuang kotoran yang mengendap di bagian bawah

boiler.

Gelas penduga

Adalah sebagai pengontrol air yang ada di dalam boiler.

Disamping itu, terdapat alat tambahan tetapi tidak termasuk appendansi, yaitu

diantaranya:

Kran brain

Kran garam

Garis api

Plat stempel

Pada boiler modern, disamping alat-alat tersebut masih dilengkapi dengan

alat-alat lain untuk mempertinggi daya guna boiler, yaitu:

Pemanas uap lanjut atu OVO

Pemanas udara atu LUVO

Pemanas awal air pengisi ketel atau ECO

C. Kondisi Air Umpan Boiler

Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler diperoleh

dari air sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya. Kualitas air

tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis, hal ini dipengaruhi

oleh lingkungan asal air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami

pencemaran oleh aktivitas penduduk dan kegiatan industri, oleh sebab itu perlu

dilakukan pemurnian. (Santika,Sri. 1984)

Air umpan boiler harus memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan agar tidak

menimbulkan masalah-masalah pada pengoperasian boiler. Air tersebut harus bebas

dari mineral-mineral yang tidak diinginkan serta pengotor-pengotor lainnya yang

dapat menurunkan efisiensi kerja dari boiler.

Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan

dalam tabel di bawah ini:

Tabel 1. Persyaratan Air Umpan Boiler

Referensi:NALCOH

D. Pengoperasian Boiler

E. Izin Pengoperasian Boiler

Untuk mengoperasikan boiler haruslah memiliki izin sesuai peraturan yang

ada. Peraturan tersebut mencakup Undang-Undang Uap 1930, UU No. 1 Tahun 1970

tentang Keselamatan Kerja, serta peraturan daerah masing-masing. Izin pengoperasian

boiler pun harus dibarengi oleh pengawasan.

Dalam pengoperasian boiler, terdapat dua kualifikasi operator, yaitu:

1. Operator kelas I

Sekurang-kurangnya berpendidikan SLTA Jurusan mekanik,

listrik, atau IPA.

Telah berpengalaman dibidang pelayanan pesawat uap

sekurang-kurangnya 2 tahun.

Harus lulus paket Al + A2 dan lulus ujian yang

diselenggarakan oleh Departemen Tenaga Kerja cq. Ditjen

Binawas.

Operator kelas I ini berwenang malayani:

Sebuah ketel uap dengan kapasitas uap lebih besar dari 10

ton/jam.

Pesawat uap selain uap untuk semua ukuran.

Mengawasi kegiatan operator kelas II bila menurut ketentuan

pada peraturar ini

perlu didampingi operator kelas II.

2. Operator kelas II

Sekurang-kurangnya berpendidikan SLTP, dan diutamakan

teknik mekanik, atau listrik.

Pernah sebagai pembantu operator selama 1 tahun.

Mengikuti kursus operator paket A1

Lulus ujian yang diselenggarakan oleh Departemen Tenaga

Kerja cq. Ditjen Binawas.

Operator kelas II ini berwenang melayani:

Sebuah ketel uap dengan kapasitas uap paling tinggi 10

ton/jam.

Pesawat uap selain ketel uap untuk semua ukuran.

F. Masalah-Masalah pada Boiler dan Upaya Pencegahannya

Suatu bolier pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air yang baik,

cepat atau lambat akan menimbulkan masalah-masalah yang berkaitan dengan kinerja

dan kualitas dari sistem pembangkit uap. Banyak masalah-masalah yang ditimbulkan

akibat dari kurangnya penanganan dan perhatian khusus terhadap air umpan boiler.

Akibat dari kurangnya penanganan terhadap air umpan boiler akan

menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut:

1. Pembentukkan Kerak

Terbentuk kerak pada dinding boiler terjadi akibat adanya

mineral-mineral pembentukkan kerak, misalnya ion-ion kesadahan

seperti Ca2+ dan Mg2+ dan akibat pengaruh gas penguapan. Disamping

itu pula dapat disebabkan oleh mekanisme pemekatan didalam boiler

karena adanya pemanasan. Jenis-jenis kerak yang umum dalam boiler

adalah kalsium sulfat, senyawa silikat dan karbonat. Zat-zat dapat

membentuk kerak yang keras dan padat sehingga bila lama

penanganannya akan sulit sekali untuk dihilangkan. Silika diendapkan

bersama dengan kalsium dan magnesium sehingga membuat kerak

semakin keras dan semakin sulit untuk dihilangkan. (Gaffert,Gustaf A.

1974)

Kerak yang menyelimuti permukaan boiler berpengaruh

terhadap perpindahan panas permukaan dan menunjukkan dua akibat

utama yaitu berkurangnya panas yang dipindahkan dari dapur ke air

yang mengakibatkan meningkatkan temperatur disekitar dapur, dan

menurunnya efisiensi boiler.

Untuk mengurangi terjadinya pembentukkan kerak pada boiler

dapat dilakukan pencegahan-pencegahan sebagai berikut:

Mengurangi jumlah mineral dengan unit softener

Melakukan blowdown secara teratur jumlahnya

Memberikan bahan kimia anti kerak

Zat terlarut dan tersuspensi yang terdapat pada semua air alami

dapat dihilangkan/dikurangi pada proses pra-treatment 9pengolahan

awal) yang terbukti ekonomis. Menurut Gustaf Gaffert penanggulangan

kerak yang sudah ada dapat dilakukan dengan cara:

On-line cleaning, yaitu pelunakan kerak-kerak lama

dengan bahankimia selama boiler beroperasi normal.

Off-line cleaning (acid cleaning), yaitu melarutkan

kerak-kerak lama dengan asam-asam khusus tetapi

boiler harus berhenti beroperasi

Mechanical cleaning, yaitu penanggulangan dengan

menggunakan sikat, pahat, scrub, dan lain-lain.

2. Peristiwa Korosi

Korosi dapat disebabkan oleh oksigen dan karbon dioksida

yang terdapat dalam uap yang terkondensasi. Korosi merupakan

peristiwa logam kembali kebentuk asalnya di alam misalnya besi

menjadi oksida besi, alumunium dan lain-lain. Peristiwa korosi dapat

terjadi disebabkan oleh:

Gas-gas yang bersifat korosif seperti O2, CO2, H2S, dll.

Kerak dan deposit

Perbedaan logam (korosi galvanis)

pH yang terlalu rendah dan lain-lain

Jenis korosi yang dijumpai pada boiler dan sistem uap adalah

general corrosion, pitting (terbentuknya lubang) dan embrittlement

(peretakan baja). Adanya gas yang terlaru, oksigen dan karbon dioksida

pada air umpan boiler adalah penyebab utama general corrosion dan

pitting corrosion (tipe oksigen elektro kimia dan differensial).

Kelarutan gas-gas ini di dalam air umpan boiler menurun jika suhu

naik. Kebanyakan oksigen akan memisah pada ruang uap, tetapi

sejumlah kecil residu akan tertinggal dalam larutan atau terperangkap

pada kantong-kantong atau dibawah deposit, hal ini dapat

menyebabkan korosi pada logam-logam boiler.karena itu penting untuk

melakukan proses deoksigenasi air boiler.

Jumlah rata-rata korosi atau serangan elektrokimia akan akan

naik jika nilai pH air menurun. Selain itu air umpan boiler akan

dikondisikan secara kimia mencapai nilai pH yang relatif tinggi.

Bentuk korosi yang tidak umum tetapi berbahaya adalah bentuk korosi

embrittlement atau keretakan inter kristalin pada baja yang terjadi jika

berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak

sesuai. Caustic embrittlement atau keretakan inter kristalin pada baja

yang terjadi jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia

yang tidak sesuai. Caustic embrittlement terhadi pada sambungan

penyumbat dan meluas pada ujung tabing dimana celah memungkinkan

perkembangan suatu lingkungan caustic yang terkonsentrasi.

(Diilon,C.P. 1989)

Hidrogen embrittlement adalah bentuk lain dari retakan

interkristalin yang terjadi pada tabung air boiler yang disebakan

tekanan tinggi dan kondisi temperatur yang tertentu.

Untuk mengurangi terjadinya peristiwa korosi dapat dilakukan

pencegahan seabagi berikut:

mengurangi gas-gas yang bersifat korosif

mencegah terbentuknya kerak dan deposit dalam boiler

mencegah korosi galvanis

menggunakan zat yang dapat menghambat peristiwa

korosif

mengatur pH dan alkalinitas air boiler dan lain-lain

3. Pembentukkan Deposit

Deposit merupakan peristiwa penggumpalan zat dalam air

unpan boiler yang desebabkan oleh adanya zat tersuspensi misalnya

oksida besi, oksida tembaga dan lain-lain. Peristiwa ini dapat juga

disebabkan oleh kontaminasi uap dari produk hasil proses produksi.

