Download - Sistem Boiler
MAKALAH UTILITAS
SISTEM BOILER
OLEH :
AMI LESTARI NIM : 0610 3040 1011
ETCHI YUNTI RENI PRATIWI NIM : 0610 3040 1016
M. PERMANA RANGKUTI NIM : 0610 3040 1020
Kelas: 5 KIB
Dosen Pembimbing : Ir. Sofiah, M. T
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2012
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT atas nikmat dan karunia-Nya penyusun dapat menyelesaikan
penyusunan makalah berjudul pengertian humidifikasi ini. Salawat dan salam juga penyusun
persembahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat serta pengikutnya
sampai akhir zaman.
Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari
kesempurnaan. Untuk itu penulis masih mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun guna penyempurnaan makalah di masa datang.
Dalam penyelesaian makalah ini penyusun banyak mendapatkan bantuan dan pengarahan
dari berbagai pihak terutama dari dosen pembimbing. Maka pada kesempatan ini penyusun ingin
mengucapkan terima kasih yang tulus kepada Ir. Sofiah, M.T selaku dosen pembimbing mata
kuliah Utilitas.
Atas semua bantuan dan bimbingan yang telah diberikan kepada penulis, semoga akan
mendapatkan imbalan yang setimpal dari Allah SWT. Akhir kata penyusun mengharapkan
semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna baik bagi penyusun maupun bagi pembaca,
Amin.
Palembang, November 2012
Penyusun
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Sebuah pabrik mempunyai dua sistem proses utama, yaitu sistem pereaksian dan sistem
proses pemisahan & pemurnian. Kedua sistem tersebut membutuhkan kondisi operasi pada suhu
dan tekanan tertentu. Dalam pabrik, panas biasanya ‘disimpan’ dalam fluida yang dijaga pada
suhu dan tekanan tertentu. Fluida yang paling umum digunakan adalah air panas dan uap air
karena alasan murah dan memiliki kapasitas panas tinggi. Fluida lain biasanya digunakan untuk
kondisi pertukaran panas pada suhu di atas 100 oC pada tekanan atmosfer. Air atau uap air
bertekanan (dinamakan kukus atau steam) mendapatkan panas dari ketel uap (boiler).
Sistem pemindahan panas bertugas memberikan panas dan menyerap panas. Misalnya,
menyerap panas dari sistem proses yang menghasilkan energi seperti sistem proses yang
melibatkan reaksi eksotermik atau menyerap panas agar kondisi sistem di bawah suhu ruang atau
suhu sekitar. Untuk penyerap panas agar suhu di bawah suhu ruang biasanya pabrik
menggunakan refrigerant, bahan yang sama dengan yang bekerja pada lemari es. Penggunaan air
sebagai media pendingin juga dibatasi sifat fisiknya, yaitu titik didih dan titik beku. Suhu air
pendingin perlu dikembalikan ke suhu sekitar atau suhu ruang agar bisa difungsikan kembali
sebagi pendingin. Sistem pemroses yang melakukan ini adalah cooling tower.
Cooling tower, boiler dan tungku pembakaran merupakan sistemsistem pemroses untuk
sistem penyedia panas dan sistem pembuang panas. Kedua sistem proses ini bersama-sama
dengan sistem penyedia udara bertekanan, sistem penyedia listrik dan air bersih untuk kebutuhan
produksi merupakan sistem penunjang berlangsungnya sistem proses utama yang dinamakan
sistem utilitas. Kebutuhan sistem utilitas dan kinerjanya tergantung pada seberapa baik sistem
utilitas tersebut mampu ‘melayani’ kebutuhan sistem proses utama dan tergantung pada efisiensi
penggunaan bahan baku dan bahan bakar.
Pabrik tidak harus mempunyai sistem pemroses utilitas sendiri.Listrik misalnya, pabrik
bisa membelinya dari PLN jika kapasitas PLN setempat mencukupi atau membeli dari pabrik
tetangga. Demikian pula untuk unit pengolahan limbah, unit penyedia uap air & air pendingin
dan unit penyedia udara bertekanan.
Penggunaan/ konsumsi energi pada suatu pabrik sangat mempengaruhi keberlangsungan
pabrik itu baik menyangkut total cost yang dikeluarkan hingga harga produk yang akan dijual.
Oleh karena itu dalam suatu sistem industri di pabrik harus diupayakan untuk menggunakan
energi seminimal dan seefisien mungkin. Dari semua alat di industri, akan dihitung secara cermat
berapa energi minimum yang diperlukan dan berapa energy lost yang diijinkan supaya alat itu
bisa bekerja secara maksimal.
Boiler merupakan salah satu komponen vital dalam suatu pabrik. Boiler digunakan untuk
mengubah fase working fluid menjadi steam yang selanjutnya panas yang disimpan pada steam
itu dimanfaatkan untuk memanaskan sistem yang lain yang ada di pabrik. Sistem boiler terdiri
atas bejana tekan, furnace dengan burner, blower fan dan pompa bahan bakar. Selanjutnya sistem
ini akan terhubung dengan sistem pemipaan saluran bahan bakar, sistem pemipaan steam atau air
panas dan cerobong (stack).
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam makalah ini adalah :
1. Apa itu boiler?
2. Apa saja komponen-komponen yang terdapat dalam boiler?
3. Bagaimana prinsip kerja pada boiler?
4. Bagaimana klasifikasi boiler?
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
1. Dapat mengetahui tentang boiler.
2. Dapat mengetahui apa saja komponen-komponen yang terdapat dalam boiler.
3. Dapat mengetahui prinsip kerja dari boiler.
4. Dapat mengetahui klasifikasi boiler.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Definisi Boiler
Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai
terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian
digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan
murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi
steam, volumnya akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang
menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan
yang harus dikelola dan dijaga dengansangat baik.
Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar.
Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan
steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam
mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui
sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur
menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar
adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk
menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan
bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.
Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua
sumber air umpan adalah:
(1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan
(2) Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang
boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan
economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas
buang.
2.2 Proses Kerja Boiler
Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan,
temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan.
Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur
rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan
perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam
suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and
industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor
menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi
listrik (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 tekanan-temperatur rendah dapat
dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler.
Sebelum menjelaskan keanekaragaman boiler, perlu diketahui komponen dari
boiler yang mendukung teciptanya steam, berikut komponen-komponen boiler:
- Furnace
Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace
siantaranya : refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and
discharge door.
- Steam Drum
Komponen ini merupakan tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam.
Steam masih bersifat jenuh (saturated steam).
- Superheater
Komponen ini merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main
steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.
- Air Heater
Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara
luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam
tungku pembakaran.
- Economizer
Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari
air yang terkondensasi dari sistem sebelumnya maupun air umpan baru.
- Safety valve
Komponen ini merupakan saluran buang steam jika terjadi keadaan dimana tekanan
steam melebihi kemampuan boiler menahan tekanan steam.
- Blowdown valve
Komponen ini merupakan saluran yang berfungsi membuang endapan yang berada di
dalam pipa steam.
2.3 Klasifikasi Boiler
Setelah mengetahui proses singkat, sistem boiler, dan komponen pembentuk
sistem boiler, perlu diketahui keanekaragaman boiler. Berbagai bentuk boiler telah
berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler
sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi lingkungan dan
produk steamseperti apa yang akan dihasilkan. Berikut klasifikasi boiler yang telah
dikembangkan:
1. Berdasarkan tipe pipa :
- Fire Tube
Tipe boiler pipa api memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan
tekanan steam yang rendah.
Cara kerja : proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas yang
dihasilkan dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Besar dan
konstruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan boiler
tersebut.
- Water Tube
Tipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan
tekanan steam yang tinggi.
Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang
dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut
dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudiansteam yang dihasilkan
terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuahsteam-drum. Sampai tekanan dan
temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan primary superheater
baru steamdilepaskan ke pipa utama distribusi. Didalam pipa air, air yang
mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut
di dalam air tesebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus diperhatikan
terhadap tipe ini.
Karakteristik water tube boiler yaitu :
o Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi
pembakaran.
o Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air.
o Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.
Gambar Diagram Sederhana Water Tube Boiler
Tabel 1. Keuntungan dan Kerugian boiler berdasarkan tipe pipa
2. Berdasarkan bahan bakar yang digunakan :
- Solid Fuel
Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku
pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan
bahan bakar cair dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika
dibandingkan dengan boiler tipe listrik.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Fire Tube Proses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkan setting khusus
Tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 bar
Investasi awal boiler ini murah
Kapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube
Bentuknya lebih compact dan portable
Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya.
Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler
Nilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack
2 Water Tube Kapasitas steam besar sampai 450 TPH
Proses konstruksi lebih detail
Tekanan operasi mencapai 100 bar
Investasi awal relatif lebih mahal
Nilai effisiensinya relatif lebih tinggi dari fire tube boiler
Penanganan air yang masuk ke dalam boiler perlu dijaga, karena lebih sensitif untuk sistem ini, perlu komponen pendukung untuk hal ini
Tungku mudah dijangkau untuk melakukan pemeriksaan, pembersihan, dan perbaikan.
Karena mampu menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang lebih besar, maka konstruksinya dibutuhkan area yang luas
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara
percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah
kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.
- Oil Fuel
Tipe boiler bahan bakar cair memiliki karakteristik : harga bahan baku
pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai effisiensi dari
tipe ini lebih baik jika dbandingkan dengan boiler bahan bakar padat dan listrik.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara
percampuran bahan bakar cair (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan
sumber panas.
- Gaseous Fuel
Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku
pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi
dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan
bahan bakar.
Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas
(LNG) dengan oksigen dan sumber panas.
- Electric
Tipe boiler listrik memiliki karakteristik : harga bahan baku pemanasan
relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar
cair. Nilai effisiensi dari tipe ini paling rendah jika dbandingkan dengan semua
tipe boiler berdasarkan bahan bakarnya.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai
sumber panas.
Tabel 2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Solid FuelBahan baku mudah didapatkan.
Sisa pembakaran sulit dibersihkan
Murah konstruksinya.Sulit mendapatkan bahan baku yang baik.
2 Oil FuelSisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan.
Harga bahan baku paling mahal.
Bahan bakunya mudah didapatkan.
Mahal konstruksinya.
3 Gaseous FuelHarga bahan bakar paling murah.
Mahal konstruksinya.
Paling baik nilai effisiensinya.
Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi.
4 ElectricPaling mudah perawatannya.
Paling buruk nilai effisiensinya.
Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya.
Temperatur pembakaran paling rendah.
3. Berdasarkan kegunaan boiler :
- Power Boiler
Tipe power boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai
penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steamdigunakan untuk
menjalankan proses industri.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube
boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar,
sehingga mampu memutar steam turbin dan menghasilkan listrik dari generator.
- Industrial Boiler
Tipe industrial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai
penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses industri dan sebagai
tambahan pemanas.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe
water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas
yang besar dan tekanan yang sedang.
- Commercial Boiler
Tipe commercial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya
sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai tambahan
untuk menjalankan proses operasi komersial.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe
water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas
yang besar dan tekanan yang rendah.
- Residential Boiler
Tipe residential boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai
penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire tube
boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah.
- Heat Recovery Boiler
Tipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya
sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai. Hasilsteam ini
digunakan untuk menjalankan proses industri.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube
boiler atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan
kapasitas yang besar.
Tabel 3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Power Boiler
Dapat menghasilkan listrik dan sisa steam dapat menjalankan proses industri.
Konstruksi awal relatif mahal.
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggi
Perlu diperhatikan faktor safety.
2Industrial Boiler
Penanganan boiler lebih mudah.
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif murah.
3Commercial Boiler
Penanganan boiler lebih mudah.
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif murah.
4Residential Boiler
Penanganan boiler lebih mudah.
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif murah.
5Heat Recovery Boiler
Penanganan boiler lebih mudah.
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif murah.
4. Berdasarkan konstruksi boiler :
- Package Boiler
Tipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di
pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler.
- Site Erected Boiler
Tipe site erected boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan
di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman dilakukan per komponen.
Tabel 4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1Package Boiler
Mudah pengirimannya.Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya.
Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan setelah pengiriman.
Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen boiler.
2Site Erected Boiler
Tekanan dan kapasitas kerjanya dapat disesuaikan keinginan.
Sulit pengirimannya, memakan biaya yang mahal.
Komponen-komponen boiler dapat dipadukan dengan produsen lain.
Perlu waktu yang cukup lama setelah boiler berdiri, setelah proses pengiriman.
