BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ketel uap ( Boiler) Ketel uap adalah sebuah alat untuk menghasilkan uap,

dimana terdiri dari dua bagian yang penting yaitu: dapur pemanasan, dimana yang

menghasilkan panas yang didapat dari pembakaran bahan bakar dan boiler proper,

sebuah alat yang mengubah air menjadi uap.

Uap atau fluida panas kemudian disirkulasikan dari ketel untuk berbagai

proses dalam aplikasi pemanasan. Ketel atau pembangkit uap adalah salah satu

dari sekian banyak peralatan dalam siklus energi thermal yang bertujuan untuk

merubah air menjadi uapyang berguna.

Uap yang dihasilkan tersebut kemudian dapat membangkitkan tenaga

mekanik atau mensuplai panas bagi keperluan industri ( manufacturing proses)

Bentuk dari ketel uap secara garis besar merupakan suatu bejana tertutup, dimana

kalor dari pembakaran bahan bakar dipindahkan ke air melalui ruang bakar dan

bidang-bidang pemanas.

Energi dalam (intenal energi) dari air akan meningkat seiring dengan

meningkatnya temperature dan tekanan. Dimana pada suatu tingkat keadaan

tertentu air akan berobah menjadi uap (menguap) Sumber kalor untuk ketel dapat

berupa bahan baker dalam bentuk padat, cair atau gas.Bahkan dewasa ini sumber

kalor dengan menggunakan energi listrik atau nuklir banay dikembangkan.

Cara kerja ketel uap Air umpan ketel dari tangki dipompakan ke economizer

untuk dipanaskan awal sebelum masuk ketel uap Dari economiser air yang sudah

hangat dialirkan ke ketel, selanjutnya dipanaskan sampai menghasilkan uap jenuh

(saturated steam) Uap jenuh dari ketel dipanaskan lanjut di pemanas lanjut

(superheater) dan menghasilkan uap panas lanjut (superheated steam) yang siap

untuk digunakan, seperti menggerakkan turbin uap (steam turbine),untuk

keperluan pemrosesan (merebus, memanaskan, dll.) Steam generation juga

1

dilengkapi dengan peralatanperalatan keselamatan, seperti : pengukur level air di

ketel, Pengukur tekanan di ketel dll.

1.2 Rumusan Masalah

1) Apa yang dimaksud dengan ketel uap?

2) Apa saja komponen dari ketel uap?

3) Bagaimana prinsip kerja ketel uap?

4) Apa saja jenis-jenis ketel uap?

5) Apa saja masalah yang terjadi pada ketel uap ?

1.3 Tujuan Penulisan

1) Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan ketel uap.

2) Untuk mengetahui komponen-komponen dari ketel uap.

3) Untuk mengetahui perinsip kerja ketel uap.

4) Untuk mengetahui jenis-jenis ketel uap.

5) Untuk mengetahui apa saja masalah yang terjadi pada ketel uap.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Ketel Uap

Ketel uap merupakan gabungan yang kompleks dari pipa-pipa penguapan

(evaporator), pemanas lanjut (superheater), pemanas air (ekonomiser) dan

pemanas udara (air heater). Pipa-pipa penguapan (evapurator) dan pemanas lanjut

(superheater) mendapat kalor langsung dari proses pembakaran bahan bakar,

sedangkan pemanas air (economiser) dan pemanas udara (air heater) mendapat

kalor dari sisa gas hasil pembakaran sebelum dibuang ke atmosfer.

Ketel uap adalah sebuah alat untuk menghasilkan uap, dimana terdiri dari

dua bagian yang penting yaitu: dapur pemanasan, dimana yang menghasilkan

panas yang didapat dari pembakaran bahan bakar dan boiler proper, sebuah alat

yang mengubah air menjadi uap. Uap atau fluida panas kemudian disirkulasikan

dari ketel untuk berbagai proses dalam aplikasi pemanasan.

Uap yang dihasilkan bisa dimanfaatkan untuk:

a. mesin pembakaran luar seperti: mesin uap dan turbin

b. suplai tekanan rendah bagi kerja proses di industri seperti industri

pemintalan, pabrik gula dan sebagainya

c. menghasilkan air panas, dimana bisa digunakan untuk instalasi pemanas

bertekanan rendah.

2.2 Komponen Ketel Uap

Komponen sistem ketel uap terdiri dari komponen utama dan komponen

bantu yang masing-masing memiliki fungsi untuk menyokong prinsip kerja ketel

uap.

3

Keterangan:

1. Dearator

2. Bagasse distribution conveyor

3. Dapur (furnace)

4. Superheated steam valve

5. Air heather

6. Induced Draft Fan (I.D.F)

7. Cerobong asap (chimney)

8. Secondary fan

Komponen utama ketel uap terdiri dari:

a. Ruang Pembakaran (Furnace)

Furnace adalah dapur sebagai penerima panas bahan bakar untuk

pembakaran, yang terdapat fire gate di bagian bawah sebagai alas bahan

bakar dan yang sekelilingnya adalah pipa-pipa air ketel yang menempel

pada dinding tembok ruang pembakaran yang menerima panas dari bahan

bakar secara radiasi, konduksi, dan konveksi.

4

b. Drum Air dan Drum Uap

Drum air terletak pada bagian bawah yang berisi dari tangki

kondensat yang dipanaskan dalam daerator, disamping itu berfungsi

sebagai tempat pengendapan kotoran-kotoran dalam air yang dikeluarkan

melalui proses blowdown. Drum uap terletak pada bagian atas yang berisi

uap yang kemudian disalurkan ke steam header.

c. Pemanas Lanjut (Super Heater)

Super heater adalah bagian-bagian ketel yang berfungsi sebagai

pemanas uap, dari saturated steam (±250°C) menjadi super heated steam

(±360°C).

d. Air Heater

Air heater adalah alat pemanas udara penghembus bahan bakar.

e. Dust Collector

Dust collector adalah alat pengumpul abu atau penangkap abu pada

sepanjang aliran gas pembakaran bahan bakar sampai kepada gas buang.

f. Soot blower

Soot blower adalah alat yang berfungsi sebagai pembersih jelaga

atau abu yang menempel pada pipa-pipa.

Sedangkan untuk komponen bantu dalam sistem ketel uap antara lain:

a. Air pengisi ketel (boiler feed water)

Air pengisi ketel didapatkan dari 2 sumber yaitu: air condensate,

didapatkan dari hasil pengembunan uap bekas yang telah digunakan

sebagai pemanas pada evaporator, juice heater dan vacuum pan. Air

condensateini ditampung dan kemudian dialirkan ke station boiler sebagai

air umpan pengisi ketel dengan persyaratan Ph: 8,5, Iron (ppm) : 0,002,

Oxygen (ppm) : 0,02

5

b. Dearator

Merupakan pemanas air sebelum dipompa kedalam ketel sebagai

air pengisian. Media pemanas adalah exhaust steam pada tekanan ± 1

kg/cm2 dengan suhu ± 150°C, sehingga didapatkan air pengisian ketel

yang bersuhu antara 100°C-105°C. Fungsi utamanya adalah

menghilangkan oksigen (O2) dan untuk menghindari terjadinya karat pada

dinding ketel.

c. High pressure feed water pump

Berfungsi untuk melayani kebutuhan air pengisi ketel yang

dijadikan uap, sampai dengan kapasitas ketel yang maksimum, sehingga

ketel uap akan dapat bekerja dengan aman. Kapasitas pompa harus lebih

tinggi dari kapasitas ketel, minimum 1,25 kali, tekanan pompa juga harus

lebih tinggi dari tekanan kerja ketel, agar dapat mensupply air kedalam

ketel.

d. Secondary Fan

Merupakan alat bantu ketel yang berfungsi sebagai alat

penghembus pembakaran bahan bakar yang kedua sebagai pembantu

F.D.F. untuk mendapatkan pembakaran yang lebih sempurna lagi.

e. Induced Draft Fan (I.D.F)

Alat bantu ketel yang berfungsi sebagai penghisap gas asap sisa

pembakaran bahan bakar, yang keluar dari ketel.

f. Force Draft Fan (F.D.F)

Merupakan alat bantu ketel yang berfungsi sebagai penghembus

bahan bakar.

6

g. Cerobong asap (Chimney)

Berfungsi untuk membuang udara sisa pembakaran. Diameter cerobong

berkisar berukuran 3 m dan tinggi cerobong 40 m, ini berbeda setiap industri.

h. Ash Conveyor

Merupakan alat pembawa atau pengangkut abu dari sisa-sisa pembakaran

bahan bakar, baik yang dari rangka bakar (fire grate) ataupun juga dari alat-alat

pengumpul abu (dust collector), untuk dibuang dan diteruskan ke kolam

penampungan dan ini biasanya digunakan sebagai kompos diperkebunan tebu.

2.3 Prinsip Kerja Ketel Uap

Boiler atau  ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk

mengubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan

memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan memanfaatkan panas dari

hasil pembakaran bahan bakar. Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam

ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar.

Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan

temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan

pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang

konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut dengan water tube boiler.

Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut dengan steam generator

(pembangkit uap) mengingat arti kata boiler hanya pendidih, sementara pada

kenyataannya dari boiler dihasilkan uap superheat bertekanan tinggi.

7

Siklus Air di Boiler

Siklus air merupakan suatu mata rantai rangkaian siklus fluida kerja.

Boiler mendapat pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dialirkan ke

turbin. Air sebagai fluida kerja diisikan ke boiler menggunakan pompa air pengisi

dengan melalui economiser dan ditampung didalamsteam drum.

Economiser adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum

masuk ke drum. Di dalam economiser air menyerap panas gas buang yang keluar

dari superheater sebelum dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

Peralatan yang dilalui dalam siklus air adalah drum boiler, down comer,

header bawah (bottom header), dan riser. Siklus air di steam drum adalah, air

dari drum turun melalui pipa-pipadown comer ke header bawah (bottom header).

Dari header bawah air didistribusikan ke pipa-pipa pemanas (riser) yang tersusun

membentuk dinding ruang bakar boiler. Didalam riser air mengalami pemanasan

dan naik ke drum kembali akibat perbedaan temperatur.

Perpindahan panas dari api (flue gas) ke air di dalam pipa-pipa boiler

terjadi secara radiasi, konveksi dan konduksi. Akibat pemanasan selain temperatur

naik hingga mendidih juga terjadi sirkulasi air secara alami, yakni dari drum turun

melalui down comer ke header bawah dan naik kembali ke drum melalui pipa-

pipa riser. Adanya sirkulasi ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan

terhadap pipa-pipa pemanas dan mempercepat proses perpindahan panas.

Kecepatan sirkulasi akan berpengaruh terhadap produksi uap dan kenaikan

tekanan serta temperaturnya.

8

Selain sirkulasi alami, juga dikenal sirkulasi paksa (forced circulation).

Untuk sirkulasi jenis ini digunakan sebuah pompa sirkulasi (circulation pump).

Umumnya pompa sirkulasi mempunyai laju sirkulasi sekitar 1,7, artinya jumlah

air yang disirkulasikan 1,7 kali kapasitas penguapan. Beberapa keuntungan dari

sistem sirkulasi paksa  antara lain :

a. Waktu start (pemanasan) lebih cepat

b. Mempunyai respon yang lebih baik dalam mempertahankan aliran air ke

pipa-pipa pemanas pada saat start maupun beban penuh.

c. Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan

2.4 Jenis-jenis Ketel Uap

Klasifikasi ketel uap ada beberapa macam, untuk memilih ketel uap harus

mengetahui klasifikasinya terlebih dahulu, sehingga dapat memilih dengan benar

dan sesuai dengan kegunaannya di industri. Karena jika salah dalam pemilihan

ketel uap akan menyababkan penggunaan tidak akan maksimal dan dapat

menyebabkan masalah dikemudian harinya.

