MAKALAH BOILER

BAB IPENDAHULUAN

1.1.Latar BelakangUap 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 (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.

1.2.Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah yang akan dibahas antara lain :a.Bagaimana sistem kerja boiler?b.Apa saja bagian-bagian utama penyusun boiler?c.Apa saja klasifikasi boiler?d.Parameter apa saja yang harus diperhatikan dalam pengoperasian boiler?e.Bagaimana aplikasi penggunaan boiler pada dunia industri, terutama industri pembangkit listrik?

1.3.Tujuan dan ManfaatTujuan penulisan makalah ini antara lain :a.Menjelaskan sistem kerja boiler.b.Menjelaskan bagian-bagian utama penyusun boiler.c.Menjelaskan klasifilasi boiler.d.Menjelaskan parameter yang harus diperhatikan dalam pengoperasian boiler?e.Menjelaskan aplikasi penggunaan boiler dalam dunia industri, terutama industri pembangkit listrik.f.Dapat dijadikan sebagai referensi mata kuliah utilitas subbab boiler.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1.Sistem Kerja BoilerBoilerberfungsi sebagai pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energi panas. Boiler terdiri dari dua komponen utama yaitu :1.Dapur (furnace), sebagai alat untuk mengubah energi kimia menjad energi panas.2.Alat penguap (eveporator) yang mengubah energi pembakaran (energi panas) menjadi energi potensial uap.Kedua komponen tersebut di atas telah dapat untuk memungkinkan sebuah boiler untuk berfungsi. Sedangkan komponen lainnya adalah :1. Corong asap dengan sistem tarikan gas asapnya, memungkinkan dapur berfungsi secara efektif.2. Sistem perpipaan, seperti pipa api pada boiler pipa api, pipa air pad boiler pipa air memungkinkan sistem penghantaran kalor yang efektif antara nyala api atau gas panas dengan air boiler.3. Sistem pemanas uap lanjut, sistem pemanas udara pembakaran serta sistem pemanas air pengisi boiler berfungsi sebagai alat untuk menaikan efisiensi boiler.Agar sebuah boiler dapat beropersi dengan aman, maka perlu adanya sistem pengamanan yang disebut apendasi.Sistem boiler terdiri dari sistem umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sisitem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipan 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 digunakan dalam sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan sistem.Air yang disuplai ke boiler untuk diubah menjadi steam disebut air umpan. Ada dua sumber air umpan: 1. Kondensat atau steam yang mengembun yang mengembun ke proses. 2. Air make up (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler ke plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang.Untuk menjaga sistem kerja dan unjuk kerja boiler agar tetap baik dan tahan lama, maka perlu dilakukan pengolahan air umpan boiler yang dapat dijelaskan sebagai berikut :Pengolahan Air Umpan BoilerMemproduksi steam yang berkualitas tergantung pada pengolahan air yang benar untuk mengendalikan kemurnian steam, endapan dan korosi. Sebuah boiler merupakan bagian dari sistim boiler, yang menerima semua bahan pencemar dari sistim didepannya. Kinerja boiler, efisiensi, dan umur layanan merupakan hasil langsung dari pemilihan dan pengendalian air umpan yang digunakan dalam boiler.Jika air umpan masuk ke boiler, kenaikan suhu dan tekanan menyebabkan komponen air memiliki sifat yang berbeda. Hampir semua komponen dalam air umpan dalam keadaan terlarut. Walau demikian, dibawah kondisi panas dan tekanan hampir seluruh komponen terlarut keluar dari larutan sebagai padatan partikuat, kadang-kadang dalam bentuk Kristal dan pada waktu yang lain sebagai bentuk amorph.Jika kelarutan komponen spesifik dalam air terlewati, maka akan terjadi pembentukan kerak dan endapan. Air boiler harus cukup bebas dari pembentukan endapan padat supaya terjadi perpindahan panas yang cepat dan efisien dan harus tidak korosif terhadap logam boiler.Pengendalian endapanEndapan dalam boiler dapat diakibatkan dari kesadahan air umpan dan hasil korosi dari sistim kondensat dan air umpan. Kesadahan air umpan dapat terjadi karena kurangnya sistim pelunakan. Endapan dan korosi menyebabkan kehilangan efisiensi yang dapat menyebabkan kegagalan dalam pipa boiler dan ketidakmampuan memproduksi steam. Endapan bertindak sebagai isolator dan memperlambat perpindahan panas. Sejumlah besar endapan diseluruh boiler dapat mengurangi perpindahan panas yang secara signifikan dapat menurunkan efisiensi boiler. Berbagai jenis endapan akan mempengaruhi efisiensi boiler secara berbeda-beda, sehingga sangat penting untuk menganalisis karakteristik endapan. Efek pengisolasian terhadap endapan menyebabkan naiknya suhu logam boiler dan mungkin dapat menyebabkan kegagalan pipa karena pemanasan berlebih.Kotoran yang mengakibatkan pengendapanBahan kimia yang paling penting dalam air yang mempengaruhi pembentukan endapan dalam boiler adalah garam kalsium dan magnesium yang dikenal dengan garam sadah. Kalsium dan magnesium bikarbonat larut dalam air membentuk larutan basa/alkali dan garam-garam tersebut dikenal dengan kesadahan alkali. Garam-garam tersebut terurai dengan pemanasan, melepaskan karbon dioksida dan membentuk lumpur lunak, yang kemudian mengendap. Hal ini disebut dengan kesadahan sementara kesadahan yang dapat dibuang dengan pendidihan. Kalsium dan magnesium sulfat, klorida dan nitrat, dll., jika dilarutkan dalam air secara kimiawi akan menjadi netral dan dikenal dengan kesadahan non-alkali. Bahan tersebut disebut bahan kimia sadah permanen dan membentuk kerak yang keras pada permukaan boiler yang sulit dihilangkan. Bahan kimia sadah non-alkali terlepas dari larutannya karena penurunan daya larut dengan meningkatnya suhu, dengan pemekatan karena penguapan yang berlangsung dalam boiler, atau dengan perubahan bahan kimia menjadi senyawa yang kurang larut.SilikaKeberadaan silika dalam air boiler dapat meningkatkan pembentukan kerak silika yang keras. Silika dapat juga berinteraksi dengan garam kalsium dan magnesium, membentuk silikat bkalsium dan magnesium dengan daya konduktivitas panas yang rendah. Silika dapat meningkatkan endapan pada sirip turbin, setelah terbawa dalam bentuk tetesan air dalam steam, atau dalam bentuk yang mudah menguap dalam steam pada tekanan tinggi. Dua jenis utama pengolahan airboileradalah pengolahan air internal dan eksternal.Pengolahan air internalPengolahan internal adalah penambahan bahan kimia ke boiler untuk mencegah pembentukan kerak. Senyawa pembentuk kerak diubah menjadi lumpur yang mengalir bebas, yang dapat dibuang denganblowdown. Metode ini terbatas pada boiler dimana air umpan mengandung garam sadah yang rendah, dengan tekanan rendah, kandungan TDS tinggi dalam boiler dapat ditoleransi, dan jika jumlah airnya kecil. Jika kondisi tersebut tidak terpenuhi maka lajublowdownyang tinggi diperlukan untuk membuang lumpur. Hal tersebut menjadi tidak ekonomis sehubungan dengan kehilangan air dan panas. Jenis sumber air yang berbeda memerlukan bahan kimia yang berbeda pula. Senyawa seperti sodium karbonat, sodium aluminat, sodium fosfat, sodium sulfit dan komponen sayuran atau senyawa inorganik seluruhnya dapat digunakan untuk maksud ini. Untuk setiap kondisi air diperlukan bahan kimia tertentu. Harus dikonsultasikan dengan seorang spesialis dalam menentukan bahan kimia yang paling cocok untuk digunakan pada setiap kasus. Pengolahan air hanya dengan pengolahan internal tidak direkomendasikan.Pengolahan Air EksternalReaksi pelunakan:Na2R + Ca(HCO3)2 CaR + 2 Na(HCO3)Reaksi regenerasiCaR + 2 NaCl Na2R + CaCl2Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan telarut (terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukan kerak) dan gas- gas terlarut (oksigen dan karbon dioksida).Proses perlakuan eksternal yang ada adalah: Pertukaran ion De-aerasi (mekanis dan kimia) Osmosis balik Penghilangan mineral/ demineralisasiSebelum digunakan cara diatas, perlu untuk membuang padatan dan warna dari bahan baku air, sebab bahan tersebut dapat mengotori resin yang digunakan pada bagian pengolahan berikutnya. Metode pengolahan awal adalah sedimentasi sederhana dalam tangki pengendapan atau pengendapan dalamclarifiersdengan bantuan koagulan dan flokulan. Penyaring pasir bertekanan, dengan aerasi untuk menghilangkan karbon dioksida dan besi, dapat digunakan untuk menghilangkan garam-garam logam dari air sumur. Tahap pertama pengolahan adalah menghilangkan garam sadah dan garam non-sadah. Penghilangan hanya garam sadah disebut pelunakan, sedangkan penghilangan total garam dari larutan disebut penghilangan mineral atau demineralisasi. Proses pengolahan air eksternal dijelaskan dibawah ini.Proses pertukaran ion (Plant Pelunakan)Pada proses pertukaran ion, kesadahan dihilangkan dengan melewatka air padabedzeolit alam atau resin sintetik dan tanpa pembentukan endapan. Jenis paling sederhana adalah pertukaran basa dimana ion kalsium dan magnesium ditukar dengan ion sodium. Setelah jenuh, dilakukan regenerasi dengan sodium klorida. Garam sodium mudah larut, tidak membentuk kerak dalam boiler. Dikarenakan penukar basa hanya menggantikan kalsium dan magnesium dengan sodium, maka tidak mengurangi kandungan TDS, dan besarnyablowdown. Penukar basa ini juga tidak menurunkan alkalinitasnya. Demineralisasi merupakan penghilangan lengkap seluruh garam. Hal ini dicapai dengan menggunakan resin kation, yang menukar kation dalam air baku dengan ion hydrogen menghasilkan asam hidroklorida, asam sulfat dan asam karbonat. Asam karbonat dihilangkan dalam menaradegassingdimana udara dihembuskan melalui air asam. Berikutnya, air melewati resin anion, yang menukar anion dengan asam mineral (misalnya asam sulfat)dan membentuk air. Regenerasi kation dan anion perlu dilakuakan pada jangka waktu tertentu dengan menggunakan asam mineral dan soda kaustik. Penghilangan lengkap silika dapatdicapai dengan pemilihan resin anion yang benar. Proses pertukaran ion, jika diperlukan, dapat digunakan untuk demineralisasi yang hampir total, seperti untuk boiler pembangkit tenaga listrik.De-aerasiDalam de-aerasi, gas terlarut, seperti oksigen dan karbon dioksida, dibuang dengan pemanasan awal air umpan sebelum masuk ke boiler. Seluruh air alam mengandung gasterlarut dalam larutannya. Gas-gas tertentu seperti karbon dioksida dan oksigen, sangat meningkatkan korosi. Bila dipanaskan dalam sistim boiler, karbon dioksida (CO2) dan oksigen (O2) dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air (H2O) membentuk asam karbonat (H2CO3). Penghilangan oksigen, karbon dioksida dan gas lain yang tidak dapat teremb unkan dari air umpan boiler sangat penting bagi umur peralatan boiler dan juga keamanan operasi. Asam karbonat mengkorosi logam menurunkan umur peralatan dan pemipaan. Asam ini juga melarutkan besi (Fe) yang jika kembali ke boiler akan mengalami pengendapan dan meyebabkan terjadinya pembentukan kerak pada boiler dan pipa. Kerak ini tidak hanya berperan dalam penurunan umur peralatan tapi juga meningkatkan jumlah energi yang diperlukan untuk mencapai perpindahan panas. De-aerasi dapat dilakukan dengan de-aerasi mekanis, de-aerasi kimiawi, atau dua-duanya.De-aerasi mekanisDe-aerasi mekanis untuk penghilangan gas terlarut digunakan sebelum penambahan bahan kimia untuk oksigen. De-aerasi mekanis didasarkan pada hukum fisika Charles dan Henry. Secara ringkas, hokum tersebut menyatakan bahwa penghilangan oksigen dan karbon dioksida dapatdisempurnakan dengan pemanasan air umpan boiler, yang akan menurunkan konsentrasi oksigen dan karbon dioksida di sekitar atmosfir airumpan.De-aerasi mekanis dapat menjadi yang paling ekonomis, beroperasi pada titk didih air pada tekanan dalamde-aerator. Deaerasi mekanis dapat berjenis vakum atau bertekanan. De-aerator jenis vakum beroperasi dibawah tekanan atmosfir, pada suhu sekitar 82C, dan dapat menurunkan kandungan oksigen dalam air hingga kurang dari 0,02 mg/liter. Pompa vakum atausteam ejectorsdiperlukan untuk mencapai kondisi vakum. De-aerator jenis bertekanan beroperasi dengan membiarkan steam menuju air umpan melalui klep pengendali tekanan untuk mencapai tekanan operasi yang dikehendaki, dan dengan suhu minimum 105oC. Steam menaikan suhu air menyebabkan pelepasan gas O2 dan CO2 yang dikeluarkan dari sistim. Jenis ini dapat mengurangi kadar oksigen hingga 0,005 mg/liter.Bila terdapat kelebihan steam tekanan rendah, tekanan operasi dapat dipilih untuk menggunakan steam ini sehingga akan meningkatkan ekonomi bahan bakar. Dalam sistim boiler, steam lebih disukai untuk de-aerasi sebab: Steam pada dasarnya bebas dari O2 dan CO2 Steam tersedia dengan mudah Steam menambah panas yang diperlukan untuk melengkapi reaksiDe-aerasi kimiawiSementaradeaeratorsmekanis yang paling efisien menurunkan oksigen hingga ke tingkat yang sangat rendah (0,005 mg/liter), namun jumlah oksigen yang sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan bahaya korosi terhadap sistim. Sebagai akibatnya, praktek pengoperasian yang baik memerlukan penghilangan oksigen yang sangat sedikit tersebut dengan bahan kimia pereaksi oksigen seperti sodium sulfit atau hidrasin. Sodium sulfit akan bereaksi dengan oksigen membentuk sodium sulfat yang akan meningkatkan TDS dalam air boiler dan meningkatkanblowdowndan kualitas airmake-up. Hydrasin bereaksi dengan oksigen membentuk nitrogen dan air. Senyawa tersebut selalu digunakan dalam boiler tekanan tinggi bila diperlukan air boiler dengan padatan yang rendah, karena senyawa tersebut tidak meningkatkan TDS air boiler.

Osmosis balikOsmosis balik menggunakan kenyataan bahwa jika larutan dengan konsentrasi yang berbedabeda dipisahkan dengan sebuah membransemi-permeable, air dari larutan yang berkonsentrasi lebih kecil akan melewati membran untuk megencerkan cairan yang berkonsentrasi tinggi. Jika cairan yang berkonsentrasi tinggi tersebut diberi tekanan, prosesnya akan dibalik dan air dari larutan ya ng berkonsentrasi tinggi mengalir ke larutan yang lebih lemah. Hal ini dikenal dengan osmosis balik. Membransemi-permeablelebih mudah melewatka air daripada bahan mineral yang terlarut. Air pada larutan yang kurang pekat mengalir melalui membran kearah larutan yang lebih pekat menghasilkan perbedaanheadyang nyata diantara dua larutan. Perbedaanheadini merupakan ukuran perbedaan konsentrasi dua larutan dan menunjukan perbedaan tekanan osmosis.Jika tekanan diberikan ke larutan yang pekat, yang kemudian lebih besar dari padaperbedaan tekanan osmosis, arah lintasan air melalui membran dibalik dan terjadi prosesyang disebut sebagai osmosis balik. Dimana, kemampuan membran melewatkan air secara selektif tidak berubah, hanya arah aliran air yang dirubah Air umpan dan konsentrat (aliranreject) pada sisi kiri menggambarkan sistim RO yang beroperasi secara sinambung. Kualitas air yang dihasilkan tergantung pada konsentrasi larutan pada sisi tekanan tinggi dan perbedaan tekanan yang melintasi membran. Proses ini cocok untuk air yang memiliki TDS yang sangat tinggi, seperti air laut.

3.3.6 Rekomendasi untuk boiler dan kualitas air umpanKotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung pada kualitas air umpan yang tidak diolah,proses pengolahan yang digunakan dan prosedur pengoperasian boiler. Sebagai aturan umum,semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitas terhadap kotoran.

REKOMENDASI BATAS AIR UMPAN(IS 10392, 1982)

2.2.Bagian-Bagian Utama Penyusun BoilerBoilerdapat dikategorikan menjadi 2 macam berdasarkan segi konstruksinya, yakniboilerpipa api danboilerpipa air.Jenisboileryang digunakan di unit 5 dan 6 PLTU Paiton adalahboilerpipa air dimana fluida airnya berada dalam pipa sedangkan api atau gas hasil pembakaran berada di luar pipa.Tinggi bolier ini mencapai lebih kurang 60 meter yang dibagi menjadi tiga elevasi,dengan masing masing corner pada tiap elevasinya terdapat 2 mill , 4 oil gun , 4 windbox dan ignitor.Bahan bakar utama yang digunakanboileradalah batubara, sedangkan solar hanya digunakan untuk pembakaran awal ketikastart updan apabila telah memenuhi temperatur yang dikehendaki maka diganti dengan batubara.Udara pembakaran diberikan olehFD Fansetelah sebelumnya dipanaskan diAirHeater.SedangkanID Fandigunakan untuk menghisap dan mensirkulasikan gas buang darifurnacehingga kestacksehingga tekanan dalam boiler adalah nol.Pipa pipa penguap air dalam boiler dipasang sedemikan rupa sehingga tersusun seperti dinding furnace.Pipa pipa ini merupakan pipa panjang dengan ketebalan bervariasi pada sepanjang pipa.Pipa pipa tersebut menerima panas secara radiasi.Boiler ini dilengkapi denganSteam Drumyang ditempatkan di luarfurnace.Air pengisi pipa pipa dalamfurnacediperoleh dengan cara dipompa olehFeed Water Pump(BWCP) dimana sebelumnya telah dipanaskan oleh Highpressure heaterdanEconomizer. KemudianBoiler Water Circulating Pump(BWCP) memompa air dariSteam DrummenujuEvaporatorsehingga menjadi uap dan masuk ke dalamSteam Drumkembali.DalamSteam Drumair dipisahkan dari uapnya, air yang telah dipisahkan akan disalurkan melaluiLowering Headeryang ada di bawah tungku yang akan membagi air masuk ke pipa pipa penguap (riser) yang tersusun di sekeliling dindingfurnace.Pipa pipa penguap yang ada pada dinding di bawah drum akan langsung bermuara padaSteam Drum, sementara yang ada pada dinding lainnya akan bermuara padaSteam Header(Tabung Pengumpulan Uap).DariSteam Headerini, uap basah yang terbentuk akan masuk keSuperheater, sedangkan yang masih berupa air akan disalurkan kembali melaluiDown Comerdengan bantuan pipa.Uap yang dihasilkan setelahSuperheateradalah uap kering yang disebut juga denganMain Steam.Main Steaminilah merupakan uap yang siap digunakan untuk menggerakkanHP Turbine(High Pressure Turbine).Karena pada turbin ini mengalami ekspansi,maka temperatur dan tekanannya menurun sehingga pada keluaranHP Turbineterbentuk uap jenuh yang disebutCold Steam.Uap jenuh ini tidak langsung disalurkan keIP Turbine(Intermediate Pressure Turbine)., melainkan dipanaskan kembali diReheaterbaru kemudian digunakan untuk menggerakkanIP Turbine.Uap keluaran dariIP Turbinedialirkan keLP Turbine (Low Pressure Turbine)1 dan 2.Lebih jelas tentang siklus yang dijelaskan diatas pada gambar 1 water steam cyclelampiran.Dalamkejadian dilapangan beban operasional boiler tidak selalu konstan tapi bervariasi sesuaipermintaan konsumen.Untuk mengatasi hal ini maka saat boiler mengalami perubahan beban, ada beberapa komponen yang harus disesuaikan agar uap yang dihasilkan seimbang.Saat ada perintah untuk mengubah beban,maka secara otomatis perintah penyesuaian itu disampaikan ke boiler master agar komponen yang termasuk didalamnya bisa menyesuaikan sehingga rasio udara dan bahan bakar stabil . Diantaranya jika beban boiler berubah maka kapasitas bahan bakar berubah yaitu dengan mematikan atau menghidupkan mill pada elevasi tertinggi secara bertahap. Selain itu,perubahan juga diikuti oleh serangkaian alat pendukungnya ,misalnya pengaturan udara pembakaran oleh FD fan,pengaturan posisi naik turun windbox untuk mendapat bola api yang diinginkan dan lain sebagainya.