5. Berdasarkan tekanan kerja boiler :
- Low Pressure Boilers
Tipe low pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan
steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan
dibawah 160 psig atau temperatur dibawah 250 0F
- High Pressure Boilers
Tipe high pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan
steam operasi diatas 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan diatas
160 psig atau temperatur diatas 250 0F
Tabel 5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Low Pressure
Tekanan rendah sehingga penanganannya tidak terlalu rumit
Tekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat membangkitkan listrik.
Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler
2 High Pressure
Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri
Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu diperhatikan aspek keselamatannya.
Area yang dibutuhkan besar dan biaya konstruksi lebih mahal dari low pressure boiler
6. Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar :
- Stoker Combustion
Tipe stoker combustion memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan
bahan bakar padat untuk melakukan pembakaran, bahan bakar padat dimasukkan
kedalam ruang pembakaran melalui conveyor ataupun manual. Tipe ini memiliki
sisa pembakaran yang harus diatangani berupa bottom ash atau fly ash yang dapat
mencemari lingkungan.
- Pulverized Coal
Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan ball mill atau
roller mill sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 1 mm. kemudian batu
bara berupa bubuk ini disemprotkan ke dalam ruang pembakaran.
- Fluidized Coal
Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan crusher, sehingga
batu bara memiliki ukuran kurang dari 2 mm. Pada proses ini pembakaran
dilakukan dalam lapisan pasir, batu bara akan langsung membara jika mengenai
pasir.
- Firing Combustion
Tipe firing memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar
cair, padat, dan gas untuk melakukan pembakaran, pemanasan yang terjadi lebih
merata.
Cara kerja : bahan bakar cair digunakan sebagai preliminary firing
fueldimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah tercapai
temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal nozzle atau gas
nozzle.
Tabel 6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1Stoker Combustion
Konstruksinya relatif sederhana.
Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak
Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung.
Effisiensi relatif rendah
2 Pulverized Efisiensi relatif tinggiKonstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.
Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran.
3 Fluidized Bed Efisiensi relatif tinggiKonstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.
Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C sehingga tidak menimbulkan NOX
4 FiringLimbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikit
Konstruksi relatif rumit, perlu nozzle.
Panas yang dihasilkan lebih merataEffisiensi relatif lebih baik
7. Berdasarkan material penyusun boiler :
- Steel
Tipe boiler dari bahan steel memiliki karakteristik : bahan baku utama
boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam.
- Cast Iron
Tipe boiler dari bahan cast iron memiliki karakteristik : bahan baku utama
boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steam.
Tabel 7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Steel Kuat dan tahan lama. Biaya relatif mahal.
Dapat dialiri steam untuk tekanan tinggi.
Konstruksi lebih rumit.
2 Cast Iron Biaya relatif murah. Rentan dan mudah rusak.
Konstruksi lebih sederhana.
Dapat dialiri steam untuk tekanan yang terbatas.
2.4 Fungsi Ketel Uap
Boiler atau ketel uap berfungsi sebagai pesawat konversi energy yang
mengkonversikan energy kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energy panas.
Boiler terdiri dari dua komponen utama yaitu :
1. Dapur (furnace), sebagai alat untuk mengubah energy kimia menjadi energy panas.
2. Alat penguap (evaporator) yang mengubah energy pembakaran (energy panas)
menjadi energy potensial uap.
Kedua komponen tersebut di atas telah dapat untuk memungkinkan sebuah boiler untuk
berfungsi. Sedangkan komponen lainnya adalah :
1. Corong asap dengan system tarikan gas asapnya, memungkinkan dapur berfungsi
secara efektif.
2. System perpipaan, seperti pipa api pada boiler pipa api, pipa air pada boiler pipa air
memungkinkan system penghantaran kalor yang efektif antara nyala api atau gas
panas dengan air boiler.
3. System pemanas uap lanjut, system pemanas udara pembakaran serta sistm pemanas
air pengisi boiler berfungsi sebagai alat untuk menaikkan efisiensi boiler.
2.5 Bidang Pemanas
Bagian penghantar panas sebuah ketel terdiri dari alat penguap, pemanas lanjut,
pemanas ulang dan penguap yang disebut bidang pemanas primer. Sedangkan bidang
pemanas udara dan ekonomiser disebut bidang pemanas sekunder.
