Sistem Boiler 68h6g

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 No. 1

Tipe Boiler Fire Tube

Keuntungan Proses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkan setting khusus Investasi awal boiler ini murah

Bentuknya lebih compact dan portable

Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler 2

Water Tube

Kapasitas steam besar sampai 450 TPH Tekanan operasi mencapai 100 bar Nilai effisiensinya relatif lebih tinggi dari fire tube boiler

Kerugian Tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 bar Kapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya. Nilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack Proses konstruksi lebih detail Investasi awal relatif lebih mahal 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

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. 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. No.

Tipe Boiler

1

Solid Fuel

2

Oil Fuel

3

Gaseous Fuel

4

Electric

Keuntungan Bahan baku didapatkan.

Kerugian mudah Sisa pembakaran sulit dibersihkan Sulit mendapatkan bahan Murah konstruksinya. baku yang baik. Sisa pembakaran tidak Harga bahan baku paling banyak dan lebih mahal. mudah dibersihkan. Bahan bakunya mudah Mahal konstruksinya. didapatkan. Harga bahan bakar Mahal konstruksinya. paling murah. Sulit didapatkan bahan Paling baik nilai bakunya, harus ada jalur effisiensinya. distribusi. Paling mudah Paling buruk nilai perawatannya. effisiensinya. Mudah konstruksinya Temperatur pembakaran dan mudah didapatkan paling rendah. sumbernya.

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. No.

Tipe Boiler

1

Power Boiler

2

Industrial Boiler

3

Commercial Boiler

4

Residential Boiler

5

Heat Recovery Boiler

Keuntungan Dapat menghasilkan listrik dan sisa steam dapat menjalankan proses industri. Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggi Penanganan boiler lebih mudah. Konstruksi awal relatif murah. Penanganan boiler lebih mudah. Konstruksi awal relatif murah. Penanganan boiler lebih mudah. Konstruksi awal relatif murah. Penanganan lebih mudah.

Kerugian Konstruksi mahal.

awal

relatif

Perlu diperhatikan faktor safety. Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.

boiler Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.

Konstruksi awal relatif murah.

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. No. 1

2

Tipe Boiler Package Boiler

Keuntungan Mudah pengirimannya.

Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan setelah pengiriman. Tekanan dan kapasitas Site Erected kerjanya dapat Boiler disesuaikan keinginan. Komponen-komponen boiler dapat dipadukan dengan produsen lain.

Kerugian Terbatas tekanan kapasitas kerjanya.

dan

Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen boiler. Sulit pengirimannya, memakan biaya yang mahal. 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. No. 1

2

Tipe Boiler

Keuntungan Tekanan rendah sehingga Low Pressure penanganannya tidak terlalu rumit Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik High Pressure dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri

Kerugian Tekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat membangkitkan listrik.

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. No. 1

2

Tipe Boiler Stoker Combustion

Pulverized

Keuntungan Konstruksinya sederhana.

Kerugian relatif Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung. Effisiensi relatif rendah Efisiensi relatif tinggi Konstruksinya rumit dan

membutuhkan dana investasi yang mahal. Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran. 3

4

Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.

Fluidized Bed

Efisiensi relatif tinggi

Firing

Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C sehingga tidak menimbulkan NOX Limbah yang Konstruksi relatif rumit, diproduksi pembakaran perlu nozzle. lebih sedikit Panas yang dihasilkan lebih merata Effisiensi 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. No. 1

Tipe Boiler Steel

Keuntungan Kuat dan tahan lama.

Kerugian Biaya relatif mahal.

Dapat dialiri steam Konstruksi lebih rumit. untuk tekanan tinggi. 2

Cast Iron

Biaya relatif murah. Rentan dan mudah rusak. Konstruksi lebih Dapat dialiri steam untuk sederhana. 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 lainlain, 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

 2.7.3

Pemeliharaan boiler terutama jika boiler sedang tidak digunakan.

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/klasifikasiboiler, di akses pada tanggal 15 Oktober 2012). Poernomoe.

2009.

Utilitas

Energi

Sistem

Boiler

di

(http://poernomoe.wordpress.com/2009/04/02/utilitas-energi-sistem-boiler-di-industri, pada tanggal 15 Oktober 2012).

Industri. diakses