Definisi dan Fungsi Boiler

1 Definisi dan Fungsi Boiler Deni Kriswana 4213100032 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Keputih, Sukolilo, Surabaya 60111 1. Latar Belakang Uap air merupakan gas yang timbul akibat perubahan fase air menjadi uap dengan cara pendidihan (boiling). Untuk melakukan proses pendidihan diperlukan energi panas yang diperoleh dari sumber panas, misalnya dari pembakaran bahan bakar (padat, cair, gas), tenaga listrik dan gas panas sebagai sisa proses kimia serta tenaga nuklir. Sudah beribu-ribu tahun manusia melakukan proses perebusan (boiling) air menjadi uap air, tetapi baru dua abad ini ditemukan bagaimana cara mempergunakan uap untuk kebutuhan yaitu dengan diciptakannya boiler. Boiler menghasilkan uap dan uap yang dihasilkan ini dapat dugunakan untuk membangkitmenjadi uakn listrik, menggerkkan turbin dan sebagianya. Pada dasarnya boiler adalah suatu wadah yang berfungsi sebagai pemanas air dalam suatu industri proses. Panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. 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 didihkan sampai menjadi steam, volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dengan baik. Bahan bakar yang digunakan untuk memanaskan boiler bisa berupa gas, minyak dan batu bara. Di Indonesia bahan bakar yang umum digunakan adalah solar. Pemahaman lebih lanjut mengenai boiler akan dibahas pada makalah ini. 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

2

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.

2. Definisi dan Fungsi Boiler 2.1 Definisi Umum Boiler Menurut Djokosetyardj M.J (1990), boiler merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan uap/steam untuk berbagai keperluan. Jenis air dan uap air sangat dipengaruhi oleh tingkat efisiensi boiler itu sendiri. Pada mesin boiler, jenis air yang digunakan harus dilakukan demineralisasi terlebih dahulu untuk mensterilkan air yang digunakan, sehingga pengaplikasian untuk dijadikan uap air dapat dimaksimalkan dengan baik. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan komponen economizer untuk meningkatkan efisiensi dari uap air yang dihasilkan. Boiler adalah wadah bertekanan yang dirancang untuk memanaskan air atau menghasilkan uap, yang kemudian dapat digunakan untuk memberikan ruang pemanasan dan / atau pemanasan air layanan untuk bangunan. Dalam sebagian besar aplikasi bangunan pemanasan komersial, sumber pemanasan dalam boiler adalah gas alam. Minyak sebagai pembakar dan pemanas resistensi listrik dapat digunakan juga. Uap lebih disukai daripada air panas di beberapa aplikasi, termasuk pendingin penyerapan, dapur, binatu, sterilisasi, dan peralatan uap didorong. Boiler memiliki beberapa kekuatan yang telah membuat mereka seperti fitur umum bangunan. Mereka memiliki umur panjang, dapat mencapai efisiensi hingga 95% atau lebih, menyediakan metode yang efektif pemanasan bangunan, dan dalam kasus sistem steam, memerlukan sedikit atau tidak ada energi pemompaan. Namun, biaya bahan bakar dapat cukup besar, pemeliharaan rutin diperlukan, dan jika pemeliharaan tertunda, perbaikan dapat mahal. Pedoman untuk pembangunan, pengoperasian, dan pemeliharaan boiler disediakan terutama oleh ASME (American Society of Mechanical Engineers), yang menghasilkan sumber daya berikut: - Aturan untuk pembangunan boiler pemanas, Boiler dan Pressure Vessel Kode, Bagian IV-2007. - Aturan Direkomendasikan untuk perawatan dan pengoperasian boiler pemanas, Boiler dan Pressure Vessel Kode, Bagian VII-2007. 2.2 Fungsi Umum Boiler 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).

Definisi dan Fungsi Boiler

3

2.3 Definisi dan Fungsi Komponen Boiler 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. 2.3.1 Definisi dan Fungsi Komponen Water dan Steam Sistem a. Steam Drum Steam drum adalah suatu alat yang digunakan untuk menampung air yang berasal dari economizer untuk dipanaskan deng an metode siklus air natural yakni air akan beersirkulasi akibat adanya perbedaan berat jenis (sirku lasi alamiah) dimana air yang temperaturnya leebih rendah akan turun dan air yang temperaturnya tinggi akan naik ke drum sambil melepaska n uapnya untuk dipisahkan antara uap dan airnya pada peralatan separator dan dryer.

Gambar 1 Boiler dan Bagian –Bagian Boiler Bagian-bagian dari steam drum ada lah sebagai berikut : 1. Feed Inlet Water Feed inlet water berfungsi sebagai saluran untuk memasukkan air dari economizer. Setiap saluran air pengisi dihubungkan ke suatu pipa pembagi di bagian d alam drum yang mempunyai sederetan lubang-lubang kecil sepanjang drum, sehingga dapat mendistribusikan air pengisi merata sepanjang Drum. 2. Riser Tubes Riser tubes merupakan saluran untuk memasukkan water and steam y ang berasal dari wall tube. Terdapat banyak saluran masuk merata sepanjang drum. 3. Baffle Plates Baffle plates berfungsi untuk memadu campuran air dan uap dari pi pa-pipa riser ke separator. Pada saat yang sama, ia menahan air dalam drum agar bebas dar i gangguan yang disebabkan oleh gelembung -gelembung uap. 4. Primary and Secondary Separator

4

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.

