TUGAS TEKNIK PERMESINAN

KAPAL IV

KELOMPOK : 9ANGGOTA :

1. FIRDHA FAUZIE (4212105023) 2. AFWAN BURHAN PRAHASTO (4212105024) 3. DIMAS ANGGA PRAYOGA (4212105025) 4. RACHMAT ARIEF PRASETYA (4212105026) 5. SEPTIAN BAIHAKI (4210106002)

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH

NOPEMBER

2013

Ketel Uap dan Pembakaran

Bab 1

Klasifikasi Generator Uap untuk Marine

1.1 Sejarah Ketel Uap.

Sejak awal revolusi industri, perhatian banyak orang terfokus pada keuntungan yang didapat dari kapal yang menggunakan tenaga uap. Sebuah studi tentang sejarah awal ketel uap marine mengungkapkan bahwa desainer dan insinyur tidak kekurangan ide-ide baru dan cerdik untuk mendesain peralatan propulsi uap. Namun, mereka kekurangan materi dan peralatan mesin yang dapat digunakan untuk mengimplementasikan gagasan tersebut. Ketel uap yang canggih sangat dibutuhkan dalam perkembangan kapal uap, yang dimulai di Amerika Serikat oleh karya James Rumsey (1748-1792) di Potomac dan John Fitch (1748-1798) di Delaware.

Navigasi uap diresmikan oleh Robert Fulton pada tahun 1807 dengan Clermont, sering disebut “Fulton’s Folly”, dimana mesin dan ketel uap diimpor dari Inggris. Keberhasilan kapal ini mendorong pihak lain untuk mengikuti langkah Fulton, sehingga kapal uap segera dinavigasi ke benua Amerika Utara, dan setelah itu industri baru mulai bermunculan.

a. Pipa Asap Ketel Uap

Pada tahun 1835 ada sekitar 700 tenaga kapal uap digunakan di Amerika Serikat. Tekanan uap pada ketel uap yang rendah beberapa kilogram diatas atmosfer berupa kotak persegi panjang dimana hanya ada tungku persegi dan pipa asap berliku, dimana pipa asap tersebut cukup besar sehingga dapat dilewati oleh manusia untuk membersihkan pipa asap tersebut. Pipa asap terbuat dari tembaga atau lempengan besi. Sementara batubara dan kayu adalah bahan bakar biasa.

Monitor kapal yang terkenal pada tahun 1861 dilengkapi dengan dua firetube ketel uap yang khas pada zaman itu, karenanya dunia tergiur oleh nilai tenaga kapal uap untuk layanan angkatan laut setelah pertemuannya dengan CS Virginic (ex-Merrimac). Permintaan untuk daya dan kecepatan yang lebih tinggi mengakibatkan banyak rancangan ketel uap yang semakin baik. Pada tahun 1861 kapal pesiar Amerika Serikat Navi, Wampanoag mewakili puncak prestasi teknik kelautan di era perang saudara. Kapal yang baik adalah kapal uap yang cepat dan selama percobaan mencapai kecepatan maksimum 19,5 knot, sirkulasi mesin didapatkan dari memanaskan empat ketel uap dan delapan tabung air ketel uap vertikal. Dalam kenyataannya, kombinasi dari tabung air dengan tungku silinder serupa dengan firetube dan kembali ke pipa asap. Tekanan ketel dipertahankan pada sekitar 90 psig.

b. Ketel Uap Scotch

Setelah perang saudara, metalurgi dan rekayasa terus maju mengakibatkan tabung api ketel uap atau ketel “Scotch”, seperti yang digambarkan oleh Gambar 1, menjadi paling populer. Pada akhir 1800-an dan awal 1900 batubara ketel uap Scotch digunakan untuk tekanan hingga 250 psig, dan suhu uap hingga 650 F. Diberikan toleransi untuk kualitas air yang buruk, minyak pelumas, serta kesalahan umum yang membuat ideal untuk digunakan dengan mesin uap yang juga populer pada periode yang sama. Ketika dilengkapi dengan superheater dan pemanas udara, ketel uap Scothch memiliki efisiensi sekitar 80%.

c. Kepala Ketel Uap yang Bersekat-sekat

Perkembangan turbin uap menciptakan membuat suhu uap bertekanan tinggi, dan ketel uap jenis Scotch digantikan oleh ketel uap tabung air. Pada awalnya, ketel uap tabung air dibuat untuk gagal karena sirkulasi yang kurang, pengolahan air yang tidak memadai, serta pengaturan tabung yang kurang sehingga membuat sulit untuk diperbaiki. Ketel uap tabung air yang pertama dibuat dari drum yang berliku-liku, lalu dikembangkan menjadi drum lurus, hal ini untuk menghindari kesulitan-kesulitan dalam perbaikan atau pembersihan.

