Prinsip Kerja Boiler

Proses Input Boiler

Pada suatu pembangkit daya yang memiliki kapasitas relatif besar, air yang digunakan berasal dari laut. Sebelum mamasuki ke dalam drum terlebih dahulu akan diproses di dalam chemical building (desalination) agar kadar pH sesuai dengan kemampuan boiler. Kadar pH ini akan mempengaruhi laju korosi yang berada dalam sistem boiler tersebut. Kemudian air melalui de-aerator untuk mengurangi kadar oksigen terlarutnya dan diinjeksikan suatu zat kimia untuk memenuhi standar pengisian air pada ketel. Air (feed water) yang telah sesuai standar akan di-pompa oleh feed water pump menuju ketel. Pada awal masuknya feedwater, terdapat katup control feed water yang dilengkapi dengan sistem by-pass yang digunakan untuk mengetahui jumlah air yang diperlukan oleh boiler (dipasang flowmeter).

Proses Pemanasan Boiler

Setelah feedwater memasuki boiler, maka air ini akan mengalami beberapa proses termodinamika pada setiap komponen pada boiler. Berikut ini urutan proses yang terjadi pada setiap komponen di dalam boiler:

Economizer

Pada tahap ini, air akan mulai mengalami Peningkatan Temperatur akibat perpindahan panas antara air dengan uap hasil pembakaran.

Steam Drum

Dari Economiser, air akan dialirkan menuju steam drum melalui pipa. Pada proses awal, ketika steam (uap air) hasil pemanasan dari economizer belum mencapai keadaan jenuh (saturated), maka separator di dalam steam drum akan melakukan by-pass dan membiarakan air turun ke tahap selanjutnya.

Downcomer

Pada kondisi ini, downcomer akan mengalirkan air ke bagian terbawah dari sistem melalui lower connecting pipes

Furnace

Air yang dialirkan oleh downcomer akhirnya masuk ke dalam furnace, akan memasuki furnace pada bagian yang paling bawah dan ditampung oleh bottom header. Kemudian dalam furnace ini terjadi Proses Pembakaran antara bahan bakar dengan udara. Berikut proses pembakaran yang terjadi di dalam furnace:

Bahan bakar disebarkan ke seluruh permukaan kisi pembakaran melalui dua pemasuk bahan bakar (feeder). Kemudian udara pembakaran dimasukkan pada furnace memalui tiga sistem pemasukkan yaitu:

  • Udara pembawa/distribusi bahan bakar (fuel feeder fan)
  • Udara primer yang mengalir dari bawah kisi pembakaran (primary air fan). Udara primer yang dibutuhkan untuk proses pembakaran diatur oleh suatu tingkap pengatur aliran udara atau damper yang berada pada pipa udara primer.
  • Udara sekunder yang mengalir melalui nozzle-nozzle pada dinding belakang furnace (secondary air fan). Penambahan udara sekunder dengan tekanan hingga 50 mbar masuk melalui pipa udara yang dilengkapi dengan tingkap pengatur aliran udara yang ditempatkan sebelum nozzle. Dengan besar tekanan tersebut maka udara dalam kondisi berkecepatan tinggi. Akibat dari kecepatan yang tinggi akan terjadi turbulensi aliran udara sehingga terjadi proses pengadukan bahan bakar.

Setelah bahan bakar dan udara masuk dalam furnace, maka akan terjadi proses pembakaran dalam furnace. Pembakaran ini akan mengubah air dalam furnace menjadi Uap Basah. Uap akan merambat ke atas menuju suatu tube akibat dari perubahan densitasnya. Uap air tersebut akan ditampung pada upper header (outlet header) pada bagian atas furnace. Kemudian uap akan kembali dialirkan ke steam drum melalui upper connecting pipes dan separator akan mengalirkan uap ke sistem yang selanjutnya.

Superheater

Pada kondisi ini, uap akan mengalami beberapa kali backpass (umpan balik) dari low temperature superheater menuju medium temperature superheater kemudian dialirkan kembali menuju steam drum, kemudian kembali menuju high temperature. Pada high temperature, superheater ini merupakan proses terakhir uap setelah melalui pemanasan berulang-ulang pada keadaan low dan medium temperature.

Proses Output Boiler

Setelah mengalami mengalami proses pemanasan dari boiler, boiler akan menghasilkan beberapa output yang berupa Uap dan Gas buang hasil pembakaran. Dari hasil output boiler ini akan digunakan untuk beberapa proses lanjutan.

Untuk output boiler yang berupa uap akan digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang nantinya akan membangkitkan daya listrik. Pada umumnya uap yang keluar dari boiler ini merupakan uap panas lanjut yang bertekanan tinggi. Sehingga memiliki nilai enthalpy yang relatif tinggi. Untuk mengalirkan uap ini menuju turbin uap digunakan main steam pipe. Pada main steam pipe ini material, kawat las dan test nya pun termasuk istimewa karena membutuhkan perlakuan khusus dan tim khusus dalam pengerjaannya. Hal ini untuk meng-cover tekanan dan temperature tinggi dari uap yang mengalir tersebut.

Untuk output yang berupa gas buang akan digunakan untuk memanaskan economizer dan superheater. Perpindahan panas yang terjadi tidak secara langsung (indirect), namun dibatasi oleh dinding baik pada economizer maupun superheater. Gas buang dari boiler pun masih dalam kondisi temperature yang relatif tinggi. Kadang juga dapat dimanfaatkan sebagai pemanas awal dari siklus brayton dalam combine cycle (gabungan antara siklus brayton dan siklus rankine). Selain itu gas panas akan membawa kandungan abu hasil dari pembakaran. Kandungan abu ini akan dipisahkan oleh Dust Collector dan selanjutnya gas bersih diteruskan menuju cerobong asap melalui ID Fan. Abu sisa pembakaran dapat dikeluarkan melalui:

  • Pintu pengeluaran abu yang terdapat dibawah kisi- kisi.
  • Penampung abu (ash hopper) yang terletak dibawah himpunan pipa- pipa pembangkit uap.
  • Melalui dust collector atau pengumpul abu.

Untuk menjaga keadaan permukaan pipa-pipa pemanas tetap bersih, boiler seringkali dilengkapi dengan dua penghembus jelaga (shoot blower) dan dibuat pintu inspeksi di segala sisi yang terdapat aliran gas panas untuk memerikasa keadaan boiler.

Jika artikel ini bermanfaat buat Anda, mohon untuk di Share because “Sharing is Caring”

Referensi:

  1. science.howstuffworks.com,
  2. www.betterbricks.com,
  3. rakhman.net

COMMENTS

Loading Facebook Comments ...