Pernahkah Anda melihat uap yang berasal dari proses pemanasan air? Jika ya, mungkin Anda pernah melihat salah satu jenis bejana yang satu ini.Uap panas telah terbukti dapat digunakan di berbagai kegiatan, terutama proses produksi dan pengolahan di pabrik. Oleh karena itu, bejana sebagai alat penghasil uap banyak digunakan pada pabrik produksi minyak.
Dalam artikel ini kita akan membahas definisi, fungsi, komponen, prinsip kerja, hingga jenis dari Boiler.
Apa Itu Boiler
Boiler adalah salah satu jenis bejana yang tertutup dan memiliki fungsi utama sebagai alat konversi energi dari air menjadi uap. Bejana ini mampu membentuk uap dengan tekanan lebih dari 1 atmosfir dengan cara memanaskan air yang ada di dalamnya menggunakan gas-gas steam hasil dari hasil pembakaran.
Singkatnya, alat ini mengubah energi kimia menjadi energi lain menghasilkan tenaga untuk kerja dan dirancang untuk melakukan atau mentransfer panas dari sumber bahan bakar, yang biasanya berupa bahan bakar yang terbakar.
Fungsi Boiler
Boiler memiliki fungsi utama yaitu menghasilkan uap, namun prakteknya hasil uap tersebut mampu dimanfaatkan di berbagai industri. Berikut adalah beberapa industri yang menggunakan boiler:
- Industri kelapa sawit
- Pabrik makanan dan minuman
- Pabrik gula
- Pabrik karet
- Pabrik farmasi
- Kapal
Komponen Utama Boiler
Dalam menjalankan fungsinya, boiler didukung oleh beberapa komponen yang memiliki fungsinya masing-masing.
1. Drum Ketel
Drum ketel berfungsi sebagai reservoir air panas dan sebagai tempat pembangkit uap. Di dalamnya berisi steam dan air jenuh dengan perbandingan 50% air dan 50% steam.
Drum ketel dibagi sedemikian rupa sehingga air tidak bergerak bersama uap. Air bersuhu rendah tenggelam ke dasar dan air bersuhu tinggi naik ke atas lalu menguap.
2. Furnace (Tungku Pengapian)
Pada bagian ini dibakar bahan bakar yang merupakan sumber panas, proses penyerapan panas dengan media air terjadi melalui tabung yang dialiri air, tabung tersebut ditempelkan pada dinding tungku.
Di dalam tungku, ruang bakar terbagi lagi menjadi dua bagian, terdiri dari ruang pertama dan ruang kedua. Pada chamber pertama, pemanasan langsung disediakan oleh sumber panas yang diserap oleh pipa, sedangkan pada chamber kedua, panas yang diserap di bagian atas berasal dari udara panas hasil proses pembakaran di chamber pertama.
Tugas dari ruang pemanas kedua ini adalah menyerap limbah dari ruang pemanas pertama, sehingga energi panas yang terbuang percuma tidak menjadi terlalu besar, dan mengatur suhu cairan yang dipanaskan di ruang pertama. ke dalam ruangan agar tidak mengalami kehilangan panas yang berlebihan.
3. Superheater
Komponen ini memiliki tempat pengeringan steam, karena steam yang keluar dari badan boiler masih basah sehingga tidak dapat digunakan.
Pemanas tubular digunakan pada preheater, yang dipanaskan hingga suhu 260-350°C. Pada suhu ini, uap mengering dan dapat digunakan untuk menggerakkan turbin dan peralatan lainnya.
4. Airheater
Selanjutnya, adalah airheater yang merupakan alat yang memanaskan udara yang digunakan untuk meniup/menghembuskan bahan bakar sehingga terbakar sempurna.
Sebelum melewati pemanas udara, udara yang dihembuskan memiliki suhu yang sama dengan suhu udara normal (suhu luar), yaitu 38 °C.
Namun setelah melewati pemanas udara, suhu udara naik menjadi 230 °C untuk menghilangkan kandungan air yang dikandungnya, karena uap air dapat mengganggu proses pembakaran.
5. Economizer
Fungsi economizer adalah untuk menyerap panas dari gas hasil pembakaran setelah melewati superheater. Pemanasan air ini berlangsung sedemikian rupa sehingga perbedaan temperatur antara air pengisi dan air di dalam drum boiler tidak terlalu besar, sehingga tidak terjadi thermal stress (tegangan akibat pemanasan) di dalam drum utama.
Selain itu, dengan menggunakan sisa bahan bakar gas, efisiensi boiler meningkat dan proses pembangkitan uap dipercepat.
6. Sight Glass (Gelas Penduga)
Gelas penduga ini dipasang pada drum bagian atas. Sight glass digunakan agar kita dapat mengetahui ketinggian air yang berada di dalam drum.
Tujuannya adalah untuk memudahkan kita dalam mengontrol ketinggian air dari dalam ketel selama boiler sedang beroperasi. Untuk menggunakannya, gelas ini wajib dicuci secara berkala untuk menghindari terjadinya penyumbatan yang dapat membuat level air tidak dapat dibaca.
7. Safety Valve (Katup Pengaman)
Komponen yang satu ini digunakan untuk membuang uap apabila tekanan uap telah melebihi batas maksimal atau batas yang ditetapkan. Safety valve ini bisa diatur sesuai dengan aspek maksimum yang telah ditentukan.
Katup ini terdiri dari dua jenis. Yang pertama adalah katup pengaman uap basah, biasanya diatur pada tekanan 21 kg per cm kuadrat.
Yang kedua adalah katup pengaman uap kering, umumnya diatur pada tekanan 20,5 kg per cm kuadrat. Safety valve ini bisa diatur sesuai dengan aspek maksimum yang telah ditentukan.
8. Pengatur Pembuangan Gas Bekas
IDF (Induced Draft Fan) menarik asap dari ruang bakar melalui pengumpul debu dan kemudian keluar melalui cerobong asap. Katup kontrol gas buang disesuaikan sesuai kebutuhan sebelum menyalakan IDF, karena semakin banyak katup terbuka, semakin kuat hisap dari bagian dalam tungku.
Prinsip Kerja Boiler
Pada umumnya prinsip kerja boiler cukup sederhana dan sama seperti pada saat kita sedang mendidihkan air menggunakan panci. Proses pendidihan air ini akan selalu diiringi proses perpindahan panas serta melibatkan bahan bakar, udara, material wadah air, serta air itu sendiri.
Dalam tahapannya terbagi lagi menjaditiga jenis perpindahan panas yang sudah sangat familiar dengan kita yakni konduksi, konveksi, dan radiasi.
Proses pertama adalah konduksi, di mana ini terjadi saat boiler mendapatkan energi panas untuk mengubah air menjadi uap dari penghantar panas.
Lalu dilanjutkan dengan distribusi antar molekul air dalam aliran yang terjadi secara konveksi. Perpindahan panas konvektif antar molekul air, seolah-olah menciptakan aliran fluida yang terpisah dari aliran air di pipa-pipa boiler.
Selanjutnya, Bahan bakar gas yang mengandung energi panas terus mengalir ke sisi knalpot mengikuti bentuk boiler. Panas yang terkandung dalam gas buang diserap oleh permukaan tabung ketel dan dipindahkan ke air di dalam tabung.
Air secara bertahap mengubah fase menjadi uap basah (jenuh) dan selanjutnya dapat bertransisi menjadi uap kering (super panas).
Jenis-Jenis Boiler
Terdapat jenis boiler berdasarkan bahan bakar yang digunakan yaitu menggunakan gas, minyak, LPG dan biomassa. Selain itu, berikut ini akan dijelaskan jenis boiler.
1. Water Tube Boiler
Dalam water tube boiler atau ketel tabung air, air umpan ketel mengalir melalui tabung ke dalam drum. Gas bahan bakar memanaskan air yang bersirkulasi, menyebabkan uap terbentuk di area uap drum.
Ketel ini dipilih pada saat kebutuhan uap dan tekanan uap sangat tinggi, seperti pada ketel listrik. Ketel tabung air canggih dirancang untuk produksi uap 4.500-12.000 kg/jam pada tekanan sangat tinggi.
Banyak boiler tabung air dibangun dalam bundel ketika bahan bakar minyak dan gas digunakan. Bukan kebiasaan merancang paket untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat.
2. Fire Tube Boiler
Dalam fire tube boiler, gas panas mengalir melalui tabung dan air umpan ketel berada di dalam selubung untuk diubah menjadi uap. Boiler ini umumnya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil pada tekanan steam rendah atau sedang.
Sebagai panduan, boiler tabung api dengan laju uap hingga 12.000 kg/jam dan tekanan hingga 18 kg/cm2 adalah kompetitif.
Jenis ini dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas atau bahan bakar padat untuk pengoperasiannya. Untuk alasan ekonomi, sebagian besar boiler tabung api dibangun sebagai boiler “paket” (dipasang pabrik) untuk semua bahan bakar.
3. Paket Boiler
Boiler yang satu ini disebut paket lengkap, karena dalam isinya sudah tersedia berbagai pilihan. Sehingga saat alat ini dikirim ke pabrik, hanya perlu menyiapkan saluran uap, saluran air, pasokan bahan bakar, dan sambungan listrik. Selanjutnya, bejana tertutup ini siap beroperasi.
Paket boiler biasanya struktur header tipe shell dan tube dengan perpindahan panas yang tinggi baik secara radiasi maupun konveksi.
Ruang pembakaran yang kecil dan pelepasan panas yang tinggi menjamin penguapan yang lebih cepat. Dan sejumlah besar tabung berdiameter kecil berfungsi memastikan perpindahan panas konvektif yang baik.
Solar Industri menjadi supplier resmi Pertamina dengan menyediakan pembelian Bio Solar B30 dan Marine Fuel Oil (MFO) non-subsidi. Silakan kunjungi laman kami untuk mendapatkan harga khusus dari tim kami.
