1 - Definisi Dan Fungsi Boiler
1 - Definisi Dan Fungsi Boiler
1 - Definisi Dan Fungsi Boiler
Boiler
(power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler
tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan
energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanantemperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan
bantuan heat recovery boiler.
Boiler
Laju penguapan persatu an luas permukaan air dalam drum saat ini terlalu berat
kalau hanya dilakukan dengan pemisahan secara gravitasi. Oleh karena itu, digu
nakan separator jenis cyclone untuk memen uhi 2 tujuan, yaitu :
- Memasok uap yang bebas air untuk superheater
- Memasok air bebas uap ke pipa downcomer
Separator jenis cyclone mungkin mempunyai sumbu horizontal atau vertical.
Vertical separator ditunjukkan dalam gambar 2.5. Air dilempar keluar dan dikem
balikan ke dalam genangan air dalam drum, sedang uap air diambil dari ujung
separator da n dibebaskan ke bagian atas drum di atas permukaan air.
Keefektifan dari separator tergantung pada kerapatan relatif dari uap dan air,
penurunan tekanan yang tersedia untuk mendorong campuran melalui
separator, jumlah relatif air dalam campuran dan jumlah total campuran. Pada
tekanan yang lebih rendah, pemisahan air dari uap relatif lebih sederhana
karena perbedaan kerapatan yang besar. Gaya yang diperlukan untuk
melepaskan ikatan vertikal air dari uap perlu dihubung kan dengan tinggi
sirkulasi (Circulating head) yang tersedia. Pada ketel uap sirkulasi al amiah,
perbedaan tekanan (head) yang tersedia diciptakan oleh perbedaan kerapatan
dari fluida yang disirkulasikan dalam sirkuit pipa downcomer dan pipa riser.
Dengan ketel uap sir kulasi bantu, perbedaan tekanan (head) yang terrsedia
ditentukan oleh pompa sirkulasi.
pengerinng akan melebihi beban. Tipikal kecepatannyya kira-kira 0,105 m/s pada
170 kg/cm2 dan 0,20 m/s pada 62 kg/cm2 tekanan drum.
b. Superheater
Superheater adalah suatu al at yang digunakan untuk memanaskan lanjut uap
saturated (uap jenuh) sampai dihasilkan uap yang benar benar kering ( steam
super heat). Adapun maksud dari dibuatkannya uap kering adalah su paya sudu
sudu turbin tidak terkikis ol eh butiran butiran air(sudu turbin rusak). Bentuk
dari supperheater ditunjukkan pada gambar 2.6. Pada u mumnya susunan
pemanas uap lanjut (steam superheaater) ini dibuat bertingkat yakni Primary
superheater, Secondary superheater dan final superheater adalah dengan
maksud untuk memudahkan pengontrolan temperatur keluarannya dengan m
enggunakan cara dispray dengan air (Desuperheater) yang berasal dari BFP
(Boiler Feed Pump). Adapun sirkit pemanasan pada superheaater seperti pada
gambar. Superheater dapat di bedakan menjadi 2 sesuai dengan posisi pada
furnace. Dimana posisi tersebut akan menentukan tingkat temperatur.
Gambar 3 Superheater
Boiler
166 Kg/cm dan bertemp eratur 535c ini,setelah memutar sudu turbin HP maka
tekanannya hanya tinggal 31 Kg/cm d an temperaturnya 314c. Uap bekas
turbin HP terseb ut telah kehilanga n energi panasnya, untuk me mperoleh
energi panasnya kembali maka dilakukan perlakuan reheater sehingga uap
tersebut memp eroleh panasnya kembali (temperatur : 536c dan tekanan : 31
Kg/cm) untuk memutar sudu turbin IP yang kemudian diteruskan ke sudu turbin
LP.
Rancangan reheater mengikuti prinsip dasar yang sama dengan yang diberikan
pada superheater. Bagian reheater dapat diletakkan di sembarang tempat dalam
ketel tetap lokasi yang tepat tergantung pada bagaimana p erancang ketel uap
menyusun keseimbangan pe rpindahan panas secara keseluruhan. Tetapi harus
diingat bahwa dibawah kondisi operasi normal sebuah reheater menerima
kondisi yang berat seperti superheater.