Sumber deposit didalam air seperti garam-garam yang terlarut dan zat-

zat yang tersuspensi didalam air umpan boiler. Pemanasan dan dengan

adanya zat tersuspensi dalam air pada boiler menyebabkan

mengendapnya sejumlah muatan yang menurunkan daya kelarutan, jika

temperaturnya dinaikkan. Hal ini menjelaskan mengapa kerak dan

sludge (lumpur) terbentuk. Kerak merupakan bentuk deposit-deposit

yang tetap berada pada permukaan boiler sedangkan lumpur

merupakan bentuk deposit-deposit yang tidak menetap atau deposit

lunak. (Milton, J.H. 1990)

Pada ketel bertekanan tinggi, silika muda mengendap dengan

uap dan dapat membentuk deposit yang menyulitkan pada daun turbin.

Pencegahan-pencegahan yang dapat dilakukan untuk

mengurangi terjadinya peristiwa deposit dapat dilakukan diantaranya:

Meminimalisasi masuknya mineral-mineral yang dapat

menyebabkan deposit seperti oksida besi, oksida

tembaga dan lain-lain

Mencegah korosi pada sistem kondensat dengan proses

netralisasi (mengatur pH 8,2 – 9,2) dapat juga dilakukan

dengan mencegah terjadinya kebocoran udara pada

sistem kondensat.

Mencegah kontaminasi uap selanjutnya menggunakan

bahan kimia untuk mendispersikan mineral-mineral

penyebab deposit.

Penanggulangan terjadinya deposit yang telah ada dapat

dilakukan dengan acid cleaning, online cleanig, dan

mechanical cleaning.

4. Kontaminasi Uap (Steam Carryover)

Ketika air boiler mengandung garam terlarut dan zat

tersuspensi dengan konsentrasi yang tinggi, ada kecenderungan

baginya untuk membentuk busa secara berlebihan sehingga dapat

menyebabkan steam carryover zat-zat padat dan cairan pengotor

kedalam uap.

Steam carryover terjadi jika mineral-mineral dari boiler ikut

keluar bersama uap ke alat-alat seperti superheater, turbin, dan lain-

lain. Kontaminasi-kontaminasi ini dapat diendapkan kembali pada

sistem uap atau zat-zat itu akan mengotaminasi proses atau material-

material yang diperlukan steam. (Naibaho, P.M. 1996)

Steam carryover dapat dihindari dengan menahan zat-zat padat

terlarut pada air boiler dibawah tingkat tertentu melalui suatu analisa

sistematis dan kontril pada pemberian zat-zat kimia dan blowdown.

Carryover karbon dioksida dapat mengembalikkan uap dan asam-asam

terkondensasi.

G. Pemeliharaan dan Perawatan BoilerBoiler yang berperan dalam proses pengubahan air menjadi uap

memerlukan perlakuan dan perawatan khusus. Masalah yang timbul pada boiler

umumnya disebabkan oleh perlakuan air umpan boiler yang tidak memenuhi

persyaratan. Untuk perawatan dan pemeliharaan boiler dapat dilakukan dengan cara

sebagai berikut:

1. Proses Commisioning Awal

Proses persiapan awal yang dilakukan baik terhadap boiler

yang baru ataupun boiler yang sudah lama adalah suatu

pemeriksaan utama yang terdiri dari proses penghilangan kerak

ataupun material asing pada boiler setelah uji hidrostatik dan

pemeriksaan pada kebocoran boiler. Ketel dioperasikan dengan cara

pendidihan yang menggunakan larutan alkali untuk

menghilangkan material-material yang mengandung minyak dan

deposit-deposit yang lain. Selama pendidihan, boiler dioperasikan

pada tekanan rendah yang dijaga setengah dari tekanan penuh.

Waktu pendidihan lebih kurang 24 jam. Untuk boiler tekanan tinggi

pembersihan secara kmia dengan mengurangi zat-zat dilakukan untuk

menghilangkan kerak. Setelah pendidihan atau pembersihan secara

asam (acid cleaning) boiler dikosongkan, diisi kembali dan dicuci

dengan air segar. Boiler kemudian siap untuk beroperasi pada

tekanan uap optimal dan menggunakan tombol pengaman.