Pertama kali mencoba di kapal uap Reverie pada tahun 1889, konsep ini berkembang pesat untuk layanan angkatan laut di Amerika Serikat dan Britainas serta untuk kapal dagang. Persyaratan dasar RADM George W.Melville, Arktik explorer diringkas untuk ketel uap marine jenis ini, sebagai berikut :

Dari studi, saya menyimpulkan bahwa tabung air ketel uap secara menyeluruh harus memiliki antara lain karakteristik berikut :

- Tempat penyimpanan harus cukup.- Harus cukup air, sehingga tidak akan kekurangan pasokan untuk suplai air;- Aksesibilitas untuk pembersihan dan perapian.- Tabung lurus, tanpa sambungan sehingga tahan untuk di uji.- Tidak ada logam cor, baik besi atau baja, sehingga dapat mengalami tekanan.- Kemampuan untuk menghasilkan uap dengan cepat.- Ekonomi tinggi.

Pertukaran bagian, sehingga bahan untuk perbaikan dapat diperoleh di mana saja, kemampuan untuk bertahan pada kondisi yang parah tanpa mengalami kerusakan.Memiliki konstruksi yang kasar dan tidak begitu halus agar mekanik terampil dalam menjalankannya.Keamanan terhadap bencana ledakan, yang berarti bahwa hanya bagian dari ketel uap yang dapat rusak.

Kinerja desain ditingkatkan selama bertahun-tahun dengan menggunakan tabung 2 inch yang dilalui oleh tiga gas, sedangkan tabung 1 ¼ inch atau 1 inch dilalui oleh satu gas, seperti Gambar 2, untuk meningkatkan efisiensi dan meningkatkan kapasitas. Tingkat dasar desain ini ditunjukkan oleh fakta bahwa banyak boiler jenis ini masih dalam pelayanan untuk tujuan propulsi.

d. Tabung Bengkok Pada Ketel Uap

Drum jenis ketel uap tabung air, yang telah bereksperimen sejak awal, akhirnya pada tahun 1890-an drum jenis ini muncul dalam kondisi yang lebih praktis. Pimpinan mendorong agar segera mengembangkan kapal torpedo yang berkecepatan tinggi. Tekanan tinggi sekitar 250 psig, dapat mengakibatkan sirkulasi pada kedua ketel uap tabung air menjadi tidak alami.

Dengan mensirkulasi paksa ketel uap dapat menyebabkan masalah seperti pemberlakuan dalam memberikan umpan berupa air, start up, manuver, dan kurangnya performance pompa. “Oleh karena itu, upaya utama desainer ketel uap diarahkan untuk pengembangan sirkulasi ketel uap tabung air secara alami dan sederhana dalam hal pengoperasian dan pemeliharaan. Sirkulasi ketel uap tabung air yang alami memiliki banyak bentuk. Desain awal umumnya dari tungku tunggal dengan tiga jenis Drum serapan ganda dengan superheater di satu sisi. Pada saat suhu uap meningkat, perlu menggunakan metode ekonomis untuk mengendalikan suhu uap. Hal ini dilakukan awalnya dengan menggunakan ketel uap superheater terpisah di mana laju pembakaran berkurang ketika akan menuju ke bagian belakang ketel uap.

Kemudian, ketel uap dengan dua pembakaran, di mana suhu uap dikontrol dengan memvariasikan laju pembakaran dalam dua pembakaran, telah berkembang dalam upaya berkelanjutan untuk menghemat ruang dan berat. Ini pengaturan awal menggunakan kecepatan ganda dengan bagian pemanas yang sangat panas yang terletak di salah satu jalan gas. Selanjutnya, dua pembakaran ketel uap tunggal serapan ditunjukkan pada Gambar. 3 yang telah dikembangkan. Desain umum ketel uap ini dipasang di hampir semua kapal kombatan dibangun untuk Angkatan Laut AS di perang dunia II [2].

Dengan pengembangan turbin uap mampu menggunakan suhu uap penuh selama operasi pada bagian belakang, menjadi mungkin untuk mengurangi berat badan dan ukuran jenis tangki ketel uap. Dua-tangki tunggal pembakaran ketel uap dengan superheater terpisahkan, seperti pada Gambar.4, adalah hasilnya. Letak superheater dekat tungku pembakaran yang disediakan suhu uap yang relatif konstan selama berbagai operasi karena kombinasi konveksi dan karakteristik perpindahan panas radiasi. Perkapalan terbaru dan angkatan laut ketel uap dari link yang solid dalam rantai evolusi dari jenis boiler.

