Komponen-komponen Boiler Pipa Air (Part 2)

(Lanjutan dari artikel sebelumnya.)

B. Komponen-komponen Proses Pembakaran Pada Boiler

Seperti yang telah Anda ketahui pula bahwa proses pembakaran apapun melibatkan dua komponen utama, yaitu bahan bakar serta oksigen di dalam udara. Proses pembakaran pada boiler melibatkan komponen-komponen yang mengatur supply udara serta bahan bakar ke dalam furnace boiler sehingga terjadi proses pembakaran yang tepat. Jumlah dari udara serta bahan bakar yang masuk ke dalam furnace harus tepat sesuai dengan perbandingan rasio bahan bakar / udara (fuel/air ratio) teoritis sehingga didapatkan proses pembakaran yang sempurna. Jika Anda ingin mengetahui bagaimana sistem kontrol proses pembakaran di dalam boiler, silahkan Anda membaca artikel berikut.

Komponen-komponen boiler yang berhubungan dengan proses pembakaran tersusun atas dua kelompok besar, yaitu sistem supply udara yang biasa disebut draft system serta sistem supply bahan bakar. Sesuai dengan batasan yang telah saya sebutkan pada artikel sebelumnya, boiler yang akan kita bahas adalah boiler skala besar yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga uap. Berikut adalah komponen-komponen boiler tersebut:

  1. Coal Feeder
    Coal feeder berfungsi untuk mengatur jumlah batubara yang akan masuk ke dalam pulverizer. Jumlah batubara diatur sesuai dengan kebutuhan pembakaran pada furnace. Sistem pengaturan jumlah batubara pada coal feeder dapat dilakukan dengan dua cara berdasarkan jenisnya, yaitu secara fraksi berat atau secara fraksi volume batubara.

    20121206-023140 PM.jpg

    Coal Feeder

    Pengaturan jumlah batubara berdasarkan fraksi berat, menggunakan sensor gravimetric yang dapat mendeteksi berat dari batubara yang melewati konveyornya. Coal feeder jenis ini biasa disebut dengan Gravimetric Feeder. Sedangkan coal feeder fraksi volume memiliki luas penampang jalur konveyor yang tetap untuk mengatur jumlah batubara yang melewati konveyornya. Kedua sistem di atas sama-sama menggunakan konveyor yang kecepatannya dapat diatur secara fleksibel.

    20121206-023314 PM.jpg

    Prinsip Kerja Gravimetric Coal Feeder

    Gravimatic feeder lebih banyak dipilih untuk digunakan karena kemampuannya dalam merespon perubahan berat jenis batubara yang digunakan. Kandungan energi pada batubara cenderung bergantung pada berat jenis daripada volume batubara, sehingga gravimetric feeder akan lebih baik dalam mengontrol supply energi yang masuk ke boiler. Disamping itu gravimetric feeder memerlukan kalibrasi sensor gravimetric-nya secara berkala agar sistem kontrol supply batubara dapat selalu berjalan dengan baik.

  2. Pulverizer
    Batubara hasil tambang memiliki ukuran fisik yang sangat beragam, dari yang hanya berukuran butiran pasir hingga seperti bongkahan kerikil berdiameter 20cm. Ukuran batubara yang terlalu besar dapat mengurangi efisiensi proses pembakaran, karena semakin kecil ukuran partikel batubara maka akan semakin cepat pula batubara tersebut terbakar. Untuk mendapatkan ukuran batubara yang cukup kecil maka sebelum masuk ke furnace boiler, batubara akan mengalami proses grinding pada sebuah alat bernama pulverizer. Silahkan Anda bayangkan bahwa batubara keluaran pulverizer akan berukuran selembut tepung, yang dinamakan pulverized fuel.

    20121206-051642 PM.jpg

    Pulverizer

    Batubara yang diatur jumlahnya oleh coal feeder masuk ke pulverizer melalui sisi inlet pada bagian atasnya. Batubara jatuh pada sebuah table yang berputar. Pada bagian lain terdapat beberapa buah grinding yang dapat berputar bebas karena permukaan grinding tersebut bersentuhan dengan table yang berputar tadi. Pada grinding terdapat sistem pegas untuk memudahkan dalam menghancurkan batubara. Udara panas dengan tekanan dan temperatur yang terjaga dimasukkan ke dalam pulverizer sebagai media untuk membawa batubara yang telah halus keluar pulverizer. Pada sisi outlet (bagian atas) terdapat sudu-sudu classifier yang berfungsi untuk memfilter agar hanya batubara yang telah halus saja yang dapat melewati sudu-sudu tersebut. Batubara yang tidak dapat melewati classifier akan jatuh kembali ke table untuk digrinding agar lebih halus.

  3. Burner
    Burner menjadi alat untuk mencampur batubara dengan udara dan sebagai nozzle untuk mendorong campuran bahan bakar tersebut ke dalam furnace boiler. Pulverized fuel yang keluar dari pulverizer dibawa oleh udara bertekanan menuju ke burner malalui pipa-pipa, di sisi lain ada pula udara tambahan (biasa disebut secondary air) yang disupply untuk memenuhi kebutuhan pembakaran. Secondary air dalam debit tertentu tersebut bertemu dengan pulverized fuel pada burner. Keduanya bercampur dan terdorong menuju ke tengah-tengah furnace untuk dibakar. Pada proses penyalaan boiler diperlukan proses penyalaan awal untuk campuran bahan bakar tersebut, dan umumnya boiler-boiler besar menggunakan bahan bakar bantuan seperti solar (HSD) untuk membantu proses penyalaan awal.

    20121207-105404 AM.jpg

    Coal Burner

    Komponen-komponen dari coal burner umumnya adalah sebagai berikut:

    • Oil Gun. Bagian ini berfungsi untuk mensupply bahan bakar (biasanya HSD) ke dalam boiler sebagai proses penyalaan awal boiler dan juga proses pematian boiler. Pada oil gun terdapat dua saluran utama yakni saluran fuel oil dan saluran atomizing air. Atomizing air berfungsi untuk membentuk kabut bahan bakar HSD tadi sehingga lebih mudah terbakar. Pada oil gun juga terdapat ignitor yang berfungsi sebagai pemantik untuk menyalakan bahan bakar tadi.
    • Damper udara termasuk di dalam bagian burner. Damper ini mengatur supply udara pembakaran yang masuk ke boiler.
    • Coal Nozzle. Bagian ini sebagai ujung masuknya pulverized fuel ke dalam furnace boiler.
    • Flame Scanner. Adalah alat sensor api yang berfungsi untuk membaca apakah terjadi proses pembakaran pada burner.

    Pada proses penyalaan awal, boiler akan menggunakan bahan bakar HSD. Dengan bantuan ignitor sebagai pemantik apinya, HSD akan terbakar di dalam furnace dengan jarak aman tertentu. Jika proses pembakaran dengan menggunakan HSD dirasa telah stabil (biasanya ditandai dengan jumlah tertentu uap air yang dihasilkan boiler) maka pulverized fuel dapat dimasukkan ke dalam proses pembakaran dengan tanpa menghentikan supply HSD. Supply HSD akan dihentikan jika flame scanner telah membaca pulverized fuel terbakar di ujung burner. Jarak api yang terbentuk pada ujung burner harus dijaga pada jarak aman tertentu, hal ini berhubungan dengan keselamatan kerja agar api tidak menjalar ke pipa-pipa supply pulverized fuel.

  4. Fan System
    Untuk men-supply udara yang digunakan pada proses pembakaran, boiler membutuhkan kerja beberapa jenis kipas dengan fungsi masing-masing. Dan berikut adalah sistem-sistem yang berhubungan dengan supply udara untuk proses pembakaran pada boiler:

    • Primary Air Fan. Kipas ini berfungsi untuk men-supply udara bertekanan yang akan digunakan untuk membawa pulverized fuel dari pulverizer menuju ke boiler. Parameter terkontrol pada primary air adalah besar tekanan kerjanya, sehingga kipas yang digunakan adalah yang bertipe kipas sentrifugal. Kipas sentrifugal dikenal dapat menghasilkan tekanan udara keluaran yang lebih tinggi daripada kipas aksial namun dengan debit aliran yang cukup tinggi pula.

      20121207-021452 PM.jpg

      Centrifugal Primary Air Fan

      Pada sisi inlet primary air fan terdapat sudu-sudu (inlet vane) yang dapat bergerak ke arah menutup ataupun membuka 100%. Sudu-sudu ini berfungsi untuk mengatur debit udara yang masuk ke kipas dan di-supply ke pulverizer.

    • Secondary Air Fan. Kipas inilah yang menjadi penyupply utama udara ke dalam furnace boiler untuk memenuhi kebutuhan proses pembakaran. Berbeda dengan primary air yang menitik beratkan kepada tekanan kerjanya, secondary air lebih diutamakan kontrol terhadap debit volume-nya. Oleh karena itulah secondary air umumnya menggunakan kipas dengan tipe aksial yang dapat menghasilkan volume debit aliran yang tinggi.

      20121207-021924 PM.jpg

      Axial Secondary Air Fan

      Untuk mengatur jumlah udara yang di-supply ke boiler, sudu-sudu pada secondary air fan dapat bergerak-gerak fleksibel membuka dan menutup. Semakin besar bukaan sudu maka akan semakin banyak pula udara yang dialirkan oleh kipas ini ke boiler untuk mencukupi kebutuhan proses pembakaran.

    • Air Pre-Heater. Komponen ini berfungsi untuk memanaskan awal primary dan secondary air dengan menggunakan panas yang dihasilkan oleh gas buang boiler. Air Pre-Heater tersusun atas plat-plat yang berfungsi untuk menyerap panas dari gas buang boiler. Plat-plat tersebut tersusun melingkar dan dapat berputar sehingga aliran udara ataupun gas buang adalah sejajar dengan poros putaran air pre-heater ini. Putaran yang teratur namun tidak terlalu cepat akan memindahkan panas dari gas buang boiler ke plat-plat air pre-heater dan berlanjut pindah ke udara-udara primary dan secondary.

      20121207-022338 PM.jpg

      Desain Air Pre-Heater

      Temperatur panas pada primary air berfungsi untuk mengeringkan pulverized fuel yang dihasilkan oleh pulverizer. Karena jika pulverized fuel dalam keadaan basah (akibat hujan mungkin) akan memperlambat proses pembakaran di dalam furnace. Selain itu, kondisi basah dari pulverized fuel yang selembut tepung dapat menempel dan menyebabkan penimbunan pada pipa-pipa saluran menuju furnace. Hal ini sangat berbahaya karena jika terus dibiarkan dapat menyumbat pipa-pipa tersebut.

  5. Soot Blower
    Salah satu produk sampingan dari proses pembakaran barubara pada boiler adalah kerak. Kerak ini didapati banyak menempel pada pipa-pipa boiler, sehingga akan sangat mengganggu proses perpindahan panas jika hal ini terus dibiarkan. Maka dipergunakanlah satu alat bernama soot blower. Alat ini berfungsi untuk menyemprotkan uap panas ke dinding-dinding pipa boiler sehingga kotoran-kotoran yang menempel padanya dapat lepas. Soot blower menggunakan uap air kering yang dihasilkan oleh boiler.

    20121207-024329 PM.jpg

    Prinsip Kerja Boiler Soot Blower

One Reply to “Komponen-komponen Boiler Pipa Air (Part 2)”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *