WELCOME

This is not profesional blog. Just share and learn together. For optimum display please use google chrome browser. Thanks for visiting

Kamis, 16 April 2015

Tentang Apa Itu 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 dengan
sangat 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 lua r 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.

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 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 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 – 12.000
kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water
tube 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 boilers 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.


3. Packaged Boiler
Disebut boiler paket
sebab sudah tersedia
sebagai paket yang
lengkap. Pada saat
dikirim ke pabrik,
hanya memerlukan
pipa steam, pipa air,
suplai bahan bakar
dan sambungan
listrik untuk dapat
beroperasi.  Paket
boiler biasanya
merupakan tipe shell
and tube dengan
rancangan fire tube
dengan transfer
panas baik radiasi
maupun konveksi
yang tinggi.

Ciri-ciri dari packaged boilers 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.


  • Sistim 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 gas buangnya keluar
dari belakang boiler.


4.Boiler Pembakaran Dengan Fluidized Bed (FBC)
Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan 
memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistim pembakaran yang konvensional dan
memberikan banyak keuntungan – rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap bahan 
bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan
seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara,
barang tolakan dari tempat pencucian pakaian, sekam padi, bagas & limbah pertanian 
lainnya.  Boiler fluidized bed memiliki kisaran kapasitas ya ng luas yaitu antara 0.5 T/jam
sampai lebih dari 100 T/jam. 
 
Bila udara atau gas yang terdistribusi secara merata dilewatkan keatas melalui bed partikel
padat seperti pasir yang disangga oleh saringan halus, partikel tidak akan terganggu pada 
kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan udaranya berangsur-angsur naik, terbentuklah suatu
keadaan dimana partikel tersuspensi dalam aliran udara – bed tersebut disebut
“terfluidisasikan”.  

Dengan kenaikan kecepatan udara selanjutnya, terjadi pembentukan gelembung,  turbulensi 
yang kuat, pencampuran cepat dan pembentukan permukaan bed yang rapat. Bed partikel
padat mena mpilkan sifat cairan mendidih dan terlihat seperti fluida - “bed gelembung fluida/
bubbling fluidized bed”.  
 
Jika partikel pasir dalam keadaan terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu nyala batubara,
dan batubara diinjeksikan secara terus menerus ke bed, batubara akan terbakar dengan cepat 
dan bed mencapai suhu yang seragam. Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) berlangsung
pada suhu sekitar 840 derajat Celcius hingga 950 derajat Celcius. Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu fusi abu, maka pelelehan abu dan permasalahan yang terkait didalamnya dapat dihindari.  

Suhu pembakaran yang lebih rendah tercapai disebabkan tingginya koefisien perpindahan 
panas sebagai akibat pencampuran cepat dalam fluidized bed dan ekstraksi panas yang efektif
dari bed melalui perpindahan panas pada pipa dan dinding bed. Kecepatan gas dicapai
diantara kecepatan fluidisasi minimum dan kecepatan masuk partikel. Hal ini menjamin
operasi bed yang stabil dan menghindari terbawanya partikel dalam jalur gas.  

5. Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler
Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed 
Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang
ditambah dengan sebuah fluidized bed combustor. Sistim seperti telah dipasang digabungkan 
dengan water tube boiler/ boiler pipa air konvensional.  Batubara dihancurkan menjadi ukuran 1 – 10 mm tergantung pada tingkatan batubara dan  jenis pengumpan udara ke ruang pembakaran. Udara atmosfir, yang bertindak sebagai udara fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan dengan tekanan, setelah diberi pemanasan awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa dalam bed yang membawa air pada umumnya bertindak sebagai evaporator. Produk gas hasil pembakaran melewati bagian super heater dari boiler lalu mengalir ke economizer, ke pengumpul debu dan pemanas awal udara sebelum dibuang ke atmosfir. 

6 Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler
Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara
Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Laju panas yang dilepas 
dalam bed sebanding dengan tekanan bed sehingga bed yang dalam digunakan untuk
mengekstraksi sejumlah besar panas. Hal ini akan meningkatkan efisiensi pembakaran dan 
peyerapan sulfur dioksida dalam bed. Steam dihasilkan didalam dua ikatan pipa, satu di bed
dan satunya lagi berada diatasnya. Gas panas dari cerobong  menggerakan turbin gas
pembangkit tenaga. Sistim PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam 
dan listrik) atau pembangkit tenaga dengan siklus gabungan/ combined cycle. Operasi
combined cycle (turbin gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan 
sebesar 5 hingga 8 persen.   

7 Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)
Dalam sistim sirkulasi, parameter bed dijaga untuk 
membentuk padatan melayang dari bed. Padatan
diangkat pada fase yang relatif terlarut dalam 
pengangkat padatan, dan sebuah down-comer dengan
sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi padatan. 
Tidak terdapat pipa pembangkit steam yang terletak
dalam bed. Pembangkitan dan pemanasan berlebih
steam berlangsung di bagian konveksi, dinding air, 
pada keluaran pengangkat/ riser.  

Boiler CFBC pada umumnya lebih ekonomis 
daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di
industri memerlukan lebih dari 75 – 100 T/jam steam.  
Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik
tungku boiler  CFBC akan memberikan penggunaan 
ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih
besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk
pembakaran yang efisien dan penangkapan SO
 yang
semakin besar pula, dan semakin mudah 
penerapan teknik pembakaran untuk
pengendalian NO
 daripada pembangkit  steam
AFBC. 
 


8 Stoker Fired Boiler
Stokers  diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis 
grate nya. Klasifikasi utama nya adalah spreader stoker dan chain-gate atau traveling-gate
stoker. 
a) Spreader stokers
Spreader stokers memanfaatkan
kombinasi pembakaran suspensi  
dan pembakaran grate.
Batubara diumpankan secara
kontinyu ke tungku diatas bed 
pembakaran batubara. Batubara
yang halus dibakar dalam 
suspensi; partikel yang lebih
besar akan jatuh ke grate,
dimana batubara ini akan 
dibakar dalam bed batubara
yang tipis dan pembakaran 
cepat.  Metode pembakaran ini
memberikan fleksibilitas yang
baik terhadap fluktuasi beban, 
dikarenakan penyalaan hampir
terjadi secara cepat bila laju 
pembakaran meningkat. Karena 
hal ini, spreader stoker lebih 
disukai dibanding jenis stoker lainnya dalam berbagai penerapan di industri. 

b) Chain-grate atau traveling-grate stoker 
Batubara diumpankan ke ujung grate 
baja yang bergerak. Ketika grate
bergerak sepanjang tungku, batubara
terbakar sebelum jatuh pada ujung 
sebagai abu. Diperlukan tingkat
keterampilan tertentu, terutama bila 
menyetel grate, damper udara dan
baffles, untuk menjamin pembakaran
yang bersih serta menghasilkan 
seminimal mungkin jumlah karbon
yang tidak terbakar dalam abu.  

Hopper umpan batubara memanjang
di  sepanjang seluruh ujung umpan 
batubara pada tungku. Sebuah grate
batubara digunakan untuk
mengendalikan kecepatan batubara 
yang diumpankan ke tungku 
dengan mengendalikan ketebalan 
bed bahan bakar. Ukuran batubara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan
terbakar sempurna pada waktu mencapai ujung grate.  


9.  Pulverized Fuel Boiler
Kebanyakan boiler stasiun pembangkit
tenaga yang berbahan bakar batubara 
menggunakan batubara halus, dan banyak
boiler pipa air di industri yang lebih besar 
juga menggunakan batubara yang halus.
Teknologi ini berkembang dengan baik
dan diseluruh dunia terdapat ribuan unit 
dan lebih dari 90 persen kapasitas
pembakaran batubara merupakan jenis ini.  

Untuk batubara jenis bituminous,
batubara digiling sampai menjadi bubuk  
halus, yang berukuran +300 micrometer
(┬Ám) kurang dari 2 persen dan yang 
berukuran dibawah 75 microns sebesar
70-75 persen. Harus diperhatikan bahwa
bubuk yang terlalu halus akan 
memboroskan energi penggilingan.
Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak akan terbakar sempurna pada ruang pembakaran 
dan menyebabkan kerugian yang lebih besar karena bahan yang tidak terbakar. 
Batubara bubuk  dihembuskan dengan sebagian udara pembakaran masuk menuju plant boiler
melalui serangkaian nosel burner. Udara sekunder dan tersier dapat juga ditambahkan. 
Pembakaran berlangsung pada suhu dari 1300 - 1700 °C, tergantung pada kualitas batubara.
Waktu tinggal partikel dalam boiler biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel harus cukup kecil 
untuk pembakaran yang sempurna. 
Sistim ini memiliki banyak keuntungan seperti kemampuan membakar berbagai kualitas batubara, respon yang cepat terhadap perubahan beban muatan, penggunaan suhu udara pemanas awal yang
tinggi dll.  

Salah satu sistim yang paling populer untuk pembakaran batubara halus adalah pembakaran tangensial denganmenggunakan empat buah burner dari keempat sudut untuk menciptakan bola api
pada pusat tungku.

10 Boiler Limbah Panas 
Dimanapun tersedia limbah panas pada suhu 
sedang atau tinggi, boiler limbah panas
dapat dipasang secara ekonomis. Jika 
kebutuhan steam lebih dari steam yang dihasilkan menggunakan gas buang panas, dapat
digunakan burner tambahan yang menggunakan bahan bakar. 

Jika steam tidak langsung 
dapat digunakan,  steam dapat dipakai untuk memproduksi daya listrik menggunakan
generator turbin uap. Hal ini banyak digunakan dalam pemanfaatan kembali panas dari gas 
buang dari turbin gas dan mesin diesel. 




11 Pemanas Fluida Termis  
Saat ini, pemanas fluida 
termis telah digunakan
secara luas dalam 
berbagai penerapan
untuk pemanasan proses 
tidak langsung. Dengan
menggunakan fluida 
petroleum sebagai media
perpindahan panas,
pemanas tersebut 
memberikan suhu yang
konstan. Sistim 
pembakaran terdiri dari
sebuah fixed grate
dengan susunan draft 
mekanis. 
Pemanas fluida thermis 
modern berbahan bakar
minyak terdiri dari 
sebuah kumparan ganda,
konstruksi tiga pass dan
dipasang dengan sistim 
jet tekanan. Fluida termis, yang
bertindak sebagai pembawa 
panas, dipanaskan dalam
pemanas dan disirkulasikan
melalui peralatan pengguna.
Disini fluida memindahkn panas untuk proses melalui penukar 
panas,  kemudian fluidanya dikembalikan ke pemanas. Aliran fluida termis pada ujung
pemakai dikendalikan oleh katup pengendali yang dioperasikan secara pneumatis, 
berdasarkan suhu operasi. Pemanas beroperasi pada api yang tinggi atau rendah tergantung
pada suhu minyak yang kembali yang bervariasi tergantung beban sistim. 

 
Keuntungan pemanas tersebut adalah: 
  •  Operasi sistim tertutup dengan kehilangan minimum dibanding dengan boiler steam. 
  •  Operasi sistim tidak bertekanan bahkan untuk suhu sekitar 250 derajat Celcius dibandingkankebutuhan tekanan steam 40 kg/cm2dalam sistim steam yang sejenis. 
  • Penyetelan kendali otomatis, yang memberikan fleksibilitas operasi.  
  •  Efisiensi termis yang baik karena tidak adanya kehilangan panas yang diakibatkan olehblowdown, pembuangan kondensat dan flash steam.   
 Faktor ekono mi keseluruhan dari pemanas fluida termis tergantung pada penerapan spesifik
dan dasar acuannya. Pemanas fluida thermis berbahan bakar batubara dengan kisaran 
efisiensi panas 55-65 persen merupakan yang paling nyaman digunakan diband ingkan dengan
hampir kebanyakan boiler. Penggabungan peralatan pemanfaatan kembali panas dalam gas 
buang akan mempertinggi tingkat efisiensi termis selanjutnya.




Dikutip dari :  www.energyefficiencyasia.org   dengan diedit seperlunya tanpa mengurangi makna dan isi.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar