Boiler Draft System

Di dalam boiler terjadi proses pembakaran, dimana panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan air (media lain). Pembakaran yang terjadi harus selalu dikontrol secara cermat sesuai dengan kebutuhan panas yang ingin diserap oleh air. Terutama pada boiler-boiler skala besar seperti yang digunakan PLTU. Salah satu sistem yang mengatur kondisi proses pembakaran tersebut dinamakan Draft System.

Draft System pada boiler secara singkat memiliki fungsi sebagai berikut:
1. Mengontrol udara yang dibutuhkan oleh proses pembakaran pada boiler untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna.
2. Mengendalikan gas buang hasil pembakaran dan mengalirkannya untuk menuju cerobong asap/stack.
Draft System mengatur aliran udara di dalam ruang bakar dengan jalan mengatur besar perbedaan tekanan antara sisi inlet dan outlet.

Ada tiga macam jenis boiler berdasarkan draft system yang digunakan, yaitu:
1. Induced Draft
Boiler tipe ini memiliki tekanan negatif di dalam ruang bakar. Hal ini dapat dihasilkan dengan adanya penggunaan cerobong asap (chimney/stack) pada sisi keluaran gas buang hasil pembakaran. Dengan menggunakan perbedaan tekanan udara antara sisi inlet (yang berada di permukaan tanah) dengan udara di sisi outlet (yang berada lebih tinggi di ujung cerobong asap). Udara akan secara natural mengalir dari tekanan yang tinggi ke daerah yang bertekanan lebih rendah.

Selain menggunakan cerobong asap, cara praktis lain adalah menggunakan kipas/fan yang biasa disebut Induced Draught Fan yang diposisikan di sisi outlet aliran gas buang sebelum keluar menuju cerobong asap. Kipas ini bekerja seperti sedang menyedot udara dari dalam ruang bakar/furnace. Kombinasi penggunaan kipas dan cerobong asap digunakan di boiler-boiler pembangkit listrik tenaga uap.

Skema sederhana Induced Draft System

20110825-042651.jpg

2. Force Draft System
Sistem ini menghasilkan tekanan positif di dalam ruang bakar boiler, dengan jalan menggunakan kipas/fan untuk memasok udara yang dibutuhkan oleh proses pembakaran. Udara ini biasanya melewati air preheater untuk menyerap panas yang masih terkandung di dalam gas buang hasil pembakaran. Kipas/fan yang digunakan biasa disebut Force Draft Fan.

3. Balance Draft System
Sistem ini yang paling banyak digunakan oleh boiler-boiler skala besar seperti yang digunakan pada PLTU. Sistem ini menggunakan Force Draft Fan dan Induced Draft Fan sekaligus. Kedua-duanya bekerja dengan kontrol yang kompleks disamping mengendalikan supply udara yang digunakan untuk proses pembakaran, juga mengontrol tekanan di dalam ruang bakar yang biasanya dijaga tetap dibawah tekanan atmosfer.

Free E-books:
1. Boiler Draft System Analysis & Control
2. Draft System
3. Draught System
4. Boiler Draught System

Pengertian Boiler Superheater dan Supercritical

Boiler Superheater

Boiler superheater memproduksi uap air superheated atau kering. Uap air ini menyimpan lebih banyak energi panas daripada uap air saturated (uap air basah), ditandai dengan nilai entalpi yang lebih tinggi. Uap air ysng diproduksi oleh boiler konvensional umumnya hanya mencapai fase saturated, dan pada boiler superheater uap air saturated ini akan dipanaskan lebih lanjut mencapai fase superheated. Selain menyimpan energi panas yang lebih besar, uap air superheater juga menghilangkan sifat basah dari uap saturated sehingga tidak akan terjadi kondensasi yang terlalu cepat di dalam mesin yang menggunakan uap air tersebut.

Keuntungan utama menggunakan boiler superheater dapat mengurangi konsumsi bahan bakar dan air, namun di sisi lain ada biaya tambahan yang diperlukan untuk perawatan yang lebih besar. Tanpa adanya perawatan yang baik pada boiler superheater, resiko keselamatan sangat mungkin terjadi. Karena boiler superheater bekerja pada tekanan dan temperatur yang tinggi, sangat berbahaya bila terjadi kerusakan pipa pada boiler tersebut.

Skema Boiler Superheater

20110820-122843.jpg

Boiler superheater pada awal kemunculannya digunakan pada kereta api uap. Dan selanjutnya banyak dipergunakan untuk kebutuhan pembangkit listrik tenaga uap. Ukurannya pun bergantung pada kebutuhan konsumsi uap air, PLTU dengan desain 640 megawatt misalnya menggunakan boiler superheater dengan produksi uap sekitar 500 kg/detik atau 1800 ton/jam.

Boiler Supercritical

Boiler supercritical banyak digunakan di pembangkit listrik tenaga uap. Boiler ini dinamakan supercritical karena beroperasi pada temperatur kritis, yaitu di atas 3.200 psi atau 220,6 bar. Berbeda dengan boiler superheater yang membutuhkan suatu alat untuk memisahkan antara uap air dengan campuran uap dan air (biasa disebut steam drum), boiler supercritical tidak memerlukannya. Selama proses pembentukan uap air tidak akan terbentuk gelembung-gelembung uap (bubbles), karena tekanan air berada di atas tekanan kritisnya yang masih mungkin terbentuk gelembung uap. Hal ini menyebabkan penggunaan bahan bakar yang jauh lebih sedikit dan efisien, dan selanjutnya mengakibatkan produksi gas buang CO2 menjadi berkurang. Sebenarnya istilah boiler tidak tepat digunakan pada boiler supercritical, karena pada proses pembentukan uap air yang tidak terjadi proses boiling/mendidih di dalamnya. Sehingga boiler supercritical lebih dikenal dengan sebutan supercritical steam generator.

Pengertian Boiler (Ketel Uap)

Boiler atau ketel uap adalah suatu bejana tertutup yang di dalamnya berisi air untuk dipanaskan. Energi panas dari uap air keluaran boiler tersebut selanjutnya digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti untuk turbin uap, pemanas ruangan, mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses konversi energi, boiler memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan di dalam bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja.

Bejana bertekanan pada boiler umumnya menggunakan bahan baja dengan spesifikasi tertentu yang telah ditentukan dalam standard ASME (The ASME Code Boilers), terutama untuk penggunaan boiler pada industri-industri besar. Dalam sejarah tercatat berbagai macam jenis material digunakan sebagai bahan pembuatan boiler seperti tembaga, kuningan, dan besi cor. Namun bahan-bahan tersebut sudah lama ditinggalkan karena alasan ekonomis dan juga ketahanan material yang sudah tidak sesuai dengan kebutuhan industri.

Panas yang diberikan kepada fluida di dalam boiler berasal dari proses pembakaran dengan berbagai macam jenis bahan bakar yang dapat digunakan, seperti kayu, batubara, solar/minyak bumi, dan gas. Dengan adanya kemajuan teknologi, energi nuklir pun juga digunakan sebagai sumber panas pada boiler.

Berikut adalah beberapa contoh jenis boiler:
1. "Pot Boiler" atau "Haycock Boiler"
Merupakan boiler dengan desain paling sederhana dalam sejarah. Mulai diperkenalkan pada abad ke 18, dengan menggunakan volume air besar tapi hanya bisa memproduksi pada tekanan rendah. Boiler ini menggunakan bahan bakar kayu dan batubara. Boiler jenis ini tidak bertahan lama penggunaannya karena efisiensinya yang sangat rendah.

2. Fire-Tube Boiler (Boiler Pipa-Api)
Pada perkembangan selanjutnya muncul desain bari boiler yakni boiler pipa-api. Boiler ini terdapat 2 bagian di dalamnya, yaitu sisi tube/pipa dan sisi barrel/tong. Pada sisi barrel berisi fluida/air, sedangkan sisi pipa merupakan tempat terjadinya pembakaran.

Boiler Pipa Api

20110819-120524.jpg

Boiler pipa-api biasanya memiliki kecepatan produksi uap air yang rendah, tetapi memiliki cadangan uap air yang lebih besar.

3. Water-Tube Boiler (Boiler Pipa-Air)
Sama seperti boiler pipa-api, boiler pipa-air juga terdiri atas bagian pipa dan barrel. Tetapi sisi pipa diisi oleh air sedangkan sisi barrel menjadi tempat terjadinya proses pembakaran. Boiler jenis ini memiliki kecepatan yang tinggi dalam memproduksi uap air, tetapi tidak banyak memiliki cadangan uap air di dalamnya.

Boiler Pipa-Air

20110819-121349.jpg

4. Kombinasi Boiler Pipa-Api dengan Pipa-Air Firebox
Boiler jenis ini merupakan kombinasi antara boiler pipa-api dengan pipa-air. Sebuah firebox didalamnya terdapat pipa-pipa berisi air, uap air yang dihasilkan mengalir ke dalan barrel dengan pipa-api didalamnya. Boiler jenis ini diaplikasikan pada beberapa kereta uap, namun tidak terlalu populer dipergunakan.

Pembahasan lebih lengkap mengenai macam-macam boiler silahkan Anda kunjungi artikel berikut.