Penjelasan Singkat Tentang Ketel Uap Atau Boiler PKS

 

Pengertian Ketel uap atau Boiler

Merupakan bejana atau pesawat yang digunakan sebagai tempat untuk memproduksi uap (steam) yang merupakan hasil dari pemanasan air pada temperatur tertentu untuk kemudian dipergunakan diluar bejana/pesawat tersebut.

Pemakaian uap: Penggerak utama mesin pembangkit listrik dengan tekanan kerja 3.24 Kg/ cm2, Perebusan buah dengan tekanan kerja 2.5-2.8 kg/cm2, Pemanasan cruide oil, sludge, pengeringan biji dan kernel dll.
Ada beberapa jenis ketel uap atau boiler pipa air: Frasser Boiler, Babcock Boiler, Vickers Hoskins Boiler.

Perpindahan panas pada boiler: Perpindahan panas secara pancaran atau radiasi adalah perpindahan panas antara suatu benda dengan benda lain melalui gelombang-gelombang elektomagnetis tanpa tergantung kapada ada atau tidaknya suatu zat diantara benda yang yang menerima pancaran tersebut.

 

Perpindahan panas secara aliran atau konveksi adalah perpindahan panas yang dilakukan oleh molekul-molekul suatu fluida (cair ataupun gas), Perpindahan panas secara perambatan atau konduksi adalah perpindahan panas antara benda padat yang satu dengan benda padat yang lain karena terjadi persinggungan pisik tanpa terjadi perpindahan molekul-molekul benda padat itu sendiri.

Jenis ketel uap Menurut Konstruksi dan cara kerja:
1. Ketel pipa api adalah ketel uap dimana api atau gas pembakaran mengalir melalui pipa api sedangkan air ketel berada diluar atau disekeliling pipa.

2. Ketel pipa air adalah ketel uap dimana air ketel mengalir atau berada didalam pipa sedangkan api atau gas berada diluar pipa.

3. Ketel dengan pipa api dan pipa air adalah ketel uap yang terdiri dari kombinasi antara pipa api dan pipa air  atau combined boiler.

Jenis ketel uap Menurut cara penggunaan :
1. Ketel uap tetap adalah ketel uap yang pemasangannya memakai dinding dan pondasi beton serta tidak berpindah-pindah atau bergerak.
2. Ketel uap tidak tetap adalah ketel uap yang tidak memakai dinding  dan pondasi beton serta dapat berpindah-pindah.

Komponen dari ketel uap/boiler
Katup pengaman (safety valve) untuk menjaga agar tekanan uap didalam ketel tidak melampaui batas yang diizinkan.
Manometer  sebagai tempat pemasangan manometer kontrol.
Gelas penduga untuk mengetahui tinggi permukaan air didalam ketel yang bekerja berdasarkan hukum bejana berhubungan.
Alat pengisi ketel (Boiler feed water) untuk memompa air umpan ke ketel .
Alat tanda bahaya (alarm) untuk menyatakan air didalam ketel kurang dari batas minimum atau untuk menyatakan  bahwa air telah melampaui batas ketinggian maksimum
Keran penutup induk : Membuka dan menutup aliran uap dari dalam ketel keluar.
Keran penguras (Blowdown Valve): Mengeluarkan lumpur atau garam yang mengendap didalam ketel.
Manhole: Tempat masuk orang untuk mengadakan pemeriksaan atau pembersihan ketel.
Plat nama: Mencantumkan data-data, nomor ketel, tekanan kerja, tahun pembuatan,  nama pembuat dll.

Permasalahan pada boiler
Boiler kekurangan air: akan menyebabkan pipa boiler menjadi superheated dan akhirnya bengkok atau boiler menjadi rusak.
Boiler kelebihan air: bila kelebihan air terus berkelanjutan dan akhirnya drum penuh, maka sebagian air akan terikut kesaluran pengeluaran uap (water carry over) dan menyebabkan kerusakan fatal pada turbin atau mesin uap yang sedang beroperasi.

Sistem aliran udara pada boiler:
Tarikan alami adalah sistem dimana masuknya udara kedalam ruang pembakaran ketel dilakukan oleh salah satu pesawat atau ventilator.
Tarikan buatan/paksa adalah sistem dimana masukdan keluarnya udara dilakukan dengan memakai alat bantu (ventilator) yang digerakkan oleh motor listrik.
Tarikan buatan dapat dibedakan :
1.Tarikan hisap
2.Tarikan tekan
3.Tarikan kombinasi (hisap dan tekan)

Ketel uap pipa air Babcock:
Bagian utama ketel uap Babcock
1.Ruang pembakaran atau dapur ketel dilengkapi dengan kisi-kisi yang disusun berbentuk dan berlubang terbuat dari besi tuang yang dapat digerakkan / dimiringkan guna pembersihan abu.

2.Konstruksi pipa api terdiri dari konstruksi pipa api yang ditempatkan didalam ruang pembakaran sehingga pipa langsung menerima radiasi panas dari nyala api dan gas asap.

3.Silinder uap dan silinder air uap yang berbentuk dari hasil pembakaran ditampung dalam silinder uap (upper drum) yang dibuat dengan konstruksi las-lasan, diameternya disesuaikan dengan kapasitas produksi uap/jam.

4.Ventilator tekan dan hisap udara yang dibutuhkan dalam proses pembakaran berasal dari hembusan ventilator yang ditempatkan dibelakang dapur ketel bagian bawah dan disalurkan dari bawah kisi. ventilator hisap (induced draugh fan) ditempatkan dibelakang dapur berfungsi untuk menghisap gas asap panas yang kemudian disalurkan ke cerobong asap ketel.

5.Alat pemanas lanjut atau superheater terdiri dari konstruksi pipa-pipa yang ditumpu pada collector dan langsung ditempatkan didalam ruang pembakaran.

6.Alat penampung abu atau Hopper untuk mencegah pencemaran udara oleh abu-abu halus, dipasang dust cyclone yang berfungsi untuk memisahkan udara panas dari abu-abu halus.

7.Cerobong asap aliran gas yang dihisap oleh ventilator diteruskan ke cerobong asap yang terbuat dari konstruksi baja dengan ketinggian yang disesuaikan dengan kekuatan isapan ventilator (umumnya 18-20 meter).

8. Perlengkapan Ketel

• Safety valve
• Gelas penduga
• Manometer
• Tabung pelampung water level control + alarm
• Kerangan uap, air dan kerangan blow down
• Pompa pengisiair ketel, lengkap dengan pengatur automatis
• Vacum meter
• Thermometer

Sistem perawatan dan pengoperasian
Pengisian bahan bakar kedalam dapur ketel, dilakukan dengan api kecil terlebih dahulu, serta memanasi dinding ruang bakar dan pipa ketel.

Pembersihan abu dapur, abu yang terbentuk harus sesering mungkin diperiksa dan dibersihkan, abu yang melekat pada pipa dibersihkan dengan menggunakan soot blower.

Tekanan kerja ketel, selama ketel beroperasi, tekanan kerja harus dijaga agar ketel tidak mengalami kenaikan atau penurunan tekanan secara drastis dan diusahakan untuk tidak melewati batas tekanan maksimum yang diizinkan.

Air dalam ketel, batas air normal dalam ketel adalah sedikit diatas batas pertengahan gelas penduga. selama beroperasi, ketinggian air tersebut harus tetap diamati dan sesering mungkin diperiksa kebenarannya.

Dekonsentrasi kadar padatan dalam air ketel, afblas atau blowdown sangat diperlukan untuk mengurangi dan membatasi konsentrasi padatan, agar ketel uap dapat beroperasi secara normal/aman dan dengan resiko kerusakan yang sekecil mungkin. Untuk itu diperlu dihitung berapa banyak air ketel yang harus dikeluarkan (blow down) setiap periode (jam) tertentu pada saat ketel uap tersebut beroperasi.

Pembakaran Kurang Sempurna, Pemeriksaan Dilakukan terhadap
Aliran udara masuk dan keluar (kevakuman ruang pembakaran), Sistem pemasukan bahan bakar (jumlah bahan bakar tidak berlebih), Mutu dari bahan bakar (terutama kadar airnya), Tumpukan abu dalam dapur (abu yang tebal akan menyumbat aliran udara dari bagian bawah kisi-kisi dapur), Kebocoran pipa, dapat terlihat dari asap cerobong yang berwarna putih menyerupai uap dan timbulnya suara  mendesing dibagian bawah boiler.