Gambar 2 Separator Cyclone 5. Dryer Dryer (pengering) digunakan sebagai pemisah tingkat kedua untuk membebaskan hampir semua air dari uap sebelum dialirkan ke superheater. Suatu pengering terdiri da ri lempengan baja berbentuk V atau W yanng dijajar secara berapatan, dengan uap mengalir antara lempengan membuat satu atau lebihh perubahan arah yang tejam dan melempar partikel air yang lebih berat untuk kontak denngan lempengan-lempengan tersebut. Air turun di atas lemp engan ke sisi bawah pengering dan dikembalikan ke air ketel. Kecepatan dari uap pada pengering tidak boleh terlalu tinggi atau akaan terjadi resiko masuknya kembali air yang telah melekat pada lempengan dan


5

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

Gambar 4 Sirkuit Superheater

Boiler

6

Superheater tipe platen Superheater ini terdiri dari sejumlah pipa-pipa tersusun rapat yang dillas satu terhadap yang lain sehingga terjadi konntak singgung untuk membentuk “platen” bagian rata. Platen - platen ini digantung pada bagian atas ruang bakar dengan permukaan paralel terhadap aliran gas dan jarak elemen-elemen yang berkesebelahan paling sedikit selebar 610 mmm. timbul resiko pengendapan (deposit) kerak (deposited) pada pipa, tetapi dengan jarak 610 mm, tidak mungkin endapan tersebut akan menghubbungkan celah antara deretan elemen. Superheater tipe platen memanfaatkan komponen panas radiasi gas asap sebelum gas tersebut meninggalkan daerah ruang bakar masuk ke daerah konveksi. Bagaaimanapun harus terjadi pembakaran yang sempurna sebelum bas masuk superheater platen, atau dengan kata lain tidak boleh ada penyalaan api pada titik ini. Gas asap tersebut mempunyyai perimbangan energi panas radiasi yang masih cukup tinggi meskipun pancaran (emissivity) sebagian besar jenis ini tidak bercahaya (non-luuminous). Hal ini merupakan alasan untuk suatu jarak-bagi elemen yang lebar mengingat makin tipis lapisan gas antara elemen makin rendah pancaran (radiasi). Aliran uap yanng melalui platen adalah parallel terhadap aliran gas. Atau dengan kata lain, pipa-pipa yang menghadap ke gas yang paling panas dipasok deengan uap paling dingin. Hal ini membantu untuk menjaga temperature logam pipa turun ke tingkat yang dapat diterima dengan memberikan pengaruh pendinginan secara maksimum. c. Reheater

Gambar 5 Letak Reheater Reheater adalah suatu alat yang digunakan untuk memanaskan (me naikan) kembali temperatur uap super heater setelah melakukan kerja memutar sudu turbin sisi tekanan tinggi (turbin high pressure). Uap super heat yang bertekanan


7

166 Kg/cm² dan bertemp eratur 535°c ini,setelah memutar sudu turbin HP maka tekanannya hanya tinggal 31 Kg/cm² d an temperaturnya 314°c. 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 : 536°c dan tekanan : 31 Kg/cm²) 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.

Gambar 6 T-S Diagram Reheater a) 1-2 Proses ekspansi steam t urbin. Terjadi penurunan temperature dan tekanaan. b) 2-3 Proses reheater. Terjadi kenaikan temperatur dan entropy pada tekanan tetap. Steam mengalami kenaikan temperature dan entropy yang didapatkan dari panas flue gas. c) 3-4 Proses ekspansi steam turbine. Terjadi penurunan temperature dan

Boiler

8

tekaanan. Fase steam berubah menjadi uap basah. d) 4-5 Proses kondensasi pada kondensor. Terjadi penurunan entropy pada teemperature tetap. Fase uap basah berubah mennjadi saturated vapor (cair jenuh). e) 5-6 Proses pemompaan deengan condensate Pump. Terjadi kenaikan temperature dan tekanan. Semua saturated vapor berubah menjadi cair. f) 6-1 Proses pemanasan pada furnace. Air dipanaskan secara bertahap mulai dari steam drum, downcomer, wall tube dan superheater untuk mengubah fase cair menjadi superheated steam. g) Kembali ke proses awal Oleh karena itu, “ruang bakar panas lanjut” itu dig unakan untuk menaikkan tekanan sehingga mencegah persoalan te mperature logam dari reheater secara keseluruhan. Reheater pertama biasanya diletakkan segeera sebelum saluran gas masuk economizer. Ia adalah tipe membuang air sendiri yang horizontal, yang disusun untuk pemindah panas aliran counter flow. d. Economizer

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 .


9

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, butir–butir 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)

Gambar 9 Wall Tube Wall tube merupakan susunan pipa-pipa yang berada pada sisi dinding sepanjang furnace. Bertujuan agar terjadi perpindahan panas dari ruang bakar ke water. Dimana dalam wall tube, sebagian water akan berubah men adi steam. Pipa-pipa air memperoleh air dari header bagian bawah ruang bakar. Pipa-pipa header tersebut diisi oleh downcomer yang mengalirkan air dari rrum, turun ke bawah melalui bagian luar dari ketel dan mengisi header bawah. K arena itu selama adanya pembakaran, air dari pipa- pipa naik ke dalam Drum melalui wall tube da n air yang lebih dingin dari Drum turun ke bawah melalui downcomer, mengisi pipa-pipa air g. Boiler Circulating Pump


11

Gambar 9 Boiler Circulating Pump Boiler Circulating Pump berfungsi untuk membantu mengalirkan air dari downcomer menuju wall tube. Pompa ini mer upakam jenis sentrifugal yang digerakkan ol eh motor listrik. Pompa menggunakan water sebagai media pendingin. Penggunaan pompa sirkulasi bantu memiliki keuntungan sebagai berikut : a. Dapat menggunakan pipa-pipa yang diameternya lebih kecil dengan material yang sedikit lebih tipis dibandingkan Boiler dengan sirkulasi alamiah. b. Aliran ke kelompok pipa-pi pa ataupun masing-masing pipa dapat diatur den gan penggunaan pelat berlubang (orifice) de ngan ukuran yang tepat. Hal ini memungkin kan desain yang memiliki aliran lebih tinggi untuk zona-zona dengan laju perpindahan pana s yang tinggi dan laju aliran yang lebih renda h untuk zona-zona perpindahan panas dalam bagian Boiler yang lebih tinggi. Namun, memiliki beberapa kerugia n antara lain : a. Biaya untuk penyediaan dan pemeliharaan pompa sirkulasi. b. Perlu ditambah instrumentasi dan pengatur (control) yang teliti untuk perlindungan terhadap konsekuensi dari kegagalan instalasi pompanya. c. Memerlukan daya listrik karena pompa beroperasi secara kontinyu. 2.3.2 Definisi dan Fungsi Komponen Air dan Gas Sistem

Boiler

12

Gambar 10 Silus Air dan Gas Sistem a. FD Fan FD Fan atau yang disebut juga dengan kipas tekan paksa adalah merupaka n suatu alat yang digunakan untuk memasok atau mensupply udara bakar yang akan digunakaan untuk proses pembakaran pada ruang bakar. Ki pas ini terdiri dari sebuah fan dan digerakan oleh motor, dan untuk setiap unit biasanya terdiri dari dua buah fan dan termasuk jenis aksial fan. FD fan menyuplai 50 % kebutuhan udara pembakaran. Udara untuk pembakaran didorong oleh FD Fan (Force Draught Fan). F D Fan biasanya terletak di lantai dasar dimana terdapat pondasi penyangga yang baik. Be berapa instalasi pembangkit listrik memiliki FD Fan yang ditempatkan pada bagian atas boiler, a kan tetapi hal ini tidak biasa (desain ICL). Biasanya digunakan 2 buah FD Fan. Jumlah udara yang dikeluakan oleh Fan tersebut dokendalikan oleh 2 metode dasar (controlled by two basic methods) : 1.

Pengendalian sudu (vane co ntrol), dimana udara ditarik kedalam melalui m asing-masing sisi fan dan pembukaan/penutupan sudu atur tersebut mengontrol aliran udara y ang masuk.

2.

Pengendalian kecepatan (speed control). Tipe yang paling umum unt uk pengendalian kecepatan adalah dua kecep atan, kecepatan tinggi untuk keadaan beban p enuh normal dan kecepatan rendah untuk sta rt up dan beban rendah. Tipe lain dari pengendalian kecepatan adalah merubahrubah kecepatan (variable speed) fan yang mempunyai control kecepatan atas daerah kecepatan fan. Metode yang banyak digunakan adalah pengendalian dua tingkat kecepatan dan pengendalian sudu.


13

Gambar 11 FD Fan Tipe Aksial Udara dari FD fan mengalir melalui damper keluaran FD fan dan masuk ke dalam pemanas udara, yang memanaskan udara dari temperature lingkungan menjadi sekitar 2800C. udara dari air heater digunakan da lam dua (2) bentuk yaitu dinamakan udara primer (Primary air) dan udara sekunder (Secondary air). Udara primer dialirkan melalui mill dan digunakan dan digunakan untuk membawa batubara bubuk (pulverized fuel) ke boiler. Selain itu, juga digunakan sebagai media pengering batu bara di dalam mill. Udara p rimer diperhitungkan sekitar 30 % dari total ju mlah udara untuk pembakaran. Udara sekunder adalah udara yang dicatu ke Boiler untuk pembakaran dan untuk yang lain yang besarnya sekitar 70 % . Udara masuk ke dalam kotak angin (windbox) pada bagian depan boiler. Udara sekunde r menuju burner dapat dibatasi dengan dua (2) cara, yaitu dengan sleeve damper tingkap yang mencakup tiap-tiap vane udara sekunder burner. Dengan dumper-du mper udara sekunder yang membatasi deretan burner pada damper udara seku nder untuk satu kelompok burner-burner yang dihubungkan dengan satu mill. b. ID Fan ID fan digunakan khusus untuk Boiler negative pressure. Yaitu dimana tekanan dalam boiler lebih rendah dari pada tekanan udara luar (atmosfir). ID Fan adalah fan yang berguna untuk membuat vakum pada Boiler sehingga laju aliran flue gas pada Boiler menjadi lancar. ID fan menghisap gas pembakaran mulai d ari furnace, melewati air heater dan precipitator hingga menuju stack (cerobong). Pengaturan aliran pada ID fan seperti pada FD fan.

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.

Gambar 13 Air Heater


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.

Primary Air Heater merupakan pemanas udara yang digunakan sebagai pemanas udara primer dimana fungsi udara primer adalah membawa batubara yang telah digerus di Pulverizer ke ruang bakar.

b.

Secondary Air Heater merupakan pemanas udara sekunder dimana fungsi udara sekunder adalah sebagai udara pembakaran di ruang bakar. Sedangkan Steam Coil A ir Heater adalah pemanas awal (preheat) uda ra sebelum masuk ke Primary Air Heater dan Secondary Air Heater.

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.

e. Steam Coil Air Preheater

Boiler

16

Gambar 14 Steam Coil Preheater Steam coil air preheater ada lah suatu alat yang digunakan untuk memasok udara perapat ke suatu peralatan yang membutuhkan perapat udara semisalgun burner (alat pembaka ran), sootblower (alat pembersih jelaga), pipe hole (lubang pengintai api). Hal ini dimaksudkan untuk menjaga supaya gas panas yang ada didalam Boiler tidak sampai keluar sehingga kerugian a kibat kehilangan panas yang timbul dapat dikurangi. f. Gas Circulating Fan

Gambar 15Aliran Sirkulasi Gas Gas reCirculating fan adala h suatu alat yang digunakan untuk mengontro l suhu reheater. Dilakukan dengan cara menginjeksikan gas panas kedalam udara bakar


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

Gambar 16 Sistem Bahan Bakar a. Silo ( Bunker ) Silo/bunker batubara berfun gsi untuk menampung sementara batubara yang akan di bakar pada furnace setelah dibawa conveyor dari stock pile sebelum batubara tersebut diumpankan ke pulverizer melalui Coal Feeder. b. Coal Feeder ( Pengumpan ) Coal Feeder berfungsi untu k menerima batubara dari silo batubara dan m engontrol jumlah batubara yang dimasukkan ke dala m pulverizer. Proses Feeding akan mengontrol laju bahan bakar yang masuk tergantung dari kebutu han Boiler dan kebutuhan Primary air untuk pengeringan, dan kemudian batubara yang telah di tumbuk bersama-sama dengan Primary air akan mengalir menuju burner.


19

Gambar 17 Coal Feeder Metode pengukuran laju umpan batubara dapat dilakukan dengan dua cara. Yaitu metode Gravimetric dan Volumetric. Gravi metric menggunakan sensor berat pada belt con veyor. Sehingga berat batubara yang diangkut oleh conveyor akan menentukan kecepatan belt. Metode ini merupakan metode utama karena lebih akurat untuk mengatur laju aliran batubara. Sedangkan volumetric mengukur kapasitas conveyor untuk menentukan laju qaliran batubara. c. Pulverister Batu bara silo melalui coal feeder diisikan ke pilverister untuk proses penghalusan, jumlah yang lolos untuk kebutuhan pembangit mencapai 70 persen dari jumlah total bahan bakar yang masuk.

Gambar 18 Siklus pada Pulverister Pada pulverizers terjadi 3 proses ya tu : 1. Grinding

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.

Gambar 19 Coal Burner 2.3.4 Definisi dan Fungsi Furnace Cleaning Sistem


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

Gambar 21 Bagian-bagian Sootblower a.

Jenis Sootblower

Jenis penempatan, ukuran dan tekanan serta frekuensi penggunaan sootblower sangat bervariasi sesuai dengan desain Boiler dan karakter deposit/endapannya. Oleh k arena itu, adalah tidak mungkin untuk menguraikan semua pemakaianpamakaiannya. Tetapi, se cara umum jenis-jenis utama dari sootblower yang digunakan adalah seperti pada gambar yaitu :


23

Gambar 22 Jenis-Jenis Sootblower A. Blower-blower yang dapat dita rik (retractable gun blower) dengan nozzle jet yang berlawanan untuk membersihkan pipa-pipa air ruang bakar. B. Blower-blower yang dapat ditarik (retractable gun blower) yang mempunyai n ozzle jet tunggal untuk diarahkan pada susunan pipa-pipa Boiler dan superheater. C. Blower-blower panjang yang dapat ditarik (long retractable lance blowers) yang bergerak/bergeser diantara sus unan pipa-pipa dengan nozzle berputar dan me mpunyai jet yang berlawanan untuk mengimba ngkan gaya dorong. Jenis inilah yang palin g efektif untuk pemanas lanjut pada Boiler m odern sehingga memungkinkan mencapai sassaran yang lebar dengan merata dan sebanding. D. Blower dengan nozzle jet ban yak (multi jet tube blowers) digunakan untuk z one temperature yang lebih rendah seperti economizer dan air heater. Blower tersebut tidak da pat ditarik (non-retracting) tetapi dapat berputa r dan/atau bergeser. E. Sama dengan Multi Jet Blower dengan nozzle jet yang dapat digunakan pada p osisi tetap untuk membersihkan lorong-lorong diantara pipa-pipa. Blower ini hanya cocok u ntuk temperature yang lebih rendah dan pada zone yang deposit/endapannya ringan. Oleh karen a itu, tidak perlu daya yang besar untuk beberapa nozzle kecil. b. Pengoperasian Sootblower Frekuensi sootblowing ditentukan oleh pengalaman pada masing-masing Boiler dan tidak boleh terlalu sering karena menurunkan efisiensi dan mahalnya harga uap yang di gunakan. Secara umum, saat diperlukannya sootblowing diperlihatkan dengan turunnya temperatur superheater, naiknya temperatur gas asap bagian belakang atau indikasi bahwa tarikan turun, namun pada bagian tertentu naik. Pada waktu mengoperasikan soot blower (sootblowing) harus dilaksanakan tindakan pengaman sebagai berikut :

Boiler

24 1.

Tekanan di ruang harus dijaga untuk melindungi operator dari hembusan keluar gas-gas panas.

2.

Diperlukan drain yang cukup pada pipa-pipa supply uap ke supply sootblow er dan biasanya dipasang valve drain otomatis, agar uap yang digunakan benar-benar kering.

3.

Sootblower tidak boleh dibiarkan terus menerus pada posisi kerja dengan uap didalamnya, karena menyebankan erosi pipa setempat.

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.

2.3.5 Valve Sebgai Alat Bantu a. Safety Valve Safety valve berfungsi untuk melindungi dari bahaya tekanan berlebih pada uap boiler. Sebelum Boiler dinyatakan siap o perasi, Safety valve harus diperiksa dan bila p erlu diset ulang sesuai dengan daerah kerjanya. Pr osedur ini sangat penting mengingat setelah Boiler firing akan menghasilkan tekanan.Safety valve digunakan untuk melindungi perpipaan dan alat-alat proses dari kelebihan tekanan. Penggunaan da n seleksi yang tepat serta lokasi dan pemelihar aan Safety valve sangat penting untuk melindungi p ersonel dan equipment dengan mengacu kepada kode-kode dan aturan-aturan yang ada.


25

Gambar 23 Safety Valve Tipe ASME Spring-loaded pressure devices yang didesain untuk terbukanya valve secara penuh (full opening) dengan kelebihan tekanan (overpressure) yang minimum. Tekanan statik yang ditahan dalam ruang yang sempit pada valves serta energi kinetik dari gas atau uap digunakan untuk melawan tekanan spring pada disk y ang selanjutnya akan terbuka dan terangkat, yang menghasilkan ‘pop action’. Closing pressure akan didapat pada ni lai dibawah set pressure dari v alve tersebut dan dicapai setelah tahap Blowdown habis. Kekuatan spring menentukan besarnya tek anan maksimum yang ditahan oleh Safety valve. Bes arnya tekanan tergantung dari desain dan kebutuhan. b. Boiler Stop Valve Boiler stop valve terletak pada sisi keluar uap utama dari Boiler ke turbin pada suatu tempat dimana uap utama keluar meninggalkan boiler. Jenis valve tersebut adalah valve parallel slide dengan konstruksi seperti terlihat pada gambar. Valve tersebut digunakan dengan valve bypass dengan dua alasan : Karena Boiler beroperasi pada tekanan yang sangat tinggi, valve parallel slide yang besar sukar bergerak. Oleh karena itu, valve bypass digunakan untuk memberi tekanan diseberang valve utama. Valve bypass dapat digunakan untuk mengalirkan uap dalam jumla h kecil, sehingga saluran uap utama da ri Boiler ke turbine dapat diberi tekanan dan di panasakan secara perlahan.

Boiler

26

Gambar 24 Boiler Stop Valve c. Drain Valve Drain valve (buangan) Boil er terdiri dari dua kelompok, drain air dan d rain uap. Drain valve digunakan untuk membu ng air sampai habis atau mengosongkan Boil er dan drain uap digunakan untuk : -Memastikan bahwa p ipa uap bebas dari air pada waktu start up. -Memastikan bahwa ada aliran uap pada pipa superheater, ketika ua p tidak mengalir ke turbin.

Gambar 25 Posisi Drain Valve Saluran drain dari Boiler biasanya mempunyai dua valve yang terletak pada posisi terbawah dari main pipe dimana pa da bagian tersebut terjadi pengendapan. Valve tersebut adalah up stream valve dan down stream valve. Pada kondisi normal operasi, up stream valve dalam kondisi tertutup dan down stream valve ter buka. Up stream valve berfungsi untuk menutup saluran draindan membukanya pada saat yang diperlukan. Down stream valve berfungsi sebagai back up apabila terjadi kerusakan/kebocoran pada up stream valve. d. Venting Valve Valve udara ditempatkan pada bagian atas Drum Boiler dan bagian atas superheater dan header reheater. Venting valve juga terdiri dari 2 buah valve dimana prinsip dan cara kerjanya serupa dengan drain valve.


27

Gambar 26 Posisi Venting Valve e. Valve Resirkulasi Ekonomizer Ketika sedang berlangsung penaikan tekanan pada Boiler yang sedang start up, air di dalam Boiler akan memuai. K arena air di dalam Boiler memuai, berarti tidak diperlukan pengisian air ke economizer untuk menaikkan level Drum. Jika pembakaran pada Boiler berlebihan, maka menyebabka n air di dalam econimiser akan mendidih. Sehingga akan membawa uap tersebut turun ke dalam downcomers dan dengan demikian sirku lasi Boiler dapat terpengaruh. Untuk menjamin bahwa e conomizer dapat beroperasi, maka digunakan valve resirkulasi economizer yang berfungsi unt uk memotong saluran diantara header dan pipa air ruang bakar bagian bawah (furnace botto m water wall headers) dan header sisi masuk economizer (economizer inlet header). Dengan demikian, begitu economizer menjadi panaas, air akan naik dan diganti oleh air dingin yang berasal dari downcomer. f. Spray Atteperator Vave Valve Spray attemperator berfungsi untuk mengatur temperature uap panas lanjut dengan menyemprotkan air, untuk menurunkan temperaturnya. Besarnya semprotan (spray) yang digunakan perlu dikendalikan, kare na memiliki dua (2) kerugian yaitu : -Menyebabkan turunnya efisiensi. -Jika semprotannya berl ebihan, air bisa terkumpul di dalam pipa superheater Oleh karena itu, adalah tidak wajar untuk menyemprot sampai beban melebihi kira-kira 30 %, dan lakukan hanya jika temperatturnya tidak turun dibawah temperature jenuh pada tempat penyemprotan. Merupakan suatu kebiasaan kerja yang baik untuk menutup valve isolasi spray attemperator ketika bebannya naik, sehingga ketika valve ini mengalirkan semprotan, superheateer tidak terisi air. Karena spray attemperator terdapat pada bagian atas Boiler dan pengeluaran pompa pengisi ada pada bagian bawah, maka perlu selalu diperhatikan ketika mengoperasikan vallve isolasi spray attemperator untuk meyakinkan ba hwa pipa saluran yang panjang tersebut selalu terisi air. Hal ini dapat dicek dengan membuka ven tilasi pada bagian atas Boiler dan valve bypaass sekitar valve isolasi spray attemperator.

Boiler

28

Gambar 27 Posisi Atemperator Valve g. Valve Pengatur Air Pengisi Valve pengatur air pengisi berfungsi mengatur jumlah air yang mengalir ke dalam boiler. Saat steam Drum menunjukkan low level, maka sinyal tersebut akan memerintahkan valve pengatur air pengisi untuk membuka. Apabila level kembali normal, maka katur tersebut meenutup dan aliran dialirkan kembali ke storage tank melalui by pass karena BFP terus berjalan. Seringkali valve tersebut harus bekerja pada kondisi yang sangat sukar karena ia harus mengatur air yang bertekanan tinggi dari pompa-pompa air pengisi Boiler menja di tekanan yang rendah ketika Boiler tidak berbeba n. Agar supaya tugas pengaturan ini lebih mu dah, maka valve tersebut dibuat dua buah. Dengan demikian, apabila diperlukan air dalam jumlah yang kecil untuk boiler dengan beban rendah, tugas pengaturan dapat dilaksanakan oleh valve ko ntrol yang kecil yang biasa disebut sebagai valve pe ngaturan pengisian start-up (start-up Feed regul ating valves).


29

Gambar 28 Posisi Valve Pengatur Air Pengisi 2.4 Fungsi Blowdown Sistem 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. Jika banyak padatan terdapat dalam air umpan, padatan tersebut akan terpekatkan dan akhirnya akan mencapai suatu tingkat dimana kelarutannya dalam air akan terlampaui dan akan mengendap dari larutan. Diatas tingkat konsenrasi terten tu, padatan tersebut mendorong terbentu knya busa dan menyebabkan terbawanya air ke st eam. Endapan juga mengakibatkan terbentunya kerak di bagian dalam boiler, mengakibatan pemanasan setempat menjadi berlebih dan akhirn ya menyebabkan kegagalan pada pipa boiler. Oleh karena itu penting untuk mengendalikan tingkat konsentrasi padatan dalam suspensi dan yang terlarut dalam air yang dididihkan. Hal ini dicapai oleh pro ses yang disebut ‘blowing down’, dimana sejumlah tertentu volume air dikeluarkan dan diganti de ngan air umpan (make up). Dengan demikian akan tercapai tingkat optimum total padatan terl arut (TDS/Total Disolved Solid) dalam air Boiler d an membuang padatan yang sudah rata keluar dari larutan dan yang cenderung tinggal pada permukaan boiler. Blowdown penting untuk melind ungi permukaan penukar panas pada boiler. Walau demikian, Blowdown dapat menjadi sumber k ehilangan panas yang cukup berarti, jika dilakukan secara tidak benar. Dikarenakan pekerjaan me ngukur TDS pada sistim air Boiler merupakan pekerjaan yang membosankan dan memakan wakt u, maka digunakan pengukuran konduktivitas untuk memantau TDS keseluruhan yang ada dalam boiler. Peningkatan dalam konduktivitas menunjukan kenaikan “pencemaran” air

30

Boiler

boiler. Metode konvensional untuk mem-Blowdown Boiler tergantung pada dua jenis Blowdown, yaitu sewaktu-waktu dan kontinyu. 2.4.1 Blowdown Sewaktu-waktu Blowdown yang sewaktu-w aktu dioperasikan secara manual menggunakan sebuah valve yang dipasang pada pipa pembuangan pada titik terendah Boiler untuk mengurangi parameter (TDS atau konduktivitas, pH, konsentasi Silica dan Fosfat) dalam batasan yang sudah dit entukan sehingga tidak berpengaruh buruk terhadap kualitas steam. Jenis Blowdown ini juga me rupakan metode efektif untuk membuang padatan y ang telah lepas dari larutan dan menempati permukaan dalam pipa-pipa air boiler. Pada Blowdown yang sewaktu-waktu, jalur yang berdiameter besar dibuka untuk waktu sesaat, yang didasarkan pada aturan umum misalnya “sekali dalam satu shift untuk waktu 2 menit”. Blowdown yang sewaktu-w aktu menyebabkan harus ditambahkannya air umpan ke dalam boiler dalam jumlah besar dan dalam waktu singkat, sehingga membutuhkan p ompa air umpan yang lebih besar daripada jika digu nakan Blowdown kontinyu. Juga, tingkat TDS akan bervariasi, sehingga menyebabkan fluktuasi ketinggian air dalam Boiler karena perubahan dalam ukuran gelembung steam dan distribusinya yang setara dengan perubahan dalam konsentra si padatan. Juga, sejumlah besar energi panas hilang karena Blowdown yang sewaktu-waktu. 2.4.2 Blowdown Kontinyu Terdapat pemasukan yang tetap dan konstan sejumlah kecil aliran air Boiler kotor, dengan penggantian aliran masuk air umpan yang tetap dan konstan. Hal ini menjamin TDS yang konstan dan kemurnian steam pada beban steam tertentu. Valve Blowdown hanya diatur satu kali untuk kondisi tertentu, dan tidak perlu lag i diatur setiap saat oleh operator. Adapun fungsi dari Blowdown valve adalah untuk membuang air. Hal ini diperlukan jika air Boiler mengalami pencemaran. Valve Blow down ini dapat ditempatkan dalam dua posisi : Pada Drum boiler. Ke lemahan pemasangan cara ini adalah bahwa proses Blowdown hanya efektif ketika Boi ler bertekanan. Pada dasar bawah economizer. Kelemahan pemasangan cara ini adalah bahwa bukaan valve Blowdown harus diatur untuk meyakinkan bahwa pipa air ru ang bakar tidak kekurangan air. Walaupun sejumlah besar panas diambil dari boiler, tetapi ada peluang pemanfaatan kembali panas ini dengan mengem buskannya ke flash tank dan mengasilkan fl ash steam. Flash steam ini dapat digunakan untuk pemanasan awal air umpan boiler. Jenis Blow down ini umum digunakan pada Boiler bertekanan t inggi. Residu Blowdown yang meninggalkan flash vessel masih mengandung en ergi panas yang cukup dan dapat dimanfaatkan kembali dengan me masang sebuah penukar panas untuk memanaskan air make-up dingin. Sistim pemanfaatan kembali panas Blowdow n yang lengkap seperti yang digambarkan dibawah


31

dapat memanfaatkan hingga 80% energi yang terkandung dalam Blowdown, yang dapat diterapkan p ada berbagai ukuran Boiler steam dengan waktu pengembalian modalnya bisa kembali hanya dalam beberapa bulan.

Gambar 29 Skema Blowdown 2.5 Fungsi Chemical Injection Sistem Fungsi utama dari chemical injection system adalah untuk mengendalikan pH dan pengendalian korosi pada metal pipa air dan uap boiler. Air umpan Boiler sering m engandung kotoran, yang merusak operasi Boiler dan efisiensi. Aditif kimia dapat digunakan untuk memperbaiki masalah yang disebabkan oleh kotoran. Untuk meningkatkan kualitas air umpan, dan kemurnian uap, bahan kimia ini bisa disuntikkan langsung ke dalam air umpan atau uap. -Manfaat Perawatan Kimia -Meningkatkan efisiensi boiler -Mengurangi bahan bakar, op erasi dan biaya pemeliharaan;

Boiler

32 -Minimalkan pemeliharaan dan downtime -Melindungi dari korosi dan memperpanjang umur peralatan.

2.5.1 Chemical Treatment (Air umpan Boiler terdiri dari air makeup dan kondensat. Air te rsebut biasanya mengandung kotoran, yang dapat menyebabkan deposit dan masalah terkait lainnya di dalam boiler. Pada umumnya kotoran dalam air termasuk alkalinitas, silika, besi oksigen, terl arut dan kalsium dan magnesium. Beberapa pengotoran yang ada pada Boiler dan cara pencegahannya ada dalam tabel berikut :

Tabel 1 Pengotoran dan Pencegahan Boiler Sebuah fakta yang sering diabaikan adalah bahwa water treatment biasanya merupakan persentase kecil dari keseluruhan biaya operasi boiler. Namun, perlakuan buruk atau kinerja peralatan dapat membuat domino efek kenaikan biaya operasi dan biaya pemelihar aan. Untuk hasil terbaik, semua bahan kimia untuk internal tratment fasilitas pembangkit uap harus dikontrol terus menerus dan pada titik injeksi yang tepat.


33

Gambar 30 Skema Titik Injeksi Phospat Mono, di-atau trisodium fosfat dan natrium polifosfat dapat ditambahkan untuk memperbaiki kualitas air umpan boiler. Fosfat buffer (penampungan seme ntara) air untuk meminimalkan fluktuasi pH. Termasuk endapan kalsium atau magnesium yang menjadi deposit. Selain itu, ia memberikan lapisa n pelindung pada logam permukaan boiler. Fosfat biasanya diinjeksikan langsung ke steam dr um boiler, meskipun mereka juga diinjeksikan ke dalam aliran Feedwater pada kondisi tertentu . Perlakuan mengandung ortofosfat memungkinkan untuk menghasilkan kalsium fosfat depo sit. Oleh karena itu, mereka harus diinjeksi kan pada aliran Feedwater boiler. Poliphospat tida k boleh ditambahkan pada aliran Feedwater ketika economizer, HE atau pemanas bertingkat pada sistem persiapan boiler. Jika peralatan tersebut tidak masuk dalam sistem persiapan boiler, poliphospat dapat ditambahkan ke dalam pipa F eedwater dengan kandungan tidak leboh dari 2 ppm. Dari semua kasus, penambahan rata-rata terg antung dari Feed water hardness level phosphate h arus ditambahkan atau diencerkan dengan kondensat atau air murni. 2.6 Cara Kerja Boiler Kedua gas dan minyak membakar boiler menggunakan pengendalian pembakaran bahan bakar untuk memanaskan air. Komponen boiler kunci yang terlibat dalam proses ini adalah burner, ruang bakar, penukar panas, dan kontrol.

Boiler

34

Gambar 31 Firetube Boiler Kompor mencampur bahan bakar dan oksigen bersama-sama dan, dengan bantuan perangkat pengapian, menyediakan platform untuk pembakaran. Pembakaran ini terjadi di ruang bakar, dan panas yang dihasilkannya ditransfer ke air melalui penukar panas. Kontrol mengatur pengapian, burner menembak tingkat, pasokan bahan bakar, pasokan udara, knalpot rancangan, suhu air, tekanan uap, dan tekanan boiler. Air panas yang dihasilkan oleh boiler dipompa melalui pipa dan dikirim ke peralatan di seluruh bangunan, yang dapat mencakup kumparan air panas di unit penanganan udara, layanan panas peralatan pemanas air, dan unit terminal. Ketel uap menghasilkan uap yang mengalir melalui pipa dari daerah tekanan tinggi ke daerah tekanan rendah, tanpa bantuan sumber energi eksternal seperti pompa. Uap digunakan untuk pemanasan dapat langsung dimanfaatkan oleh uap menggunakan peralatan atau dapat memberikan panas melalui penukar panas. 2.7 Sistem Kerja Boiler Pada gambar berikut menunjukkan siklus dari Boiler. Air keluaran dari High Pressure Heater akan mengalami pemanasan lanjut pada economizer dengan memanfaatkan flue gas dari Boiler. Setelah melewati economizer, air menuju steam drum. Didalam steam drum, leve l air dijaga 50% dari volume steam drum. Kondisi air dalam steam drum berupa cair jenuh (liquid vapor). Dari steam drum, air akan mengalir turu n melalui downcomer hingga mencapai bottom header. Karena pipa pada Boiler membentuk huruf U, maka air akan mengalir ke atas pada Waterwall.


35

Gambar 32 Siklus pada Boiler PadaWaterwall, air mengalami pemana san oleh burner hingga mencapai kondisi uap jenuh. Air yang telah menjadi uap jenuh, akan kem bali ke steam drum untuk mengalami pemanasan lanjut padasuperheater. Dari steam drum uap akan di filter oleh mis separator. Uap akan dipa naskan lagi oleh primary superheater kemudian dilanjutkan dipanaskan kembali oleh secondary superheater dan final superheater. Kemudian uap te rsebut akan diekspansikan ke turbin. Exhaust pada IP (intermediet turbin), turbin akan mengalami peman asan ulang oleh reheater yang memanfaatkan flue g as (gas buang) dari Boiler. Setelah mengalami pemanasan, uap menjadi superheated kembali dan diekspansikan ke IP turbin. 2.7.1 Water Sistem Water system pada Boiler ditunjukkan pada gambar. Pemanasan awal dalam Boiler dilakukan pada economiser dimana panas sensibel (panas yang hanya digunakan untuk menaikkan suhu tanpa mengubah wujud) hi ngga temperature air mendekati temperature jenuhnya. Dari economizer, air dialirkan steam drum. Kemudian dari steam drum, air turun melewati furnace well dan mulai berubah menjadi steam karena panas dari furnace.

36

Boiler


37

Gambar 33 Water Sistem 1.

Sistem Air Utama a. Air Pengisi Air pengisi yaitu air yang digunakan untuk mengisi steam drum yang berasal dari sirkulasi steam. Air pengisi terdiri dari : • Condensat Water Condensat Water yaitu air condensasi dari uap bekas yang telah dipakai untuk memutar turbine dan ditampung di Hot-Well dan dipompa oleh Condensate Pump melewati Low Pressure Heater (pema nas awal tekanan rendah) sampai dengan Deaerator.



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.

Jenis-Jenis Boiler Berdasarkan Sirkulasi Air didalam Wall Tube a. Sistem Sirkulasi Alami

Boiler

38

Gambar 34 Sistem Sirkulasi Alamiah Sirkulasi alami terjadi kaena perbedaan densitas antara sisi downcomer dengan sisi Wall Tube seperti dalam gambar. Gambar tersebut menunjukkan air dari drum mengalir ke bawah melalui pipa downcomer (pipa-turun) masuk ke dalam header yang terleak dibagian bawah. Ketika air didala m pipa evaporation (penguap) menerap panas, terbentuklah gelembung-gelembung uap. Gelembung-gelembung uap dan air panas ini mempunyai kerapatan yang lebih rendah dibanding air didalam downcomer dan menyeb abkan campuran air panas dan gelembung u ap air masuk ke dalam drum. Dalam drum,uap dipisahkan dari air. Uap meninggalkan dru m untuk dipanaskan lebih lanjut dan air disirk ulasikan kembali turun melalui downcomer. Dengan kemajuan sirklus uap, yang melibatkan Boiler dengan tek anan yang lebih tinggi, perbedaan volume j enis (specific volume) antara uap dan air men jadi lebih kecil. Dengan demikian, perbeda an tekanan (head) antara downcomer dan pipa penguap yang mempertahankan sirkulasi alamiah juga berkurang. Pada saat tekanan Boile r mendekati 221 Bar, perbedaan volume jeni s dapat diabaikan. Dalam beberapa rancangan Boiler ditemukan bahwa dengan bertambahnya tekanan, maka akan mempunyai sirkulasi yang ridak memadai sehingga harus berpindah ke metode sirkulasi yang lain. Sirkulai a lami digunakan menghasilkan siklus dengan tekanan rendah. b.

Sistem Sirkulasi Paksa


39

Gambar 35 Sistem Sirlasi Paksa Sirkulasi paksa adalah sirkulasi aliran air dari downcomer ke walltube yang dibantu dengan pompa sirkulasi. Sirkulasi paksa memiliki beberapa kelebihan yaitu : 1.

Pengendalian panas lebih efektif karena aliran lebih cepat.

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.

2.7.2 Steam Sistem

Gambar 36 Steam Sistem pada Super Heater

Boiler

40

Gambar 37 Steam Sistem pada Reheater steam yang dihasilkan dari steam drum s etelah kemudian dipanaskan lagi di dalam superheater agar menjadi superheated steam. Kemudian diekspansi untuk menggerakkan turbin (High Pressure Heater). Keluaran dari HP Heater kemu dian dilewatkan dalam reheater agar temperatur na ik kembali untuk masuk kembali ke dalam Intermediet Turbin. Dimana panas reheater didapatkan dari flue gas. Selain itu, superheater didinginkan dengan spray Water agar tidak mengalami overheated dengan tujuan menjaga temperatur uap.

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

5. Fungsi utama dari chemical injection system adalah untuk mengendalikan pH dan pengendalian korosi pada metal pip a air dan uap boiler. Air umpan Boiler sering m engandung kotoran, yang merusak operasi Boil er dan efisiensi. 6. Cara kerja boiler adalah kedua gas dan minyak membakar boiler menggunakan pengendalian pembakaran bahan bakar untuk memanaskan air. Komponen boiler kunci yang terlibat dalam proses ini adalah burner, ruang bakar, penukar panas, dan kontrol. 7. Sistem kerja boiler terdiri dari steam sistem, water sistem , dan bahan bakar.

8. References

Corleunchuk, Andrha (2014). Boiler Fabrication. PJB A.Malek, Mohammad (2005).Power Boiler Design, Inspection and Repair. The McGraw-Hill Companies. New York, US. Trotman and Graham.(1991).The Boiler Operators Handbook. United Kingdom L.Harrington Roy.(1991). Marine Engineering. NewYork, US. Radhakrishnan.(2012). Modern Boiler Design. India

Definisi dan Fungsi Boiler

Recommend Documents