Prinsip Kerja Boiler Supercritical - Boiler supercritical sejatinya sudah populer sejak pertengahan abad 20 lalu. Sejak saat itu hingga sekarang, boiler ini sangat populer diaplikasikan pada pembangkit-pembangkit tenaga listrik, menggantikan boiler-boiler subcritical. Boiler supercritical memiliki beberapa keunggulan yang tidak dimiliki oleh boiler subcritical, yakni:
- Efisiensi boiler lebih tinggi karena untuk menghasilkan energi panas yang sama, dibutuhkan bahan bakar lebih sedikit daripada boiler subcritical.
- Emisi gas buang terutama karbon dioksida relatif lebih rendah daripada boiler subcritical.
- Ukuran boiler relatif lebih kecil daripada boiler subcritical dengan output yang sama.
Satu konsep dasar dari boiler supercritical adalah tekanan dan temperatur kerjanya yang berada di atas critical point air. Jika Anda sudah memahami apa itu critical point (baca artikel berikut), maka tentu Anda juga tahu bahwa air yang berada di atas titik kritis memiliki sifat yang sangat berbeda dengan fasa yang lain. Fasa yang dikenal dangan air supercritical ini memiliki karakteristik yang tidak bisa dibedakan apakah air berfasa cair, ataukah gas (Baca juga artikel berikut tentang uap supercritical). Air supercritical tidak lagi memiliki titik didih, tidak lagi memiliki fasa uap saturasi, sehingga air bertekanan di atas 221 MPa jika terus dipanaskan hingga di atas 374°C akan langsung berubah fasa menjadi uap kritis, tanpa melewati fasa campuran antara air dan uap seperti pada boiler subcritical. Konsep inilah yang nantinya akan membuat beberapa komponen boiler supercritical sedikit berbeda dengan boiler subcritical.
Dari konsep di atas saja, sudah ada satu perbedaan mendasar antara boiler subcritical dengan boiler supercritical. Pada boiler subcritical sebelum air sepenuhnya berubah fase menjadi uap superheat, air akan melewati fase saturasi. Oleh karena itulah pada boiler subcritical dibutuhkan komponen steam drum yang berfungsi sebagai pemisah antara air likuid dengan uap saturasi yang bisa dipanaskan lebih lanjut menjadi uap superheated. Sedangkan terbentuknya uap air pada boiler supercritical tidak melewati fase uap saturasi, maka dapat dipastikan boiler supercritical tidak membutuhkan steam drum. Hal ini juga menjadi salah satu kelebihan ekonomis dari boiler supercritical.
Namun demikian, boiler supercritical tidak benar-benar meniadakan sistem separasi air likuid dengan uap. Pada kondisi awal penyalaan boiler, boiler masih bekerja pada tekanan di bawah titik kritis. Pada kondisi ini pemanasan air tentu akan menyentuh fase uap saturasi, sehingga dibutuhkan komponen separator uap. Untuk memastikan aliran air terus ada di dalam evaporator boiler selama tekanan kerja masih dibawah titik kritis, maka ditambahkan pula pompa sirkulasi boiler (baca artikel berikut). Secara bertahap, tekanan kerja akan ditingkatkan (sliding pressure) hingga mencapai tekanan ideal di atas titik kritis. Jika tekanan kerja air sudah di atas titik kritis (umumnya didesain beban boiler sudah lebih dari 30%), separator akan secara otomatis mengalirkan fluida langsung ke low temperature superheater, dan tidak lagi disirkulasikan kembali ke evaporator. Kerja pompa sirkulasi juga otomatis berhenti. Pada kondisi ini, boiler supercritical sepenuhnya mengalami proses aliran tunggal (once-through boiler flow). Dengan demikian, jumlah aliran air yang masuk ke boiler via economizer sepenuhnya dikontrol oleh boiler feed water pump.
Jika kita cermati lagi, boiler supercritical akan mengalami dua macam sistem sirkulasi, yaitu:
- Mode basah (Wet-Mode). Mode basah terjadi ketika beban boiler masih di bawah 30%, atau dengan kata lain tekanan air masih di bawah titik kritis. Pada kondisi ini karena air masih akan mengalami fase saturasi, maka akan terjadi proses sirkulasi di dalam boiler sehingga mirip dengan yang terjadi pada boiler subcritical dimana jumlah sirkulasi air yang melewati evaporator boiler akan lebih banyak daripada jumlah uap air superheated yang dihasilkan. Jika mengacu pada contoh ilustrasi boiler di atas, maka aliran air akan seperti skema di bawah ini.
- Mode kering (Dry-Mode). Mode kering terjadi ketika beban boiler sudah di atas 30%, dan tekanan fluida sudah di atas critical point. Pada kondisi ini boiler tidak lagi akan melewati fase saturasi, sehingga separator dan pompa sirkulasi boiler akan berhenti bekerja. Boiler supercritical akan mengalami aliran fluida tunggal dalam artian semua air yang masuk ke boiler hanya akan satu kali melewati pipa-pipa boiler tanpa adanya porses resirkulasi melewati evaporator kembali. Skema aliran boiler supercritical akan menjadi seperti di bawah ini.
Free E-book:
