Sistem Boiler

MAKALAH UTILITAS

SISTEM BOILER

OLEH :

AMI LESTARI NIM : 0610 3040 1011

ETCHI YUNTI RENI PRATIWI NIM : 0610 3040 1016

M. PERMANA RANGKUTI NIM : 0610 3040 1020

Kelas: 5 KIB

Dosen Pembimbing : Ir. Sofiah, M. T

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2012

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT atas nikmat dan karunia-Nya penyusun dapat menyelesaikan

penyusunan makalah berjudul pengertian humidifikasi ini. Salawat dan salam juga penyusun

persembahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat serta pengikutnya

sampai akhir zaman.

Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari

kesempurnaan. Untuk itu penulis masih mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun guna penyempurnaan makalah di masa datang.

Dalam penyelesaian makalah ini penyusun banyak mendapatkan bantuan dan pengarahan

dari berbagai pihak terutama dari dosen pembimbing. Maka pada kesempatan ini penyusun ingin

mengucapkan terima kasih yang tulus kepada Ir. Sofiah, M.T selaku dosen pembimbing mata

kuliah Utilitas.

Atas semua bantuan dan bimbingan yang telah diberikan kepada penulis, semoga akan

mendapatkan imbalan yang setimpal dari Allah SWT. Akhir kata penyusun mengharapkan

semoga makalah ini dapat bermanfaat dan berguna baik bagi penyusun maupun bagi pembaca,

Amin.

Palembang, November 2012

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Sebuah pabrik mempunyai dua sistem proses utama, yaitu sistem pereaksian dan sistem

proses pemisahan & pemurnian. Kedua sistem tersebut membutuhkan kondisi operasi pada suhu

dan tekanan tertentu. Dalam pabrik, panas biasanya ‘disimpan’ dalam fluida yang dijaga pada

suhu dan tekanan tertentu. Fluida yang paling umum digunakan adalah air panas dan uap air

karena alasan murah dan memiliki kapasitas panas tinggi. Fluida lain biasanya digunakan untuk

kondisi pertukaran panas pada suhu di atas 100 oC pada tekanan atmosfer. Air atau uap air

bertekanan (dinamakan kukus atau steam) mendapatkan panas dari ketel uap (boiler).

Sistem pemindahan panas bertugas memberikan panas dan menyerap panas. Misalnya,

menyerap panas dari sistem proses yang menghasilkan energi seperti sistem proses yang

melibatkan reaksi eksotermik atau menyerap panas agar kondisi sistem di bawah suhu ruang atau

suhu sekitar. Untuk penyerap panas agar suhu di bawah suhu ruang biasanya pabrik

menggunakan refrigerant, bahan yang sama dengan yang bekerja pada lemari es. Penggunaan air

sebagai media pendingin juga dibatasi sifat fisiknya, yaitu titik didih dan titik beku. Suhu air

pendingin perlu dikembalikan ke suhu sekitar atau suhu ruang agar bisa difungsikan kembali

sebagi pendingin. Sistem pemroses yang melakukan ini adalah cooling tower.

Cooling tower, boiler dan tungku pembakaran merupakan sistemsistem pemroses untuk

sistem penyedia panas dan sistem pembuang panas. Kedua sistem proses ini bersama-sama

dengan sistem penyedia udara bertekanan, sistem penyedia listrik dan air bersih untuk kebutuhan

produksi merupakan sistem penunjang berlangsungnya sistem proses utama yang dinamakan

sistem utilitas. Kebutuhan sistem utilitas dan kinerjanya tergantung pada seberapa baik sistem

utilitas tersebut mampu ‘melayani’ kebutuhan sistem proses utama dan tergantung pada efisiensi

penggunaan bahan baku dan bahan bakar.

Pabrik tidak harus mempunyai sistem pemroses utilitas sendiri.Listrik misalnya, pabrik

bisa membelinya dari PLN jika kapasitas PLN setempat mencukupi atau membeli dari pabrik

tetangga. Demikian pula untuk unit pengolahan limbah, unit penyedia uap air & air pendingin

dan unit penyedia udara bertekanan.

Penggunaan/ konsumsi energi pada suatu pabrik sangat mempengaruhi keberlangsungan

pabrik itu baik menyangkut total cost yang dikeluarkan hingga harga produk yang akan dijual.

Oleh karena itu dalam suatu sistem industri di pabrik harus diupayakan untuk menggunakan

energi seminimal dan seefisien mungkin. Dari semua alat di industri, akan dihitung secara cermat

berapa energi minimum yang diperlukan dan berapa energy lost yang diijinkan supaya alat itu

bisa bekerja secara maksimal.

Boiler merupakan salah satu komponen vital dalam suatu pabrik. Boiler digunakan untuk

mengubah fase working fluid menjadi steam yang selanjutnya panas yang disimpan pada steam

itu dimanfaatkan untuk memanaskan sistem yang lain yang ada di pabrik. Sistem boiler terdiri

atas bejana tekan, furnace dengan burner, blower fan dan pompa bahan bakar. Selanjutnya sistem

ini akan terhubung dengan sistem pemipaan saluran bahan bakar, sistem pemipaan steam atau air

panas dan cerobong (stack).

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam makalah ini adalah :

1. Apa itu boiler?

2. Apa saja komponen-komponen yang terdapat dalam boiler?

3. Bagaimana prinsip kerja pada boiler?

4. Bagaimana klasifikasi boiler?

1.3 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :

1. Dapat mengetahui tentang boiler.

2. Dapat mengetahui apa saja komponen-komponen yang terdapat dalam boiler.

3. Dapat mengetahui prinsip kerja dari boiler.

4. Dapat mengetahui klasifikasi boiler.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Definisi Boiler

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai

terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian

digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan

murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi

steam, volumnya akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang

menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan

yang harus dikelola dan dijaga dengansangat baik.

Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar.

Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan

steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam

mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui

sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur

menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar

adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk

menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan

bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.

Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua

sumber air umpan adalah:

(1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan

(2) Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang

boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan

economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas

buang.

2.2 Proses Kerja Boiler

Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan,

temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan.

Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur

rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan

perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam

suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and

industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor

menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi

listrik (power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler

tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi

listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat

dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler.

Sebelum menjelaskan keanekaragaman boiler, perlu diketahui komponen dari

boiler yang mendukung teciptanya steam, berikut komponen-komponen boiler:

- Furnace

Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace

siantaranya : refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and

discharge door.

- Steam Drum

Komponen ini merupakan tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam.

Steam masih bersifat jenuh (saturated steam).

- Superheater

Komponen ini merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main

steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.

- Air Heater

Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara

luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam

tungku pembakaran.

- Economizer

Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari

air yang terkondensasi dari sistem sebelumnya maupun air umpan baru.

- Safety valve

Komponen ini merupakan saluran buang steam jika terjadi keadaan dimana tekanan

steam melebihi kemampuan boiler menahan tekanan steam.

- Blowdown valve

Komponen ini merupakan saluran yang berfungsi membuang endapan yang berada di

dalam pipa steam.

2.3 Klasifikasi Boiler

Setelah mengetahui proses singkat, sistem boiler, dan komponen pembentuk

sistem boiler, perlu diketahui keanekaragaman boiler. Berbagai bentuk boiler telah

berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler

sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi lingkungan dan

produk steamseperti apa yang akan dihasilkan. Berikut klasifikasi boiler yang telah

dikembangkan:

1. Berdasarkan tipe pipa :

- Fire Tube

Tipe boiler pipa api memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan

tekanan steam yang rendah.

Cara kerja : proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas yang

dihasilkan dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Besar dan

konstruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan boiler

tersebut.

- Water Tube

Tipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan

tekanan steam yang tinggi.

Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang

dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut

dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudiansteam yang dihasilkan

terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuahsteam-drum. Sampai tekanan dan

temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan primary superheater

baru steamdilepaskan ke pipa utama distribusi. Didalam pipa air, air yang

mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut

di dalam air tesebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus diperhatikan

terhadap tipe ini.

Karakteristik water tube boiler yaitu :

o Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi

pembakaran.

o Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air.

o Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.

Gambar Diagram Sederhana Water Tube Boiler

Tabel 1. Keuntungan dan Kerugian boiler berdasarkan tipe pipa

2. Berdasarkan bahan bakar yang digunakan :

- Solid Fuel

Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku

pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan

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

dibandingkan dengan boiler tipe listrik.

No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian

1 Fire Tube Proses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkan setting khusus

Tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 bar

Investasi awal boiler ini murah

Kapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube

Bentuknya lebih compact dan portable

Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya.

Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler

Nilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack

2 Water Tube Kapasitas steam besar sampai 450 TPH

Proses konstruksi lebih detail

Tekanan operasi mencapai 100 bar

Investasi awal relatif lebih mahal

Nilai effisiensinya relatif lebih tinggi dari fire tube boiler

Penanganan air yang masuk ke dalam boiler perlu dijaga, karena lebih sensitif untuk sistem ini, perlu komponen pendukung untuk hal ini

Tungku mudah dijangkau untuk melakukan pemeriksaan, pembersihan, dan perbaikan.

Karena mampu menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang lebih besar, maka konstruksinya dibutuhkan area yang luas

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara

percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah

kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.

- Oil Fuel

Tipe boiler bahan bakar cair memiliki karakteristik : harga bahan baku

pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai effisiensi dari

tipe ini lebih baik jika dbandingkan dengan boiler bahan bakar padat dan listrik.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara

percampuran bahan bakar cair (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan

sumber panas.

- Gaseous Fuel

Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku

pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi

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

bahan bakar.

Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas

(LNG) dengan oksigen dan sumber panas.

- Electric

Tipe boiler listrik memiliki karakteristik : harga bahan baku pemanasan

relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar

cair. Nilai effisiensi dari tipe ini paling rendah jika dbandingkan dengan semua

tipe boiler berdasarkan bahan bakarnya.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai

sumber panas.

Tabel 2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.


1 Solid FuelBahan baku mudah didapatkan.

Sisa pembakaran sulit dibersihkan

Murah konstruksinya.Sulit mendapatkan bahan baku yang baik.

2 Oil FuelSisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan.

Harga bahan baku paling mahal.

Bahan bakunya mudah didapatkan.

Mahal konstruksinya.

3 Gaseous FuelHarga bahan bakar paling murah.

Mahal konstruksinya.

Paling baik nilai effisiensinya.

Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi.

4 ElectricPaling mudah perawatannya.

Paling buruk nilai effisiensinya.

Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya.

Temperatur pembakaran paling rendah.

3. Berdasarkan kegunaan boiler :

- Power Boiler

Tipe power boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai

penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steamdigunakan untuk

menjalankan proses industri.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube

boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar,

sehingga mampu memutar steam turbin dan menghasilkan listrik dari generator.

- Industrial Boiler

Tipe industrial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai

penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses industri dan sebagai

tambahan pemanas.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe

water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas

yang besar dan tekanan yang sedang.

- Commercial Boiler

Tipe commercial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya

sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai tambahan

untuk menjalankan proses operasi komersial.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe

water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas

yang besar dan tekanan yang rendah.

- Residential Boiler

Tipe residential boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai

penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire tube

boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah.

- Heat Recovery Boiler

Tipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya

sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai. Hasilsteam ini

digunakan untuk menjalankan proses industri.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube

boiler atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan

kapasitas yang besar.

Tabel 3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan.


1 Power Boiler

Dapat menghasilkan listrik dan sisa steam dapat menjalankan proses industri.

Konstruksi awal relatif mahal.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggi

Perlu diperhatikan faktor safety.

2Industrial Boiler

Penanganan boiler lebih mudah.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.

Konstruksi awal relatif murah.

3Commercial Boiler




4Residential Boiler




5Heat Recovery Boiler




4. Berdasarkan konstruksi boiler :

- Package Boiler

Tipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di

pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler.

- Site Erected Boiler

Tipe site erected boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan

di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman dilakukan per komponen.

Tabel 4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.


1Package Boiler

Mudah pengirimannya.Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya.

Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan setelah pengiriman.

Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen boiler.

2Site Erected Boiler

Tekanan dan kapasitas kerjanya dapat disesuaikan keinginan.

Sulit pengirimannya, memakan biaya yang mahal.

Komponen-komponen boiler dapat dipadukan dengan produsen lain.

Perlu waktu yang cukup lama setelah boiler berdiri, setelah proses pengiriman.

5. Berdasarkan tekanan kerja boiler :

- Low Pressure Boilers

Tipe low pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan

steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan

dibawah 160 psig atau temperatur dibawah 250 0F

- High Pressure Boilers

Tipe high pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan

steam operasi diatas 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan diatas

160 psig atau temperatur diatas 250 0F

Tabel 5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.


1 Low Pressure

Tekanan rendah sehingga penanganannya tidak terlalu rumit

Tekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat membangkitkan listrik.

Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler

2 High Pressure

Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri

Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu diperhatikan aspek keselamatannya.

Area yang dibutuhkan besar dan biaya konstruksi lebih mahal dari low pressure boiler

6. Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar :

- Stoker Combustion

Tipe stoker combustion memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan

bahan bakar padat untuk melakukan pembakaran, bahan bakar padat dimasukkan

kedalam ruang pembakaran melalui conveyor ataupun manual. Tipe ini memiliki

sisa pembakaran yang harus diatangani berupa bottom ash atau fly ash yang dapat

mencemari lingkungan.

- Pulverized Coal

Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan ball mill atau

roller mill sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 1 mm. kemudian batu

bara berupa bubuk ini disemprotkan ke dalam ruang pembakaran.

- Fluidized Coal

Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan crusher, sehingga

batu bara memiliki ukuran kurang dari 2 mm. Pada proses ini pembakaran

dilakukan dalam lapisan pasir, batu bara akan langsung membara jika mengenai

pasir.

- Firing Combustion

Tipe firing memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar

cair, padat, dan gas untuk melakukan pembakaran, pemanasan yang terjadi lebih

merata.

Cara kerja : bahan bakar cair digunakan sebagai preliminary firing

fueldimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah tercapai

temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal nozzle atau gas

nozzle.

Tabel 6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.


1Stoker Combustion

Konstruksinya relatif sederhana.

Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak

Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung.

Effisiensi relatif rendah

2 Pulverized Efisiensi relatif tinggiKonstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.

Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran.

3 Fluidized Bed Efisiensi relatif tinggiKonstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.

Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C sehingga tidak menimbulkan NOX

4 FiringLimbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikit

Konstruksi relatif rumit, perlu nozzle.

Panas yang dihasilkan lebih merataEffisiensi relatif lebih baik

7. Berdasarkan material penyusun boiler :

- Steel

Tipe boiler dari bahan steel memiliki karakteristik : bahan baku utama

boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam.

- Cast Iron

Tipe boiler dari bahan cast iron memiliki karakteristik : bahan baku utama

boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steam.

Tabel 7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.


1 Steel Kuat dan tahan lama. Biaya relatif mahal.

Dapat dialiri steam untuk tekanan tinggi.

Konstruksi lebih rumit.

2 Cast Iron Biaya relatif murah. Rentan dan mudah rusak.

Konstruksi lebih sederhana.

Dapat dialiri steam untuk tekanan yang terbatas.

2.4 Fungsi Ketel Uap

Boiler atau ketel uap berfungsi sebagai pesawat konversi energy yang

mengkonversikan energy kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energy panas.

Boiler terdiri dari dua komponen utama yaitu :

1. Dapur (furnace), sebagai alat untuk mengubah energy kimia menjadi energy panas.

2. Alat penguap (evaporator) yang mengubah energy pembakaran (energy panas)

menjadi energy potensial uap.

Kedua komponen tersebut di atas telah dapat untuk memungkinkan sebuah boiler untuk

berfungsi. Sedangkan komponen lainnya adalah :

1. Corong asap dengan system tarikan gas asapnya, memungkinkan dapur berfungsi

secara efektif.

2. System perpipaan, seperti pipa api pada boiler pipa api, pipa air pada boiler pipa air

memungkinkan system penghantaran kalor yang efektif antara nyala api atau gas

panas dengan air boiler.

3. System pemanas uap lanjut, system pemanas udara pembakaran serta sistm pemanas

air pengisi boiler berfungsi sebagai alat untuk menaikkan efisiensi boiler.

2.5 Bidang Pemanas

Bagian penghantar panas sebuah ketel terdiri dari alat penguap, pemanas lanjut,

pemanas ulang dan penguap yang disebut bidang pemanas primer. Sedangkan bidang

pemanas udara dan ekonomiser disebut bidang pemanas sekunder.

2.5.1 Bidang Pemanas Primer

Bidang pemanas primer pada ketel terdiri dari bagian evaporator (penguap),

bidang pemanas lanjut (super heater) dan bagian pemanas ulang (reheater) bila system

memakai sebuah turbin pemanas ulang (reheater turbine). Permukaan evaporator

biasanya diletakkan pada bagian terpanas dari zona pembakar. Air yang mendidih di

dalam pipa water wall melindungi pipa dari pemanasan lanjut (over heating).

2.5.2 Bidang Pemanas Sekunder

Bidang pemanas sekunder memperoleh panas dari gas asap setelah gas tersebut

menyerahkan sebagian panasnya ke bidang pemanas primer. Untuk memperoleh efisiensi

ketel yang tinggi, suhu gas asap harus serendah mungkin. Ada 2 jenis bidang bidang

pemanas sekunder, yaitu ekonomiser memindahkan panas dari gas asap ke air pengisi

ketel, sementara pemanas udara memindahkan energy gas asap ke udara pembakaran.

2.6 Perpindahan Panas dalam Dapur

Dalam dapur terjadi hantaran kalor dari sumber panas (hasil pembakaran bahan

bakar) terhadap bidang pemanas secara pancaran dan rambatan (radiasi dan konduksi).

Bidang pemanasan menghantar panas air ketel secara konveksi. Perhitungan

hantaran kalor dalam dapur ketel secara rambatan biasanya diabaikan. Ada 2 type

hantaran kalor secara pancaran yaitu hantaran kalor secara langsung dan tidak langsung.

Hantaran langsung terjadi dari nyala yang bercahaya, panggangan (kisi) bahan bakar

yang sedang terbakar, hasil pembakaran yang tidak bersinar. Hantaran tidak langsung

terjadi dari lapisan dinding dapur.

2.7 Permasalahan Pada Boiler

Bahaya yang sering timbul dalam pembuatan uap (steam) menggunakan air yang

tidak memenuhi persyaratan adalah :

Pembentukan kerak dan endapan di dalamnya termasuk akibat sampingnya.

Terjadinya macam-macam korosi pada dinding-dinding/ pipa-pipa ketel uap.

Timbulnya proses-proses pembusaan (foaming), priming dan carry over.

Terjadinya caustic embrittlement.

2.7.1 Pembentukan Kerak dan Endapan

Terbentuknya kerak dan endapan pada dinding-dinding atau pipa-pipa boiler

merupakan hal yang serius dalam produksi uap. Sebab utama terjadi kerak adalah

menurunnya daya larut garam-garam yang membentuk kerak-kerak pada suhu tinggi.

Mekanisme pembentukan kerak pada dinding boiler adalah sebagai berikut : Lapisan air

yang berada dekat dinding boiler ( berupa fil tipis) menjadi lebig pekat dibandingkan

dengan air yang berada disebelah dalamnya, sehingga kelamaan akan menebal, mengeras

dan terjadilah kerak yang menempel pada dinding boiler.

Kerak merupakan lapisan isolasi yang mempunyai daya hantar yang rendah,

sehingga mengurangi efisiensi pembentukan uap. Sebagai contoh kerak dengan ketebalan

2 mm dapat menurunkan efisiensi sampai 10 %, yang berarti pemborosan bahan bakar,

tetapi yang lebih berbahaya bagi terjadinya pemanasan berlebih (overheating) dinding

boiler yang dapat merusak uap secara keseluruhan.

Jenis- jenis kerak yang timbul akibat air pengisi boiler yang tidak baik adalah :

Kerak Karbonat (CaCO3)

Kerak Gips (CaSO4)

Kerak Silikat (CaSiO3)

Kerak Analciet (Na2O, Al2O3 dan SiO2.4H2O)

Endapan atau kerak lumpur

Ciri-ciri Kerak yang terjadi pada boiler :

1. Kerak kalsium karbonat : keras dan padat, kristalnya halus, rapuh dan larut asam.

2. Kerak silikat : keras seperti poselen dan tidak larut dalam asam.

3. Kerak analciet : keras seperti porselen, kristalnya lebih halus, sangat padat,

melekat sangat kuat pada logam (dinding/pipa ketel), mempunyai daya hantar

yang sangat rendah dan tidak larut dalam asam.

4. Kerak / endapan besi : warna coklat kehitam-hitaman dan larut dalam asam.

Usaha pencegahan terhadap akibat buruk pemakaian air pengisi boiler yang tidak

baik :

o Melakukan pengolahan air secara baik dan teliti sesuai petunjuk yang telah

diberikan oleh laboratorium.

o Hindari pemakaian air pengisi boiler tanpa mengetahui komposisi kimia yang

dikandungnya

o Hindari pemakaian air tanpa pengolahan terlebih dahulu

o Melakukan pengurasan secara kontinyu

o Hindari adanya garam yang berbahaya dalam air pengisi boiler

2.7.2 Korosi

Penyebab korosi pada boiler adalah : pH yang terkandung di dalam air terlalu

rendah, gas-gas yang masih ada di dalam air seperti oksigen, karbon dioksida dan lain-

lain, garam-garam seperti magnesium klorida dan besi sulfat yang tinggi kadarnya, aliran

listrik lokal, reaksi antara basa/bahan dan uap yang terjadi karena sirkulasi uap dan air

kurang sempurna, tegangan-tegangan pada bagian yang di las, keeling-keling dan

sambungan-sambungan.

Usaha pencegahan terhadap korosi adalah :

pH air tidak terlalu rendah

pH air harus disesuaikan dengan tekanan kerja yang dibutuhkan (pH berkisar

7-10)

Mengurangi garam-garam magnesium klorida dan besi sulfat yang

disesuaikan dengan syarat kualitas pengisi boiler

Menghindari /mengurangi gas-gas yang larut dalam air pengisi boiler, seperti

oksigen, karbon dioksida, dan lain-lain

Menghindari terjadinya sirkulasi uap dan air yang kurang sempurna di dalam

boiler karena kesalahan desain

Pemeliharaan boiler terutama jika boiler sedang tidak digunakan.

2.7.3 Pembusaan (Foaming) – Primming – Carry Over

Pembusaan kadang-kadang disertai loncatan-loncatan air boiler bersama-sama

dengan uap, maka kejadian itu disebut Primming. Jika proses tadi dilanjutkan dengan

loncatan-loncatan kecil air boiler dengan uap disebut “carry over”. Ketiga proses tersebut

sebenarnya dapat diistilahkan dengan “carry over” saja, yang diawali dengan foaming

yang selanjutnya terjadi priming dan carry over. Usaha-usaha pencegahan terhadap

timbulnya “carry over” yaitu :

o Membatasi /menghilangkan minyak dalam air

o Mengurangi zat-zat padat yang terlarut dalam air

o Melaksanakan pengurasan

2.7.4 Caustic Embrittlement

Caustic Embrittlement adalah akibat rusaknya pelat boiler karena :

Adanya rongga-rongga halus pada tempat-tempat las atau kelingan-kelingan

Adanya tegangan pada bahan boiler

Konsentrasi larutan alkali hidroksida yang tinggi yaitu 75.000 – 500.000 ppm

Usaha-usaha pencegahan timbulnya Caustic Embrittlement :

o Hindari adanya rongga-rongga halus pada tempat las/kelingan

o Hindari terjaidinya tegangan pada bahan boiler

o Hindari konsentrasi larutan alkali yang tinggi

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Boiler atau ketel uap berfungsi sebagai pesawat konversi energy yang mengkonversikan

energy kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energy panas.

Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem

air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.

Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air

umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah

terjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol

produksi steam dalam boiler.

Komponen-komponen boiler yaitu :

- Furnace

- Steam Drum

- Superheater

- Air Heater

- Economizer

- Safety valve

- Blowdown valve

DAFTAR PUSTAKA

Zulkarnain, dkk. 2012. Modul Utilitas. Palembang : POLSRI.

Febrianta. 2008. Klasifikasi Boiler. (http://febriantara.wordpress.com/2008/10/24/klasifikasi-

boiler, di akses pada tanggal 15 Oktober 2012).

Poernomoe. 2009. Utilitas Energi Sistem Boiler di Industri.

(http://poernomoe.wordpress.com/2009/04/02/utilitas-energi-sistem-boiler-di-industri, diakses

pada tanggal 15 Oktober 2012).

http://poernomoe.wordpress.com/2009/04/02/utilitas-energi-sistem-boiler-di-industri

http://febriantara.wordpress.com/2008/10/24/klasifikasi-boiler

http://febriantara.wordpress.com/2008/10/24/klasifikasi-boiler

Documents

Sistem Boiler