SPESIFIKASI BERBAGAI MACAM BOILER

SPESIFIKASI BERBAGAI MACAM  BOILER

Boiler adalah bejana tertutup yang menjadi sarana untuk pembakaran air dingin sampai menjadi air panas  atau uap. Air panas atau uap yang bertekanan kemudian dapat digunakan untuk memindahkan panas ke suatu proses atau alat. Air adalah media yang efektif dan murah untuk memindahkan panas ke suatu proses. Ketika air direbus menjadi uap, volumenya meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan kekuatan yang hampir sama eksplosifnya dengan bubuk mesiu. Hal ini menyebabkan boiler menjadi peralatan yang sangat berbahaya yang harus diperlakukan dengan sangat hati-hati.

Proses pemanasan cairan sampai mencapai keadaan gasnya disebut penguapan. Panas dipindahkan dari satu benda ke benda lain melalui beberapa cara yaitu :

(1) radiasi, yaitu perpindahan panas dari benda panas ke benda dingin tanpa media pembawa

(2) konveksi, perpindahan panas oleh media pembawa, seperti udara atau air dan

(3) konduksi, perpindahan panas secara actual kontak fisik, molekul ke molekul.

SPESIFIKASI BOILER:

Contoh spesifikasi boiler terlihat di bawah ini :

Permukaan pemanas adalah bagian dari logam boiler yang mendapatkan panas pembakaran di satu sisi dan berada  di sisi lain. Luas  permukaan pemanasan boiler dinyatakan dalam meter persegi. Semakin besar permukaan pemanas yang dimiliki boiler, semakin tinggi efisien boiler. Jumlah uap yang dihasilkan dinyatakan dalam ton air yang diuapkan dalam uap per jam. rating maksimum adalah penguapan per jam yang dapat dipertahankan selama 24 jam. F & A berarti jumlah uap yang dihasilkan dari air pada 100 °C menjadi uap jenuh pada 100 °C.

Typical Boiler Specification

Boiler Make year                                             : XYZ & 2021

MCR (Maxiumum Continuous Rating            : 10 TPH (F & A 100 ^oC)

Rated Working pressure                                 : 10.54 kg/ cm²(gr) Tube

Fuel Fired                                                        : Fuel Oil

 

Sistem Boiler

Sistem boiler pada umunya  terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dari boiler ke proses atau alat produksi dan sistem bahan bakar. sistem air umpan menyediakan air ke boiler yang diatur secara otomatis untuk memenuhi kebutuhan produksi uap. Sistem steam menampung dan mengalirkan serta mengontrol steam yang dihasilkan dalam boiler untuk dipergunakan di proses atau alat. Selanjutnya uap dialirkan melalui sistem perpipaan ke lokasi alat atau proses. Di system boiler ini, tekanan uap diatur dengan katup dan dimonitor dengan pengukur tekanan uap. Sementara itu sistem bahan bakar mencakup peralatan yang digunakan untuk menyuplai  bahan bakar untuk ke boiler. Peralatan dalam sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan dalam system boiler. Skema typical ruang boiler   terlihat  pada Gambar berikut

Gambar system Boiler

Feed water atau air umpan adalah air yang disuplai ke boiler yang kemudian  diubah menjadi steam. Dua sumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun kembali dari proses dan (2) Air make up (air baku yang sudah diolah) yang harus berasal dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk efisiensi boiler yang lebih tinggi, air umpan dipanaskan terlebih dahulu oleh economizer, menggunakan panas buangan dalam gas buang.

 Jenis dan Klasifikasi Boiler

Ada banyak jenis dan desain boiler tetapi umumnya masuk dengan salah satu dari dua kategori berikut :

1.     1. Boiler Fire tube

2.     2. Boiler Water tube

 1.     Type Boiler fire tube

Fire tube atau boiler "api dalam tabung"; berisi tabung baja panjang yang dilalui oleh gas panas dari tungku dan di sekitarnya ada air  yang akan diubah menjadi uap yang disirkulasikan. Boiler pipa api, biasanya memiliki biaya awal yang lebih rendah, lebih hemat bahan bakar dan lebih mudah dioperasikan, tetapi umumnya terbatas pada kapasitas 25 ton/jam dan tekanan 17,5 kg/cm2

 

Gambar boiler pipa api (Fire tube)

 2.     Type Boiler water tube

Boiler Water tube atau boiler “air dalam pipa”  adalah boiler dimana airnya yang melewati pipa dan gas panas yang keluar dari pipa (lihat gambar 2.3) memanaskan pipa yang didalamnya ada air. Boiler ini dapat berupa tipe drum tunggal atau ganda. Boiler ini dapat dibangun untuk kapasitas dan tekanan uap yang sangat tinggi dan memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada boiler tabung api

 

Gambar boiler water tube

  JENIS-JENIS BOILER

Packaged Boiler:

Disebut boiler paket karena hadir sebagai paket lengkap. Boiler ini setelah dikirim ke lokasi, hanya membutuhkan uap, pekerjaan pipa air, pasokan bahan bakar dan sambungan listrik yang akan dibuat agar dapat beroperasi. Paket boiler umumnya dari tipe shell dengan desain tabung api sehingga mencapai tingkat perpindahan panas yang tinggi baik secara radiasi maupun konveksi.

 Gambar Boiler Packaged

Fitur dari boiler paket adalah:

•  Ruang pembakaran yang kecil dan laju pelepasan panas yang tinggi menghasilkan penguapan yang lebih cepat.
• Sejumlah besar tabung berdiameter kecil menghasilkan perpindahan panas konveksi yang baik.
• Sistem draft paksa atau induksi menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik.     
• Jumlah lintasan yang menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik.
• Tingkat efisiensi termal yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.

Boiler ini diklasifikasikan berdasarkan jumlah lintasan – berapa kali gas pembakaran panas melewati boiler. Ruang pembakaran diambil, sebagai lintasan pertama setelah itu mungkin ada satu, dua atau tiga set tabung api. Boiler yang paling umum dari kelas ini adalah unit tiga lintasan dengan dua set tabung api dan dengan gas buang yang keluar melalui bagian belakang boiler.

 Stoker Fired Boiler:

Stoker diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan berdasarkan jenis jeruji. Klasifikasi utama adalah:

1. Chain-grate atau traveling-grate stoker Boiler

2. Spreader stoker Boiler

1. Chain-Grate atau Traveling-Grate Stoker Boiler

Pada boiler ini Batubara diumpankan ke salah satu ujung dari rantai baja yang bergerak. Saat parutan bergerak di sepanjang tungku, batu bara terbakar sebelum jatuh di ujung sebagai abu. Kemampuan operator dalam mengatur diperlukan, terutama saat memasang jeruji, peredam udara dan penyekat, untuk memastikan pembakaran yang bersih dengan menyisakan minimal karbon yang tidak terbakar di abu.

 

Gambar  Chain-Grate stoker

 Hopper umpan batubara berjalan di sepanjang ujung umpan batubara dari tungku. Sebuah grate batubara digunakan untuk mengontrol laju di mana batubara dimasukkan ke dalam tungku serta untuk mengontrol ketebalan lapisan batubara dan kecepatan grate. Batubara harus berukuran seragam, karena gumpalan besar tidak akan terbakar sepenuhnya pada saat mencapai ujung perapian. Karena ketebalan lapisan menurun dari ujung umpan batubara ke ujung belakang, jumlah udara yang berbeda diperlukan - lebih banyak kuantitas di ujung umpan batubara dan lebih sedikit di ujung belakang.

Spreader Stoker Boiler

Spreader stoker  boiler menggunakan kombinasi pembakaran suspensi dan pembakaran grate. Batubara terus dimasukkan ke dalam tungku di atas tempat tidur batubara yang terbakar. Batubara berukuran kecil dibakar dalam suspense, partikel yang lebih besar jatuh ke perapian, di mana mereka dibakar di lapisan batubara tipis yang cepat terbakar. Metode pembakaran ini memberikan fleksibilitas yang baik untuk memenuhi fluktuasi beban, karena pengapian hampir seketika ketika laju pembakaran ditingkatkan. Oleh karena itu, spreader stoker lebih disukai daripada jenis stoker lainnya di banyak aplikasi industry

  

Gambar spreader stoker

 Pulverized Fuel Boiler (Boiler Bahan Bakar Bubuk)

Sebagian besar boiler pembangkit listrik berbahan bakar batubara menggunakan batu bara bubuk (Pulverized) dan banyak boiler pipa air industri yang lebih besar juga menggunakan model boiler  bahan bakar bubuk ini. Teknologi ini berkembang dengan baik, dan ada ribuan unit di seluruh dunia, terhitung lebih dari 90% dari kapasitas berbahan bakar batubara.

Dalam prosesnya, batubara digiling (dihaluskan) menjadi bubuk halus, sehingga kurang dari 2%  dalam ukuran +300 mikro meter (µm) dan 70-75% di bawah 75 mikron, untuk batubara bituminus. Perlu dicatat bahwa bubuk yang terlalu halus akan membuang-buang tenaga penggilingan. Di sisi lain, bubuk yang terlalu kasar tidak akan terbakar sempurna di dalam ruang bakar dan menghasilkan kerugian tidak terbakar yang lebih tinggi. Batubara bubuk dihembuskan dengan udara pembakaran ke ruang boiler melalui serangkaian nozel burner. Udara sekunder dan tersier juga dapat ditambahkan. Pembakaran berlangsung pada suhu dari 1300-1700 °C, sangat tergantung pada kadar batubara. Waktu tinggal partikel dalam boiler biasanya 2 sampai 5 detik, dan partikel harus cukup kecil agar pembakaran sempurna terjadi selama waktu ini.

Sistem boiler ini memiliki banyak keuntungan seperti kemampuan untuk membakar batubara dengan kualitas yang bervariasi, respon yang cepat terhadap perubahan beban, penggunaan suhu udara pra-pemanasan yang tinggi, dll. Salah satu sistem yang paling populer untuk pembakaran batubara bubuk adalah pembakaran tangensial menggunakan empat pembakar dari sudut ke sudut untuk membuat bola api di tengah tungku 

Gambar  Pulverized Fuel Boiler

  Fluidised Bed Combustion FBC Boiler

Sistem Fluidized bed Combustion  boiler memanfaatkan bahan bakar padat seperti batubara, kertas, sekam padi, serpihan kayu (saw dust), cangkang sawit. Untuk pembakaran yang sempurna ditambahkan  pasir silica sebagai media untuk menyimpan panas. Pasir silica yang bercampur dengan batubara yang terbakar diberi hembusan dengan FDF Force Draft Fan. Hembusan angin  melewati furnace nozzle akan menggerakkan  campuran pasir silika dan batubara terbakar sehingga  x menyerupa lava panas  dan bergerak naik turun sesuai yang dengan tekanan angin yang telah di atur pada fan.

Sistem Fluidized bed Combustion  boiler yang menggunakan metode bubling dapat  memanaskan ruangan dalam dapur bakar dari temperature 700  sampai dengan  950 derajat celcius.. Untuk mencegak terbentuknya NOx yang berbahaya bagi lingkungan, maka panas di dalam furnace di kontrol oleh FBC tube agar panas maksimum berada antara 900 – 1000 derajat celcius

Selain itu dengan terjaganya suhu dalam temperatur rendah sehingga pasir silca dan abu pembakaran tidak akan meleleh. Operasi boiler dapat berhenti apabila setelah  meleleh terjadi pengerasan atau membatu. Pada sistem ini untuk menyaring kotoran di lengkapi Silica Sand Vibrator yang kemudian pasir silica  di masukkan kembali dengan otomatis tanpa boiler berhenti.

Sistem Fluidized bed Combustion  memiliki keunggulan signifikan dibandingkan sistem pembakaran konvensional dan menawarkan banyak manfaat yaitu fleksibilitas bahan bakar, pengurangan emisi polutan berbahaya seperti SOx dan NOx, desain boiler yang ringkas, dan efisiensi pembakaran yang lebih tinggi.

 

Gambar Fluidized bed Combustion Boiler