Klasifikasi ketel uap :

•Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa

•Berdasarkan pemakaiannya

•Berdasarkan letak dapur (furnace posisition )

9

•Berdasarkan jumlah lorong (boiler tube )

•Berdasarkan pada porosnya tutup drum (shell)

•Berdasarkan bentuk dan letak pipa

•Berdasarkan peredaran air ketel ( water circulation )

•Berdasarkan tekanan kerjanya

•Berdasarkan kapasitasnya

•Berdasarkan pada sumber panasnya (heat source )

a. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa

1) Ketel Pipa api ( Fire tube boiler )

Pada ketel pipa api, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan ketel ada

di dalam shell untuk dirubah menjadi steam. Ketel pipa api dapat menggunakan

bahan bakar  minyak bakar, gas atau bahan bkar padat dalam operasinya.

2) Ketel pipa air ( water tube boiler )

Pada ketel pipa air, air diumpankan boiler melalui pipa-pipa masuk

kedalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakaran membentuk

steam pad daerah uapdalam drum. Ketel ini dipilih jika kebutuhan steam dan

tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus ketel untuk pembangkit tenaga.

untuk ketel pipa air yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang

secara paket. Karakteristik ketel pipa air sebagai berikut:

Fored, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan

efisiensi pembakaran.

Kurang toleran terhadap kualitas air  yang dihasilkan dari plant

pengolahan air.

Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.

10

Gambar Ketel Pipa Air Gambar Ketel Pipa Api

Keuntungan dan kerugian ketel pipa api:

Keuntungan :

1. Menghasilkan uap dengan tekanan lebih tinggi daripada ketel pipa api

2. Untuk daya yang sama menempati ruang yang lebih kecil daripada ketel

pipaapi

3. Laju aliran uap lebih rendah

4. Komponen – komponen yang berbeda bisa diurai sehingga mudah untuk

dipindahkan

5. Permukaan pemanasan lebih efektif karena gas panas mengalir keatas pada

arah tegak lurus

6. Pecah pada pipa tidak meniimbulkan kerusakan ke seluruh ketel

Kerugian :

1. Air umpan mensyaratkan mempunyai kemurnian tinggi untuk mencegah

endapan kerak di dalam pipa. Jika terbentuk kerak di dalam pipa bisa

menimbulkan panas yang berlebihan dan pecah

2. Membutuhkan perhatian yang lebih hati – hati bagi penguapannya. Karena

itu akan menimbulkan biaya operasi yang lebih tinggi

3. Pembersihan pipa air tidak mudah dilakukan

11

Keuntungan dan kerugian ketel pipa air.

Keuntungan :

1. Konstruksi ketel sederhana

2. Biaya awal murah

3. Baik untuk kapasitas uap yang besar

4. Tidak bermasalah terhadap fluktuasi beban karena kapasitas uap cukup

besar dan jumlah air di dalam tangki banyak

5. Tidak memerlukan air pengisi yang begitu bersih

Kerugian :

1. Membutuhkan waktu start yang cukup lama untuk mendapat kualitas uap

yang diinginkan

2. Hanya dapat dipakai efisien untuk keperluan dengan kapasitas dan tekanan

uap yang rendah

b. Berdasarkan pemakaiannya

1) Ketel stasioner ( stasionary boiler ) atau ketel tetap

Ketel uap stasioner adalah ketel-ketel yang didudukan pada suatu pondasi

yang tetap, seperti ketel untuk pembangkitan tenaga, untuk industri dll

2) ketel mobil ( mobile boiler ), ketel pndah / portable boiler

Ketel mobil adalah ketel yang dipasang pada pondasi yang berpindah-

pindah (mobil ), seperti boiler lokomotif, loko mobile dan ketel panjang serta lain

yan sepertinya termasuk ketel kapal ( marine boiler )

12

Gambar Ketel Stationer Gambar Ketel Mobil

c. Berdasarkan letak dapur (furnace posisition )

1) Ketel dengan pembakaran di dalam (internally fired steam boiler )

Dalam ketel uap ini dapur berada (pembakaran terjadi )di bagian dalam ketel .

kebanyakan ketel pipa api memakai system ini.

2) Ketel dengan pembakaran di luar ( outernally fired steam boiler )

Dalam ketel uap ini dapur berada (pembakaran terjadi )di bagian dalam

ketel . kebanyakan ketel pipa air memakai system ini

Gambar ketel dengan pembakaran di

dalam

Gambar ketel dengan pembakaran di

luar

13

d. Berdasarkanjumlah lorong (boiler tube)

1) Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler )

Pada single tube steam boiler, hanya terdapat 1 lorong saja, lorong api

maupun lorong air. Cornish boiler adalah single fire tube boiler dan simple

vertikal boiler adalah single water tube boiler.

2) Multi fire tube boiler

Multi fire tube boiler misalnya ketel scotch dan multi water tube boiler

misalnya ketel B dan W dll

Gambar ketel dengan lorong tunggal

Gambar multi fire tube boiler

e. Berdasarkan pada porosnya tutup drum (shell)

1) Ketel tegak ( vertikal steam boiler )

seperti ketel cocharn, ketel clarkson dll

2) Ketel mendatar ( horizontal steam boiler )

seperti ketel cornish, lancashire, scotch dll

14

Gambar ketel tegak

Gambar ketel mendatar

f. Berdasarkan bentuk dan letak pipa

1. ketel dengan pipa lurus, bengok dan berllekak-lekuk ( stright, bent and

sinous tubeler heating surface ). Lihat pada gambar a.

2. ketel dengan pipa miring datar dan miring tegak ( horizontal, inclined or

vertical tubeler heating surface ). Lihat pada gambar b.

gambar a. gambar b.

g. Berdasarkanperedaran air ketel ( water circulation )

1) Ketel dengan peredaran alam ( natural circulation steam boiler )

Pada natural circulation boiler, peredaran air dalam ketel terjadi secara

alami yaitu air yang ringan naik, sedangkan terjadilah aliran aliran

15

conveksi alami. Umumnya ketel beroperasi secara aliran alami, seperti

ketel lancashire, babcock & wilcox

2) Ketel dengan peredaran paksa (forced circulation steam boiler)

Pada ketel dengan aliran paksa, aliran peksa diperoleh dari  sebuah pompa

centrifugal yang digerakkan dengan elektric motor misalnya la-mont boiler,

benson boiler, loeffer boiler dan velcan boiler.

h. Bedasarkan tekanan kerjanya

1) tekanan kerja rendah     : ≤5 atm

2) tekanan kerja sedang    : 5-40 atm

3) tekanan kerja tinggi  : 40-80 atm

4) tekanan kerja sangat tinggi  : >80 atm

i. Berdasarkan Kapasitasnya

1) kapasitas rendah   : ≤2500 kg/jam

2) kapasitas sedang  : 2500-50000 kg/jam

3) kapasitas tinggi   : >50000 kg/jam

4)

j. Berdasarkan pada sumber panasnya (heat source )

1) ketel uap dengan bahan bakar alami

2) ketel uap dengan bahan bakar buatan

3) ketel uap dengan dapur listrik

16

4) ketel uap dengan energi nuklir

K. Berdasarkan Sumber Pembakaran

a. Boiler dengan bahan bakar padat (solid fuel).

Contoh dari bahan bakar padat adalah bahan bakar kayu (wood), sekam padi

(rice husk), serutan kayu (sawdust), batubara coklat (lignite), batubara bituminous

(seperti aspal), batubara jenis antrasit (antrasite coal), bahan bakar arang kayu

(wood charcoal), kokas (coke), briket (briquette), ampas (misal serabut kelapa

sawit atau ampas tebu).

Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku

pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan

bahan bakar buatan dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika

dibandingkan dengan boiler tipe elektrik/listrik.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran

bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu)

dengan oksigen dan sumber panas.

b. Boiler dengan bahan bakar cair (fuel oil).

Tipe boiler bahan bakar buatan memiliki karakteristik : harga bahan baku

pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai efisiensi dari

tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler bahan bakar alami dan listrik.

Contoh dari bahan bakar buatan adalah solar, residu, kerosin, dll.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran

bahan bakar buatan (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan sumber

panas.

c. Boiler dengan dapur listrik

Boiler dengan dapur listrik yaitu ketel dengan menggunakan energi listrik

dimana terdapat elemen pemanas sebagai pemanas air ketel.  Tipe Boiler ini

memiliki karakteristik: harga bahan baku pemanasan relatif lebih murah

dibandingkan dengan yang menggunakan bahan bakar cair. Nilai efisiensi dari

17

tipe ini paling rendah jika dibandingkan dengan semua tipe boiler lainnya. Ada

dua tipe boiler jenis ini, yakni Resistance dan Elektroda.

Tipe resistance ini umumnya adalah voltase rendah dan kapasitas rendah,

dimana arus sebagai pembangkit panas mengalir melalui elemen (resistance),

kawatnya bukan sebagai pembangkit panasnya.

Tipe elektroda adalah dimana arus yang mengalir melalui air (dalam air) dan

tidak melalui suatu kawat, dimana air boiler merubah energi listrik menjadi energi

panas.

Cara kerja: pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai

sumber panas.

d. Boiler dengan bahan bakar gas (Gaseous Fuel)

Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku

pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi

dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan

bahan bakar.

Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas

(LNG) dengan oksigen dan sumber panas.

Tabel 1.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.

No

.Tipe Boiler Keuntungan Kerugian

1 Solid Fuel

Bahan baku mudah

didapatkan.Sisa pembakaran sulit dibersihkan

Murah konstruksinya.Sulit mendapatkan bahan baku yang

baik.

2 Oil Fuel

Sisa pembakaran tidak

banyak dan lebih

mudah dibersihkan.

Harga bahan baku paling mahal.

Bahan bakunya

mudah didapatkan.Mahal konstruksinya.

3 Gaseous Harga bahan bakar Mahal konstruksinya.

18

Fuel

paling murah.

Paling baik nilai

effisiensinya.

Sulit didapatkan bahan bakunya,

harus ada jalur distribusi.

4 Electric

Paling mudah

perawatannya.Paling buruk nilai effisiensinya.

Mudah konstruksinya

dan mudah didapatkan

sumbernya.

Temperatur pembakaran paling

rendah.

2.5. Masalah-Masalah Pada (Boiler)

Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air

yang baik , cepat atau lambat akan menimbulkan masalah-masalah yang berkaitan

dengan kinerja dan kualitas dari sistem pembangkit uap. Banyak masalah-masalah

yang ditimbulkan akibat dari kurangnya penanganan dan perhatian khusus

terhadap penggunaan air umpan boiler.

Akibat dari kurangnya penanganan terhadap air umpan boiler akan

menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut :

a) Pembentukan kerak

Terbentuk kerak pada dinding boiler terjadi akibat adanya mineral-mineral

pembentukan kerak, misalnya ion-ion kesadahan seperti Ca2+ dan Mg2+ dan akibat

pengaruh gas penguapan. Diamping itu pula dapat disebabkan oleh mekanisme

pemekatan didalam boiler karena adanya pemanasan. Jenis-jenis kerak yang

umum dalam boiler adalah kalsium sulfat, senyawa silikat dan karbonat. Zat-zat

dapat membentuk kerak yang keras dan padat sehingga bila lama penanganannya

akan sulit sekali untuk dihilangkan. Silika diendapkan bersama dengan kalsium

dan magnesium sehingga membuat kerak semakin keras dan semakin sulit untuk

dihilangkan.

Kerak yang menyelimuti permukaan boiler berpengaruh terhadap

perpindahan panas permukaan dan menunjukkan dua akibat utama yaitu

berkurangnya panas yang dipindahkan dari dapur ke air yang mengakibatkan

meningkatkan temperatur disekitar dapur, dan menurunnya efisiensi boiler.

19

Untuk mengurangi terjadinya pembentukan kerak pada boiler dapat

dilakukan pencegahan-pencegahan sebagai berikut :

- Mengurangi jumlah mineral dengan unit softener

- Melakukan blowdown secara teratur jumlahnya

- Memberikan bahan kimia anti kerak

Zat terlarut dan tersuspensi yang terdapat pada semua air alami dapat

dihilangkan/dikurangi pada proses pra-treatment (pengolahan awal) yang terbukti

ekonomis. Penanggulangan kerak yang sudah ada dapat dilakukan dengan cara :

      On-line cleaning yaitu pelunakan kerak-kerak lama dengan bahan kimia

selama Boiler beroperasi normal.

      Off-line cleaning (acid cleaning) yaitu melarutkan kerak-kerak lama dengan

asam-asam khusus tetapi Boiler harus berhenti beroperasi.

      Mechanical cleaning: dengan sikat, pahat, scrub, dan lain-lain.

b) Peristiwa korosi

Korosi dapat disebabkan oleh oksigen dan karbon dioksida yang terdapat

dalam uap yang terkondensasi. Korosi merupakan peristiwa logam kembali

kebentuk asalnya dalam misalnya besi menjadi oksida besi, alumunium dan lain-

lain. Peristiwa koros dapat terjadi disebabkan oleh :

- Gas-gas yang bersifat korosif seperti

O2, CO2, H2S

- Kerak dan deposit

- Perbedaan logam (korosi galvanis)

- pH yang terlalu rendah dan lain-lain

Jenis korosi yang dijumpai pada boiler dan sistem uap adalah general

corrosion, pitting (terbentuknya lubang) dan embrittlement (peretakan baja).

Adanya gas yang terlarut, oksigen dan karbon dioksida pada air umpan boiler

adalah penyebab utama general corrosion dan pitting corrosion (tipe oksigen

elektro kimia dan diffrensial). Kelarutan gas-gas ini di dalam air umpan boiler

menurun jika suhu naik. Kebanyakan oksigen akan memisah pada ruang uap,

tetapi sejumlah kecil residu akan tertinggal dalam larutan atau terperangkap pada

kantong-kantong atau dibawah deposit, hal ini dapat menyebabkan korosi pada

20

logam-logam boiler. Karena itu pentinguntuk melakukan proses deoksigenasi air

boiler.

Jumlah rata-rata korosi atau serangan elektrokimia akan naik jika nilai pH

air menurun. Selain itu air umpan boiler akan dikondisikan secara kimia mencapai

nilai pH yang relatif tinggi. Bentuk korosi yang tidak umum tetapi berbahaya

adalah bentuk korosi embrittlement atau keretakan inter kristalin pada baja yang

terjadi jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak

sesuai. Caustic embrittlement atau keratakan inter kristalin pada baja yang terjadi

jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak sesuai.

Caustic embrittlement terjadi pada sambungan penyumbat dan meluas pada ujung

tabung dimana celah memungkinkan perkembangan suatu lingkungan caustic

yang terkonsentrasi. Hidrogen embrittlement adalah bentuk lain dari retakan

interkristalin yang terjadi pada tabung air boiler yang disebabkan tekanan tinggi

dan kondisi temperatur yang tertentu.

Untuk mengurangi terjadinya peristiwa korosi dapat dilakukan pencegahan

sebagai berikut:

- Mengurangi gas-gas yang bersifat korosif

- Mencegah terbentuknya kerak dan deposit dalam boiler

- Mencegah korosi galvanis

- Menggunakan zat yang dapat menghambat peristiwa korosif

- Mengatur pH dan alkalinitas air boiler dan lain-lain

c) Pembentukan deposit

Deposit merupakan peristiwa penggumpalan zat dalam air umpan boiler

yang disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi misalnya oksida besi, oksida

tembaga dan lain-lain. Peristiwa ini dapat juga disebabkan oleh kontaminasi uap

dari produk hasil proses produksi. Sumber deposit didalam air seperti garam-

garam yang terlarut dan zat-zat yang tersuspensi didalam air umpan boiler.

Pemanasan dan dengan adanya zat tersuspensi dalam air pada boiler menyebabkan

mengendapnya sejumlah muatan yang menurunkan daya kelarutan, jika

temperaturnya dinaikkan. Hal ini menjelaskan mengapa kerak dan sludge

(lumpur) terbentuk. Kerak merupakan bentuk deposit-deposit yang tetap berada

21

pada permukaan boiler sedangkan sludge merupakan bentuk deposit-deposit yang

tidak menetap atau deposit lunak.

Pada ketel bertekanan tinggi, silika muda mengendap dengan uap dan

dapat membentuk deposit yang menyulitkan pada daun turbin.

Pencegahan–pencegahan yang dapat dilakukan untuk mengurangi

terjadinya peristiwa deposit dapat dilakukan diantaranya :

      Meminimalisasi masuknya mineral-mineral yang dapat menyebabkan deposit

seperti oksida besi, oksida tembaga dan lain – lain.

      Mencegah korosi pada sistem kondensat dengan proses netralisasi (mengatur

pH 8,2–9,2) dapat juga dilakukan dengan mencegah terjadinya kebocoran udara

pada sistem kondensat.

      Mencegah kontaminasi uap selanjutnya menggunakan bahan kimia untuk

mendispersikan mineral-mineral penyebab deposit.

Penanggulangan terjadinya deposit yang telah ada dapat dilakukan dengan

acid cleaning, online cleaning, dan mechanical cleaning.

d) Kontaminasi Uap (steam carryover)

Ketika air boiler mengandung garam terlarut dan zat tersuspensi dengan

konsentrasi yang tinggi, ada kecendrungan baginya untuk membentuk busa secara

berlebihan sehingga dapat menyebabkan steam carryover zat-zat padat dan

cairan pengotor kedalam uap.

Steam carryover terjadi jika mineral-mineral dari boiler ikut keluar

bersama dengan uap ke alat-alat seperti superheater, turbin, dan lain-lain.

Kontaminasi-kontaminasi ini dapat diendapkan kembali pada sistem uap atau zat-

zat itu akan mengontaminasi proses atau material-material yang diperlukan steam.

Steam carryover dapat dihindari dengan menahan zat-zat padat terlarut

pada air boiler dibawah tingkat tertentu melalui suatu analisa sistematis dan

kontrol pada pemberian zat-zat kimia dan blowdown. Carryover karbon dioksida

dapat mengembalikan uap dan asam-asam terkondensasi.

22

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Dari pembahasan 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.

23

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2008, airumpan boiler,http://smk3ae.wordpress.com/2008/07/08/air-

dan-fungsinya-sebagai-umpan-boiler-dan-cooling-tower. Diakses pada

tanggal 7 oktob 2015.

Anonim. 2006. Peralatan Energi Panas: Boiler & Pemanas Fluida Termis.

UNEP. Febriantara, Aris. 2008. Klasifikasi Mesin Boiler. Jakarta.Diakses

pada tanggal 7 oktober 2015.

24