2. Operasi pada Keadaan Normal dan Emergency (Darurat)

Pengoperasian pada keadaan normal dilakukan oleh pabrik-

pabrik ketel yang memerlukan pemeliharaan dan kondisi air ketel

yang baik untuk mencegah timbulnya kerak atau korosi. Untuk

memeriksa secara benar/baik perlu diperhatikan uap dan temperature

uap yang dihasilkan serta menjaga kebersihan gas. Jangka waktu

untuk memulai dan untuk pendinginan boiler setelah dimatikan,

ditetapkan dalam petunjuk manual ketel dan harus diikuti/dipatuhi

dengan baik.

Pengoperasian pada keadaan darurat, merupakan hal yang

penting untuk diperhatikan. Keadaan ini dapat berupa kesalahan pada

sediaan air umpan atau sediaan bahan bakar. Kehilangan udara atau

kesalahan pada api pembakaran. Unit boiler yang modern dilengkapi

dengan kunci pengaman yang otomatis untuk aliran sediaan bahan

bakar dan pada saat ketel berhenti beroperasi., jika terjadi keadaan

yang membahayakan.

3. Pembersihan Boiler

Pembersihan eksternal sering dilakukan dengan penyiaktan

dan pengaliran gas atau dengan air mengalir. Pembersihan internal

dengan air dan uap dilakukan dengan cara manual jika mungkn dan

dapat juga dengan menggunakan pembersih kimia secara otomatis

untuk ketel yang modern pada unit boiler terutama pada bagian ketel

yang tidak semuannya dapat dijangkau oleh tangan.

Pembersihan secara kimia harus dilakukan dibawah

pengawasan supervisor. Kebanyakan asam hidroklorik digunakan

bersama-sama dengan zat kimia untuk menghilangkan kerak-kerak

yang keras. Pembersihan asam jika dibuat oleh orang yang tidak

kompeten dapat menyebabkan kelebihan zat-zat kimai pada boiler.

Setelah pencucian dengan asam, dinetralkan dengan larutan alkali

dan terakhir kali boiler dioperasikan pada pemanasan tekanan rendah

dengan larutan inert.

Pada saat ketel dihentikan uttuk periode yang lama sekitar 1

atau 2 bulan. Metode storage kering dianjurkan untuk melindungi

boiler dari serangan korosi. Ini memerlukan pembersihan dan

pengeringan yang seksama terhadap boiler dan penutup semua

lubang juga menghilangkan air dan udara diruangan boiler dan alat-

alat pengukur tekanan. Penampang material penyerap air

ditempatkan untuk membersihkan kelembapan yang rendah.

Adapun pelaksanaan perawatan boiler dapat dilakukan mulai dari harian,

mingguan, dan bulanan.

1. Perawatan Harian (Daily Maintenance)

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada tiap 1 jam, diantaranya:

Water level dari tanki condensate

Fuel oil level dari dari service tank dan strong tank

Cooling Water

Suhu dan tekanan minyak pelumas dari seluruh peralatan katel

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada tiap 4 jam, diantaranya:

Buka drain valve tanki penampungan udara, pemanas udara

dan tank compressor

Analisa boiler feed Water dan boiler Water tiap 2 jam sekali

Gantu Burner dan bersihkan Burner tip (bila menggunakan

Burner)

Lakukan damping stocker

Lakukan Soot blowing.

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada tiap 8 jam, diantaranya:

Lakukan Blow Down lower drum

Lakukan pembersihan total diseluruh area boiler

Penggantian/pemberian chemical baru untuk boiler Water

2. Perawatan Mingguan (Weekly Maintenance)

Pembersihan saringan (screen) pada masing-masing bagian

atau alat

Cek kekencanan rantai dan belt

Lakukan blow pada bagian bawah

Lakukan pelumasan-pelumasan pada bearing

3. Perawatan Bulanan (Mountly Maintenance)

Lakukan blow pada header

Keluarkan abu dari dalam ketel

Cek pelumasan pada coupling-coupling

Cek I.D.F impeller dan Dust collector.

Berbagai cara yang dapat dilakukan untuk perawatan boiler diharapkan umur teknis

dan umur ekonomis dari sebuah boiler dapat terjamin sehingga umurnya relatif

panjang.