Laporan Praktikum Utilitas | Praktikum Pengoperasian Boiler

PENGOPERASIAN BOILER

I.         Tujuan Percobaan

a.       Minggu I

1.      Mengenal macam-macam boiler

2.      Memahami prinsip kerja boiler

3.      Memahami bagian dan fungsi boiler

b.      Minggu II

1.      Memahami pengoperasian boiler

2.      Menentukan effesiensi boiler

3.      Menghitung BHP

II.      Alat dan Bahan yang Digunakan

1.      Ember

2.      Termometer dan stopwatch

3.      Seperangkat rangkaian boiler

4.      Air

5.      Steam

III.   Dasar Teori

1.    Definisi dan Fungsi Boiler ( Ketel Uap )

Boiler atau ketel uap atau Steam Generator adalah suatu alat konversi energi yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi panas hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi potensial uap yang dapat digunakan untuk berbagi keperluan. Hal ini terjadi dikarenakan adanya perpindahan panas dari bahan bakar dan air yang terjadi di dalam tabung yang tertutup rapat.

Steam yang dihasilkan dari boiler ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan sebagai berikut :

1.      Untuk external combustion engine

Contoh : untuk mesin uap reciprocating dan turbin air

2.      Untuk keperluan proses di dalam boiler

Contoh : untuk steam injeksi pada kolom fraksinasi

3.      Untuk pemanas

Contoh : untuk pemanas produk minyak dalam penyimpanan

2.    Bagian-Bagian Boiler

Bagian Utama Boiler

Boiler atau ketel uap terdiri dari berbagai komponen yang membentuk satu kesatuan sehingga dapat menjalankan operasinya, diantaranya:

a.       Furnace

Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace diantaranya: refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door. Ruang bakar atau lorong api ini digunakan untuk memanaskan air. Diameternya kurang dari 1 meter. Api yang dihasilkan adalah hasil pengabutan dari bahan bakar, udara dan bahan lain yaitu LPG serta dengan bantuan elektroda untuk penyalaan awal. Api yang dihasilkan tersebut dihembuskan ke seluruh lorong api oleh motor blower dan melewati pipa-pipa api sampai terjadi proses penguapan.

b.      Steam Drum

Komponen ini merupakan tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam). Tangki atau drum sering disebut juga badan ketel uap yaitu tempat beroperasinya ketel uap di dalamnya terdapat instrument-instrumen yang menjalankan proses pemindah panas seperti lorong api dan pipa api, dalam badan ketel inilah sejumlah air ditampung untuk dipanaskan.

Gambar 1. Steam Drum

c.       Superheater

Komponen ini merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.

d.      Air Heater

Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.

e.       Pipa Api

Adalah pipa-pipa dengan diameter 55 mm yang jumlahnya mencapai 1062 buah yang fungsinya untuk menguapkan air.

                                                      Gambar 2. Pipa Api

f.       Burner

Yaitu perangkat dari ketel uap yang berfungsi menyemprot bahan bakar ke dalam ruang pembakaran sehingga pembakaran mudah terjadi.

Gambar 3. Burner

g.      Cerobong Asap

Yaitu perangkat dari ketel uap yang berfungsi meneruskan atau membuang asap sisa reaksi pembakaran yang terjadi di dalam boiler dengan tujuan menyalurkan gas asap bekas supaya tidak mengotori atau mengganggu lingkungan sekitar. Di dalam cerobong asap ini terdapat water spray yang fungsinya untuk menyemprotkan air di dalam cerobong supaya abu dari sisa pembakaran jatuh ke bawah dan mengalir ke bak sedimen.

h.      Economizer

Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari air yang terkondensasi dari sistem sebelumnya maupun air umpan baru sebelum masuk ke dalam ketel. Economizer terdiri dari pipa-pipa air yang ditempatkan pada lintasan gas asap sebelum meninggalkan ketel. Gas asap yang akan melewati cerobong temperaturnya masih cukup tinggi sehingga merupakan kerugian panas yang besar bila gas asap tersebut langsung dibuang lewat cerobong. Gas asap yang masih panas ini yang akan dimanfaatkan untuk memanaskan air isian ketel.

Adapun keuntungan menggunakan economizer antara lain:

-          Menghemat bahan bakar sehingga biaya operasional lebih murah, karena air isian masuk ke dalam ketel sudah dalam keadaan panas.

-          Memperbesar efisiensi ketel karena memperkecil kerugian panas yang dialami ketel uap.

Gambar 4. Economizer

i.        Alat Bantu Boiler

Appendages adalah alat-alat perlengkapan ketel uap/boiler yang dapat bekerja sendiri dan dipasang dengan maksud untuk menjamin agat ketel uap/boiler dapat bekerja dengan aman. Adapun yang termasuk alat bantu ketel uap sebagai berikut:

j.        Gelas Penduga

Gelas penduga adalah suatu alat yang digunakan untuk mengetahui ketinggian permukaan air dalam pesawat ketel uap.

Gambar 5. Indikator Air

Pemasangan gelas penduga pada pesawat ketel uap sekurang-kurangnya 2 buah dan tentang pemasangannya dengan ketinggian maksimum 100 mm dibawah garis api.

k.      Katup Pengaman (Safety Valve)

Katup pengaman mempunyai fungsi untuk menjaga tekanan kerja ketel uap agar tidak melebihi tekanan maksimum. Katup pengaman ini akan bekerja dengan sendirinya apabila terjadi kelebihan tekanan kerja yaitu uap akan dikeluarkan sehingga ketel bekerja sesuai dengan tekanan yang diinginkan. Namun apabila melebihi tekanan maksimal dan katup ini tidak berfungsi maka akan menyebabkan peledakan.

Gambar 6. Safety Valve

l.        Katup Uap Induk

Katup ini berfungsi untuk mengalirkan uap hasil dari pesawat ketel uap. Katup ini diletakkan tepat di atas tangki ketel. Pengaturan kapasitas uap yang disalurkan dapat dilakukan dengan mengatur kran katup uap induk.

Gambar 7. Katup Uap Induk

m.    Manometer

Manometer ini digunakan sebagai alat untuk menunjukkan tekanan uap pada ketel uap. Pemasangan manometer ini ditujukan agar besar kecilnya tekanan di dalam ketel uap dapat diketahui sehingga memudahkan untuk mengontrolnya. Penempatan manometer adalah pada bagian dimana uap hampir tidak mengalir, kebanyakan manometer yang dipasang adalah manometer bourdon.

Gambar 8. Manometer

n.      Katup Buang (Blow Down Valve)

Katup buang adalah katup untuk membuang segala kotoran-kotoran yang mengendap pada dasar tangki, endapan ini apabila tidak dibersihkan atau dibuang maka akan menyebabkan aliran buntu dan akhirmya membahayakan boiler tersebut. Katup ini juga berfungsi untuk membuang sebagian air dari dalam ketel karena permukaan terlalu tinggi. Permukaan air yang terlalu tinggi menyebabkan uap yang dihasilkan terlalu banyak mengandung air

Blow down Valve

Gambar 9. Blow Down Valve

o.      Garis Api

Garis api adalah garis horizontal pada plat logam yang ditempelkan pada permukaan luar dinding ketel uap yang merupakan batas tertinggi bagian ketel uap yang mendapatkan pemanasan gas asap. Permukaan air di dalam ketel tidak boleh turun sampai di bawah garis api. Jika hal itu terjadi maka temperatur dinding ketel di atas pemukaan air akan turun sehingga bagian ini akan pecah Karena tidak kuat menahan kerja ketel uap.

p.      Lubang Laluan Orang (Man Hole) dan Lubang Tangan (Hand Hole)

Man hole adalah suatu lubang laluan orang dengan ukuran tubuh manusia berfungsi untuk memeriksa bagian dalam ketel dengan cara masuk ke dalam ketel dan melihat bagian dalam ketel. Man hole ini dibuka hanya pada saat boiler ini tidak beroperasi atau overhaule. Sedangkan handhole berfungsi untuk memeriksa bagian dalam ketel dengan cara meraba melalui luar ketel. Letak dari manhole biasanya di atas dari badan ketel dan hand hole terletak pada bagian samping badan ketel.

q.      Tanda Bahaya/Peluit Bahaya

Tanda bahaya ini berfungsi sebagai tanda bila ada peralatan-peralatan elektronik kontrol dan pengaman-pengaman lainnya yang tidak bekerja sebagaimana mestinya, kecuali itu alat ini juga berfungsi sebagai pemberi tandas apabila pesawat ketel uap kekurangan air isian.

Gambar 10. Alarm

r.     Perlengkapan Elektronik Boiler

Pada sebuah boiler kegunaan dari sistem elektronik sangatlah penting sekali karena sebuah boiler tidak akan beroperasi bila tidak ada sistem elektroniknya. Instrument elektronik yang ada pada boiler digunakan untuk sistem kontrol operasional boiler. Sistem kontrol pada boiler dengan pola elektrik diantaranya:

1.      Sensor

Sensor adalah instrument untuk member informasi bahwa kondisi yang kita inginkan telah tercapai dan sekaligus menginstruksikan agar sistem itu bekerja. Macam-macam sensor yang ada pada boiler diantaranya: Floater switch, elektrik floater switch, foto elektrik floater switch, sensor temperatur dan thermostat, pressure controller, dan flame detector.

2.      Monitor

Monitor adalah alat pemantau kondisi suatu proses karena dengan indera manusia tidak dapat mengetahui kondisi tersebut. Pada ketel uap, lingkup kerja monitor diantaranya: memonitor tinggi permukaan air, monitor aliran, monitor tekanan, monitor suhu, monitor fungsi instrument, monitor peringatan fungsi kerusakan sistem dan monitor langkah kerja.

3.      Actuator/Servo Motor

Adalah alat gerak yang berfungsi untuk mengerjakan instruksi dan sumber gerak untuk alat lain. Jenis actuator ini diantaranya: actuator elektro magnetic, actuator motor listrik, dan actuator tenaga angin.

4.      Kontaktor

Adalah alat yang digunakan untuk mengalirkan arus listrik dari satu jaringan ke jaringan yang lain.

5.      Recorder

Adalah instrument yang digunakan untuk mengetahui debit yang mengalir pada suatu saluran, hal ini sangat dibutuhkan guna mengetahui efisiensi dan biaya produksi. Macam dari recorder ini diantaranya: flow rate recorder, flow recorder jarak jauh, temperatur jarak jauh, dan recorder terpadu.

6.      Vacum flame

Adalah alat yang berfungsi untuk mensensor rangkaian api yang ada di ruang bakar.

7.      Timer/Program Relay

Yaitu komponen yang mengatur sequence operasi instrument lainnya sesuai dengan rangsangan yang diterima.

8.      Safety Relay

Safety relay ini berupa 2 buah kontak relay yang bekerja memutuskan atau menghubungkan 2 buah terminal bila waktu kerja relay terlampaui yang dapat disebut dengan pembatas waktu kerja.

9.      Power Supply

Power supply ini berfungsi untuk menyesuaikan tegangan listrik untuk mengerjakan peralatan lainnya.

s.       Perlengkapan Boiler Lainnya

Blower

Adalah instrument yang berbentuk kipas yang digunakan untuk menghasilkan udara yang bertekanan dari motor listrik juga berfungsi sebagai penghisap udara luar sebagai udara pembakaran yang diteruskan ke dalam ruang bakar boiler sebagai penekan bahan bakar yang telah membara sehingga pembakaran berlangsung dengan cepat.

Header

Adalah sebuah tabung atau pipa yang digunakan untuk terminal uap hasil dari ketel uap yang kemudian dari header ini uap akan dibagi ke bagian-bagian yang memerlukan dengan melakukan pengaturan tekanan yang sesuai dengan kebutuhan.

Gambar 11. Header

Thermometer

Thermometer ini digunakan untuk mengetahui temperatur pada air pengisi ketel uap yang dihasilkan, temperatur asap keluar cerobong, temperatur ruang bakar dan lain sebagainya.

Pompa Air

Pompa air ini digunakan untuk menaikkan air pengisi dari tangki cadangan yang berada di sisi yang airnya berasal dari tangki induk bila terjadi keterlambatan pengisian air umpan dari tangki induk.

Safety Test

Adalah suatu bejana/tabung yang akan dipanaskan pada boiler yang sesuai dengan tekanan pada ketel uap yang baru di overhaule. Masih normalkah dan masih amankah safety valve itu digunakan untuk operasi lagi.

Klasifikasi Boiler

1.    Menurut Isi Pipa atau Tabung

Menurut isi pipa, pada dasarnya ketel uap dibagi menjadi:

a.         Ketel Pipa Api

Pada boiler pipa api, api dan gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar mengalir melalui pipa-pipa yang dikelilingi oleh air yang berfungsi sebagai penyerap panas. Panas dihantarkan melalui dinding-dinding pipa dari gas-gas panas ke air disekelilingnya. Boiler pipa api dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas, dan bahan bakar padat.

 

  

Gambar 12. Boiler Pipa Api

Untuk sebuah ketel satu pass yang mempunyai kapasitas dan kondisi uap yang sama dengan ketel dua atau tiga pass, maka untuk ketel satu pass mempunyai panjang yang lebih besar dibanding dengan kedua atau tiga pass. Namun ketel satu pass mempunyai diameter silinder yang lebih kecil.

Contoh ketel pipa api :

a.       Ketel Sederhana Vertikal

b.      Ketel Cochran

c.       Ketel Lancashire

d.      Ketel Cornish

e.       Ketel Lokomotif

f.       Ketel Kapal

g.      Ketel Velcon

Kebaikan dari ketel pipa api adalah :

a.      Pemisahan air didalam ketel dilakukan dengan cara memanaskan air oleh pipa air yang ada didalam lorong yang aa didalam ketel, sehingga panas yang dipindahkan akan lebih besar.

b.      Drum ketel berfungsi sebagai tempat penampungan air atau uap tempat bidang pemanas,sehingga pembentukan uap lebih efisien.

c.       Permukaan pemisah antara air dan uap lebih luas atau terbawa kemungkinan bintik-bintik air dalam aliran uap akan kecil.

Kelemahan dari ketel pipa api adalah :

a.      Kapasitas uap yang digunakan ketel ini lebih kecil.

b.      Kemungkinan terjadinya kerak dalam drum dan permukaan luar pipa lebih besar.

c.       Pembersihan pipa dan drum karena pembentukan kerak lebih sulit.

b.      Ketel Pipa Air

Pada boiler pipa air, air berada di dalam pipa-pipa yang dikelilingi oleh api dan gas-gas panas yang berada di luar pipa, sehingga pembentukan uap terjadi di dalam pipa-pipa. Pada dinding dapur boiler pipa air, hampir semuanya tertutup oleh pipa-pipa air. Pipa-pipa air ini berfungsi sebagai permukaan perpindahan panas, dan sebagai pendingin dinding dapur boiler sehingga akan memperpanjang usia pakainya.

Gambar 13. Boiler Pipa Air

Susunan diantara kedua header mempunyai kecondongan tertentu, hal ini dimaksudkan agar dapat mengatur sirkulasi uap di dalam ketel.

Contoh ketel pipa air :

a.       Ketel Babcock dan Wilcock

b.      Ketel Lamont

c.       Ketel Benson

d.      Ketel Loeffler

Kebaikan ketel pipa air adalah :

a.      Kapasitas uap yang lebih besar

b.      Penggantian pipa pemanas lebih mudah dilakukan.

c.       Ketinggian ketel dapat dibuat tidak terlampau besar.

d.      Peralatan didalam ketel dapat didekati walaupun ketel sedang beroperasi.

Kelemahan ketel pipa air adalah :

a.      Pada umumnya, penguapan terjadi didalam pipa, sehingga permukaan pemisah antara air dan uap pipa kecil karena terjadi binti-bintik air di dalam aliran uap besar.

b.      Tingkat penguapan akan cepat turun pada tingkat sirkulasi yang rendah.

c.       Air  pengisian sangat berpengaruh terhadap kapasitas ketel.

d.      Biaya perawatan ketel ini lebih tinggi.

2.    Menurut Posisi Dapur (Furnance)

Menurut posisi dapur, ketel digolongkan :

a.    Pembakaran di Dalam (Internal Fired)

Pada ketel ini pembakarannya ditempatkan di dalam shell ketel. Ketel pipa api termasuk jenis pembakaran di dalam, dimana pembakaran bahan bakar dilakukan di dalam shell itu sendiri dan langsung pembakarannya diterima oleh shell.

b.    Pembakaran di Luar (External Fired)

Pada ketel pembakaran di luar, dapur ditempatkan dibawah ketel di dalam ruangan yang dikelilingi dinding bata api. Ketel pipa air adalah termasuk pembakaran di luar. Dapur dapat dikatakan terpisah dari ketel ini mempunyai ruang pembakaran yang cukup besar, sehingga kemampuan untuk memancarkan panas lebih besar.

3.    Menurut Jumlah Pipa

Menurut jumlah pipa, ketel digolongkan :

a.    Pipa Tunggal (Single Pipe)

Ketel pipa tunggal, hanya terdapat satu pipa air atau pipa api. Yang termasuk ketel jenis ini adalah ketel vertikal sederhana dan ketel Cornish.

b.    Pipa Majemuk (Multi Pipe)

Pada ketel ini terdapat dua atau lebih pipa api atau pipa air. Yang termasuk ketel jenis ini adalah ketel Lamont, ketel Lokomotif, dan lain sebagainya.

4.    Menurut Metode Sirkulasi Air dan Uap

Menurut sirkulasi air dan uap, ketel ini digolongkan :

a.    Sirkulasi Alam

Sirkulasi air dan uapnya dilakukan dengan oleh gerakan gelembung-gelembung air di dalam pipa akibat transfer panas dari cairan panas ke cairan dingin yang dilakukan sepanjang pamanasan. Kebanyakan ketel ini menggunakan sirkulasi alam.

b.    Sirkulasi paksa

Sirkulasi air dan uapnya dilakukan dengan menggunakan pmpa sirkulasi yang digerakkan oleh tenaga dari luar. Penggunaan etode sirkulasi paksa ini kebanyakan digunakan pada ketel yang tekanannya tinggi seperti ketel Lamont, ketel Benon, ketel Loeffler, dan ketel Velcon.

5.    Menurut Penggunaannya

Menurut penggunaannya ketel digolongkan :

a.         Stasioner

Ketel stasioner atau ketel tetap yang banyak digunakan untuk power plant dan dalam proses industri. Ketel ini disebut stasioner karena tidak bergerak dari satu tempat ke tempat lain.

b.        Mobile

Ketel mobile atau ketel bergerak adalah ketel yang dalam penggunaanya dapat bergerak dari satu tempat ke tempat lain. Jenis ketel ini adalah Ketel Lokomotif dan ketel Kapal laut.

6.    Menurut Sumber Panas

Ketel ini juga dapat digolongkan menurut sumber panas yang digunakan untuk menghasilkan uap. Sumber panas ini berupa hasil pembakaran terdiri dari :

a.         Bahan bakar padat

b.        Bahan bakar cair

c.         Bahan bakar gas

d.        Gas buang

e.         Bahan bakar nuklir

Prinsip Kerja Boiler

Boiler  atau ketel uap adalah suatu peralatan penghasil uap meliputi untuk pemanasan/pembentukan uap dari fluida cair, pemanasan lanjut (superheating), dan pemanasan ulang (reheating) terhadap uap tersebut sehingga disebut juga “Steam Generator”.

Fluida kerja boiler secara umum adalah air (H₂O) karena harganya yang murah. Air dalam ketel memperoleh energi panas dari hasil pembakaran suatu bahan bakar dengan oksigen (udara) melalui proses heat transfer.

Gambar 14 . Steam Generator

Dalam boiler air diubah menjadi uap. Panas diserap air di dalam boiler dan uap yang dihasilkan secara kontiniu. Air umpan boiler untuk menggantikan kehilangan air di dalam boiler yang berubah menjadi uap.

Ketika uap meninggalkan air yang mendidih, padatan terlarut yang berasal dari umpan boiler tertinggal di air boiler. Padatan-padatan yang tertinggal menjadi bertambah kepekatannya, dan bahkan dapat mencapai ke suatu tingkat dimana pemekatan lebih lanjut bisa menyebabkan terbentuknya kerak atau diposit di dalam boiler.

 

Gambar 15. Instalasi Ketel Uap

Komponen Utama :

1.      Pompa air umpan ketel

2.      Economiser

3.      Boiler

4.      Superheater

5.      Alat Pemanas Udara ( APL)

6.      Ruang Bakar

7.      Cerobong Asap

8.      Blower

Cara kerja:

Air umpan ketel dari tangki dipompakan ke economizer untuk dipanaskan awal sebelum masuk ketel uap. Dari economizer air yang sudah hangat dialirkan ke ketel, selanjutnya dipanaskan sampai menghasilkan uap jenuh (saturated steam). Uap jenuh dari ketel dipanaskan lanjut di pemanas lanjut (superheater) dan menghasilkan uap panas lanjut (superheated steam) yang siap untuk digunakan, seperti :

1.      Menggerakkan turbin uap (steam turbine)

2.      Untuk keperluan pemrosesan (merebus, memanaskan, dll.) Steam generation juga dilengkapi dengan peralatan peralatan keselamatan, seperti :

a.       Pengukur level air di ketel

b.      Pengukur tekanan di ketel

c.       dll

Perpindahan Panas pada Ketel Uap

Panas yang dihasilkan karena pembakaran bahan bakar dan udara yang berupa api (yang menyala) dan gas asap (yang tidak menyala) dipindahkan kepada air, uap ataupun udara, melalui bidang yang dipanaskan atau Heating Surface pada suatu instalasi ketel uap dengan tiga cara, yaitu :

1.    Perpindahan Panas dengan Cara Pancaran

Pemindahan panas secara pancaran atau radiasi adalah pemindahan panas antara suatu benda ke benda lain melalui gelombang-gelombang elektromagnetik tanpa tergantung kepada ada atau tidak adanya media atau zat diantara benda yang menerima pancaran tersebut.

Pemindahan panas secara pancaran dapat dibayangkan berlangsung melalui Aether yaitu berupa jenis materi bayangan tanpa bobot, yang mengisi seluruh sela-sela ruangan diantara molekul-molekul dari suatu zat tertentu ataupun di dalam ruang hampa sekalipun.

Molekul-molekul api yang merupakan hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan menyebabkan terjadinya gangguan keseimbangan elektro magnetis terhadap Aether tersebut. Sebagian dari panas atau energy yang timbul dari hasil pembakaran tersebut diserahkan kepada Aether dan yang akan menyerahkan lebih lanjut melalui gelombang-gelombang elektromagnetik kepada benda-benda atau bidang yang akan dipanasi (dinding ketel,dinding tungku, lorong api,pipa-pipa, dan sebagainya).

Penyerahan panas dari api atau gas melalui Aether kepada bidang yang akan dipanasi tersebut melalui gelombang-gelombang elektromagnetis yang lintasannya lurus seperti halnya lintasan sinar.

Apabila lintasan penyerahan panas melalui gelombang-gelombang elektromagnetis dari Aether tersebut tertutup atau terhalang oleh benda lain, maka bidang yang akan menerima panas secara pancaran atau terhalang penyerahan panas secara pancarannya.

Dengan demikian bidang yang aka dipanasi hanya dapat menerima perpindahan panas secara pancaran bila bidang/benda tersebut dapat melihat api tersebut. Bila sesuatu benda/bidang terhalang penglihatannya pada api, maka bidang tersebut tidak akan memperoleh panas secara pancaran.

Semua zat-zat yang memancarkan panasnya (molekul-molekul atau gas asap), intensitas radiasi thermisnya atau kuat pancaran panasnya tergantung dari temperature zat yang memancarkan panas tersebut.

Bila pancaran menimpa sesuatu benda atau bidang, sebagian dari panas pancarannya yang diterima benda tersebut akan dipancarkan kembali (re-radiated), dipantulkan (reflected) dan sekaligus yang lain dari panas pancaran tersebut akan diserapnya.

2.    Perpindahan Panas Secara Aliran atau Konveksi

Perpindahan panas secara aliran atau konveksi adalah perpindahan panas yang dilakukan oleh molekul-molekul fluida tersebut dalam gerakannya melayang-layang kesana kemari membawa sejumlah panas masing-masing q joule. Pada saat molekul fluida tersebut menyentuh dinding ketel, selebihnya yaitu Q₂ = Q- Q₁ joule dibawanya pergi.

Bila gerakan dari molekul-molekul yang melayang-layang kesana kemari tersebut disebabkan karena perbedaan temperatur di dalam fluida itu sendiri maka perpindahan panasnya disebut konveksi bebas (free convection) atau konveksi alamiah (natural convection). Bila gerakan molekul-molekul tersebut sebagai akibat dari kekuatan mekanis (karena dipompa atau karena dihembus dengan fan) maka perpindahan panasnya tersebut disebut konveksi paksa (force convection).

Dalam gerakannya, molekul-molekul api tersebut tidak perlu melalui lintasan yang lurus untuk mencapai dinding ketel atau bidang yang dipanasi.

3.    Perpindahan Panas Secara Perambatan atau Konduksi

Perpindahan panas secara perambatan atau konduksi adalah perpindahan panas dari suatu bagian benda padat ke bagian lain dari benda padat yang sama atau dari benda padat yang satu ke benda padat yang lain karena terjadinya perpindahan fisik (kontak fisik atau menempel) tanpa terjadinya perpindahan molekul-molekul dari benda padat itu sendiri.

Di dalam dinding ketel tersebut, panas akan dirambatkan oleh molekul-molekul dinding ketel sebelah luar yang berbatasan dengan api, menuju molekul-molekul dinding ketel sebelah dalam yang berbatasan dengan air, uap ataupun udara. Panas yang dibawa merambat oleh dinding ketel tersebut akan diterima oleh molekul-molekul air, uap ataupun udara dengan cara konveksi pula yaitu penyerahan sebagian panas dari molekul-molekul dinding ketel kepada molekul-molekul air, uap ataupun udara tersebut dala keadaan mengalir/ bergerak, bukan dalam kondisi diam.

Dengan demikian penyerahan panas secara konveksi atau konduksi bersama-sama melalui proses-proses sebagai berikut :

a.    Panas dialihkan dari fluida (api atau gas asap) kepada benda padat (dinding ketel).

b.    Panas dirambatkan di dalam benda padat (dinding ketel) atau di dalam benda padat berlapis-lapis (jelaga-dindin ketel-kerak ketel).

c.    Panas dialihkan dari benda padat (dindin ketel atau kerak ketel) kepada fluida (air, uap, ataupun udara).

Bahan Bakar Boiler

a.       Bahan Bakar padat ( batu bara, Kokas , kayu dll)

Batu bara terbagi menjadi beberapa macam menurut umurnya, yang paling tua dinamakan “antrasit” ditandai dengan nyala api yang kebiru-biruan bial ia dibakar. Batau bara semakin tua semakin banyak mengandung energi/ kg nya dan semakin muda semakin banyak mengandung gas. Batu bara yang muda nyala api ke merah-merahan.

b.      Bahan bakar cair.

Misalnya Premium/Petrolium, minyak tanah , solar dll.

c.       Bahan bakar Gas.

Misalnya, LPG, LNG.

  

Langkah Kerja

1.      Menyalakan aliran listrik (panel  utama, panel boiler dan saklar darurat).

2.      Memutar saklar kendali pompa air ke arah on.

3.      Membuka katup blow down untuk beberapa saat (5-10 detik) guna membuang kerak yang mengendap di bagian bawah boiler. Memeriksa permukaan air dari gelas pengamat supaya tidak dibawah batas terendah, bila melewati pompa air harus menyala untuk mengisi boiler sampai batas atas.

4.      Bila sudah siap dan aman, memutar saklar pengendali blower dan burner ke arah on. Menekan tombol yang menyala pada blower untuk mengaktifkan blower dan burner.

5.      Mengamati bahwa blower menyala lebih dahulu disusul burner 1 dan burner 2. Bila blower dan burner mati dengan tiba-tiba. Memeriksa lagi aliran bahan bakar solar.

6.      Mengamati sampai tekanan didalam boiler tercapai sesuai yang diinginkan yaitu pada 2-5 psi dan pembakaran berhenti.

7.      Menggunakan uap/steam yang dihasilkan atau dicoba dibuang dengan membuka saluran ke unit pemakaian atau saluran pembuangan sehingga tekanan dalam boiler turun sampai pembakaran mulai lagi diinginkan.

Apabila kontrol tekanan tersebut bekerja dengan baik, boiler bisa ditinggal beberapa waktu sampai unit proses selesai menggunakan.