Sementara banyak variasi jenis boiler tersebut di atas telah digunakan di seluruh dunia, jenis dibahas cukup representatif dan memberikan latar belakang yang memadai untuk memahami jenis pembangkit uap dan karakteristiknya.

1.2 Berdasarkan tipe pedagang dan naval boilers

Dalam 100 tahun terakhir dan tekanan uap suhu telah meningkat dari 30 psig jenuh untuk 870 psig-950 F di sebagian besar kapal pedagang, dan 1200 psig-1000 F maksimum (950 F nominal) di sebagian besar pasca Perang Dunia II angkatan laut kapal kombatan. Sebagian besar, daya tinggi instalasi uap pada 1500 psig-950 F, dan dalam beberapa kasus panaskan sampai 950 F, tampaknya layak.

Sebagian, meluasnya penggunaan pendingin air di tungku digunakan untuk mengurangi perawatan refraktori. Economizers dan pemanas udara tunggal, atau kombinasi, digunakan untuk mendapatkan efisiensi keseluruhan pembangkit uap yang diinginkan. Attemperators yang digunakan untuk mengontrol suhu uap atas jangkauan operasional yang luas dan dengan demikian meningkatkan kinerja turbin. Desuperheaters dipasang untuk membantu menghasilkan uap suhu rendah yang bertujuan untuk seluruh kapal.

Bunker minyak residu C adalah bahan bakar yang paling banyak digunakan dalam aplikasi komersial, sementara kelautan diesel dan minyak bakar ringan lainnya yang banyak digunakan dalam aplikasi angkatan laut. Pembakar minyak Uap-atomazing, pertama kali digunakan kapal kapal di akhir 1800-an, telah kembali untuk mendukung dengan munculnya kapasitas murah evaporator tinggi untuk memasok air yang diperlukan. Jenis alat penyemprot, untuk memberikan jangkauan yang sangat luas untuk operasinya, hasil pada hilangnya air suling, sampai saat ini, terlalu besar hukuman untuk membayar keuntungan. Namun, perbaikan untuk mengurangi konsumsi pemanas, ditambah dengan air suling yang melimpah, telah menyebabkan digunakan secara luas, terutama di boiler otomatis

a. Dua-tangki ketel uap

Dua-drum boiler terpisahkan-tungku, atau D-jenis boiler sering disebut sebagai Steam Drum, biasanya terdiri dari drum uap dan air drum yang dihubungkan dengan layar air dan tabung penyimpanan boiler. Superheaters dipasang antara layar air dan bank boiler dan mungkin memiliki tabung diatur baik secara vertikal maupun horizontal, tergantung sebagian pada pengaturan yang paling sesuai pengaturan mesin. Jika diperlukan, suhu uap dapat dikendalikan dengan cara desuperheater control atau attemperator yang terletak pada uap atau tangki air. Dinding depan atau lokasi pembakar minyak sering tergantung pada pengaturan mesin dan mungkin di dinding depan (paling konvensional), atap, atau dinding samping. Angka 4 dan 5 menunjukkan beberapa variasi ini.

Kebanyakan pada instalasi beberapa bentuk pemanas udara digunakan dengan economizer. Jenis dan proporsi dari penukar panas tambahan tergantung pada pengaturan siklus. Jika dua tahap pemanasan yang dipilih, udara pemanas uap dan economizer sering digunakan. Dalam pemanas udara uap, uap tekanan rendah (40-65 psia) kondensasi memanaskan udara yang masuk. Dimana tiga atau empat tahap pemanasan yang digunakan, umumnya menguntungkan untuk menggunakan pemanas udara dari jenis penyembuhan atau regeneratif. Sebuah economizer kecil dapat digunakan dalam kasus tersebut untuk menahan pemanas udara ke ukuran praktis. Air pemanas adalah pertukaran panas gas ke gas dan cenderung cukup besar karena tingkat perpindahan panas yang relatif rendah.

Sirkulasi alami digunakan secara eksklusif dalam boiler dua drum dan tergantung pada downcomers, yang mungkin internal (dipanaskan) variasi dalam unit rating rendah atau eksternal (pemanas) di berbagai dinilai tinggi pedagang dan unit angkatan laut. Economizers adalah kekuatan disuplai oleh pompa umpan boiler dalam semua kasus.

Membersihkan permukaan eksternal yang terkena bahan bakar minyak abu jelaga semut dapat dilakukan dengan cara sootblower uap. Letaknya berada di zona superheater

yang ditarik untuk memberikan daya pembersih yang cukup untuk menghilangkan terak. Perlindungan dari suhu gas yang tinggi di daerah ini disediakan dengan menariknya ketika keluar dari layanan.

Sebuah desuperheater tambahan dipasang dalam uap atau air drum kebanyakan kapal untuk memasok uap suhu rendah untuk tujuan selain propulsi utama.