Selama proses penaikan tekanan, kondisi mungkin lebih kritis mengin gat
pasokan uap pendingin untuk reheater ditentuka n oleh beban turbin. Sedangkan
untun superhea ter, pasokan uap pendingin dapat diberikan dengan m
engoperasikan drain (saluran buang). Karena pertimbangan seperti ini, reheater
kedua seringkali diletakkan dalam laluan gas segera setelah superheater kedua.
Utnuk mencapai temperature uap keluar yang tinggi yang dibutuhkan perancang
turbin, aliran uap reheater harus benar-benar berlawanan arah (counter flow).
Dalam beberapa rancangan ketel u ap dengan ruang bakar kembar atau
terpisah, reheater kedua diletakkan dalam satu ruang bakar, sedangkan
superheater kedua di ruang bakar ya ng lain.
Boiler
Gambar 7 Economizer
Economizer adalah alat yang berfungsi untuk memanaskan air setelah melewati
High Pressure Heater. Pemanasan dilaku kan dengan memanfaatkan panas dari
flue gas yang merupakan sisa dari pembakaran dalam furnace. Temperatur air
yang keluar dari Economize r harus dibawah temperatur jenuhnya untuk
mencegah terjadinya boiling dalam Economizer.Karena perpindahan panas yang
terjadi dalam Economizer merupakan konveksi, maka menaikkan luas
permukaan akan mempermudah perpindahan panas ke air.Inilah sebabnya
mengapa desain pipa Ecconomizer dibuat bertingkat .
Keuntungan:
Meningkatkan efisiensi unit k arena dengan memanfaatkan kalor flue gas untuk
memanaskan air, dapat mengurangi kebutu han kalor yang besar untuk
pemanasan air samppai terbentuk uap kering pada Superheater.
Biaya Operasi lebih ekonomis karena jumlah bahan bakar untuk pemanasan
pada Superheater menjadi lebih sedikit.
Maintenance Cost dapat dihe mat karena dengan adanya Economizer, thermal
shock pada pipa Boiler dapat dihindari.
Kerugian :
Desain pipa yang bertingkat akan menimbulkan masalah abu, terutama billa
batubara yang digunakan kadar abunya tinggi.
e. Downcomer
Merupakan saluran air dari Steam Drum ke Header yang berada di ba wah ruang
bakar dimana dari header, butirbutir air panas akan dipanaskan melalui pipa
pipa yang tersusun di dinding furnace. Aliran tersebut dap at dialirkan secara
alami atau paksa(bantuan po mpa) tergantung dari konstruksi boiler.
Gambar 8 Downcomer
Boiler
10
.
f. Wall Tube/Riser (Pipa-Pipa Air)
11
Boiler
12
2.
13
Boiler
14
Gambar 12 ID Fan
c. PA Fan
PA Fan hanya digunakan pada Boiler yang menggunakan bahan bakar batubara.
Berfungsi sebagai penghasil udara primer (Primary Air) yang digunakan sebagai
udara pengangkut serbuk batubara dari Pulverizer/Mill men uju Burner untuk
dibakar di furnace. PA fan menyuplai 25% udara pembakaran. Dimana udara
yang dihembuskan oleh PA fan adalah hot air yang didapatkan dari udara yang
sebelumnya telah d ipanaskan di air heater. Berfungsi untuk mengeringkan
batubara sehingga lebih mudah terbakar.
d. Air Heater
Air Heater (Pemanas Udara ) adalah alat yang berfungsi sebagai pemanas u dara
primary dan secondary di boiler. Air heater merupakan tempat perpindahan
panas yang besar didalam jalur udara dan gas buang dari boiler. Media pemanas
yang digunakan adalah gas buan g (flue gas) hasil pembakaran di Boiler
sebelum dibuang ke stack melalui Induced Draft Fan. Gas buang hasil
pembakaran di Boiler masih memiliki panas yang cukup tinggi (sekitar 380oC)
sehingga panasnya dapat dimanfaatkan sebagai pemanas udara. Dengan
digunakannya gas buang seb agai pemanas di air heater maka efisiensi unit bert
ambah baik karena tidak membutuhkan tambahan bahan bakar untuk
memanaskan air heater. Sel ain itu juga temperatur gas buang yang dikeluarkan
oleh stack menjadi rendah.