Gambar 1. Bagian-Bagian BoilerAdapun bagian utama yang menyusunBoileradalah sebagai berikut :1.EconomizerBerfungsi untuk memanaskan air setelah melewatiHigh PressureHeater. Pemanasan dilakukan dengan memanfaatkan panas dariflue gas yang merupakan sisa dari pembakaran dalamfurnace.Temperatur air yang keluar dariEconomizerharus dibawah temperatur jenuhnya untuk mencegah terjadinyaboilingdalamEconomizer. Karena perpindahan panas yang terjadi dalamEconomize rmerupakan konveksi, maka menaikkan luas permukaan akan mempermudah perpindahan panas ke air.Inilah sebabnya mengapa desain pipaEconomizerdibuat bertingkat .Keuntungan:Meningkatkan efisiensi unit karena dengan memanfaatkan kalorflue gasuntuk memanaskan air, dapat mengurangi kebutuhan kalor yang besar untuk pemanasan air sampai terbentuk uap kering padaSuperheater.Biaya Operasi lebih ekonomis karena jumlah bahan bakar untuk pemanasan padaSuperheatermenjadi lebih sedikit.Maintenance Costdapat dihemat karena dengaadanyaEconomizer,thermalshockpada pipa boiler dapat dihindari.Kerugian:Desain pipa yang bertingkat akan menimbulkan masalah abu, terutama bila batubara yang digunakan kadar abunya tinggi.

2.SuperheaterBerfungsi untuk memanaskan uap dariSteam Drummenjadi uap panas lanjut (main steam).Main steamdigunakan untuk melakukan kerja dengan ekspansi dalam turbin.Superheatermemiliki lima bagian utama, yaitu :1.Superheater (SH) Vertical Platens2.SH Division Panel3.Low Temperature SH Pendant4.Low Temperature SH Horizontal5.BackPassand Roof3.ReheaterBerfungsi untuk memanaskan kembali uap yang telah mengalami ekspansi dalam turbin.Uap keluaran turbin berupacold steamsehingga perlu dipanaskan kembali dan dimasukkan kembali ke dalamBoiler. Reheaterkemudian memasukiFront Reheaterdan keluar melaluiReheater Vertical Spaced Front Outlet HeadermenujuIPTurbine.4.Main Steam DrumFungsi utamanya adalah untuk memisahkan uap dari campuran airdan uap yang masuk ke steam drum .Selain itu juga berfungsi untuk mendistribusikan feedwater,membuang kontaminan dari air boiler , menambahkan bahan kimia, dan mengeringkan uap setelah dipisahkan dari air.Uap berada pada bagian atas bejana dan air berada pada bagian bawah.Air dariSteam Drumdisalurkan keEvaporatordengan cara dipompa olehBWCP.Uap dan air dalam steam drum dipisahkan dengan tiga tahap,primary , secondary dan drying .Tahap primary dan secondary dilakukan oleh turbo separator dan plat yang berombak ombak melakukan tahap drying.Fungsi utama dari alat pemisah ini adalah untukmemindahkan uap dari air boiler dan untuk mengurangi campuran yang terdapat dalam uap sebelum meninggalkan steam drum.5.Down ComerMerupakan saluran air dariSteam DrumkeHeader(Pengaman) yang berada di bawah ruang bakar dimana dariheaderbutir butir air panas akan dipanaskan melalui pipa pipa yang tersusun di dindingfurnace.PadaDown Comerbagian bawah terdapat suatu pompa yang disebut denganBoiler Water Circulating Pump(BWCP) yang digunakan untuk mengatur sirkulasi air yang akan dipanaskan atau diuapkan.Ada enam downcomer dengan O.D.16 ( 406.4 mm).6.FurnaceMerupakan ruang bakar yang pada dindingnya tersusun pipa pipa.7.BlowDownUntuk mengontrol kualitas air serta mengurangi kandungan zat padat (Silika) dalam air sehingga tidak terbentuk kerak hangus padafurnace. Alat ini akan bekerja secara otomatis saatsensor menunjukkan kandungan silikadalam air melebihi standar.Ia akan membuangsebagian kecil air dari drum ( 1 % sampai 2 % dari tingkat penguapannya)

Gambar 2. Gambar Penyederhanann Bagian-Bagian Boiler

2.3.Klasifikasi BoilerBoiler pada dasarnya terdiri dari lumbung (drum) yan tertutup pada ujung pangkalnya dan dalam perkembangannya dilengkapi dengan pipa api maupun pipa air.Banyak orang mengklsifikasikan boiler tergantung pada sudut pandang masing-masing.Pada makalah ini boiler diklasifikasikan dalam kelas yaitu :1.Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka boiler dikalsifikasikansebagai :a.Boiler pipa api (fire tube boiler)b.Boiler pipa air (water tube boiler)Pada boiler pipa api, fluida yang mengalir dalam adalah gas nyala (hasil pembakaran) yang membawa energi panas, yang segera mentransfernya ke air ketel melalui bidang pemanas. Tujuan pipa-pipa api ini adalah untuk memudahkan distribusi panas kepada air ketel. Sedang untuk boiler pipa air fluida yang mengalir dalam pipa adalah air, energi panas yang ditransfer dari luar pipa (yaitu berasal dari ruang dapur/furnace) ke air ketel.2.Berdasarkan pemakaiannya boiler dapat diklasifikasikan sebagai :a.Ketel stasioner (stationer boiler) atau boiler tetap.b.Boiler mobile atau disebut juga boiler portable.Yang termasuk stasioner ialah boiler-boiler yang didudukan pada pondasi tetap seperti boiler untuk pembankit tenaga listrik, untuk industri dan sebagainya.Yang termasuk boiler mobile ialah boiler yang dipasang pada pondasi yang dapat berpindah-pindah, seperti boiler lokomotif, boiler panjang dan sebagainya termasuk juga boiler pada kapal.3.Berdasarkan letak dapur (furnace position), boiler diklasifikasikan sebagai :a.Boiler dengan pembakaran di dalam (internal fired steam bolier) dalam hal ini dapur barada (pembakaran terjadi) di bagian dalam boiler. Kebanyakan boiler pipa api memakai sistem ini.b.Boiler dengan pembakaran di luar (outernallyfired steam boiler), dalam hal ini dapur berada (pembakaran terjadi) di bagian luar boiler, kebanyakan boiler pipa air memakai sistem ini.4.Menurut jumlah lorong (boiler tube), boiler diklasifikasikan sebagai :a.Boiler dengan lorong tunggal (single tube steam boiler).b.Boiler dengan loron ganda (multi tubuler steam boiler).Pada single tube steam boiler, hanya terdapat satu lorong saja, apakah itu lorong api atau saluran air saja. Cornish boiler adalah single fire tube boiler dan simple vertical boiler adalah single water tube boiler.Multi fire tube boiler misalnya boiler scotch dan multi water tube boiler misalnya boiler B dan W dan lain-lain.5.Berdasarkan pada poros tutup drum (shell), boiler diklasifikasikan sebagi :a.Boiler tegak (vertikal steam boiler), seperti boiler Cochran, boiler Clarkson dan sebagainya.b.Boiler mendatar (horizontal steam boiler), seperti boiler Cornish,Lancashire, Scotch dan sebagainya.6.Menurut bentuk dan letak pipa, boiler diklasifikasikan sebagai :a.Boiler dengan pipa lurus, bengkok dan berlekak-lekuk (straight, bent and sinous tubuler heating surface)b.Boiler dengan pipa miring-datar dan miring tegak.7.Menurut sistem peredaran air boiler diklasifikasikan sebagai berikut :a.Boiler dengan peredaran secara natural.b.Boiler dengan peredaran paksa.Pada boiler dengan perdaran secara natural air dalam boiler beredar/bersirkulasi secara alami, yaitu air yang ringan naik sedang air yang berat turun, sehingga terjadilah aliran konveksi alami. Umumnya Boiler beroperasi secara alami seperti boiler Lancarshire, Babcock & Wilcox dan lain-lain.Pada boiler dengan sirkulasi paksa, aliran paksa diperoleh dari sebuah pompa centrifugal yang digerakkan dengan elektrik motor. Sistem aliran paksa biasanya dipakai pada boiler bertekanan tinggi.8. Berdasarkan pada sumber panasnya untuk pembuatan uap, boiler diklasifikasikana. Boiler dengan bahn bakar alamib. Boiler dengan bahan bakar buatanc. Boiler dengan dapur listrikd. Boiler dengan energi nuklir.

2.4.Parameter yang Harus Diperhatikan dalam Pengoperasian BoilerDalam pengoperasian boiler,ada beberapa parameter yang harus diperhatikan yaitu :Aliran uap(Steam Flow )Yaitu banyaknya uap yang harus dihasilkan boiler pada tingkat pengoperasian tertentu. Pengoperasian pada MCR(Maximum Continous Rating)merupakanpengoperasian boiler pada tingkat aliran uap maksimum yang bisa dijalankan secara berkelanjutan.Jika melebihi tingkat ini bisa merusak peralatan ataupun meningkatkan biaya perawatan.Control Loaduntuk beban penuh aliran uap sekitar 48% dan sekitar 47 % untuk aliran uap pada tingkat MCR. Control load merupakan titik dimana suhu uap utama maupun uap pemanasan ulang telah mencapai titik desain kerjanya ( kondisi stabil )Tekanan BoilerUntuk mendapatkan energi yang sesuai dengan kebutuhan turbin agar dapt menggerakkan generator,maka tekanan uap panas kering yang dihasilkan pun harus sesuai dengan kebutuhan beban.Dalam hal ini ,tekanan uap dapat diatur melalui reheater dan superheater.Temperatur UapDalam proses konversi wujud dari cair menjadi uap,air perlu dipanaskan dalam furnace.Panas yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam furnace tersebutjuga harus diperhatikan agar suhu uap yang dihasilkan memenuhi standar yang ditentukan.Karena jika suhu uap kurang maka efisiensi akan turun tapi jika terlalu tinggi akan berpengaruh pada gas buangnya.Efisiensi BoilerUntuk melihat apakah desain suatu boiler telah tepat ditentukan oleh beberapa faktor yang mempengaruhi,diantaranya kegunaan unit boiler itu sendiri yaitu apakah uap yang harus dihasilkan konstan atau bervariasi sesuai kebutuhan generator pembangkit listrik. Selanjutnya yang menentukan juga adalah jenis dan kualitas bahan bakar yang akan dibakar : apakah padat,cair atau gas.Seberapa banyak uap harus dihasilkan tiap jamnya apakah ratusan atau bahkan jutaan pon tiap jamnya juga perlu dipertimbangkan dalam desain.Pembentukan uap yang dipengaruhi penyerapan panas harus memenuhi setidaknya komponen berikut ini :Tekanan kerja tiap bagian dari boiler,hal ini penting untuk distribusi dan pemenuhan kebutuhan sistem dalam proses pengubahan air menjadi uap.Struktur power plant yang tepat untuk tipe proses pembakaran yang dipilih.Ukuran yang tepat dan pengaturan permukaan perpindahan panas untuk penyerapan panas saat proses pembakaran.Perlengkapan yang dibutuhkan selama proses .Alat untuk memasukkan udara, bahan bakar dan mengalirkan air.Piranti untuk memindahkan hasil pembakaran dan sistem pengendalian proses.Permukaan penyerapam panas boiler dirancang untuk efisiensi dan biaya yang optimum agar empat tujuan dasar boiler tercapai yaitu :1.Uap kering yang dihasilkan memilki tingkat kemurnian yang tinggi dalam keadaan apapun.2.Pemanasan super terhadap uap kering sementara menjaga suhu tidak melebihi dari kondisi operasional boiler.3.Pemanasan ulang terhadap uap yang tekanannya turun untuk digunakan kembali oleh turbin sementara menjaga suhu tidak melebihi dari kondisi operasional boiler.4.Mengurangi suhu gas buanguntuk meminimalkan rugi-rugi panas , mengendalikan korosi dan menghasilkan emisi yang tidak melebihi ketentuan.Efisiensi termal adalah indikator seberapa baik kemampuan input panas boiler untuk menghasilkan uap pada suhu dan tekanan yang diminta.Adanya prinsip ekonomi dan biaya bahan bakar membuat powerplant harus beroperasi seefisien mungkin. Unit 5 dan 6 didesain dengan efisiensi 92,5 93,5 % tergantung kondisi operasional boiler ,pada MCR,normal full loadatau padacontrol load conditions.Untuk membandingkan performance boiler pada kondisi sekarang dengan kondisi desain awal nya ada tiga parameter yang bisa diperiksa.Fuel analysisAnalisa ini dilakukan untuk mengatuhi kandungan oksigen ,hidrogen dan karbon yang terdapat dalam bahan bakar yang digunakan.Karena kualitas bahan bakar dulu dengan sekarang bisa sangat berbeda.Perbedaan ini berpengaruh terhadap kebutuhan udara dan panas yang dilepaskan di ruang bakar ,begitu juga dengan massa aliran gas buang yang meninggalkan ruang bakar.Feedwater temperaturePerubahan suhu air yang masuk ke boiler menentukan tingkatpembakaran yang diperlukan di furnace ,lebih lanjut akan mempengaruhi panas yang dihasilkan dan banyaknya massaaliran.Excess AirBanyaknya udara yang masuk ruang bakar berpengaruh terhadap jumlah panas yang dibawa dari furnace( dry gas loss ), banyaknya udara yang keluar merupakan faktor penting untuk menghitung efisiensi boiler.

2.5.Aplikasi Boiler pada IndustriAplikasi Boiler pada Imdustri Pembangkit ListrikSetelah kita mengetahui jenis dan tipe boiler serta fungsi boiler dan komponennya dari uraian di atas, maka akan menjadi lebih jelas lagi bagaimana cara kerja boiler dalam suatu sistem pembangkit listrik. Dalam makalah ini sistem yang kita ambil sebagai aplikasi contoh adalah sistem pada PLTU Paiton khususnya pada PT. YTL Jawa TimurProses Dasar Produksi ListrikDi dalam PLTU batubara ataucoal fired power plant, energi panas batubara dikonversikan ke dalam energi listrik dengan bantuan boiler , turbin dan generator. Batubara dari tempat penyimpanannya di bawa ke tempat penampungan batubara di area boiler setelah terlebih dahulu dihancurkan di ruangan penghancur batubara. Batubara tersebut kemudian disalurkan ke pengumpan batubara( coal feeder )yang dilengkapi alat pengatur aliran untuk dihaluskanpada mesin penghalus( pulveriser atau coal mill )sehingga dihasilkan tepung batubara yang halus. Batubara halus di dorong dengan udara panas yang dihasilkan dariPrimary Air Fandan dibawa ke pembakar batubara dengan cara di injeksikan ke ruang bakar boiler( furnace ).Di sini tepung batubara yang keluar daricorner(sudut sudut boiler) dibakar bersama- sama dengan udara panas dan api yang di injeksikan ke ruang bakar secara bersamaan. Udara panas yang masuk kefurnacedihasilkan dari fan yang disebutForced Draft Fan, sedangkan api di hasilkan dari pemantik api atauignitor.Panas yang di hasilkan dari proses pembakaran ini melalui proses perpindahan panas secara konveksi akan mengubah air yang mengalir dalam pipa pipa yang ada di dalam boiler menjadi uap jenuh( saturated steam ). Uap panas ini kemudian di panaskan lebih lanjut oleh super heater sampai menjadi uap panas kering( dry super heated steam )sehingga efisiensi boiler makin tinggi. Uap panas kering kemudian disalurkan ke turbin bertekanan tinggi dengan bantuan pipa pipa tebal bertekanan tinggi dimana steam itu dikeluarkan lewat nozzle nozzle mengenai baling baling turbin. Saat mengenai baling baling, energi kalor yang dimiliki steam akan berubah menjadi energi kinetik danmenggerakkan baling baling turbin dan shaft turbin yang disambungkandengan generator ikut berputar.Shaft yang disambungkan dengan generator berupa silinder elektromagnetik besar sehingga ketika turbin berputar generator ikut berputar ,yaitu bagian rotor.Rotorgenerator tergabung dengan stator.Stator adalah bagian generator yang tidak ikut berputar , berupa gulungan yang menggunakan batang tembaga sebagai pendingin internal.Listrik dihasilkan dalam batang batang tembaga stator dengan elektostatik di dalam rotor melalui putaran magnet. Listrik yang dihasilkan bertegangan 21 kV dan dengan trafo step up dinaikkan menjadi 500 kV , sesuai tegangan yang diminta PLN . Lihat gambar sistem pada lampiran .Boiler Master SystemCoal fired power plantatau pembangkit listrik tenaga uap merupakanpembangkit listrik dengan menggunakan uap sebagaitenaga pembangkitnya.Untuk fungsi ini powerplant ini dapat dibagi menjadi dua bagian penting yaituboiler masterdanturbine master.Uap yangdigunakan untuk pembangkit listrik ini dihasilkan dari proses perubahan wujud dari air ke uap yang dilakukan oleh boiler yang merupakan bagian dari boiler master .Sehingga boiler merupakan suatu komponendalam power plant yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap melalui serangkaian proses yang kompleks dimana didalamnya terjadi perpindahan panas dan konversi energi dari kimia ke panasJenis boiler yang digunakan pada unit 5 dan 6 adalah tipe menggantung dengan pengontrol sirkulasi(controlled circulation)yaitu sirkulasi air dan uap pada boiler tidak terjadi secaranaturaltapi dipaksa dengan pompa BWCP( Boiler water Circulating Pump), hal ini memudahkan dalam pengoperasian boiler untuk menyesuaikan dengan kebutuhan air dan uap agar sesuai dengan beban yang diinginkan.Boiler inididesain dengan satu kali proses pemanasan kembali (reheat) Boiler merupakan .suatu komponen besar yang terdiri dari komponen-komponen utama dan komponen pembantu agar dalam proses kerjanya mencapai efisiensi optimum.BAB IIIPENUTUP3.1. SimpulanDari pembaharan sebelumnya, dapat disimpulkan sebagai berikut:a.Boiler merupakan peralatan yang dipergunakan untuk memproduksi air panas dengan temperatur tinggi sehingga menghasilkan uap atau steam, yang dipergunakan untuk proses produksi, penggerak, dan lain-lain.b.Sistem kerja boiler terdiri dari sistem umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar.c.Boiler terdiri dari berbagai jenis yang dapat diklasifikasikan berdasarkan fluida yang mengalir, pemakaian, letak dapur, jumlah boiler tube,poros tutup drum, bentuk dan letak pipa, sistem peredaran air, dan sumber panas.d.Bagian utama penyusun boiler terditi dari economizer, superheater, reheater, main steam drum, down comer, furnace, dan blow down.e.Dalam industri pembangkit listrik,Coal fired power plantatau pembangkit listrik tenaga uap merupakanpembangkit listrik dengan menggunakan uapdari boilersebagaitenaga pembangkitnya