Rabu, 22 Juni 2011

Pengertian Ketel Uap


A.Pengertian  Ketel Uap
          Ketel uap 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, volumenya akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
            Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem ketel uap memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem ketel uap mengenal keadaan tekanan temperatur rendah (low pressure), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem ketel uap dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin, atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boiler). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem ketel uap tersebut dengan 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.
          Instalasi tenaga uap sekurang-kurangnya terdiri dari pembangkit uap atau yang dikenal dengan sebutan ketel uap yang berfundasi sebagai sarana untuk mengubah air menjadi uap bertekanan. Ketel uap dalam bahasa inggris disebut dengan nama boiler berasal dari kata boil yang berarti mendidihkan atau menguapkan,sehingga boiler dapat diartikan sebagai alat pembentukan uap yang mampu mengkonversikan energi kimia dari bahan bakar padat, bahan bakar cair, maupun bahan bakar gas yang menjadi energi panas (Syamsir,1998). Uap yang dihasilkan dari ketel uap merupakan gas yang timbul akibat perubahan fase cairan menjadi uap atau gas melalui cara pendidihan yang memerlukan sejumlah energi dalam pembentukannya. Zat cair yang dipanaskan akan mengakibatkan pergerakan moleku-molekul menjadi cepat,sehingga melepas diri dari lingkungannya dan berubah menjadi uap. Air yang berdekatan dengan bidang pemanas akan memiliki temperature yang lebih tinggi (berat jenis yang lebih rendah) dibandingkan dengan air yang bertemperatur rendah, sehingga air yang bertemperatur tinggi akan naik kepermukaan dan air yang bertemperatur rendah akan turun. Peristiwa ini akan terjadi secara terus menerus (sirkulasi) hingga berbentuk uap. Uap yang dihasikan oleh ketel uap dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan antara lain sebagai utilitas suatu daya pembangkit tenaga listrik dan industri.
          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 ketel uap. 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 perlatan 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 itu sendiri.
          Secara umum boiler dibagi kedalam dua jenis yaitu : boiler pipa api (Fire tube boiler) dan boiler pipa air (water tube boiler). Pada boiler pipa api 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. Sedangkan pada bioler pipa air proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudian steam yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuah steam drum. Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan primary superheater baru steam dilepaskan 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.
          Air yang disuplai pada ketel uap untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah:
1.      Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses air make up (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses.
2.      Economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang yang berguna untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi.
B.  Jenis – Jenis 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 boiler biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang.Sebagai pedoman, fire tube boiler kompetitif untuk kecepatan steam sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boiler dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boiler dikonstruksi sebagai paket boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.
Gambar 3. Diagram Sederhana Fire Tube Boiler

2. Water Tube Boiler
          Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk kedalam 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 kg/jam-12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube boiler yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube yang menggunakan bahan bakar padat, 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.


Gambar 3. Diagram Sederhana Water Tube Boiler
3.  Package Boiler
          Disebut boiler packet sebab sudah tersedia sebagai packet yang lengkap. Pada saat dikirim ke pabrik,hanya memerlukan pipa steam, pipa air,suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk dapat beroperasi. Packet boiler biasanya merupakan tipe shelland tube dengan rancangan fire tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi.
Ciri-ciri dari packaged boiler adalah:
§ Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat.
§ Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas    konvektif yang baik.
§ Sistem forced atau induced draft menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik.
§ Sejumlah lintasan/pass menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik.
§ Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.
Boiler tersebut dikelompokkan berdasarkan jumlah pass nya, yaitu berapa kali gas pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan sebagai lintasan pertama setelah itu kemudian satu, dua, atau tiga set pipa api. Boiler yang paling umum dalam kelas ini adalah unit tiga pass lintasan dengan dua set fire-tube/pipa api dan satu dari gas buangnya yang keluar dari belakang boiler.
             

Gambar 4 ketel uap jenis packege boiler

1 komentar: