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

(µm) 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.