KETEL UAP

KETEL UAP

Ketel uap merupakan gabungan yang kompleks dari pipa-pipa penguapan (evaporator), pemanas lanjut (superheater), pemanas air (ekonomiser) dan pemanas udara (air heater). Pipa-pipa penguapan (evapurator) dan pemanas lanjut (superheater) mendapat kalor langsung dari proses pembakaran bahan bakar, sedangkan pemanas air (economiser) dan pemanas udara (air heater) mendapat kalor dari sisa gas hasil pembakaran sebelum dibuang ke atmosfer.

Ketel uap yang diguanakan pada PLTU adalah sebuah ketel uap berukuran besar baik dalam konstruksi maupun dalam kapasitasnya. Bagian-bagian pemanasan yang terdapat pada sepanjang aliran gas asap secara berurutan adalah sebagai berikut:



A. Evaporator
Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi untuk memanaskan air hingga berubah menjadi uap jenuh, evapurator terdiri atas pipa-pipa air yang disusun dengan jarak sempit agar penyerapan kalor setinggi mungkin. Pipa-pipa tersebut adalah pipa evapurator yang berfungsi sebagau pipa penguapan yaitu merubah air menjadi uap, pipa evapurator terletak disepanjang dinding ketel mengelilingi alat pembakar (Furnace).

Air masuk ketel melewati pipa pengatur turun (down corner) kemudian mengisi pipa evapurator dan mengalami pemanasan oleh pembakaran bahan bakar dan air akan mendidih lalu menuju Drum ketel oleh separator dilakukan proses pemisahan antara uap dan air. Air yang tersisa akan disirkulasikan kembali ke pipa evapurator untuk dipanaskan kembali. Selanjutnya uap tersebut akan dialirkan ke superheater untuk dipanaskan lebih lanjut.

B. Pemanas Lanjut (Superheater)
Pemanas lanjut atau superheater (super = lebih, heater = pemanas) ialah alat untuk memanaskan uap basah dari boiler menjadi uap yang dipanaskan lanjut. Uap yang dipanaskan lanjut bila digunakan untuk melakukan kerja dengan jalan ekspansi di dalam turbin tidak akan segera mengembun, sehingga mengurangi kemungkinan timbulnya bahaya yang disebabkan terjadinya pukulan balik atau back stroke yang diakibatkan mengembunnya uap sebelum pada waktunya sehingga menimbulkan vakum di tempat yang tidak semestinya pada daerah ekspansi. Superheater terdiri atas 3 tingkat yaitu Superheater I, Superheater IB dan Superheater II, kontrol temperatur menggunakan feed water spraying (Attamperator), Attemperator I diletakkan diantara Superheater I dan Superheater IB, Attemperator II diletakkan diantara Superheater IB dan Superheater II.

C. Ekonomiser
Gas buang setelah meninggalkan superheater, temperaturnya masih cukup tinggi sehingga akan merupakan kerugian panas yang besar bila gas tersebut langsung dibuang lewat cerobong. Gas buang yang masih panas ini dapat dimanfaatkan untuk memanasi air terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam drum ketel, sehingga air dalam keadaan panas. Air yang dalam keadaan panas pada saat masuk kedalam drum, dinding drum ketel tidak mengerut sehingga drum ketel dapat lebih awet. Keuntungan lainnya adalah dengan air yang telah dalam keadaan panas masuk ke dalam drum ketel tersebut untuk menguapkannya di dalam furnace hanya sedikit saja dibutuhkan panas. Sehingga dengan demikian untuk menguapkan air di dalam furnace hanya dibutuhkan sedikit bahan bakar, sehingga pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat atau dengan kata lain biaya operasi menjadi lebih ekonomis.

D. Air Heater
Air heater adalah pemanas udara pendahuluan sebelum dimasukkan kedalam ruang bakar, sebagai pemanas digunakan gas-gas sisa hasil pembakaran sebelum dibuang ke atmosfer. Pemanasan udara pendahuluan sebelum dimasukkan ke ruang bakar berarti mengurangi kebutuhan untuk menaikkan temperatur udara di dalam ruang bakar, manfaat lain dengan memanaskan udara pembakaran terlebih dahulu adalah agar dapat mempercepat penguapan air yang terkandung dalam bahan bakar. Pada PLTU memiliki 2 Air preheater yaitu Air preheater I dan Air preheater II, dan antara air preheater tersebut diletakkan ekonomiser, gas-gas sisa pembakaran sebelum dibuang ke atmosfer terlebih dahulu di lewatkan melalui Air preheater II dan Air preheater I untuk dimanfaatkan kalornya.

Jenis-jenis ketel uap

Klasifikasi ketel uap

Klasifikasi ketel uap ada beberapa macam, untuk memilih ketel uap harus mengetahui klasifikasinya terlebih dahulu, sehingga dapat memilih dengan benar dan sesuai dengan kegunaannya di industri. Karena jika salah dalam pemilihan ketel uap akan menyababkan penggunaan tidak akan maksimal dan dapat menyebabkan masalah dikemudian harinya.

•Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa

a. Ketel Pipa api ( Fire tube boiler )

Pada ketel pipa api, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan ketel ada di dalam shell untuk dirubah menjadi steam. Ketel pipa api biadanya digunakan untuk kapasitas steam sampai 14.000 kg/jam dengan tekanan 18 kg/cm2. Ketel pipa api dapat menggunakan bahan bakar  minyak bakar, gas atau bahan bkar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar ketel pipa api dikontruksi sebagai “paket” boiler ( dirakit pabrik )untuk semua bahan bakar.

b. Ketel pipa air ( water tube boiler )

Pada ketel pipa air, air diumpankan boiler melalui pipa-pipa masuk kedalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakaran membentuk steam pad daerah uapdalam drum. Ketel ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus ketel untuk pembangkit tenaga. Ketel yang modern dirancang  dengan kapasitas steam antar 4.500 – 12.000 ton/jam, dengan tekanan sangat tingi. Banyak ketel pipa air yang dikontruksikan secara paket jika digunankan bahan bakar minyak bakar dan gas.
untuk ketel pipa air yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket. Karakteristik ketel pipa air sebagai berikut:

a.Fored, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran.

b.Kurang toleran terhadap kualitas air  yang dihasilkan dari plant pengolahan air.

c. Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.

•Berdasarkan pemakaiannya

a. Ketel stasioner ( stasionary boiler ) atau ketel tetap

yang termasuk stasioner adalah ketel-ketel yang didudukan pada suatu pondasi yang tetap, seperti ketel untuk pembangkitan tenaga, untuk industri dll

b, ketel mobil ( mobile boiler ), ketel pndah / portable boiler
yang termasuk ketel mobil adalah ketel yang dipasang pada pondasi yang berpindah-pindah (mobil ), seperti boiler lokomotif, loko mobile dan ketel panjang serta lain yan sepertinya termasuk ketel kapal ( marine boiler )

•Berdasarkan letak dapur (furnace posisition )

a. Ketel dengan pembakaran di dalam (internally fired steam boiler )
dalam hai ini dapur berada (pembakaran terjadi )di bagian dalam ketel . kebanyakan ketel pipa api memakai system ini

b. Ketel dengan pembakaran di luar ( outernally fired steam boiler ) 
dalam hai ini dapur berada (pembakaran terjadi )di bagian dalam ketel . kebanyakan ketel pipa air memakai system ini

•Berdasarkan jumlah lorong (boiler tube )

a. Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler ).
pada single tube steam boiler, hanya terdapat 1 lorong saja, lorong api maupun lorong air. Cornish boiler adalah single fire tube boiler dan simple vertikal boiler adalah single water tube boiler.

b. Ketel dengan lorong ganda ( multi tube steam boiler )
multi fire tube boiler misalnya ketel scotch dan multi water tube boiler misalnya ketel B dan W dll

•Berdasarkan pada porosnya tutup drum (shell)

a. Ketel tegak ( vertikal steam boiler ), seperti ketel cocharn, ketel clarkson dll

b. Ketel mendatar ( horizontal steam boiler ), seperti ketel cornish, lancashire, scotch dll.

•Berdasarkan bentuk dan letak pipa

a ketel dengan pipa lurus, bengok dan berllekak-lekuk ( stright, bent and sinous tubeler heating surface )

b. ketel dengan pipa miring datar dan miring tegak ( horizontal, inclined or vertical tubeler heating surface )

•Berdasarkan peredaran air ketel ( water circulation )

a. Ketel dengan peredaran alam ( natural circulation steam boiler )

pada natural circulation boiler, peredaran air dalam ketel terjadi secara alami yaitu air yang ringan naik, sedangkan terjadilah aliran aliran conveksi alami. Umumnya ketel beroperasi secara aliran alami, seperti ketel lancashire, babcock & wilcox

b. Ketel dengan peredaran paksa ( forced circulation steam boiler )

pada ketel dengan aliran paksa, aliran peksa diperoleh dari  sebuah pompa centrifugal yang digerakkan dengan elektric motor misalnya la-mont boiler, benson boiler, loeffer boiler dan velcan boiler.

•Berdasarkan tekanan kerjanya

a.tekanan kerja rendah     : ≤5 atm

b.tekanan kerja sedang    : 5-40 atm

c.tekanan kerja tinggi  : 40-80 atm

d.tekanan kerja sangat tinggi  : >80 atm

•Berdasarkan kapasitasnya

a.kapasitas rendah   : ≤2500 kg/jam

b.kapasitas sedang  : 2500-50000 kg/jam

c.kapasitas tinggi   : >50000 kg/jam

•Berdasarkan pada sumber panasnya (heat source )

a.ketel uap dengan bahan bakar alami

b.ketel uap dengan bahan bakar buatan

c.ketel uap dengan dapur listrik

d.ketel uap dengan energi nuklir