Pengertian Boiler

BOILER KAPAL

Boiler (Ketel Uap) sebuah bejana yang tertutup yang tertutup yang dapat merubah air tawar menjadi uap dengan tekanan tinggi ( 1 Bar atau 1 atm), dengan memanaskan air yang berada didalam boiler dengan memanfaatkan gas-gas panas hasil pembakaran bahan bakar serta gas panas dari Exhaust Main Engine (M/E).

Pada Kapal Besar pada umumnya memiliki Boiler(Ketel Uap/Bantu). Fungsinya adalah untuk pemanasan dikapal, seperti pemanas bahan bakar,ruangan,dapur serta untuk membantu proses menggerakan pesawat-pesawat bantu pada kapal.

Fungsi Utama pada Boiler atau Ketel Uap adalah untuk mengubah air menjadi uap (steam) dengan cara memanaskannya, dan menghasilkan uap dengan tekanan yang diinginkan.

SYARAT SEBUAH BOILER DIATAS KAPAL

Berikut merupakan syarat-syarat yang harus dipenuhi :

ü  Uap harus dapat dibentuk dengan jumlah bahan bakar yang serendah mungkin (Hemat)

ü  Tekanan uap tidak boleh berubah banyak. Pada saat olah gerak atau manouver

ü  Susunan pengopakan bahan bakar harus didesain sedemikian rupa sehingga bahan bakar dapat dibakar dengan sempurna

ü  Harus menghasilkan uap (steam) dengan kadar air yang sangat rendah

ü  Suhu uap tidak boleh berubah banyak dan harus dapat diatur dengan mudah

ü  Harus dapat menghasilkan  uap dengan berat tertentu , tekanan lebih besar dari 1 bar/1 atm dalam waktu tertentu

Cara Kerja Boiler

Cara kerjanya yaitu dengan cara memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan memanfaatkan panas dari hasil pembakaran bahan bakar. Pembakaran ini dilakukan secara otomatis oleh sistem boiler dan berlanjut didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar , atau bisa memanfaatkan panas dari exhaust gas buang dari Main Engine (M/E)

Prinsip Kerja Boiler

Air tawar yang berada dalam cascade tank dipompa kedalam boiler menggunakan feed pump , selanjutnya air umpan masuk kedalam ketel tapi sebelumnya diberikan cairan kimia sesuai dosis yang dibutuhkan setelah air didalam boiler sudah mencapai batas yang ditentukan maka selanjutnya terjadi proses burning atau pembakaran.

Lalu air mengalami pemanasan didalam ketel uap , dan berubah fasa menjadi steam  yang bertekanan dan siap dimanfaatkan. Setelah itu uap di gunakan ketiap-tiap permesinan bantu, uap akan masuk ke kondensat untuk kemudian dirubah fasa menjadi air.

Setelah uap menjadi air kemudian diteruskan ke cascade tank untuk dipompa kembali kedalam boiler.

Secara sederhana, prinsip kerja boiler adalah memanaskan air hingga mencapai titik didihnya sehingga air berubah menjadi uap (steam). Uap panas itulah yang digunakan untuk berbagai keperluan seperti untuk pemanasan crude oil agar tidak membeku,menghasilkan steam dengan bertekanan tinggi sesuai dengan kebutuhan dan lain-lain. 

Jenis-jenis Boiler berdasarkan tipe pipa.

Pipa Air ( Water Tube)

Pada tipe ini , air berada di dalam pipa sedangkan gas panas berada diluar pipa boiler. Pipa ini dapat beroprasi pada tekanan uap yang sangat tinggi yaitu lebih dari 100 Bar. Proses pengapiannya sendiri pun terjadi diluar pipa.

Didalam Pipa Air , air yang mengalir haurs dikondisikan terhadap mineral/kandungan lainnya larut di dalam air tersebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus selalu diperhatikan terhadap Boiler tipe ini.

Keuntungan Water Tube

ü  Tekanan operasi mencapai 100 Bar , hal itu sangatlah tinggi

ü  Memiliki nilai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan fire tube

ü  Lebih mudah untuk melakukan pemeriksaan, pembersihan dan perbaikan tungku

ü  Kapasitas steam relatif lebih besar mencapai 450 TPH

Kerugian Water Tube

ü  Konstruksi Water Tube boiler ini konstruksinya lebih detail

ü  Penanganan air yang masuk kedalam sistem boiler ini sensitif , sehingga perlu dijaga dan memerlukan komponen pendukung untuk hal ini

ü  Membutuhkan area yang luas untuk konstruksinya , karena hal ini mampu menghasilkan tekanan steam yang lebih besar

ü  Investasi awal relative lebih mahal dibandingkan dengan Fire Tube

Pipa Api (Fire Tube)

Pada boiler ini, api berada di dalam pipa, sedangkan air berada di luar pipa, pada tipe ini boiler pipa api memiliki karakteristik menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang relative rendah.

Cara Kerja : Proses pengapian yang 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.

Keuntungan Fire Tube

ü  Bentuknya lebih compact dan portable

ü  Tidak membutuhkan setting khusus

ü  Untuk 1 HP boiler tidak memerlukan area yang besar

ü  Investasi awal untuk boiler pipa api ( Fire Tube ) ini relatif lebih terjangkau (Hemat)

ü  Proses pemasangan mudah dan cepat (praktis)

Kerugian Fire Tube

ü  Tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan 18 Bar

ü  Kapasitas Steamnya relatif lebih kecil (13,5 TPH)

ü  Banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack sehingga nilai efisiensinya berkurang (rendah)

ü  Tempat pembakarannya sulit dijangkau , sehingga susah untuk dibersihkan.

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

 

Berdasarkan bahan bakar yang digunakan :

     Solid Fuel

Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler tipe listrik.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.

 

       Oil Fuel

Tipe boiler bahan bakar cair memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dbandingkan dengan boiler bahan bakar padat dan listrik.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar cair (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan sumber panas.

 

       Gaseous Fuel

Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakar.

Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen dan sumber panas.

 

       Electric

Tipe boiler listrik memiliki karakteristik : harga bahan baku pemanasan relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair. Nilai effisiensi dari tipe ini paling rendah jika dbandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakarnya.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai sumber panas.

   Berdasarkan kegunaan boiler :

       Power Boiler

Tipe power boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steamdigunakan untuk menjalankan proses industri.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar, sehingga mampu memutar steam turbin dan menghasilkan listrik dari generator.

 

       Industrial Boiler

Tipe industrial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses industri dan sebagai tambahan pemanas.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang sedang.

 

       Commercial Boiler

Tipe commercial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai tambahan untuk menjalankan proses operasi komersial.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang rendah.

 

       Residential Boiler

Tipe residential boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah

 

       Heat Recovery Boiler

Tipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai. Hasilsteam ini digunakan untuk menjalankan proses industri.

Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar.

 

 Berdasarkan konstruksi boiler :

       Package Boiler

Tipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler.

 Site Erected Boiler

Tipe site erected boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman dilakukan per komponen.

 

Konstruksi Boiler di atas Kapal

Tujuan dari konstruksi Boiler ini adalah untuk menghemat tempat ruang(space) diatas kapal saat boiler itu sendiri ditempatkan. Berikut adalah konstruksinya :

1.       Horizontal dibuat dengan konstruksi boiler mendatar contoh pada boiler B & W Seksi

2.       Miring dibuat dengan konstruksi miring agar muat didalam kamar mesin contoh boiler B & W Integral

3.       Vertikal dibuat konstruksinya boiler ini berdiri contoh pada boiler Foster Wheeler

BAGIAN-BAGIAN DARI BOILER

1. Tungku Pengapian (Furnace)

Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan menjadi sumber panas, proses penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel pada dinding tungku pembakaran. Proses perpindahan panas pada furnace terjadi dengan tiga cara:

·          Perpindahan panas secara radiasi, dimana akan terjadi pancaran panas dari api atau gas yang akan menempel pada dinding tube sehingga panas tersebut akan diserap oleh fluida yang mengalir di dalamnya.

·            Perpindahan panas secara konduksi, panas mengalir melalui hantaran dari sisi pipa yang menerima panas kedalam sisi pipa yang memberi panas pada air.

·       Perpindahan panas secara konveksi. panas yang terjadi dengan singgungan molekul-molekul air sehingga panas akan menyebar kesetiap aliran air.

Di dalam furnace, ruang bakar terbagi atas dua bagian yaitu ruang pertama dan ruang kedua. Pada ruang pertama, di dalamnya akan tejadi pemanasan langsung dari sumber panas yang diterima oleh tube (pipa), sedangkan pada ruang kedua yang terdapat pada bagian atas, panas yang diterima berasal dari udara panas hasil pembakaran dari ruang pertama. Jadi, fungsi dari ruang pemanas kedua ini yakni untuk menyerap panas yang terbuang dari ruang pemanasan pertama, agar energi panas yang terbuang secara cuma-cuma tidak terlalu besar, dan untuk mengontrol panas fluida yang telah dipanaskan pada ruang pertama agar tidak mengalami penurunan panas secara berlebihan.

 

2. Steam Drum

Steam drum berfungsi sebagai tempat penampungan air panas serta tempat terbentuknya uap. Drum ini menampung uap jenuh (saturated steam) beserta air dengan perbandingan antara 50% air dan 50% uap. untuk menghindari agar air tidak terbawa oleh uap, maka dipasangi sekat-sekat, air yang memiliki suhu rendah akan turun ke bawah dan air yang bersuhu tinggi akan naik ke atas dan kemudian menguap.

 

3. Superheater

Merupakan tempat pengeringan steam, dikarenakan uap yang berasal dari steam drum masih dalam keadaan basah sehingga belum dapat digunakan. Proses pemanasan lanjutan menggunakan superheater pipe yang dipanaskan dengan suhu 260°C sampai 350°C. Dengan suhu tersebut, uap akan menjadi kering dan dapat digunakan untuk menggerakkan turbin maupun untuk keperluan peralatan lain.

 

4. Air Heater

Komponen ini merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara yang digunakan untuk menghembus/meniup bahan bakar agar dapat terbakar sempurna. Udara yang akan dihembuskan, sebelum melewati air heater memiliki suhu yang sama dengan suhu udara normal (suhu luar) yaitu 38°C. Namun, setelah melalui air heater, suhunya udara tersebut akan meningkat menjadi 230°C sehingga sudah dapat digunakan untuk menghilangkan kandungan air yang terkandung didalamnya karena uap air dapat menganggu proses pembakaran.

 

5. Dust Collector (Pengumpul Abu)

Bagian ini berfungsi untuk menangkap atau mengumpulkan abu yang berada pada aliran pembakaran hingga debu yang terikut dalam gas buang. Keuntungan menggunakan alat ini adalah gas hasil pembakaran yang dibuang ke udara bebas dari kandungan debu. Alasannya tidak lain karena debu dapat mencemari udara di lingkungan sekitar, serta bertujuan untuk mengurangi kemungkinan  terjadinya kerusakan pada alat akibat adanya gesekan abu maupun pasir.

 

6. Pengatur Pembuangan Gas Bekas

Asap dari ruang pembakaran dihisap oleh blower IDF (Induced Draft Fan) melalui dust collector selanjutnya akan dibuang melalui cerobong asap. Damper pengatur gas asap diatur terlebih dahulu sesuai kebutuhan sebelum IDF dinyalakan, karena semakin besar damper dibuka maka akan semakin besar isapan yang akan terjadi dari dalam tungku.

 

7. Safety Valve (Katup pengaman)

Alat ini berfungsi untuk membuang uap apabila tekanan uap telah melebihi batas yang telah ditentukan. Katup ini terdiri dari dua jenis, yaitu katup pengaman uap basah dan katup pengaman uap kering. Safety valve ini dapat diatur sesuai dengan aspek maksimum yang telah ditentukan. Pada uap basah biasanya diatur pada tekanan 21 kg per cm kuadrat, sedangkan untuk katup pengaman uap kering diatur pada tekanan 20,5 kg per cm kuadrat.

 

8. Gelas Penduga (Sight Glass)

Gelas penduga dipasang pada drum bagian atas yang berfungsi untuk mengetahui ketinggian air di dalam drum. Tujuannya adalah untuk memudahkan pengontrolan ketinggian air dalam ketel selama boiler sedang beroperasi. Gelas penduga ini harus dicuci secara berkala untuk menghindari terjadinya penyumbatan yang membuat level air tidak dapat dibaca.

 

9. Pembuangan Air Ketel

Komponen boiler ini berfungsi untuk membuang air dalam drum bagian atas. Pembuangan air dilakukan bila terdapat zat-zat yang tidak dapat terlarut, contoh sederhananya ialah munculnya busa yang dapat menganggu pengamatan terhadap gelas penduga. Untuk mengeluarkan air dari dalam drum, digunakan blowdown valve yang terpasang pada drum atas, katup ini bekerja bila jumlah busa sudah melewati batas yang telah ditentukan.

 

 

 

 

Cara Pengoperasian Boiler

 Standar Operasi Prosedur Boiler

1. Pendahuluan sebelum pemanasan
Penting dilakukan pemanasan/kontrol yang seksama terhadap semua peralatan pada boiler untuk memastikan bahwa semuanya berada dalam kondisi siap pakai sebelum dilakukan pemanasan :

·                     Periksa dan pastikan semua valve pada boiler dalam posisi tertutup

·                     Periksa semua visual terhadap semua fan, seperti casing, bearing, v-belt, baut penahan dan lain-lain

·                     Periksa level air pada glass penduga, cobakan gelas penduga, guna memastikan bahwa level air sekitar setengah gelas penduga

·                     Periksa perssure gauge, berfungsi baik/tidak

·                     Kontrol air compressor, dan pastikan tekanannya lebih besar 8 barg

·                     Inspeksi ruang bakar dan pastikan bahwa dapur bersih dan fibre bar dan dinding batu secara umum siap pakai

·                     Periksa dan pastikan blow down valve dalam posisi tertutup

·                     Periksa tangki air umpan dan isi bila di perlukan

·                     Tes alarm untuk level air tinggi dan level air rendah (level pertama dan kedua). Ini dilakukan dengan memompakan air ke level yang tinggi kemudian buang menjadi level pertama dan kedua, kembalikan lagi level air diboiler sekitar setengahnya

2. Pemanasan (Menaikkan Steam)
Waktu yang dibutuhkan untuk pemanasan boiler bervariasi diantara jenis/type boiler, jika boiler di padamkan malam sebelumnya, lakukan hal seperti berikut :

·                     Masukkan fibre dan sebarkan secara merata diatas fire grate, kemudian nyalakan api

·                     Hidupkan ID Fan, FD Fan, dan secondary Fan dengan damper yang setengah tebuka

·                     Jika memiliki sitem pendingin pendukung batang ruang bakar, buka water valve atau jalankan pompa sirkulasi jika ada

·                     Panaskan boiler secara berlahan untuk menaikkan steam ketekanan kerja, pastikan bahwa level air di glass penduga tidak bertambah (terkontrol)

·                     Lakukan blowdown pada heater dinding samping dan pastikan bahwa level air tetap terjaga (jangan melakukan blowdown pada header dinding samping ketika boiler operasi)

Cat : Ingatlah selalu bahwa slow firing yang merata akan memperpanjang umur boiler anda dan berikan selalu waktu pemanasan yang lebih lama.

3. Menghubungkan Boiler ke pipa induk steam (Main Steam Pipe)
Saat menghubungkan boiler ke main steam pipe, perlu dibiasakan untuk melindungi boiler, pipa-pipa dan steam turbin dari kerusakan :

·                     Buka penuh semua steam trap bypass valve pada jalur main steam pipe dan steam turbin

·                     Buka sedikit boiler main stop valve untuk meratakan pemanasan pada main steam pipa

·                     Pada steam berhembus bebas keluar dari aliran bypass velve, segera tutup bypass velve

·                     Biarkan steam trap valve dalam posisi terbukan dan buka berlahan-lahan boiler main stop valve sampai terbuka penuh

·                     Ketika hendak menggabungkan boiler kedua atau ketiga pada main steam pipe, pastikan bahwa boiler tersebut berada pada tekanan yang seimbang terhadap boiler yang sebelumnya sudah stabil

·                     Bypass valve pada main steam line dan steam turbin dibuka

·                     Setelah beberapa menit, buka berlahan-lahan boiler main stop valve dan segera tutup bypass velve

·                     Biarkan semua steam trap velve dalam posisi terbuka

Demikianlah artikel mengenai Boiler , jika ada yang ingin dipertanyakan bisa tulis dikolom komentar. Terimakasih atas kunjungannya ke website ini www.vhisakastarr.blogspot.com.