Tindakan Yang Diambil Bila Terjadi Kebocoran Pada Pipa Ketel: Hentikan pengisian bahan bakar, Hentikan semua ventilator, Miringkan kisi dapur untuk membersihkan sisa pembakaran yang masih tertinggal dalam dapur (matikan api dalam ruang bakar), Turunkan tekanan uap secara bertahap dengan melakukan pekerjaan kombinasi yaitu pengisian air dalam ketel dan blow down hingga tekanan boiler menjadi 0 kg/cm2, Jaga agar tetap berada pada batas normal hingga batu-batu api menjadi dingin.

Ketel uap pipa api Vickers Hoskins
Mengingat tekanan kerja cukup tinggi, maka dalam mengoperasikan ketel uap ini perlu diperhatikan beberapa hal:
1.Bahan bakar: bahan bakar yang dipakai adalah serabut dan cangkang, perbandingan antara serabut dan cangkang 5:1, 5 untuk serabut dan 1 untuk cangkang.

2.Pembentukan kerak dan abu dapur, ketebalan bahan bakar akan mempercepat pertambahan tumpukan kerak atau abu dalam dapur ketel, sehingga akan berpengaruh terhadap proses pembakaran bahan bakar karena menghalangi aliran udara kedalam dapur sehingga pembakaran menjadi tidak sempurna.

3.Hisapan, jenis tarikan kombinasi (isap dan tekan), dimana pemasukan udara dan pengeluaran gas asap dilakukan dengan ventilator. Pengaturan udara yang masuk dan keluar sangat menentukan dalam hasil pembakaran yang sempurna.

4.Batas air dan tekanan uap dalam ketel, ketinggian air dalam ketel harus diusahakan tetap pada batas normal, permukaan air yang rendah akan mengakibatkan kerusakan pada pipa api jika terlalu tinggi akan mengurangi ruang uap dalam ketel sehingga cenderung butir-butir air akan terikut bersama aliran uap. air yang digunakan dipanaskan 95-105 C untuk menghilangkan gas yang bersifat korosif dan untuk menjaga untuk pengisian air ketel sedang dilaksanakan temperatur didalam ketel tidak akan turun secara mendadak.

5.Air ketel, ketel uap vickers hoskins terdiri dari pipa-pipa yang sukar dimasukin orang guna pembersihan kerak ketel, maka air yang digunakan sebagai umpan ketel harus diolah lebih dulu dengan sempurna guna mendapatkan kemurniaan air sesuai dengan syarat yang telah ditetapkan sebagai air umpan ketel.

6.Superheater (Pemanasan Lanjut), berfungsi untuk memproduksi uap kering sebagai penggerak turbin. Superheater ini terdiri dari pipa yang didalamnya mengalir uap basah untuk kemudian uap ini dipanaskan kembali oleh gas asap sehingga diperoleh uap kering dengan temperatur yang lebih tinggi.

7.Blow down, untuk menghilangkan tumpukan solid yang terdapat didalam ketel pada saat sedang beroperasi, sehingga diperoleh total solid berada dibawah batas yang diizinkan (batas maksimum)
ada 3 cara pengaturan Blowdown pada ketel uap :
1.Blow down yang kontinous.
2.Blow down yang dapat bekerja sendiri secara sempurna (automatic blowdown) yang dilengkapi dengan alat temperatur waktu dan solenoid valve.
3.Blow down yang dilakukan secara manual dalam periode atau waktu tertentu 

8.Pembersihan bagian luar dan dalam
-Bagian luar, terbentuknya abu dan kerak dalam ruang pembakaran tergantung pada beberapa faktor :
* mutu bahan bakar
*Sistem pemasukan bahan bakar
*Aliran udara pembakar/gas asap
-Bagian dalam, kadar/jumlah garam yang ikut terkandung didalam akan terikut kedalam ketel (drum dan pipa) sehingga akan membentuk lapisan kerak tipis apalagi debet air yang dibutuhkan dalam penguapan sangat besar.

9.Air pendingin Rooster, alat pendukung terhadap rooster dan penahan batu api diatas roster tersebut terdiri dari konstruksi pipa yang didalamnya mengalir air dingin (sirkulasi air). sirkulasi air berfungsi untuk mendinginkan pendukung rooster dan penahan batu api tersebut terhadap panas pembakaran.

10.Apendages (perlengkapan tambahan) ketel, perlengkapan suatu ketel uap yang berfungsi untuk menjamin keselamatan ketel selama beroperasi.