2.5.1 Bidang Pemanas Primer
Bidang pemanas primer pada ketel terdiri dari bagian evaporator (penguap),
bidang pemanas lanjut (super heater) dan bagian pemanas ulang (reheater) bila system
memakai sebuah turbin pemanas ulang (reheater turbine). Permukaan evaporator
biasanya diletakkan pada bagian terpanas dari zona pembakar. Air yang mendidih di
dalam pipa water wall melindungi pipa dari pemanasan lanjut (over heating).
2.5.2 Bidang Pemanas Sekunder
Bidang pemanas sekunder memperoleh panas dari gas asap setelah gas tersebut
menyerahkan sebagian panasnya ke bidang pemanas primer. Untuk memperoleh efisiensi
ketel yang tinggi, suhu gas asap harus serendah mungkin. Ada 2 jenis bidang bidang
pemanas sekunder, yaitu ekonomiser memindahkan panas dari gas asap ke air pengisi
ketel, sementara pemanas udara memindahkan energy gas asap ke udara pembakaran.
2.6 Perpindahan Panas dalam Dapur
Dalam dapur terjadi hantaran kalor dari sumber panas (hasil pembakaran bahan
bakar) terhadap bidang pemanas secara pancaran dan rambatan (radiasi dan konduksi).
Bidang pemanasan menghantar panas air ketel secara konveksi. Perhitungan
hantaran kalor dalam dapur ketel secara rambatan biasanya diabaikan. Ada 2 type
hantaran kalor secara pancaran yaitu hantaran kalor secara langsung dan tidak langsung.
Hantaran langsung terjadi dari nyala yang bercahaya, panggangan (kisi) bahan bakar
yang sedang terbakar, hasil pembakaran yang tidak bersinar. Hantaran tidak langsung
terjadi dari lapisan dinding dapur.
2.7 Permasalahan Pada Boiler
Bahaya yang sering timbul dalam pembuatan uap (steam) menggunakan air yang
tidak memenuhi persyaratan adalah :
Pembentukan kerak dan endapan di dalamnya termasuk akibat sampingnya.
Terjadinya macam-macam korosi pada dinding-dinding/ pipa-pipa ketel uap.
Timbulnya proses-proses pembusaan (foaming), priming dan carry over.
Terjadinya caustic embrittlement.
2.7.1 Pembentukan Kerak dan Endapan
Terbentuknya kerak dan endapan pada dinding-dinding atau pipa-pipa boiler
merupakan hal yang serius dalam produksi uap. Sebab utama terjadi kerak adalah
menurunnya daya larut garam-garam yang membentuk kerak-kerak pada suhu tinggi.
Mekanisme pembentukan kerak pada dinding boiler adalah sebagai berikut : Lapisan air
yang berada dekat dinding boiler ( berupa fil tipis) menjadi lebig pekat dibandingkan
dengan air yang berada disebelah dalamnya, sehingga kelamaan akan menebal, mengeras
dan terjadilah kerak yang menempel pada dinding boiler.
Kerak merupakan lapisan isolasi yang mempunyai daya hantar yang rendah,
sehingga mengurangi efisiensi pembentukan uap. Sebagai contoh kerak dengan ketebalan
2 mm dapat menurunkan efisiensi sampai 10 %, yang berarti pemborosan bahan bakar,
tetapi yang lebih berbahaya bagi terjadinya pemanasan berlebih (overheating) dinding
boiler yang dapat merusak uap secara keseluruhan.
Jenis- jenis kerak yang timbul akibat air pengisi boiler yang tidak baik adalah :
Kerak Karbonat (CaCO3)
Kerak Gips (CaSO4)
Kerak Silikat (CaSiO3)
Kerak Analciet (Na2O, Al2O3 dan SiO2.4H2O)
Endapan atau kerak lumpur
Ciri-ciri Kerak yang terjadi pada boiler :
1. Kerak kalsium karbonat : keras dan padat, kristalnya halus, rapuh dan larut asam.
2. Kerak silikat : keras seperti poselen dan tidak larut dalam asam.
3. Kerak analciet : keras seperti porselen, kristalnya lebih halus, sangat padat,
melekat sangat kuat pada logam (dinding/pipa ketel), mempunyai daya hantar
yang sangat rendah dan tidak larut dalam asam.
4. Kerak / endapan besi : warna coklat kehitam-hitaman dan larut dalam asam.
Usaha pencegahan terhadap akibat buruk pemakaian air pengisi boiler yang tidak
baik :
o Melakukan pengolahan air secara baik dan teliti sesuai petunjuk yang telah
diberikan oleh laboratorium.
o Hindari pemakaian air pengisi boiler tanpa mengetahui komposisi kimia yang
dikandungnya
o Hindari pemakaian air tanpa pengolahan terlebih dahulu
o Melakukan pengurasan secara kontinyu
o Hindari adanya garam yang berbahaya dalam air pengisi boiler
2.7.2 Korosi
Penyebab korosi pada boiler adalah : pH yang terkandung di dalam air terlalu
rendah, gas-gas yang masih ada di dalam air seperti oksigen, karbon dioksida dan lain-
lain, garam-garam seperti magnesium klorida dan besi sulfat yang tinggi kadarnya, aliran
listrik lokal, reaksi antara basa/bahan dan uap yang terjadi karena sirkulasi uap dan air
kurang sempurna, tegangan-tegangan pada bagian yang di las, keeling-keling dan
sambungan-sambungan.
Usaha pencegahan terhadap korosi adalah :
pH air tidak terlalu rendah
pH air harus disesuaikan dengan tekanan kerja yang dibutuhkan (pH berkisar
7-10)
Mengurangi garam-garam magnesium klorida dan besi sulfat yang
disesuaikan dengan syarat kualitas pengisi boiler
Menghindari /mengurangi gas-gas yang larut dalam air pengisi boiler, seperti
oksigen, karbon dioksida, dan lain-lain
Menghindari terjadinya sirkulasi uap dan air yang kurang sempurna di dalam
boiler karena kesalahan desain
Pemeliharaan boiler terutama jika boiler sedang tidak digunakan.
2.7.3 Pembusaan (Foaming) – Primming – Carry Over
Pembusaan kadang-kadang disertai loncatan-loncatan air boiler bersama-sama
dengan uap, maka kejadian itu disebut Primming. Jika proses tadi dilanjutkan dengan
loncatan-loncatan kecil air boiler dengan uap disebut “carry over”. Ketiga proses tersebut
sebenarnya dapat diistilahkan dengan “carry over” saja, yang diawali dengan foaming
yang selanjutnya terjadi priming dan carry over. Usaha-usaha pencegahan terhadap
timbulnya “carry over” yaitu :
o Membatasi /menghilangkan minyak dalam air
o Mengurangi zat-zat padat yang terlarut dalam air
o Melaksanakan pengurasan
2.7.4 Caustic Embrittlement
Caustic Embrittlement adalah akibat rusaknya pelat boiler karena :
Adanya rongga-rongga halus pada tempat-tempat las atau kelingan-kelingan
Adanya tegangan pada bahan boiler
Konsentrasi larutan alkali hidroksida yang tinggi yaitu 75.000 – 500.000 ppm
Usaha-usaha pencegahan timbulnya Caustic Embrittlement :
o Hindari adanya rongga-rongga halus pada tempat las/kelingan
o Hindari terjaidinya tegangan pada bahan boiler
o Hindari konsentrasi larutan alkali yang tinggi
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Boiler atau ketel uap berfungsi sebagai pesawat konversi energy yang mengkonversikan
energy kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energy panas.
Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem
air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.
Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air
umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah
terjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol
produksi steam dalam boiler.
Komponen-komponen boiler yaitu :
- Furnace
- Steam Drum
- Superheater
- Air Heater
- Economizer
- Safety valve
- Blowdown valve
DAFTAR PUSTAKA
Zulkarnain, dkk. 2012. Modul Utilitas. Palembang : POLSRI.
Febrianta. 2008. Klasifikasi Boiler. (http://febriantara.wordpress.com/2008/10/24/klasifikasi-
boiler, di akses pada tanggal 15 Oktober 2012).
Poernomoe. 2009. Utilitas Energi Sistem Boiler di Industri.
(http://poernomoe.wordpress.com/2009/04/02/utilitas-energi-sistem-boiler-di-industri, diakses
pada tanggal 15 Oktober 2012).