“WELCOME TO MY BLOG”

Rabu, 16 Maret 2011

Mesin Boiler

Mesin 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 systempemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakankran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semuaperalatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yangdibutuhkan. 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.

Tipe-tipe Boiler

Secara umum boiler dikenal dengan dua tipe, yaitu: Fire tube boiler, Water tube 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.

Gambar 1. Fire Tube Boiler

2. Water Tube Boiler

Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk ke dalam 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 watertube 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.

Gambar 2. Diagram Sederhana Water Tube Boiler (YourDictionary.com)

Proses pembakaran dalam boiler dapat digambarkan dalam bentuk diagram alir energi. Diagram ini menggambarkan secara grafis tentang bagaimana energi masuk dari bahan bakar diubah menjadi aliran energi dengan berbagai kegunaan dan menjadi aliran kehilangan panas dan energi. Panah tebal menunjukan jumlah energi yang dikandung dalam aliran masing-masing.

Neraca panas merupakan keseimbangan energi total yang masuk boiler terhadap yang meninggalkan boiler dalam bentuk yang berbeda. Kehilangan energi dapat dibagi kedalam kehilangan yang tidak atau dapat dihindarkan. Tujuan dari Produksi Bersih dan/atau pengkajian energi harus mengurangi kehilangan yang dapat dihindari, dengan meningkatkan efisiensi energi. Kehilangan berikut dapat dihindari atau dikurangi:

Kehilangan gas cerobong:

- Udara berlebih (diturunkan hingga ke nilai minimum yang tergantung dari teknologi burner, operasi (kontrol), dan pemeliharaan).

- Suhu gas cerobong (diturunkan dengan mengoptimalkan perawatan (pembersihan), beban; burner yang lebih baik dan teknologi boiler).

Kehilangan karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam cerobong dan abu

(mengoptimalkan operasi dan pemeliharaan; teknologi burner yang lebih baik).

Kehilangan dari blowdown (pengolahan air umpan segar, daur ulang kondensat)

Kehilangan kondensat (manfaatkan sebanyak mungkin kondensat)

Kehilangan konveksi dan radiasi (dikurangi dengan isolasi boiler yang lebih baik)

Efisiensi termis boiler didefinisikan sebagai “persen energi (panas) masuk yang digunakan secara efektif pada steam yang dihasilkan.” Terdapat dua metode pengkajian efisiensi boiler:

Metode Langsung: energi yang didapat dari fluida kerja (air dan steam) dibandingkan dengan energi yang terkandung dalam bahan bakar boiler.

Metode Tidak Langsung: efisiensi merupakan perbedaan antara kehilangan dan energy yang masuk.

Memproduksi steam yang berkualitas tergantung pada pengolahan air yang benar untuk mengendalikan kemurnian steam, endapan dan korosi. Sebuah boiler merupakan bagian dari sistim boiler, yang menerima semua bahan pencemar dari sistim didepannya. Kinerja boiler, efisiensi, dan umur layanan merupakan hasil langsung dari pemilihan dan pengendalian air umpan yang digunakan dalam boiler.

Jika air umpan masuk ke boiler, kenaikan suhu dan tekanan menyebabkan komponen air memiliki sifat yang berbeda. Hampir semua komponen dalam air umpan dalam keadaan terlarut. Walau demik ian, dibawah kondisi panas dan tekanan hampir seluruh komponen terlarut keluar dari larutan sebagai padatan partikuat, kadang-kadang dalam bentuk Kristal dan pada waktu yang lain sebagai bentuk amorph. Jika kelarutan komponen spesifik dalam air terlewati, maka akan terjadi pembentukan kerak dan endapan. Air boiler harus cukup bebas dari pembentukan endapan padat supaya terjadi perpindahan panas yang cepat dan efisien dan harus tidak korosif terhadap logam boiler.

Endapan dalam boiler dapat diakibatkan dari kesadahan air umpan dan hasil korosi dari sistim kondensat dan air umpan. Kesadahan air umpan dapat terjadi karena kurangnya sistim pelunakan.

Endapan dan korosi menyebabkan kehilangan efisiensi yang dapat menyebabkan kegagalan dalam pipa boiler dan ketidakmampuan memproduksi steam. Endapan bertindak sebagai isolator dan memperlambat perpindahan panas. Sejumlah besar endapan diseluruh boiler dapat mengurangi perpindahan panas yang secara signifikan dapat menurunkan efisiensi boiler. Berbagai jenis endapan akan mempengaruhi efisiensi boiler secara berbeda-beda, sehingga sangat penting untuk menganalisis karakteristik endapan. Efek pengisolasian terhadap endapan menyebabkan naiknya suhu logam boiler dan mungkin dapat menyebabkan kegagalan pipa karena pemanasan berlebih.

Bahan kimia yang paling penting dalam air yang mempengaruhi pembentukan endapan dalam boiler adalah garam kalsium dan magnesium yang dikenal dengan garam sadah. Kalsium dan magnesium bikarbonat larut dalam air membentuk larutan basa/alkali dan garam-garam tersebut dikenal dengan kesadahan alkali. Garam-garam tersebut terurai dengan pemanasan, melepaskan karbon dioksida dan membentuk lumpur lunak, yang kemudian mengendap. Hal ini disebut dengan kesadahan sementara – kesadahan yang dapat dibuang dengan pendidihan.

Kalsium dan magnesium sulfat, klorida dan nitrat, dll., jika dilarutkan dalam air secara kimiawi akan menjadi netral dan dikenal dengan kesadahan non-alkali. Bahan tersebut disebut bahan kimia sadah permanen dan membentuk kerak yang keras pada permukaan boiler yang sulit dihilangkan. Bahan kimia sadah non-alkali terlepas dari larutannya karena penurunan daya larut dengan meningkatnya suhu, dengan pemekatan karena penguapan yang berlangsung dalam boiler, atau dengan perubahan bahan kimia menjadi senyawa yang kurang larut.

Tabel 1.1. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa.

No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Fire Tube

Proses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkan setting khusus

Tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 bar



Investasi awal boiler ini murah

Kapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube



Bentuknya lebih compact dan portable

Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya.



Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler

Nilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack

2

Water Tube

Kapasitas steam besar sampai 450 TPH

Proses konstruksi lebih detail



Tekanan operasi mencapai 100 bar

Investasi awal relatif lebih mahal



Nilai effisiensinya relatif lebih tinggi dari fire tube boiler

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





Tabel 1.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.

No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Solid Fuel

Bahan baku mudah didapatkan.

Sisa pembakaran sulit dibersihkan



Murah konstruksinya.

Sulit mendapatkan bahan baku yang baik.

2

Oil Fuel

Sisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan.

Harga bahan baku paling mahal.



Bahan bakunya mudah didapatkan.

Mahal konstruksinya.

3

Gaseous Fuel

Harga bahan bakar paling murah.

Mahal konstruksinya.



Paling baik nilai effisiensinya.

Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi.

4

Electric

Paling mudah perawatannya.

Paling buruk nilai effisiensinya.



Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya.

Temperatur pembakaran paling rendah.





Tabel 1.3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan.

No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Power Boiler

Dapat menghasilkan listrik dan sisa steam dapat menjalankan proses industri.

Konstruksi awal relatif mahal.



Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggi

Perlu diperhatikan faktor safety.

2

Industrial Boiler

Penanganan boiler lebih mudah.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.



Konstruksi awal relatif murah.


3

Commercial Boiler

Penanganan boiler lebih mudah.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.



Konstruksi awal relatif murah.


4

Residential Boiler

Penanganan boiler lebih mudah.

Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.









Tabel 1.4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.

No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Package Boiler

Mudah pengirimannya.

Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya.



Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan setelah pengiriman.

Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen boiler.

2

Site Erected Boiler

Tekanan dan kapasitas kerjanya dapat disesuaikan keinginan.

Sulit pengirimannya, memakan biaya yang mahal.



Komponen-komponen boiler dapat dipadukan dengan produsen lain.

Perlu waktu yang cukup lama setelah boiler berdiri, setelah proses pengiriman.

Tabel 1.5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.

No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Low Pressure

Tekanan rendah sehingga penanganannya tidak terlalu rumit

Tekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat membangkitkan listrik.



Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler


2

High Pressure

Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri

Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu diperhatikan aspek keselamatannya.

Tabel 1.6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.

No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Stoker Combustion

Konstruksinya relatif sederhana.

Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak




Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung.




Effisiensi relatif rendah

2

Pulverized

Efisiensi relatif tinggi

Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.



Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran.


3

Fluidized Bed

Efisiensi relatif tinggi

Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.



Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C sehingga tidak menimbulkan NOX


4

Firing

Limbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikit

Konstruksi relatif rumit, perlu nozzle.



Panas yang dihasilkan lebih merata




Effisiensi relatif lebih baik


Tabel 1.7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.

No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Steel

Kuat dan tahan lama.

Biaya relatif mahal.



Dapat dialiri steam untuk tekanan tinggi.

Konstruksi lebih rumit.

2

Cast Iron

Biaya relatif murah.

Rentan dan mudah rusak.



Konstruksi lebih sederhana.

Dapat dialiri steam untuk tekanan yang terbatas.

BAB IV

PENUTUP

A. Kesimpulan

Boiler adalahbejanatertutupdimanapanaspembakarandialirkanke air sampaiterbentuk air panasatau steam. Air panasatau steam padatekanantertentukemudiandigunakanuntukmengalirkanpanaskesuatu proses. Air adalah media yang bergunadanmurahuntukmengalirkanpanaskesuatu proses. Jika air dididihkansampaimenjadi steam, volumnyaakanmeningkatsekitar 1.600 kali, menghasilkantenaga yang menyerupaibubukmesiu yang mudahmeledak, sehingga boiler merupakanperalatan yang harusdikeloladandijagadengansangatbaik. Prinsip kerja dari mesin boiler adalah mengubah energi yang berasal dari bahan bakar baik berupa minyak, kayu, dan lain-lain menjadi energi panas uap yang dapat digunakan untuk proses yang memerlukan energi uap.

Berdasarkan tipe pipa, mesin boiler terbagi menjadi dua, yaitu boiler pipa air dan boiler pipa api. Yang dimaksud dengan boiler pipa air adalah air berada dalam pipa dan diluar pipa dikelilingi oleh api. Sebaliknya, pada boiler pipa api, api berada dalam pipa dan disekeliling luar pipa diisi oleh air.

Cara kerja dari boiler pipa api yaitu 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 cara kerja dari boiler pipa air yaitu 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.

Pada boiler pipa api, menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang rendah. Sedangkan pada boiler pipa air, kapasitas dan tekanan steam yang dihasilkan tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2007. Mesin Penggoreng Keripik Buah PV4 Mesin Vacuum Frying. http://www.mesinproduksi.com/Mesin_Penggoreng_Keripik_Buah_PV4_ Mesin_Vacuum_Frying.html. [26 Maret 2010]

Anonim. 2010. Vacuum Frying. http://www.Vacuumfrying.com/faq_vacuum_fr ying.html. [26 Maret 2010]

Anonim. 2006. PeralatanEnergiPanas: Boiler &PemanasFluidaTermis. UNEP.

Febriantara, Aris. 2008. Klasifikasi Mesin Boiler. Jakarta.

6 komentar:

  1. kerugian panas atau biasa disebut heat loss pasti akan terjadi dalam boiler system. Heat loss bisa jadi karena radiasi, bahan bakar, gas buang, dan stack atau cerobong asap. tentunya semua heat losses harus dihitung untuk menentukan performance of boiler. Thanks for yous sharing

    BalasHapus
  2. apa aja sih yang bikin boiler suka mati saat pengapian ?

    BalasHapus
    Balasan
    1. Mungkin tekanan didalam boilernya...pengaturan tekanan yang tidak sesuai pada saat pengisiian bahan bakar bisa menyebabkan boiler mati

      Hapus
  3. Paparannya cukup lengkap, mohon ijin untuk menjadikan sebagian materi diatas sebagai referensi, kebetulan kami bergerak dalam bidang efisiensi bahan bakar boiler

    BalasHapus
  4. bisa dijelaskan sedikit perbedaan dalam sistem kerja mesin boiler yang berbahan bakar residu ataupun solar dengan yang memakai gas, semisal natural gas ? baik dari tingkat keekonomisan serta produktifitas mesin

    BalasHapus
  5. nice info
    www.titianmc.co.id
    infoahlik3.wordpress.com

    BalasHapus