DEFINISI STEAM

Steam adalah bahasa teknis dari uap air, yaitu fase gas dari air yang terbentuk ketika air mendidih. Untuk mengubah air dari fase liquid (cair) menjadi fase gas (steam) diperlukan energi panas untuk menaikan temperature air yang biasa disebut sebagai “Sensible Heat”. Pada tekanan atmosphere titik didih air adalah 100⁰C (212⁰F) sedangkan apabila tekanan pada sistem dinaikan maka energi panas yang diperlukan juga ikut naik.

Pada saat perubahan fase cair menjadi steam, temperature air tidak akan naik meskipun dengan penambahan panas, penambahan panas digunakan untuk merubah phase air dari cair ke gas. 

Gambar 1 grafik perubahan fase air

keterangan :

Q₁   = Energi kalor yang digunakan untuk memanaskan air hingga titik didih

Q₂   = Energi kalor yang digunakan untuk merubah fase air dari cair ke gas

M    = Massa ( Kg )

C     = Kalor Jenis ( J/KgC ) (banyak kalor untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1⁰C)

Δ T  = Perubahan Suhu ( C )

L     = Kalor Laten ( J/Kg ) (banyak kalor untuk merubah wujud suatu zat)

Dari gambar grafik perubahan fase air diatas bisa dilihat bahwa untuk energi kalor yang diperlukan untuk mengubah fase air dari cair ke gas adalah:

Steam yang dipanaskan sampai pada temperature jenuhnya disebut Dry Saturated Steam. Sedangkan steam yang belum dipanaskan sampai temperature jenuhnya disebut wet steam. Presentase air dalam wet steam disebut sebagai %moisture. Sehingga untuk mendapatkan kualitas steam dari wet steam adalah:

Pada gambar diatas dapat dilihat proses dari terbentuknya steam. Campuran bahan bakar (fuel) dan udara terjadi pembakaran pada ruang Furnace Boiler, sehingga terjadi perpindahan panas menuju air.

Read More >>

PENGOLAHAN AIR UMPAN BOILER

Pada air umpan boiler bisa mengandung mineral-mineral yang bisa menyebabkan pengendapan, korosi dan carry over. Pengendapan material dapat mengakibatkan menurunnya efektifitas perpindahan panas sehingga menyebabkan penggunaan bahan bakar menjadi boros, metal bersuhu tinggi bahkan bisa mengakibatkan kerusakan. Pengendapan juga merupakan masalah yang paling serius pada Boiler, bisa juga menyebabkan masalah-masalah pada sistem sebelum dan sesudah Boiler. Dimana Tujuan pengolahan air umpan pada boiler, adalah :

•       Menghindari terbentuknya kerak.
•       Mencegah korosi pada peralatan
•       Menghindari terbawanya senyawa yang tidak diinginkan kedalam steam (carry over)

Cara pengolahan air boiler :

§   Pretreatment secara mekanikal dan fisikal, seperti: clarification water, demineralization, thermal daerator.

§      Pengolahan secara kimia (penggunaan chemichal)

§     Sistem Blowdown : Pengertian Blowdown adalah pembuangan sejumlah kecil air boiler dengan maksud  untuk menjaga tingkat maximum dari padatan terlarut dan terendap pada tingkat yang diizinkan. Sebagai contoh bila air dengan kandungan padatan terlarut 100 ppm kemudian diuapkan sebanyak 50 % dari air tersebut maka konsentrasi dari padatan menjadi 200 ppm. Ini bisa ditulis secara matematik :

  

Blowdown terbagi atas 2 (dua) jenis :

1. Continuous Blow Down : yang dipasang dekat dengan level permukaan air pada steam drum, dimaksudkan untuk menjaga tingkat padatan pada Steam drum, dilakukan secara terus menerus.
2. Intermitten Blow down dipasang pada bagian bawah ketel uap dimaksudkan untuk menghilangkan padatan yang mengendap.

Continuous Blowdown adalah cara paling ekonomis dan konsisten untuk mengontrol Total Dissolved Solid (TDS)

 Korosi (pengkaratan) tidak hanya menyebabkan gangguan pada daerah yang kena karat, tapi juga bisa menghasilkan kontaminan oxyda logam yang pada tingkat yang serius bisa timbul ditempat lainnya. Karena semuanya berkaitan dengan pengolahan air, bila terjadi pembentukan pengendapan (deposit) dan korosi maka harus dikoreksi dan dicegah agar dapat tercapai hasil yang memuaskan.

Penyebab terjadinya korosi adalah karena adanya oksigen (O₂) yang terlarut dalam air. Mekanisme dari korosi adalah metal yang terkena kontak dengan akan terjadi reaksi sebagai berikut:

Oxygen terlarut dalam air membentuk reaksi Cathodic

Dari Persamaan (1) dan (2) dapat diperoleh:

 

hasilnya adalah Ferro hydroxide yang mengendap dalam larutan, senyawa ini tidaklah stabil dalam larutan yang masih mengandung O₂, maka ia akan teroxydasi

Ferric hydroxide ini dikenal sebagai karat

Untuk menghilangkan senyawa O₂ (oxygen) dalam air agar tidak terjadi korosi dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya adalah sebagai berikut:

·     Deaerator, Fungsi dari alat ini ialah untuk menghilangkan gas-gas yang terlarut dan memanaskan air dengan cara mengkontakan langsung antara steam tekanan rendah dengan air. bila temperature air naik maka kelarutan oxygen akan berkurang karena keluar lewat venting.

·         Penambahan Hydrazine (N₂H₄) reaksinya sebagai berikut:

Pada temperature diatas 270⁰C maka hydrazine akan berubah menjadi Ammonia ( NH₃ ) dan Nitrogen

Reaksi ini lambat bila jumlah Hydrazinnya kecil, tapi sebaliknya ia akan cepat bila Hydrazine besar.

Untuk meyakinkan bahwa O₂ yang terlarut itu habis maka ditentukannya bahwa Hydrazine itu harus berlebih (Hydrazine rasidual). Pada umumnya untuk Boiler yang tekanan operasinya kurang dari 40 kg / cm2G maka residual N₂H₄ nya berkisar antara 0.1 ~ 0.3 ppm (part per million = per satu juta), untuk yang bertekanan lebih dari 40 kg / cm2 G berkisar pada 0.05 ~ 0.1 ppm

·      Volatile Treatment atau Zero Solid Treatment.adalah pemakaian chemical yang mudah menguap (volatile chemical) , seperti ammonia / morpholine atau cyclohexyl amine. Untuk mengontrol pH..Bahan ini di injeksikan kedalam Boiler water yang berfungsi untuk menjaga pH pada Boiler water, agar cukup tinggi untuk pencegahan korosi.

·      Injeksi (PO₄ ) dan Alkali ( NaOH ) dilakukan secara langsung ke ketel maksudnya adalah untuk menghindari mengendapnya garam – garam Calsium Posphate, Magnesium Silicate, Calsium Carbonate, dsb, secara dini pada sistem.

Endapan tersebut diatas dapat menimbulkan korosi didaerah pipa-pipa feedwater yang mana tidak ada methoda untuk mengeluarkannya, sedangkan di ketel  kita bisa membuang endapan- endapan tersebut dengan melakukan Blowdown. Alkali (NaOH) diinjectkan pada angka minimum yang dibutuhkan untuk menaikan pH secukupnya untuk mengendalikan korosi, bahan tersebut dimasukan bersama POSPHATE kedalam ketel.

Read More >>

PENGERTIAN BOILER

Boiler adalah bejana bertekanan dengan bentuk dan ukuran yang didesain untuk menghasilkan uap panas atau steam. Steam dengan tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses.

PRINSIP KERJA

Prinsip kerja dari boiler (Saturated steam) bisa dilihat pada gambar di bawah ini.

• Air Umpan setelah melalui proses pretreatment di softener atau air condensate dipompakan ke economizer.
• Di economizer terjadi pemanasan awal yang memanfaatkan panas buang di chimney. Pemanasan awal dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi dari boiler.
• Selanjutnya air umpan masuk ke dalam ketel tapi sebelumnya diberikan chemichal sesuai dosis yang ditentukan.
• Setelah itu air umpan yang mengalami pemanasan didalam ketel uap berubah fasa menjadi steam dan siap didistribusikan.
• Setelah steam berubah fasa kembali menjadi air (air condensat) maka bisa kembali dipompakan kedalam ketel kembali. Air make up hanya digunakan untuk menggantikan hilangnya air akibat proses blowdown.

SISTEM BOILER

• Sistem Air umpan

Air umpan adalah air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam. Sedangkan sistem air umpan adalah sistem penyediaan air secara otomatis untuk boiler sesuai dengan kebutuhan steam. Ada dua sumber Air umpan, yaitu:

o     Kondensat : steam yang telah berubah fasa menjadi air (mengembun)

o     Air make up : air baku yang sudah diolah

Untuk meningkatkan efisiensi boiler air umpan sebelum di suplai ke boiler dipanaskan terlebih dahulu menggunakan limbah panas dari chimney.

• Sistem Steam

Sistem steam adalah proses pengontrolan produksi steam dalam boiler, seperti: kapasitas, pressure, dsb. Selanjutnya steam didistribusikan ke pengguna melalui jalur perpipaan.

• Sistem Bahan bakar

Sistem bahan bakar adalah semua equipment atau peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar boiler. Peralatan yang digunakan tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan boiler.

KLASIFIKASI BOILER

Berbagai bentuk boiler telah berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi lingkungan dan produk steamseperti apa yang akan dihasilkan. Berikut klasifikasi boiler yang telah dikembangkan:

a.        Berdasarkan tipe pipa :

#     Fire Tube:

Tipe boiler pipa api memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang rendah.

Cara kerja : proses pengapian 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.

#     Water Tube:

Tipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang tinggi.

Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudian steam yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuah steam-drum. Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan  primary superheater baru steam dilepaskan ke pipa utama distribusi. Didalam pipa air, air yang mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut di dalam air tesebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus diperhatikan terhadap tipe ini.

b.       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.

c.       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.

d.      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.

Read More >>