Boiler merupakan suatu jenis bejana tertutup yang mengubah air menjadi uap energi. Komponen-komponen utama yang membentuk boiler memiliki fungsi khusus, dan alat ini digunakan dalam berbagai industri, mulai dari pengolahan kelapa sawit hingga produksi permen.
Pernahkah Anda menyaksikan uap yang muncul dari pemanasan air? Jika iya, kemungkinan besar Anda telah melihat salah satu jenis bejana yang memiliki peran krusial dalam menghasilkan uap panas. Penggunaan uap panas telah terbukti sangat penting dalam berbagai kegiatan, terutama dalam proses produksi dan pengolahan di berbagai pabrik. Oleh karena itu, bejana, sebagai alat yang berfungsi menghasilkan uap, banyak diterapkan dalam pabrik produksi minyak.
Artikel ini akan menjelaskan definisi, fungsi, komponen, prinsip kerja, dan berbagai jenis Boiler yang digunakan dalam industri.
Daftar Isi
Apa Itu Boiler
Boiler merupakan salah satu tipe bejana tertutup yang berfungsi sebagai alat konversi energi dari air menjadi uap. Bejana ini memiliki kemampuan untuk menghasilkan uap dengan tekanan yang melebihi 1 atmosfer melalui proses pemanasan air menggunakan gas steam yang dihasilkan dari pembakaran.
Secara sederhana, perangkat ini berperan dalam mengubah energi kimia menjadi bentuk energi lainnya, menciptakan tenaga yang dapat digunakan untuk melakukan pekerjaan. Boiler dirancang khusus untuk mentransfer panas dari sumber bahan bakar, yang umumnya berupa bahan bakar yang terbakar.
Fungsi Utama Boiler
Boiler memiliki fungsi utama yaitu menghasilkan uap, namun prakteknya hasil uap tersebut mampu dimanfaatkan di berbagai industri. Berikut adalah beberapa industri yang menggunakan boiler:
- Industri kelapa sawit
- Pabrik makanan dan minuman
- Pabrik gula
- Pabrik karet
- Pabrik farmasi
- Kapal
Komponen Utama Boiler
Dalam menjalankan fungsinya, boiler didukung oleh beberapa komponen yang memiliki fungsinya masing-masing.
Drum Ketel
Drum ketel memiliki peran ganda sebagai wadah untuk air panas dan sebagai tempat pembentukan uap. Di dalam drum ini, terdapat campuran steam dan air jenuh dengan rasio 50% air dan 50% steam.
Struktur drum ketel dirancang dengan pembagian yang cermat sehingga air tidak bercampur dengan uap. Air bersuhu rendah cenderung berada di bagian bawah drum, sementara air bersuhu tinggi naik ke bagian atas, kemudian mengalami proses penguapan.
Furnace (Tungku Pengapian)
Pada bagian ini, bahan bakar dibakar sebagai sumber panas, dan proses penyerapan panas dengan media air terjadi melalui tabung yang mengalirkan air. Tabung-tabung tersebut ditempatkan di dinding tungku.
Tungku ini dibagi menjadi dua ruang bakar, yaitu ruang pertama dan ruang kedua. Di ruang pertama, pemanasan langsung dilakukan oleh sumber panas yang diserap oleh pipa-pipa. Sementara itu, di ruang kedua, panas yang diserap di bagian atas berasal dari udara panas yang dihasilkan dari proses pembakaran di ruang pertama. Ruang pemanas kedua bertanggung jawab menyerap limbah dari ruang pemanas pertama, sehingga energi panas yang sebelumnya terbuang percuma dapat dimanfaatkan, dan suhu cairan yang dipanaskan di ruang pertama dapat diatur agar tidak mengalami kehilangan panas berlebihan.
Superheater
Komponen ini berfungsi sebagai tempat pengeringan steam, karena steam yang keluar dari badan boiler masih dalam kondisi basah sehingga tidak dapat langsung digunakan. Pemanas tubular digunakan pada preheater, yang dipanaskan hingga suhu 260-350°C. Pada suhu ini, uap mengering dan dapat digunakan untuk menggerakkan turbin dan peralatan lainnya.
Airheater
Selanjutnya, terdapat airheater yang berfungsi sebagai perangkat pemanas udara yang akan digunakan untuk menghembuskan/membakar bahan bakar agar terjadi pembakaran yang sempurna. Sebelum melalui pemanas udara, udara yang dihembuskan memiliki suhu yang sama dengan suhu udara normal (suhu luar), yakni 38 °C. Namun, setelah melewati pemanas udara, suhu udara meningkat menjadi 230 °C untuk menghilangkan kandungan air yang terkandung di dalamnya, karena uap air dapat menghambat proses pembakaran.
Economizer
Fungsi dari economizer adalah menyerap panas dari gas hasil pembakaran setelah melewati superheater. Proses pemanasan air ini diatur sedemikian rupa sehingga perbedaan temperatur antara air pengisi dan air di dalam drum boiler tidak terlalu besar, mencegah terjadinya thermal stress (tegangan akibat pemanasan) di dalam drum utama. Penggunaan sisa bahan bakar gas untuk proses ini tidak hanya meningkatkan efisiensi boiler, tetapi juga mempercepat proses pembangkitan uap.
Sight Glass (Gelas Penduga)
Gelas penduga, yang dipasang pada drum bagian atas, berfungsi sebagai indikator visual untuk mengetahui ketinggian air di dalam drum boiler. Keberadaan sight glass ini memberikan kemudahan dalam pengawasan level air selama boiler beroperasi. Agar dapat digunakan secara optimal, penting untuk secara berkala membersihkan sight glass guna mencegah penyumbatan yang dapat menghambat pembacaan level air.
Safety Valve (Katup Pengaman)
Safety valve, komponen yang penting, berfungsi untuk membuang uap jika tekanan uap melebihi batas maksimal yang telah ditetapkan. Safety valve dapat diatur sesuai dengan tekanan maksimum yang diinginkan. Terdapat dua jenis safety valve, yaitu katup pengaman uap basah, biasanya diatur pada tekanan 21 kg per cm kuadrat, dan katup pengaman uap kering, yang umumnya diatur pada tekanan 20,5 kg per cm kuadrat. Kedua jenis safety valve ini berperan dalam menjaga agar tekanan uap dalam batas yang aman.
Pengatur Pembuangan Gas Bekas
IDF (Induced Draft Fan) berfungsi menarik asap dari ruang bakar melalui pengumpul debu dan mengarahkannya keluar melalui cerobong asap. Sebelum menyalakan IDF, katup kontrol gas buang disesuaikan sesuai kebutuhan. Semakin banyak katup yang terbuka, semakin kuat hisap yang dihasilkan dari bagian dalam tungku, memastikan proses pembuangan gas berjalan efisien. Hal ini penting untuk mengoptimalkan pengeluaran asap dan gas buang dari sistem boiler.
Prinsip Kerja Boiler
Prinsip kerja boiler pada dasarnya cukup sederhana dan mirip dengan proses mendidihkan air menggunakan panci. Selama proses ini, terjadi perpindahan panas dan melibatkan bahan bakar, udara, material wadah air, dan air itu sendiri. Tahapannya dapat dibagi menjadi tiga jenis perpindahan panas yang sudah sangat dikenal, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
Pertama, konduksi terjadi ketika boiler menerima energi panas untuk mengubah air menjadi uap melalui penghantar panas.
Kemudian, proses berlanjut dengan distribusi antar molekul air dalam aliran yang terjadi secara konveksi. Perpindahan panas konvektif antar molekul air menciptakan aliran fluida terpisah dari aliran air di pipa-pipa boiler.
Selanjutnya, bahan bakar gas yang mengandung energi panas terus mengalir ke sisi knalpot mengikuti bentuk boiler. Panas dalam gas buang diserap oleh permukaan tabung ketel dan dipindahkan ke air di dalam tabung. Air secara bertahap mengubah fase menjadi uap basah (jenuh) dan selanjutnya dapat bertransisi menjadi uap kering (super panas).
Jenis-Jenis Boiler
Jenis boiler dapat dibedakan berdasarkan bahan bakar yang digunakan, seperti gas, minyak, LPG, dan biomassa. Berikut ini akan dijelaskan beberapa jenis boiler:
Water Tube Boiler
Dalam ketel tabung air, air umpan ketel mengalir melalui tabung ke dalam drum. Gas bahan bakar memanaskan air yang bersirkulasi, menyebabkan uap terbentuk di area uap drum.
Ketel ini dipilih pada saat kebutuhan uap dan tekanan uap sangat tinggi, seperti pada ketel listrik. Ketel tabung air canggih dirancang untuk produksi uap 4.500-12.000 kg/jam pada tekanan sangat tinggi.
Banyak boiler tabung air dibangun dalam bundel ketika bahan bakar minyak dan gas digunakan. Bukan kebiasaan merancang paket untuk boiler pipa air yang menggunakan bahan bakar padat.
Fire Tube Boiler
Dalam fire tube boiler, gas panas mengalir melalui tabung, dan air umpan ketel berada di dalam selubung untuk diubah menjadi uap. Boiler ini umumnya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil pada tekanan steam rendah atau sedang.
Sebagai panduan, boiler tabung api dengan laju uap hingga 12.000 kg/jam dan tekanan hingga 18 kg/cm2 adalah kompetitif.
Jenis ini dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas, atau bahan bakar padat untuk pengoperasiannya. Untuk alasan ekonomi, sebagian besar boiler tabung api dibangun sebagai boiler “paket” (dipasang pabrik) untuk semua bahan bakar.
Paket Boiler
Boiler yang satu ini disebut paket lengkap, karena dalam isinya sudah tersedia berbagai pilihan. Sehingga saat alat ini dikirim ke pabrik, hanya perlu menyiapkan saluran uap, saluran air, pasokan bahan bakar, dan sambungan listrik. Selanjutnya, bejana tertutup ini siap beroperasi. Paket boiler biasanya struktur header tipe shell dan tube dengan perpindahan panas yang tinggi baik secara radiasi maupun konveksi.
Ruang pembakaran yang kecil dan pelepasan panas yang tinggi menjamin penguapan yang lebih cepat. Dan sejumlah besar tabung berdiameter kecil berfungsi memastikan perpindahan panas konvektif yang baik.
Dalam dunia industri yang kompetitif, kebutuhan akan bahan bakar berkualitas menjadi sangat krusial. PT SHA SOLO, sebagai agen distributor resmi Pertamina, menawarkan solusi melalui Pertamina Dex. Dengan jaminan kualitas, pasokan yang stabil, dan harga yang kompetitif, PT SHA SOLO menjadi pilihan utama bagi industri yang menginginkan yang terbaik untuk operasional mereka. Bagi industri atau perusahaan yang memerlukan pasokan Pertamina Dex, PT SHA SOLO siap menjadi mitra terpercaya. Cek Harga BBM Solar Industri Terbaru.