15
Hampir semua pemanas udara pada unit pembangkit modern adalah jenis r
egenerative yang merupakan kebalikan dari recupera tive. Karena menggunakan
air heater tipe reg enerative berarti menghemat tempat. Air heater re cuperative
adalah jenis air heater yang terdirri dari pipa-pipa dimana gas atau udara
mengalir di dalam pipa. Air heater regenerative sebagaima na diperlihatkan
pada gambar 2.24, terdiri dari susunan element. Element-element tersebut
digunaklan sebagai pemindah panas. Terdapat dua jenis dasar yaitu :
a. Susunan (pack) elemen tetap diam dan sedang tutup/tudungnya yang
mengalirkan udara melalui susunan elemen berputar.
b. Susunan (pack) elemennya yang berputar sedangkan tutupnya tetap
diam.
Masalah dalam airheater dapat terjadi apabila gas-gas buang memiliki t
emperature yang relative dingin, yaitu pada start up dengan pembakar minyak
(oil burners). Jika penyalaan pada pembakaran minyak tidak sempurna, maka
minyak bisa terkumpul dan menempel pada elemen air heater yang pada
akhirnya mengakibatkan kebakaran. Selain itu, permasalahan yang sering timbul
yaitu buntunya airheater. Disebabk an karena endapan flue gas yang mengalir.
Ha l tersebut sangat berbahaya karena dapat menyebabkan kebakaran air
heater.Dalam pengopera sian air heater temperatur gas dapat dipertahankan
dengan dua cara yaitu :
a. Damper bypass udara (air bypass dampers) Damper-damper bypass uda
ra ini mengalirkan udara sebelum melalui air heater sehingga sedikit
udara yang melewati air heater, dengan demikian tempera ture gas
dapat dipertahankan tetap tinggi.
b. Damper bypass economize r (economizer bypass dumper) atau dalam
des ain lain disebut hot gas taps
Damper ini menyalurkan gas panas dari bagian atas economizer dan
mengalirkan ke air heater. Sebagian gas meng alir kembali ke
economizer. Dengan demikian akan menaikkan temperature gas. Agar
tidak terjadi korosi, maka temperature gas kelu ar dipertahankan diatah
1100C.
Air Heater terdiri dari 3 jeni s yaitu Primary Air Heater (PAH), Secondary Air
Heater (SAH), dan Steam Coil Air Heater (SCAH).
a.
b.
c.
Berbeda dengan Primary Air Heater dan Secondary Air Heater, Steam
Coil Air Heater tidak menggunakan gas buang sebagai media
pemanasnya akan tetap i menggunakan Auxiliary Steam.
Boiler
16
17
sehingga udara bakar dan gas panas tersebut bercampur. Adapun dengan
pencampuran ini dapat meningk atkan effisiensi. Namun dengan penggunaan
gas reCirculating fan akan menambah biaya pemasangan dan perawatan.
2.3.3 Definisi dan Fungsi Komponen Sistem Bahan Bakar dan Pembakaran
Agar kualitas uap yang dihasilkan dari ketel uap sesuai dengan yang diinginkan
atau dibutuhkan maka dibutuhkan sejumlah panas untuk menguapkan air
tersebut, dimana panas tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar di
ruang bakar ketel. Untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna di dalam
ketel maka diperlukan beberapa syarat, yaitu:
1. Perbandingan pemakaian bahan bakar harus sesuai (cangkang dan fiber)
2. Udara yang dipakai harus mencukupi
3. Waktu yang diperlukan untuk proses pembakaran harus cukup.
4. Panas yang cukup untuk memulai pembakaran
5. Kerapatan yang cukup untuk merambatkan nyala api
6. Dalam hal ini bahan bakar yang digunakan adalah cangkang dan fiber.
Boiler
18
19
Boiler
20
Merupakan proses pengger usan oleh mill (roller mill) untuk menghancurkan
batubara.
2. Drying
Merupakan proses pengeringan batubara. Udara panas didapatkan dari air
heater yang disalurkan oleh PA fan. Udara tersebut juga berfungsi sebagai
pengangkut batubara menuju burner.
3. Classification
Berfungsi untuk menyaring batubara yang telah digrinding. Batubara yan g
telah mencapai mesh yang tertentu, akan diloloskan untuk dibakar. Namun,
batubara ya ng masih kasar, akamn jatuh ke fludized be d untuk dihaluskan
kembali.
d. Burner
Burner berfungsi untuk membakar batubara. Selain dari PA fan, udara
pembakaran juga didapatkan dari Secondary air yang berasal dari FD fan. Untuk
pembakaran awal, digunakan HSD (High Speed Diesel) karena lebih mudah
terbakar dari pada batubara. Kemudian se cara berkala, laju aliran HSD dikurangi
untuk digantikan dengan batubara. Pada akhirnya HSD berh enti dan batubara
digunakan secara penuh.
21
Gambar 20 Sootblower
Sootblower berfungsi untuk membersihkan deposit, abu atau slag dengan
menggunakan steam. Boiler-Boiler modern dilengkapi dengan pembersih abu
(sootblower) yang dapat dioperasikan dari jarak jauh (remot ely operated) dan
dikendalikan secara bergantian dan berurutan. Hal ini untuk mencegah adanya
kesalahan waktu (timing errors), menghemat tenaga kerja dan menjamin bahwa
blower-blower tersebut dioperasikan dengan urutan yang benar. Sehingga debu,
abu atau jelaganya dapat terbawa oleh aliran gas.
Uap yang digunakan untuk pembersihan abu biasanya diambil langsung dari
boiler, dari sisi keluar pemanas lanjut primer atau dari sisi masuk cold reheater.
Namun, uap d ari Boiler bantu (auxiliary boiler) pun dapat digu nakan. Tekanan
uap yang menuju ke masin g-masing blower diturunkan seperlunya oleh plat-plat
orifis (orifice plate). Pada pusat pemban gkit lain, udara bertekanan juga
digunakan sebagai media pembersih. Sistem sootblowing dengan udara
bertekanan ini memerlukan tambahan modal dan biaya untuk kompressor yang
berkapasitas besar.
Boiler
22
Jenis Sootblower
23
Boiler
24
1.
2.
3.
4.
Bila sootblower tertinggal dalam ruang bakar tanpa uap, maka akan
terjadi kerusakan. Bila supply listrik terganggu atau blower macet, maka
harus dikeluarkan dengan tan gan.
5.
Suhu metal air heater harus dijaga setinggi mungkin ketika sootblowing
dengan mem-by-pass udara atau resirkulasi udara panas.
25
Boiler
26
27
Boiler
28
29
30
Boiler
31
Boiler
32
-Minimalkan pemeliharaan dan downtime
-Melindungi dari korosi dan memperpanjang umur peralatan.
33
Boiler
34
35
36
Boiler
37
Feed Water
Feed Water yaitu air pengisi yang dimulai dari Deaerator Storage Tank
dan dipompa oleh Boiler Feed Pump melewati High Pressure Heater
(pemanas tekanan tinggi) dan Economizer selanjutnya menuju Steam
drum.
b. Air Penambah
Air penambah yaitu air yang digunakan untuk mengisi steam drum
melaluui kondensor jika levelnya kurang. Dimana air tesebut berasal dari
Raw Water Tank (RWT) yang dimurnikan di Water treatment
2.
Boiler
38
39
2.
Ukuran pipa Wall Tube menjadi lebih kecil karena dengan adanya
pompa, menghasilkan tekanan yang lebih tinggi sehingga dapat
mengalirkan air melalui pipa yang lebih kecil.
Boiler
40
3. Kesimpulan
1. Boiler atau ketel uap adalah suatu bejana/wadah yang di dalamnya berisi air
atau fluida lain untuk dipanaskan. Energi panas dari fluida tersebut selanjutnya
digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti untuk turbin uap, pemanas
ruangan, mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses konversi energi, boiler
memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan di dalam
bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja.
2. Boiler berfungsi untuk merubah air menjadi uap superheat yang
bertemperatur dan bertekanan tinggi. Proses memproduksi uap ini disebut
steam raising (pembuat uap). Unit/alat yang digunakan untuk membuat uap
disebut boiler atau lebih tepat steam generator (Pembangkit Uap).
3. Boiler memiliki beberapa fungsi komponen utama dalam pengoperasian,
diantaranya fungsi water dan steam drum, fungsi air dan gas system, fungsi fuel
dan firing system, furnace cleaning system, dan fungsi alat-alat bantu lainnya.
4. Fungsi utama Blowdown adalah untuk mengenalikan kualitas air di dala m
boiler. Hal ini
dilakukan dengan membuang keluar sebagian air di dalam Boiler tersebut. Jika
air dididihkan dan dihasilkan steam, padatan terlarut yang terdapat dalam air
akan tinggal di boiler
41
8. References