Rumah yang mengelilingi bagian tersebut bertujuan dan membentuk amplop kedap gas mengandung produk sampingan dari pembakaran. Konstruksinya bervariasi, namun rumah ganda umumnya digunakan untuk menghindari kemungkinan kebocoran gas buang ke ruang mesin. Dimana rumah tunggal digunakan, sendi ekspansi, pembukaan akses, dll, disediakan dengan segel bertekanan udara untuk mencegah kebocoran.

b. Pemanasan ulang boiler

Dalam pamanasan siklus ini dihasilkan uap pada tekanan tinggi, dipanaskan dalam boiler konvensional dan elemen superheater, dan diperluas melalui elemen tekanan tinggi dari turbin ke tekanan inlet alat pemanas. Hal ini kemudian dipanaskan ini mengurangi tekanan dan diperluas melalui elemen tekanan rendah turbin (lihat Bab 6 untuk pembahasan reheat turbin). Untuk operasi yang sempurna dan dapat diandalkan, berarti harus disediakan untuk melindungi alat pemanas dari overheating selama manuver dan operasi bagian belakang ketika aliran alat pemanas berkurang atau tidak ada. Desain boiler yang cocok adalah reheat, oleh karena itu, agak lebih rumit maka dari superheater untuk siklus nonreheat konvensional.

Pemanasan uap menjadi semakin menarik dengan meningkatnya horsepower yang terpasang. Penyimpanan bahan bakar yang bisa diperoleh dengan memanaskan yang kemudian cukup untuk membenarkan mesin lebih rumit. Untuk sebagian besar, generator uap untuk memasok memanaskan tanaman telah adaptasi dari dua-drum terpisahkan-tungku boiler. Satu atau dua furnaces dapat digunakan. Konsep single-tungku dimanfaatkan jalur aliran gas dibagi luar tungku dengan superheater dan alat pemanas ditempatkan di bagian terpisah. Aliran gas di bagian ini diatur oleh damper, sehingga mengendalikan superheater dan panaskan suhu uap. Kemudian menggabungkan mengalir ke penukar panas tambahan. Dengan membakar semua bahan bakar di tungku tunggal, kontrol pembakar minyak dan paksa-rancangan sistem suplai udara disederhanakan. Gambar 6 mengilustrasikan boiler jenis ini. Dalam boiler dibagi-tungku, bentuk dua tungku boiler, satu tungku memasok panas ke alat pemanas dan perlengkapan lainnya tungku panas superheater. Beberapa desain menggabungkan bagian dari superheater (disebut superheater primer) di zona alat pemanas untuk memberikan perlindungan tambahan untuk alat pemanas dan untuk memperoleh karakteristik suhu uap yang diinginkan [3]. Gas yang mengalir dari kedua alat pemanas dan superheater tergabung dalam penghasil utama tabung bank dan jalur aliran gas tunggal dipertahankan melalui mesin bantu penukar panas seperti dalam satu tungku desain.

c . Sirkulasi Boiler Paksa. (Forced-Circulation Boiler)

Sejak boiler pertama digunakan di kapal, desainer marine boiler telah menyelidiki dan bereksperimen dengan berbagai cara untuk mengurangi ukuran dan berat dari boiler . Sebuah boiler diatur untuk sirkulasi alami dari air dan uap memerlukan penurunan tekanan, yang hanya dapat diperoleh dengan menginstal downcomers yang cukup dan risers .

Ini merugikan karena berpengaruh pada ukuran dan berat . Dengan memberikan pompa untuk baik menambah atau menggantikan sirkulasi alami, boiler kecil dan ringan dapat dirancang untuk memberikan keluaran uap [ 4 ]. Sirkulasi dalam boiler seperti yang dikatakan dikontrol atau dipaksa . Keunggulan utama adalah bahwa tabung berdiameter sangat kecil dengan tahanan yang tinggi untuk mengalirkan dapat digunakan dalam pengaturan pemanasan permukaan , dan lokasi Steam Drum , yang tidak sesuai dengan sirkulasi alamiah . Kelemahan terbesar adalah pompa sirkulasi itu sendiri, yang berpotensi menjadi sumber masalah dan perawatan.

Boiler LaMont, diperlihatkan secara skematik pada Gambar . 7, merupakan contoh khas dari jenis sirkulasi paksa . Sementara digunakan di luar, belum ditemukan aplikasi secara luas di bidang kelautan di U.S. Boiler LaMont menggunakan drum tunggal yang mana pembuangan pemanasan permukaan campuran uap dan air . Sirkulasi pompa hisap dipasok oleh gravitasi dari drum ini dan gaya air melalui permukaan tabung yang terus menghasilkan, yang terdiri dari sejumlah rangkaian tabung disusun antara distributing header dan drum uap. Inlet tabung masing-masing dilengkapi dengan sebuah lubang untuk menyeimbangkan hambatan aliran dalam berbagai sirkuit. ini diperlukan untuk memperoleh aliran air yang memadai di setiap tabung, tergantung pada input panas yang diharapkan. Tungku, oil burners, superheater , economizer serupa dengan boiler sirkulasi alami

d. Once-Through boiler.

Boiler pada Gambar-. 8 adalah contoh boiler once-through digunakan untuk uap bantu. Air dilewatkan melalui pemanasan permukaan dalam satu rangkaian yang terus menerus oleh feed pump. Boiler pada dasarnya adalah salah satu spiral penataan tabung yang panjang terdiri dari Steaming economizer dan zona transisi, di mana penguapan selesai, yang mengelilingi tungku. Tekanan feed pump menentukan tekanan steam pada saluran keluar, yang mungkin 1200-1800 psig, meskipun untuk instalasi di laut biasanya tekanan kisaran 150-300 psig. Boilers jenis ini biasanya dibangun hanya dalam ukuran kecil dan memasok sampai 7500 lb uap jenuh per jam. Karena kesulitan dalam menjaga kimia dari feedwater, aliran air yang cukup melalui rangkaian tabung paralel, yang akan diperlukan untuk boiler kapasitas yang lebih tinggi dari jenis ini, dan control suhu uap superheated, once-through boiler tidak cocok untuk tujuan propulsi kelautan.

e. Supercharged boiler.

Supercharged boiler memiliki karakteristik yang menggunakan tekanan pembakaran yang lebih tinggi dari satu atmosfir dalam tungku untuk mengambil keuntungan dari kepadatan gas yang lebih tinggi dan kecepatan gas yang lebih tinggi daripada yang tersedia dalam boiler laut biasa. Gambar 9 adalah boiler supercharged yang khas. Unit ini merupakan perkembangan dari boiler Velox yang telah digunakan dalam pembangkit listrik stasioner untuk beberapa tahun. Dalam jenis boiler ini, gas buang berada pada tekanan yang cukup tinggi untuk menggerakkan turbin gas, yang kemudian mengubah menggerakan aliran axial pada kompresor yang memasok udara pembakaran. Tekanan pembakaran hingga lima atmosfer yang mudah diperoleh dan memungkinkan ukuran boiler akan berkurang jauh bila dibandingkan dengan unit konvensional [51]. Jarak tabung pembangkit dapat dikurangi karena kerugian rancangan menjadi pertimbangan sekunder. Pada kecepatan gas yang lebih tinggi, akan menghasilkan dari jarak tabung yang ketat, menghasilkan jauh lebih tinggi laju perpindahan panas konveksi sehingga pemasangan permukaan untuk performa yang diberikan dapat dikurangi menjadi sekitar sepertiga sampai seperempat dari boiler biasanya

Kerja dari kompresi bermunculan, dalam ukuran yang bagus, seperti peningkatan suhu udara pembakaran. Konsekuensinya, kompresor bertindak sebagai pemanas udara regeneratif, Oleh karena itu, memungkinkan untuk mendapatkan efisiensi boiler yang tinggi tanpa menggunakan pemanas udara atau economizer, Berat keseluruhan boiler dapat dikurangi dengan penggunaan siklus ini, dan telah ditemukan aplikasi dalam berat yang sensitif pada kapal angkatan laut. Berasal Velox boiler, dari mana boiler superharged berkembang, adalah boiler jenis sirkulasi paksa. Namun, unit supercharged selanjutnya telah menerapkan sirkulasi alami untuk menghindari komplikasi tambahan dari pompa sirkulasi.

f. Panas buang dan boiler bantu.

Kapal dengan diesel, gas turbine atau penggerak nuklir biasanya membutuhkan uap untuk membantu beberapa tujuan diantaranya yaitu pelayanan hotel, muatan atau pemanasan penyimpanan minyak,cargo pumps, evaporators, dan mesin geladak. Gas buang dari diesel atau mesin gas turbine mengandung pertimbangan panas yang terpendam. Boiler ditempatkan dalam tumpukan untuk mengumpulkan panas yang hilang disebut waste-heat boiler. Diaman kapasitas yang diperlukan melebihi daripada waste-heat (panas yang terbuang) yang tersedia atau dimana panas yang terbuang tersebut tidak digunakan, boiler bantu berbahan bakar minyak hendaknya terpasang. Unit ini menyediakan uap ketika mesin utama mati dan dapat menambah dari waste-heat unit yang tersedia ketika pada daya rendah. Kapal berbahan bakar nuklir dapat menggunakan boiler tambahan berbahan bakar minyak ketika reaktor diamankan. Waste-heat boiler biasanya terdiri dari bank tabung, mirip dengan economizer, terhubung pada steam drum.

Beberapa unit mungkin dirancang untuk membakar minyak untuk menambah ketersediaan waste-heat atau menggantikannya ketika unit utamanya dimatikan. Entah sirkulasi alami atau sirkulasi paksa yang digunakan. Biasanya wate-heat boiler dilengkapi dengan kontrol, feed pump, safety valves, dll, and selip pemasangan untuk memudahkan pemasangan [6]. Steam drum dan modul uap pembangkit dipasang di U.S. Navy’s CG-47 klas kapal bertenaga gas turbin ditunjukan secara skematis pada gambar 10 dan 11. Sirkulasi paksa digunakan pada unit unit ini [7].

Boiler bantu berbahan bakar minyak biasanya bertipe dua drum dan menghasilkan uap jenuh. Mereka mungkin disertakan dari pabrikan dan “kid-mounted dengan pembakar, kipas, control, pompa, dll. Siap untuk api dalam kapasitas hingga sekitar 185.000 lb/jam. Untuk kapasitas uap yang lebih biasanya diperlukan perakitan. Sirkulasi alami umumnya digunakan untuk semua kapasitas. Sirkulasi paksa umumnya terbatas pada boiler kecil dengan output uap rendah.

1.3 Auxiliary heat exchanger.

Selain generator uap, beberapa bentuk dari penukar panas bantu digabungkan dalam boiler untuk meningkatkan efisiensi dan keseluruhan operasional instalasi [8]. Ekonomizer dari salah satu jenis bare-tube atau tipe permukaan yang diperpanjang digunakan untuk meningkatkan suhu dari feedwater yang masuk dengan pendinginan gas buang yang meninggalkan boiler. Pemanas udara digunakan untuk meningkatkan temperatur udara pembakaran sehingga dapat mempercepat pembakaran bahan bakar yang lebih baik. Dalam hal penukaran gas-ke-udara, pemanas udara juga meningkatkan efisiensi boiler dengan mengurungai temperatur dari gas buang. Dengan menggunakan tekanan rendah, tekanan rendah gas buang sampai udara panas pembakaran seperti pada kasus pada pemanas udara uap, secara keseluruhan efisiensi pada siklus meningkat. Beberapa tipe dari penukar panas ini bisa digunakan sendiri-sendiri maupun dikombinasikan dengan yang lain.

a. Ekonomizer

Economizer adalah penukar panas yang sederhana terdiri dari bank tabung yang dihubungkan inlet dan outlet, terletak di zona suhu gas dingin relative di luar bank pembangkit boiler utama. Ekonomizer disuplai dengan air dengan suhu yang mendekti air yang meninggalkan last feedwater, ekonomizer menyuplai penambahan panas ke feedwater dengan mendinginkan gas buang. Pada banyak instalasi, ekonomizer adalah penukar panas akhir di jalur gas buang. Ini mungkin dilakuka , bagaimanapun, diikuti oleh pemanas udara di mana efisiensi yang lebih tinggi diinginkan. Economizers dapat dibagi menjadi 2 kategori umum : Bare tube dan jenis Extended surface . kedua jenis disirkulasikan oleh pompa feed utama. Pada umumnya , dua jenis ini dirancang untuk memanaskan air umpan yang masuk ke dalam dengan suhu sekitar 35 derajat fahrenheit. Ekonomizer ini diatur untuk melawan aliran air dan hasil pembakaran ketika diperoleh perbedaan suhu yang besar dan penyerapan panas yang

lebih besar. ini berfungsi untuk memberikan efisiensi boiler tertinggi dengan ukuran economizer, suhu gas yang keluar cenderung mendekati air umpan yang masuk. Pengaturan Economizer sederhana adalah jenis Bare-tube yang merupakan bentuk economizer pertama yang ada. Namun , diakui bahwa penggunaan Extended surface meningkatkan perpindahan panas total pada permukaan sepanjang tabung yang akan memberikan peningkatan signifikan dalam kinerja tanpa kehilangan berat dan ruang yang ditentukan. figure 12 ( a) menunjukkan bentuk dari extended surface economizer di mana stud datar diberi jarak pada sudut 45 - derajat di sekitar lingkar dan pada 1 /2 in. interval sepanjang tabung.

Extended surface juga dapat diambil bentuk las sirip spiral pada tabung atau cor besi atau cincin aluminium terikat atau bentuk menyusut, ke tabung baja seperti ditunjukkan oleh fig. 12 ( b )

b. Air heaters

Pendinginan gas buang dengan udara pembakaran masuk adalah salah satu yang konsep terlama untuk meningkatkan efisiensi boiler. Selain itu, udara panas memberikan efek tambahan yang menguntungkan dengan memberikan pembakaran cepat dan complete pada bahan bakar. Hal ini dapat menjadi sangat penting dalam penggunaan furnances yang relatif kecil dalam marine boiler.

Pemanas udara terdiri dari dua klasifikasi luas recuperative dan regeneratif. Pada tipe recuperative, panas dari hasil pembakaran melewati partisi yang memisahkan hasil pembakaran dari udara. Tubular dan jenis pelat pemanas udara adalah contoh dari pemanas udara recuperative. Dalam pemanas tubular (fig.13) dinding tabung mentransfer panas dari gas ke udara. Dalam pemanas dari jenis plat, udara dan gas dipisahkan oleh lempengan plat yang mengalirkan panas. Namun, pemanas recuperative telah banyak digantikan oleh jenis regenertive.

Dalam pemanas udara regeneratif, panas pertama disimpan dalam struktur pemanas itu sendiri saat melewati aliran gas panas. panas ini kemudian diberikan ke udara sebagai struktur yang berubah melalui aliran udara tersebut. pemanas awal udara yang ditunjukkan seperti pada gambar. 14 adalah contoh dari jenis ini (9). terdiri dari elemen pemanas yang berdekatan dikemas dalam frame berputar. kecepatan frame konstan dan dikendalikan oleh motor listrik yang kecil. Kecepatan frame dipilih sedemikian rupa sehingga elemen akan menyerap panas dari gas dengan perbedaan suhu yang baik dan, pada saat yang sama, elemen akan memanaskan udara pembakaran yang masuk setinggi mungkin. Pemilihan pemanas udara adalah di zona udara dingin dan juga "melihat" gas paling dingin. Biasanya diatur sedemikian rupa sehingga permukaan perpindahan panas dapat dengan mudah dikembalikan dan dengan mudah ditangani oleh bagian yang disebut “basket”- ketika terjadi korosi dan fouling yang mungkin bisa terjadi di sana.

Basket tersebut dapat disediakan, di samping itu, dengan lapisan keramik mirip dengan enamel porselen untuk perlindungan terhadap efek korosif dari asam sulfat, juga dapat terbentuk dari produk pembakaran. udara bypasses dapat diberikan untuk menghindari pendinginan yang berlebihan dan kondensasi dari gas buang pada saat beban rendah dan berlabuh atau cuaca dingin.

Pemanas udara uap (fig15) digunakan di mana didapati tekanan rendah yang cukup, uap suhu rendah yang tersedia, dan diinginkan untuk memanaskan udara pembakaran. jika gas buang atau turbin uap yang digunakan, maka ada sedikit perbaikan dalam efisiensi siklus secara keseluruhan. Pemanas terdiri dari kumparan tabung dilengkapi dengan permukaan yang diperpanjang, biasanya terdiri dari strip spiral dibungkus bahan, dilas atau dibrazing ke tabung nikel tembaga. Tabung dibentuk dan diatur antara inlet dan outlet. uap dipasok dan dikondensasikan oleh udara dingin yang masuk dan kondensat dihapus oleh steam traps. Panas laten aliran ini, yang tidak akan ditolak di kondensor, dikembalikan ke boiler melalui udara panas.

1.4 Boiler terms and definitions

Lokasi beberapa elemen boiler semakin penting ditunjukkan pada gambar. 3. untuk memahami teknologi marine boiler, review istilah dan definisi dari berbagai bagian boiler penting dimengerti istilah dan definisi berikut ini berdasarkan standar dari Asosiasi boiler maker di Amerika (10) dan penggunaan sehari-hari :

Air(pre)heateraparat perpindahan panas melalui udara dilewatkan dan dipanaskan oleh media suhu yang lebih tinggi, seperti produk pembakaran atau uap.

AttemperatorAparatus untuk mengurangi dan mengontrol temperatur dari uap pemanasan super.

BrickpanPiring dan pekerjaan struktur baja yang mendukung lantai furnance.

BrickworkLapisan-lapisan refraktori dari furnance.

CasingPenutup dari struktur dan plate metal digunakan menutupi semua atau sebagian unit dari generator uap.

Chemical feed pipePipa didalam boiler drum yang dilalui zat kimia untuk perlakuan pada boiled water.

Circulation ratio

Rasio air yang masuk sirkuit ke boiler sampai pada sirkuit.

DowncomerTabung tabung dalam sistem boiler atau waterwall melalui mana cairan mengalir ke bawah.

DrypipePipa berlubang atau slotted atau kotak di dalam uap drum yang whish dihubungkan ke stopkontak steam.

EconomizerPerangkat pemulihan panas dirancang untuk mentransfer panas dari produk pembakaran cairan, biasanya air umpan.

Feed pipePipa digunakan untuk mendistribusikan air umpan di dalam drum ketel uap.

Firetube. Sebuah pipa didalam sebuah boiler yang memiliki air pada sisi luarnya dan membawa produk hasil dari pembakaran pada sisi dalamnya

Floor Tubes.Pipa-pipa ini berada pada bagian dasar tungku pembakaran dimana jika terbuka ke produk hasil pembakaran berupa pipa tetapi jika diletakkan pada bawah dari refrastory adalah digunakan sebagai pipa penyuplai untuk menyuplai air dari menuju drum atau header.

Force Circulation.Sirkulasi pada sebuah boiler dengan menggunakan alat mekanis eksternal menuju boiler.

Furnace Screen.Satu atau lebih dari jajaran pipa yang dirancang melewati gas hasil pembuangan pembakaran.

Furnace Volume.Volume dari tempat pembakaran atau combustion chamber.

Generating Tubes.Sebuah pipa dimana uap panas dihasilkan.

Header.Sebuah drum dimana ukurannya terlalu kecil untuk digunakan sebagai manhole.

Heat Release.Jumlah total dari energi thermal berada diatas fixed datum menuju tungku pembakaran dan minyak. Dapat dianggap sebagai hasil dari penghantaran minyak per jam dan minyak lebih tinggi dari nilai kalor, yang dinyatakan dalam Btu per jam per cubic foot dari volume tungku pembakaran.

Heated Downcomer.Pipa mana saja di dalam boiler yang menghasilkan tumpukan dimana padanya air mengalir dari drum uap menuju drum air atau header.

Heating Surface.Permukaan yang terpapar pada heating medium untuk penyerapan dan pemindahan panas menuju medium yang dipanaskan, termasuk sirip-sirip, insang, papan, dll. Melekat pada sisi luar dari pipa untuk tujuan meningkatkan panas permukaan per unit panjang dari pipa.

Ligament (tube).Jarak minimum dari dua pipa yang saling berdekatan.

Moisture in-steam.Partikel dari air yang terbawa pada uap, biasanya ditunjukkan dalam persentase berat.

Mud, lower atau water drum.Ruang bertekanan pada drum atau tipe header yang diletakkan pada bagian lower extremity dari pipa air boiler convection bank dimana secara normal disediakan bersama blowoff valve untuk secara periodik untuk membuang endapan yang tertumpuk pada bagian bawah dari drum.

Natural Circulation.Sirkulasi air pada boiler disebabkan karena perbedaan densitas antara air pada downcomer dan campuran uap air pada generating tube.

Radiant Heat Absorbing Surface (RHAS)Projected area dari pipa yang terpampang pada permukaan logam sebagaimana terlihat dari tungku pembakaran. Termasuk diantaranya adalah dinding, lantai, atap dan dinding partisi pada bidang furnace exit screen.

Reheater.Peralatan pemindah panas untuk pemanas uap setelah sebelumnya terjadi pemanasan original didalamnya

Riser.

Sebuah pipa yang melalui uap dan air yang merekat dari bagian atas dinding air header menuju ke drum uap.

Steam Buffling.Berupa plat-plat, centrifugal separator, atau baffle yang diatur untuk menghilangkan air dari uap.

Steam or steam-and water drum.Ruang bertekanan terletak pada ujung atas dari sebuah system sirkulasi boiler dimana didalamnya uap dihasilkan dan dipisahakan dari air dan dari uap yang dikeluarkan pada posisi diatas garis air.

Superheater.Sebuah grup pipa dimana panas diserap dari hasil pembakaran untuk meningkatkan temperature dari uap air yang melewati titik jenuh yang berkaitan dengan tekanan.

Tangent-tube Wall.Sebuah dinding air dimana pipa saling bersinggungan satu dengan lainnya dengan tidak ada jarak antara pipa.

Tube Bank.Sebuah grup dari dua baris atau lebih pipa yang membentuk bagian dari system sirkulasi watertube boiler dan dimana panas dipindahkan dari hasil pembakaran secara konveksi.

Tube Sheet.Bagian dari drum atau header dimana ujung dari pipa menembus.

Unheated downcomer.Pipa yang tidak terpapar terhadap hasil pembakaran dimana air dapat mengalir dari steam drum ke water drum atau header.

Watertube.Sebuah pipa pada boiler yang memiliki air dan uap didalamnya dan hasil pembakaran pada sisi luarnya.

Water-cooled Furnace.Sebuah dinding tungku pembakaran memiliki watertube yang dirancang sebuah bentuk waterwall.

Welded, mono-wall, atau membrane wall.Sebuah waterwall dimana pipa didalamnya dilas bersama (atau diisi dengan plat diantaranya) untuk membentuk furnace wall.