Komponen-komponen boiler

Boiler merupakan suatu sistem yang sangat kompleks dan terdiri dari berbagai macam komponen yang bekerja saling berhubungan atau memiliki keterkaitan. Penggunaan komponen boiler tidak semua sama tergantung jenis dan bahan bakar yang digunakan untuk pengoperasian boiler. Komponen-komponen yang terdapat pada boiler, yaitu:

1. Furnace (Ruang Pembakaran)

Gambar Ruang Pengapian (Furnace)

Furnace adalah peralatan yang digunakan untuk menghasilkan energi panas untuk memanaskan air melalui bahan-bahan yang dibakar. Pada dinding furnace terdiri dari pipa-pipa air yang menghubungkan upper drum dengan lower drum. Pipa air tersebut menerima energi panas dari pembakaran yang terjadi dan kemudian energi panas dihantarkan ke air yang ada di dalamnya.

Furnace beroperasi dalam kondisi baik apabila tekanan di dalam negative (-10). Kontrol tekanan agar proses pembakaran yang sempurna dilakukan dengan menggunakan draft system. Draft system merupakan sistem yang mengatur aliran udara pada sisi inlet dan outlet ruang pembakaran. Draft system pada furnace memiliki fungsi yaitu:

- Mengendalikan supplai udara sesuai yang dibutuhkan untuk proses pembakaran yang sempurna

- Mengendalikan gas buang dari hasil pembakaran dan mengalirkannya menuju cerobong asap/stack

- Menghindari terjadinya back fire yang dapat membahayakan operator

Komponen-komponen draft system pada boiler yaitu:

a. Induced Draft Fan (ID Fan) adalah komponen yang bekerja seperti menyedot gas buang hasil proses pembakaran dan disalurkan menuju stack untuk dibuang. Pengoperasian ID Fan dilengkapi dengan sistem kontrol yang disebut draft control untuk menjaga tekanan di dalam furnace sesuai kebutuhan. Draft control adalah modulating damper yang terletak pada sisi masukan ID Fan dan digerakan oleh system hydraulic. Draft control dapat bekerja membuka dan menutup damper secara manual atau otomatis dengan memanfaatkan sensor yang membaca tekanan di dalam furnace. Draft control pada posisi terbuka jika tekanan furnace diatas -10 dan sebaliknya, draft control pada posisi tertutup jika tekanan furnace dibawah -10.

Gambar ID Fan

b. Forced Draft Fan (FD Fan) adalah komponen yang berfungsi memberikan tekanan positif/mensupplai udara untuk proses pembakaran di dalam furnace. FD Fan bekerja mensuplai udara dari sisi bawah furnace dan menuju proses pembakaran melalui lubang fire grate. FD Fan dilengkapi modulating damper pada sisi keluaran FD Fan yang berguna untuk membuka atau menutup aliran supplai udara untuk pembakaran.

Modulating damper FD Fan digerakan oleh cylinder pneumatik dan bekerja secara otomatis membuka atau menutup berdasar perintah dari controller yang menerima sinyal dari sensor tekanan steam (Pressure Transmitter). Modulating damper FD Fan akan membuka jika tekanan steam berada di bawah tekanan kerja dan sebaliknya jika tekanan steam mendekati batas maksimal tekanan, maka modulating damper FD Fan akan menutup.

Gambar FD Fan

c. Secondary Draft Fan (Sec. FD Fan) merupakan blower yang memiliki fungsi kerja seperti peralatan Air Curtain pada pintu-pintu mall yang mana bekerja dengan menghembuskan udara bertekanan dan membentuk seperti tirai udara. Sec. FD Fan pada boiler adalah peralatan yang digunakan untuk membatasi api dari pembakaran agar tidak sampai ke bagian atas ruang pembakaran (atap furnace). 

Gambar Secondary FD Fan

Selain indikator tekanan udara, pengoperasian furnace juga memperhatikan temperature pembakaran untuk mendapatkan tekanan steam sesuai yang dibutuhkan, dalam hal ini indikator tekanan steam pada superheater yang menjadi acuan kontrol temperature di dalam furnace. kontrol proses pembakaran dapat dilakukan dengan mengatur supplai bahan bakar dan supplai udara oleh FD Fan.

Supplai bahan bakar dan udara pada proses pembakaran dapat dilakukan secara manual ataupun otomatis melalui controller (SKL Mos). Pada mode otomatis ketika SKL Mos mendapat sinyal tekanan steam rendah maka sleeding gate dan modulating damper FD Fan akan membuka setengah atau full, sedangkan jika tekanan steam tinggi sleeding gate dan modulating damper FD Fan akan menutup sehingga api di dalam furnace menjadi kecil dan steam akan turun.

Gambar Penggerak Damper Draft Control dengan Pompa Hidrolik

Gambar Cylinder Penggerak Modulating Damper FD Fan

Gambar Cylinder Penggerak Sleeding Gate

2. Drum

Boiler memiliki dua buah drum yaitu lower drum dan upper drum (steam drum). Kedua drum tehubung oleh pipa air khusus yang tahan terhadap panas. lower drum digunakan untuk tempat penampungan air yang nantinya akan diuapkan sedangkan steam drum berfungsi untuk menampung air dan steam.

Pada steam drum terdapat plat internal berongga yang berfungsi untuk memisahkan steam dan butiran-butiran air sehingga steam yang dihasilkan menjadi lebih kering, dalam hal ini steam yang dihasilkan masih dalam kategori steam basah dengan temperature 180oC-200OC. steam basah yang dihasilkan dari steam drum belum dapat digunakan untuk memutar turbin karena berdampak buruk bagi sudu turbin seperti korosi, selain itu steam basah juga berat untuk memutar turbin.

Gambar Drum Boiler

Referensi: http://hdboilerparts.com/1-boiler-steam-drum.html

3. Superheater

Superheater merupakan peralatan yang berfungsi untuk menghasilkan steam kering dengan temperature >240oC. Superheater bekerja dengan memanaskan steam yang dikirim dari steam drum. Steam yang dihasilkan oleh superheater dapat digunakan untuk memutar turbin generator dengan mudah.

Gambar Pipa Superheater

Referensi: https://medium.com/@thermodyneboilers/steam-superheater-in-boiler-role-benefits-types-manufacturer-4ccf3bb8af15

4. Feed Water Tank dan Daerator

Gambar Feed Water Tank

Gambar Daerator

Referensi: http://www.ewt-wasser.de/en/product/deaerator-bfw-tank.html

Feed water tank adalah tempat penampungan air yang ditambah uap kondensasi untuk pengoperasian boiler. Air kondesat digunakan agar tidak menimbulkan kerak yang menempel pada pipa maupun tabung boiler akibat penguapan. Air yang digunakan untuk pengoperasian boiler disebut feedwater dan air yang dibutuhkan untuk melengkapi kondensat disebut make-up water. Make-up water merupakan air yang disaring dan diolah sebelum digunakan, biasanya berupa ai baku (raw water) yang dilakukan pre-treatment pada Station Water Treatment sebelum ditranfer ke feed water tank. Treatment air baku dilakukan untuk menghasilkan air yang sangat murni (ultrapure water) dengan nilai konduktivitas rendah yang dapat mengoptimalkan kerja boiler.

Sebelum feed water dikirimkan ke boiler harus melewati daerator untuk menghilangkan kadar oksigen terlarut dalam air/Dissolved Oxygen (DO). Oksigen yang larut dalam air dapat menyebabkan pitting corrossion atau menurunkan ketebalan baja sehingga menyebabkan tabung boiler pecah. Daerator berfungsi untuk menghilangkan oksigen dan gas-gas yang terlarut dalam air dengan kerja pemanasan, agitasi (pengadukan), dan peniupan oksigen yang terlepas dari air dengan steam. Daerator bekerja antara suhu 90oC-95oC, karena dengan suhu tersebut kadar oksigen terlarut dalam air kecil mencapai +<1ppm.

Kontrol kualitas boiler feedwater sangat penting untuk pengoperasian boiler karena sebagai baerikut:

- Air mengandung garam terlarut, yang setelah penguapan air membentuk kerak pada permukaan perpindahan panas. Kerak memiliki kapasitas perpindahan panas yang jauh lebih rendah daripada baja, Hal ini menyebabkan panas berlebih dan kegagalan tabung boiler. Kerak juga mengurangi area aliran, yang meningkatkan penurunan tekanan dalam tabung boiler dan perpipaan

- pH rendah atau oksigen terlarut dalam air dapat menyerang baja. Hal ini menyebabkan pitting atau menurunkan ketebalan tabung baja sehingga menyebabkan pecahnya tabung boiler

- Korosi terjadi pada pipa baja karbon karena pemindahan lapisan oksida secara terus menerus pada aliran tinggi

- Kotoran dalam feedwater diangkut ke boiler dan mengendap di permukaan. Akibatnya endapan tersebut tidak terjadi transfer panas, efisiensi berkurang, dan peningkatan risiko kegagalan tabung boiler. Dari boiler, kotoran terbawa ke dalam uap yang menyebabkan kerak dan korosi pada turbine blade. Endapan pada turbin akan mengurangi efisiensi, mengurangi power output pabrik dan pendapatan yang dihasilkan.

5. Centrifugal Pump

Pada sistem boiler untuk men-transmisikan feedwater menggunakan centrifugal pump karena fluida yang ada memiliki tekanan dan suhu yang tinggi. Centrifugal pump merupakan pompa yang mempunyai elemen utama yakni berupa motor penggerak (electric/steam) dengan sudu impeller yang berbutar dengan kecepatan tinggi. Prinsip kerjanya yakni mengubah energi mekanis alat penggerak menjadi energi kinetis fluida (kecepatan) kemudian fluida di arahkan ke saluran buang dengan memakai tekanan (energi kinetis sebagian fluida diubah menjadi energi tekanan) dengan menggunakan impeller yang berputar

Gambar Centrifugal Pump

6. Scraper Conveyor

Scraper conveyor dalam sistem boiler adalah peralatan yang digunakan untuk mendistribusikan bahan bakar seperti fiber dan cangkang buah sawit ke dalam tungku pengapian (furnace). scraper conveyor digerakan oleh motor 3 fasa yang dilengkapi dengan gear box agar beban tidak terlalu berat dan konveyor berjalan sesuai kebutuhan.

Gambar Scraper Conveyor

Referensi: https://solusikonstruksi.com/inilah-jenis-chain-conveyor-selain-scraper-conveyor/

7. Screw Conveyor

Screw conveyor dalam sistem boiler adalah peralatan yang digunakan untuk mendistribusikan abu hasil pembakaran di dalam furnace boiler. Sama dengan scraper conveyor, screw conveyor juga digerakan oleh motor 3 fasa yang dilengkapi dengan gear box.

Gambar Screw Conveyor

Referensi: https://indonesian.alibaba.com/product-detail/screw-conveyor-flight-design-calculation-for-sale-60612175535.html

8. Dust Collector Dust collector adalah peralatan pada boiler yang berfungsi untuk tempat pengumpulan abu hasil proses pembakaran bahan bakar agar gas buang bersih dan tidak mencemari lingkungan. proses pengumpulan abu hasil pembakaran dengan dust collector adalah boiler dengan bahan bakar serabut/fiber dan cangkang kelapa sawit sedangkan boiler dengan bahan bakar batu bara proses pengumpulan abu dengan sistem Electrostatic Precipitator (ESP) karena abu batu bara mengandung bahan kimia yang berbahaya bagi lingkungan sehingga emisi yang dibuang harus sekecil mungkin.

Gambar Dust Collector

9. Double Damper

Double damper merupakan peralatan mekanis yang didesain sedemikian rupa untuk mengendalikan keluarnya abu dari hopper dengan tujuan agar abu tidak berhamburan. Double damper adalah dua damper yang didesain bekerja membuka dan menutup secara bergantian yang digerakan oleh motor listrik yang dilengkapi gearbox untuk mereduksi putaran motor sehingga output putaran menjadi pelan. Putaran motor listrik yang pelan ini dibutuhkan untuk membuat jeda pada kerja damper 1 dan 2. Cara kerja double damper yaitu pada saat damper 1 (atas/output hopper) membuka maka pada damper 2 dalam posisi tertutup, kemudian sebaliknya Ketika damper 2 terbuka maka pada damper 1 akan tertutup.

Gambar Double Damper

10. Kompresor Kompresor udara adalah mesin atau alat yang menciptakan dan mengaliri udara bertekanan. Kompresor pada sistem boiler digunakan untuk mensuplai udara bertekanan untuk komponen-komponen pneumatic seperti modulating control valve dan actuator cylinder.

Gambar Kompresor

Komponen-komponen yang belum disebutkan di atas masih sangat banyak, namun penulis akan melanjutkannya di part lain. penulis senantiasa menerima masukan-masukan dan saran dari teman-teman sehingga apabila ada yang tidak sesuai atau salah, mohon koreksi. terima kasih

semoga bermanfaat ya...!

salam!