Pengertian Boiler dan Karakteristik Boiler

Pengertian Boiler
Boiler/ketel uap merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steamberupa energi kerja. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air panas atau steam pada tekanan dan suhu tertentu mempunyai nilai energi yang kemudian digunakan untuk mengalirkan panas dalam bentuk energi kalor ke suatu proses. Jika air didihkan sampai menjadi steam, maka volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga sistem boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik. 

 

Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers),atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri. 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 dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.


2.2Klasifikasi Boiler
Boiler/ketel uap pada dasarnya terdiri dari bumbung (drum) yang tertutup pada ujung pangkalnya dan dalam perkembangannya dilengkapi dengan pipa api maupun pipa air. Banyak orang mengklasifikasikan ketel uap tergantung kepada sudut pandang masing-masing. Dalam laporan ini ketel uap diklasifikasikan dalam kelas yaitu:
1.Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka ketel diklasifikasikan
sebagai:

• Ketel pipa api (fire tube boiler)Pada ketel pipa api, fluida yang mengalir dalam pipa adalah gas nyala (hasil pembakaran), yang membawa energi panas (thermal energy),yang segera mentransfernya ke air ketel melalui bidang pemanas (heatingurface). Tujuan pipa-pipa api ini adalah untuk memudahkan distribusi panas (kalor) kepada air ketel. Api/gas asap mengalir dalam pipa sedangkan air/uap diluar pipa Drum berfungsi untuk tempat air dan uap, disamping itu drum juga sebagai tempat bidang pemanas. Bidang pemanas terletak di dalam drum, sehingga luas bidang pemanas yang dapat dibuat terbatas.
• Ketel pipa air (water tube boiler)Pada ketel pipa air, fluida yang mengalir dalam pipa adalah air, energi panas ditransfer dari luar pipa (yaitu ruang dapur) ke air ketel.

 

 Gambar. Pipa Ketel Air

Cara kerja:
Proses pengapian terjadi diluar pipa. Panas yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan pipa yang berisi air. Air umpan itu sebelumnya dikondisikan terlebih dahulu melalui ecomonizer. Steam yang dihasilkan kemudian dikumpulkan terlebih dahulu didalam sebuah steam drum sampai sesuai. Setelah melalui tahap secondary superheater dan primary superheater, baru steam dilepaskan ke pipa utama distribusi. 

Karakteristik: 

• Tingkat efisiensi panas yang dihasilkan cukup tinggi.
• Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air. Sehingga air harus dikondisikan terhadap mineral dan kandungan lain yang larut dalam air.
• Boiler ini digunakan untuk kebutuhan tekanan steam yang sangat tinggi seperti pada pembangkit tenaga.
• Menggunakan bahan bakar minyak, dan gas untuk water tube boileryang dirakit dari pabrik.
• Menggunakan bahan bakar padat untuk water tube boiler yang tidak dirakit di pabrik

2.Berdasarkan pemakaiannya, ketel dapat diklasifikasikan sebagai:

1. Ketel stasioner (stationary boiler)atau ketel tetap.
2. Ketel mobil(mobile boiler), ketel pindah atau portabel boiler.

Yang termasuk stasioner adalah ketel-ketel yang didudukan diatas pondasi yang tetap, seperti boiler untuk pembangkit tenaga, untuk industri dan lain-lain yang sepertinya.

Yang termasuk ketel mobil, adalah ketel yang dipasang pada pondasi yang berpindah-pindah (mobile), seperti boiler lokomotif, loko mobil dan ketel panjang serta lain yang sepertinya termasuk ketel kapal (marine boiler).

Gambar 2.4Ketel mobil(mobile boiler)

3.Berdasarkan letak dapur (furnace positition), ketel uap

4.Berdasarkan jumlah lorong (boiler tube), ketel ini diklasifikasikan sebagai:

1. Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler).
2. Ketel dengan lorong ganda (multi tube steam boiler).

5.Tergantung kepada poros tutup drum (shell), ketel diklasifikasikan sebagai:

1. Ketel tegak (vertical steam boiler),seperti ketel cochran, ketel clarkson dan lain-lain sepertinya
2. Ketel mendatar (horizontal steam boiler), seperti ketel cornish, lancashire, scotch dan lain-lain.

6.Menurut bentuk dan letak pipa, ketel uap diklasifikasikan sebagai:

1. Ketel dengan pipa lurus, bengkok, dan berlekak-lekuk (straight, bent and sinous tubuker heating surface).
2. Ketel dengan pipa miring-datar dan miring-tegak (horizontal, inclined or vertical tubuler heating surface)

7.Menurut sistem peredaran air ketel (water circulation),ketel uapdiklasifikasikan sebagai:

1. Ketel dengan peredaran alam (natural circulation steam boiler).
2. Ketel dengan peredaran paksa (forced circulation steam boiler). 

8.Tergantung kepada sumber panasnya (heat source)untuk pembuatan uap, ketel uap dapat diklasifikasikan sebagai:

1. Ketel uap dengan bahan bakar alami.
2. Ketel uap dengan bahan bakar buatan.
3. Ketel uap dengan dapur listrik.
4. Ketel uap dengan energi nuklir.

SUMBER;

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/43056/4/Chapter%20II.pdf