BOILER
Menurut Djokosetyardj M.J (1990),
boiler merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan uap/steam untuk berbagai keperluan. Jenis
air dan uap air sangat dipengaruhi oleh tingkat efisiensi boiler itu sendiri.
Pada mesin boiler, jenis air yang digunakan harus dilakukan demineralisasi
terlebih dahulu untuk mensterilkan air yang digunakan, sehingga pengaplikasian
untuk dijadikan uap air dapat dimaksimalkan dengan baik. Untuk mendapatkan
efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan komponen economizer untuk meningkatkan efisiensi dari uap air yang
dihasilkan.
Air di dalam boiler dipanaskan oleh
panas dari hasil pembakaran
bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar.
bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar.
Uap air panas yang dihasilkan dari
boiler sangat penting karena memiliki kemampuan seperti menyimpan dan
membebaskan energi panas yang besar, pindah panas yang cepat, bersih, mudah
disalurkan kemana saja, suhunya stabil sesuai tekanan, dan mudah diatur
sehingga tidak over heating. Selanjutnya
uap air yang dihasilkan boiler ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan
dalam bidang industri seperti untuk pembangkit tenaga dengan cara mengalirkan
uap panas sehingga mengerakkan turbin atau dapat juga digunakan untuk
sterilisasi karena uap panas yang dihasilkan juga memiliki tekanan yang tinggi.
Boiler memiliki 3 sistem pengolahan
yaitu 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 (Anonim, 2006).
Boiler dapat dibagai menjadi
beberapa jenis berdasarkan bahan bakar yang digunakan, berdasarkan mekanisme
fluida, berdasarkan tekanan, dan berdasarkan sirkulasi. Berdasarkan bahan bakar
yang digunakan boiler dibagi menjadi 3 jenis yaitu boiler bahan bakar padat,
misalnya boiler yang digunakan pada industri penghasil gula dari tebu. Bahan
bakar yang digunakan berupa bahan tebu. Bahan tebu merupakan bahan sampingan
dari proses pengolahan tebu menjadi gula pasir. Kedua yaitu boiler bahan bakar
cair, misalnya boiler yang digunakan pada industri penghasil gula semut yang
ada di lapangan praktikum Leuwikopo_IPB Dramaga. Bahan bakar yang digunakan berupa
bahan bakar solar. Ketiga boiler berbahan bakar gas. Gas yang digunakan dapat
berupa LPG. Keempat, yaitu boiler listrik dimana boiler jenis ini menggunakan
listrik sebagai sumbernya.
Menurut Febriantara (2008), berdasarkan
mekanisme fluida yang digunakan, jenis mesin boiler ada dua, yaitu mesin boiler
pipa api (Water Tube Boiler) dan
mesin boiler pipa air (Fire Tube Boiler).
1. Fire Tube
Boiler
Pada fire tube boiler, gas
panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk
dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk
kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang.
Sebagai pedoman, fire tube boilers kompetitif untuk kecepatan steam
sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers
dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam
operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boilers dikonstruksi
sebagai “paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.
2. Water Tube Boiler
Pada water tube boiler, air
umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk ke dalam drum. Air yang
tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam
drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi
seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang
sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam,
dengan tekanan sangat tinggi. Banyak watertube boilers yang dikonstruksi
secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water
tube yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket.
Karakteristik water tube boiler sebagai
berikut:
-
Forced, 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.
Prinsip kerja dari boiler pipa api
ini adalah gas panas dari hasil pembakaran dialirkan melalui sebuah pipa dimana
disekeliling pipa terdapat air sehingga gas panas tersebut memanaskan air yang
terdapat di dalam boiler secara konduksi panas sehingga terbentuk uap panas.
Uap (steam) yang dihasilkan oleh boiler pipa air ini memiliki tekanan dan
kapasitas yang rendah. Prinsip kerja dari boiler pipa air ini adalah air
dilewatkan melalui pipa kemudian pipa tersebut dipanaskan dengan cara dibakar
dengan api sehingga air berubah menjadi uap air. Uap yang dihasilkan boiler
pipa air ini memiliki tekanan dan kapasitas yang lebih tinggi.
Boiler pipa api dan boiler pipa air
masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Keuntungan boiler pipa api
adalah proses pemanasan yang mudah dan cepat dan tidak membutuhkan setting khusus, investasi awal yang
lebih murah karena harga boiler jenis ini lebih murahj daripada boiler pipa
air, bentuknya lebih compact dan portable, dan tidak membutuhkan area yang
besar untuk 1 HP boiler. Namun demikian boiler pipa api memiliki beberapa
kekurangan seperti tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 bar,
kapasitas steam relative kecil (13.5 TPH) jika dibandingkan dengan boiler pipa
air, tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan
diperiksa kondisinya, serta nilai effisiensinya rendah karena banyak energi
kalor yang terbuang langsung menuju stack.
Adapun kelebihan penggunaan boiler
pipa air yakni kapasitas steam yang
besar sampai 450 THP, tekanan operasi mencapai 100 bar, nilai effisiensi yang relatif
besar, dan perawatan yang lebih mudah karena tungku mudah dijangkau untuk
melakukan pemeriksaan, pembersihan, dan perbaikan.. Sedangkan kekurangannya
yakni proses konstruksi yang lebih detail, investasi awal relativemahal karena
harga boiler pipa air lebih mahal daripada boliler pipa api, lebih sulit dalam
penangann air yang masuk karena komponen pendukungnya yang sensitif, dan membutuhkan
tempat yang lebuh luas karena kemampuannya dalam menghasilkan kapasitas steam yang lebih besar (Djokosetyardjo, 1990)
Berdasarkan tekanan yang dihasilkan
boiler dibagi menjkadi 2 jenis yakni boiler tekanan rendah (Low Preassure) dan boiler tekanan tinggi
(High Preassure). Boiler tekanan
rendah memiliki tekanan steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan panas
dengan tekanan dibawah 160 psig atau temperature dibawah 2500F.
Boiler tekanan tinggi memiliki tekan steam operasi diatas 15 psig atau
menghasilkan air panas dengan tekanan di atas 160 psig atau temperature di atas
2500F. Berdasarkan sirkulasi air boiler dibagi menjadi 2 yaitu
boiler sirkulasi alami dan boiler sirkulasi paksa. Berikut tabel perbedaan
jenis-jenis boiler.
Tabel 1.1.
Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa.
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
|
||
(Febriantara, 2008)
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 Fuel
|
Harga bahan bakar paling murah.
|
Mahal konstruksinya.
|
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.
|
||
(Febriantara, 2008)
Tabel 1.3. Keuntungan dan kerugian
boiler berdasarkan kegunaan.
No.
|
Tipe Boiler
|
Keuntungan
|
Kerugian
|
1
|
Power Boiler
|
Dapat menghasilkan listrik dan sisa steam
dapat menjalankan proses industri.
|
Konstruksi awal relatif mahal.
|
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan
tinggi
|
Perlu diperhatikan faktor safety.
|
||
2
|
Industrial Boiler
|
Penanganan boiler lebih mudah.
|
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan
rendah.
|
Konstruksi awal relatif murah.
|
|||
3
|
Commercial Boiler
|
Penanganan boiler lebih mudah.
|
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan
rendah.
|
Konstruksi awal relatif murah.
|
|||
4
|
Residential Boiler
|
Penanganan boiler lebih mudah.
|
Steam yang dihasilkan memiliki tekanan
rendah.
|
(Febriantara, 2008)
Tabel 1.4.
Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.
No.
|
Tipe Boiler
|
Keuntungan
|
Kerugian
|
1
|
Package Boiler
|
Mudah pengirimannya.
|
Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya.
|
Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan
setelah pengiriman.
|
Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen
boiler.
|
||
2
|
Site 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.
|
(Febriantara, 2008)
Tabel 1.5.
Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.
No.
|
Tipe Boiler
|
Keuntungan
|
Kerugian
|
1
|
Low Pressure
|
Tekanan rendah sehingga penanganannya tidak terlalu rumit
|
Tekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat
membangkitkan listrik.
|
Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya
konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler
|
|||
2
|
High Pressure
|
Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat
membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan
proses industri
|
Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu
diperhatikan aspek keselamatannya.
|
(Febriantara, 2008)
Tabel 1.6. Keuntungan
dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.
No.
|
Tipe Boiler
|
Keuntungan
|
Kerugian
|
1
|
Stoker 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 tinggi
|
Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi
yang mahal.
|
Proses pembakaran lebih merata pada tungku
pembakaran.
|
|||
3
|
Fluidized Bed
|
Efisiensi relatif tinggi
|
Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi
yang mahal.
|
Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C
sehingga tidak menimbulkan NOX
|
|||
4
|
Firing
|
Limbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikit
|
Konstruksi relatif rumit, perlu nozzle.
|
Panas yang dihasilkan lebih merata
|
|||
Effisiensi relatif lebih baik
|
(Febriantara, 2008)
Tabel 1.7. Keuntungan
dan kerugian boiler berdasarkan material.
No.
|
Tipe Boiler
|
Keuntungan
|
Kerugian
|
1
|
Steel
|
Kuat dan tahan lama.
|
Biaya relatif mahal.
|
Dapat dialiri steam untuk tekanan tinggi.
|
Konstruksi lebih rumit.
|
||
2
|
Cast Iron
|
Biaya relatif murah.
|
Rentan dan mudah rusak.
|
Konstruksi lebih sederhana.
|
Dapat dialiri steam untuk tekanan yang
terbatas.
|
(Febriantara, 2008)
Menurut Anonim (2011), boiler
terdiri dari beberapa bagian yaitu fumace,
steam drum, superhetaer, air heater, economizer, safety valve, blowdown valve.
- Fumace, merupakan tempat pembakaran
bahan bakar. Adapun bagian-bagian dari fumace adalah refractory, ruang perapian, burner,
exhaust for flue gas, charge and discharge door.
- Steam Drum, merupakan tempat penampungan
air panas dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam). Selain itu steam drum juga berfungsi untuk
memisahkan uap dan air yang dipisahkan di ruang bakar (fumace), mengatur kualitas air boiler dengan membuang
kotoran-kotaran terlarut di dalam boiler melalui continuous blowdown,
mengatur permukaan air sehingga tidak terjadi kekurangan saat boiler beroperasi
yang dapat menyebabkan overheating
pada pipa boiler.
- Team drum
terdiri dari feed pipe, chemical pipe,
sampling pipe, baffle pipe, separator, scrubber, dryer, dan dry box. Perlu diperhatikan agar level
air di dalam drum tetap dijaga (agar tetap konstan) agar selalu setengah dari
tinggi drum sehingga banyaknya air pengisi yang masuk ke steam drum harus
sebanding dengan banyaknya uap yang meninggalkan drum.
- Superheater, merupakan tempat
pengeringan steam dan siap dikirim melalui main
steam pipe dan siap untuk mengerakkan
turbin uap atau menjalankan proses industri.
-
Air Heater, merupakan ruangan pemanas
yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisai
udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.
- Economizer, merupakan ruangan pemanas
yang digunakan untuk memanaskan air dari air yang terkondensai dari sitem
sebelumnya maupun air umpan baru.
- Safety Valve, merupakan saluran buang
steam jika terjadi keadaan dimana tekanan steam
melebihi kemampuan boiler menahan tekanan steam.
- Blowdown Valve, merupakan saluran yang
berfungsi membuang endapan yang berada di dalam pipa steam.
Menurut Payne
dan Richard (1999), untuk meningkatkan efisiensi dari boiler dapat dilakukan
beberapa langkah berikut : membersihkan permukaan pipa yang kontak langsung
dengan udara panas, membersihkan permukaan pipa yang kontak denagn air denagn
cara menyemburkan air panas keluar (blow
down), menambahakan bahan kimia,
serta menghilangkan kesadahan air yang digunakan dengan penambahan kapur+soda
atau ion exchange resin. Perlu
diperhatikan agar air umpan boiler harus memenuhi spesifikasi yang telah
ditentukan agar tidak menimbulkan masalah-masalah pada pengoperasian boiler.
Air tersebut
harus bebas dari mineral-mineral yang tidak diinginkan serta pengotor-pengotor
lainnya yang dapat menurunkan efisiensi kerja dari boiler. Jika hal ini tidak
dipenuhi maka akan menyebabkan masalah yang berkaitan dengan kinerja dan
kualitas uap yang dihasilkan. Masalah-masalah tersebut dapat berupa terjadinya
pembentukkan kerak, peristiwa korosi, pembentukkan deposit, dan terbawanya uap
(steam carryover).
Boiler
banyak digunakan untuk mengerakkan mesin-mesin produksi yang ada di industri.
Misalnya pada industri pengolahan tebu menjadi gula pasir. Jenis boiler yang
digunakan pada umumnya adalah jenis boiler yang menggunakan bahan bakar padat
yakni bagas tebu dan digunakan juga dalam industri penghasil gula semut. Adapun
jenis boiler yang digunakan adalah boiler pipa air denagn bahan bakar cair
beruba solar.
DAFTAR
PUSTAKA :
Anonim. 2006. Peralatan Energi
Panas: Boiler &PemanasFluidaTermis. UNEP.
Anonim.2011. Bagian-Bagian
Boiler. [terhubung berkala] http://scribd.com
(24 Januari 2013)
Djokosetyardjo,
Ir. MJ. 1990. Ketel Uap.
Jakarta:Pradnya Paramita.
Djokosetyardjo,M.J. 1990. Penjelasan Lebih Lanjut Tentang Ketel Uap. P.T.
Pradya Paramitha. Jakarta
Febriantara, Aris. 2008. Klasifikasi
Mesin Boiler. Jakarta.
Payne, F. William dan Richard
E. Thompson. 1999. Efficient Boiler Operations Sourcebook.
United State of America: The Fairmont Press, Inc
Apabila Anda mempunyai kesulitan dalam pemakaian / penggunaan chemical , atau yang berhubungan dengan chemical, jangan sungkan untuk menghubungi, kami akan memberikan konsultasi kepada Anda mengenai masalah yang berhubungan dengan chemical.
ReplyDeleteSalam,
(Tommy.k)
WA:081310849918
Email: Tommy.transcal@gmail.com
Management
OUR SERVICE
Boiler Chemical Cleaning
Cooling tower Chemical Cleaning
Chiller Chemical Cleaning
AHU, Condensor Chemical Cleaning
Chemical Maintenance
Waste Water Treatment Plant Industrial & Domestic (WTP/WWTP/STP)
Degreaser & Floor Cleaner Plant
Oli industri