BOILER

Mesin Boiler : Pengertian, Fungsi dan Jenisnya

Boiler merupakan perangkat penting dalam dunia teknik, dirancang sebagai bejana tertutup yang memiliki kapasitas untuk menghasilkan uap dengan tekanan di atas 1 atmosfer. Fungsi utama Boiler terletak pada kemampuannya memanaskan air ketel yang terdapat di dalamnya menggunakan gas-gas steam yang dihasilkan dari proses pembakaran.

Dengan memahami bahwa Boiler beroperasi pada tekanan yang cukup tinggi, yaitu melebihi 1 atmosfer, kita dapat menyoroti keandalan dan daya tahan strukturalnya. Boiler menciptakan lingkungan di dalamnya yang mampu menghasilkan uap bertekanan, yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi teknik, seperti menggerakkan turbin, memanaskan sistem, dan mendukung operasional mesin lainnya di berbagai sektor.

Pentingnya memahami prinsip kerja Boiler, terutama dalam konteks tekanan dan pemanasan, memberikan dasar yang kokoh dalam pengelolaan dan pemeliharaan perangkat ini. Pemahaman teknis ini menjadi kunci dalam memastikan kinerja optimal, efisiensi, dan keamanan operasional Boiler, serta relevan dalam pengaturan sistem pembakaran untuk mencapai hasil uap yang diinginkan.”

Fungsi Boiler dan Pemanfaatannya di Berbagai Industri

Fungsi pokok dari Boiler adalah menghasilkan uap, namun dalam praktiknya, hasil uap yang dihasilkan memiliki aplikasi yang luas di berbagai sektor industri. Beberapa industri yang menggunakan boiler sebagai bagian integral dari proses mereka meliputi:

  1. Industri Kelapa Sawit
    • Boiler digunakan dalam berbagai tahapan pengolahan kelapa sawit, seperti sterilisasi dan pengeringan, untuk mendukung proses produksi minyak kelapa sawit.
  2. Pabrik Makanan dan Minuman
    • Boiler digunakan untuk berbagai keperluan, termasuk pemanasan air, pengolahan termal, dan sterilisasi dalam proses produksi makanan dan minuman.
  3. Pabrik Gula
    • Boiler berperan penting dalam proses pembuatan gula, terutama dalam tahap pemasakan dan pengeringan larutan gula.
  4. Pabrik Karet
    • Industri karet memanfaatkan boiler dalam berbagai proses, seperti vulkanisasi dan pengolahan lateks, untuk menghasilkan produk karet yang berkualitas.
  5. Pabrik Farmasi
    • Boiler digunakan dalam proses sterilisasi, pemanasan, dan pengolahan termal lainnya yang kritis untuk produksi farmasi yang bersih dan aman.
  6. Kapal
    • Kapal menggunakan boiler sebagai sumber energi untuk menghasilkan uap yang digunakan dalam berbagai sistem, termasuk propulsi dan berbagai kebutuhan operasional lainnya di atas kapal.
Baca Juga  Safety Valve (PSV) Definisi, Fungsi dan Jenis

Penggunaan boiler dalam berbagai industri ini mencerminkan fleksibilitas dan relevansi perangkat ini dalam mendukung berbagai proses produksi dan operasional.”

Komponen Utama Boiler

Boiler sebagai perangkat kritis dalam berbagai aplikasi industri didukung oleh sejumlah komponen penting, masing-masing memiliki peran khusus dalam menjalankan fungsi boiler secara efektif. Berikut adalah penjelasan teknis mengenai komponen-komponen utama boiler:

Drum Ketel

  • Drum ketel berfungsi sebagai reservoir air panas dan sebagai tempat pembangkit uap. Dengan perbandingan 50% air dan 50% steam, drum ketel terbagi secara desain sehingga memastikan pemisahan antara air dan uap. Proses aliran air bersuhu rendah ke bagian bawah dan air bersuhu tinggi naik ke atas untuk kemudian menguap.

Furnace (Tungku Pengapian)

  • Bagian ini berfungsi sebagai tempat pembakaran bahan bakar, menjadi sumber panas untuk boiler. Proses penyerapan panas melibatkan tabung yang dialiri air dan ditempelkan pada dinding tungku. Tungku terbagi menjadi dua bagian, dengan ruang bakar pertama memberikan pemanasan langsung dan ruang bakar kedua menyerap panas yang terbuang dari ruang pertama.

Superheater

  • Komponen ini bertanggung jawab untuk mengeringkan steam yang keluar dari boiler. Pemanas tubular pada preheater memastikan steam mencapai suhu yang optimal (260-350°C), sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan turbin dan peralatan lainnya.

Airheater

  • Airheater memanaskan udara yang digunakan untuk pembakaran bahan bakar, meningkatkan suhu udara dari suhu normal ke suhu tinggi (230°C). Ini membantu menghilangkan kandungan air dalam udara yang dapat mengganggu proses pembakaran.

Economizer

  • Fungsi economizer adalah menyerap panas dari gas hasil pembakaran setelah superheater. Proses ini membantu menjaga perbedaan suhu antara air pengisi dan air di dalam drum boiler agar tidak terlalu besar, mencegah terjadinya thermal stress, dan meningkatkan efisiensi boiler dengan memanfaatkan sisa bahan bakar gas.

Sight Glass (Gelas Penduga)

  • Gelas penduga dipasang pada drum bagian atas untuk memonitor ketinggian air di dalam ketel. Penggunaannya memudahkan pengawasan dan kontrol level air selama operasi boiler, dan perlu dicuci secara berkala untuk mencegah penyumbatan.

Safety Valve (Katup Pengaman)

  • Komponen ini digunakan untuk membuang uap jika tekanan uap melebihi batas maksimal yang ditetapkan. Terdapat dua jenis katup pengaman: uap basah dengan pengaturan tekanan pada 21 kg per cm kuadrat dan uap kering dengan pengaturan tekanan pada 20,5 kg per cm kuadrat.
Baca Juga  Pressure Vessel: Pengertian, Sejarah, Fungsi, dan Kriteria

Pengatur Pembuangan Gas Bekas

  • IDF (Induced Draft Fan) menarik asap dari ruang bakar melalui pengumpul debu dan cerobong asap. Pengaturan katup kontrol gas buang disesuaikan sesuai kebutuhan sebelum mengaktifkan IDF, mengatur hisap dari dalam tungku sesuai dengan tingkat pembukaan katup.”

Prinsip Kerja Boiler

Prinsip kerja boiler secara teknis melibatkan beberapa tahapan yang terkoordinasi dengan cermat untuk menghasilkan uap dengan tekanan tinggi. Berikut adalah prinsip kerja boiler secara rinci:

Penyaluran Bahan Bakar:

  • Proses dimulai dengan penyediaan bahan bakar, seperti batubara, minyak bakar, atau gas. Bahan bakar ini dibakar di dalam tungku (furnace) untuk menghasilkan panas.

Pembakaran:

  • Bahan bakar yang disalurkan ke dalam tungku dioksidasi, dan proses pembakaran menghasilkan panas intens. Panas ini kemudian ditransfer ke media air di sekitar tungku untuk memanaskan air tersebut.

Pemanasan Air:

  • Air di dalam drum ketel dipanaskan oleh panas yang berasal dari tungku. Proses pemanasan ini meningkatkan suhu air, menyebabkan sebagian air berubah menjadi uap.

Pembentukan Uap:

  • Uap yang dihasilkan dari air panas memiliki tekanan yang lebih tinggi daripada tekanan atmosfer. Drum ketel dirancang untuk memisahkan uap dan air, dengan uap yang naik ke atas sementara air jenuh tetap berada di bagian bawah.

Superheating (Pemanasan Tambahan):

  • Uap yang dihasilkan mungkin masih mengandung kelembaban. Untuk meningkatkan kegunaan uap, superheater digunakan untuk memanaskan uap tambahan hingga mencapai suhu yang lebih tinggi dan lebih kering.

Pengaturan Tekanan:

  • Boiler dilengkapi dengan perangkat pengatur tekanan, seperti katup pengaman, untuk memastikan tekanan uap tetap dalam batas yang aman. Jika tekanan melebihi ambang batas, katup pengaman akan membuka diri untuk membuang sebagian uap.

Distribusi Uap:

  • Uap yang dihasilkan dapat dialirkan ke berbagai sistem dan peralatan yang membutuhkan energi, seperti turbin untuk menghasilkan tenaga listrik atau proses-proses industri lainnya.

Pembuangan Gas Buang:

  • Gas hasil pembakaran yang masih panas dapat dimanfaatkan lebih lanjut melalui economizer untuk pemanasan tambahan sebelum dibuang ke lingkungan melalui cerobong asap.

Pemantauan dan Pengendalian:

  • Sistem kontrol otomatis dan manual dipasang untuk memantau dan mengendalikan berbagai parameter, termasuk suhu, tekanan, dan ketinggian air. Hal ini dilakukan untuk menjaga kestabilan operasional boiler dan mencegah potensi masalah.

Prinsip kerja boiler ini menggabungkan konsep pemanasan, perubahan fasa air menjadi uap, dan pengaturan tekanan untuk menghasilkan energi yang dapat dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi industri. Keefektifan operasi boiler sangat bergantung pada desain yang baik, pemeliharaan yang teratur, dan pengawasan yang cermat terhadap semua komponen yang terlibat.

ASME VIII (American Society of Mechanical Engineers Boiler and Pressure Vessel Code) adalah kode standar yang digunakan untuk perancangan dan konstruksi bejana bertekanan, termasuk boiler. Dalam ASME VIII, terdapat beberapa jenis boiler yang didefinisikan sesuai dengan karakteristik dan tujuan penggunaannya. Berikut adalah beberapa jenis boiler yang umum sesuai dengan ASME VIII:
  1. Fire-Tube Boilers (Boiler Tabung Api):

    • Fire-tube boilers memiliki pipa atau tabung di dalam tungku yang diberikan panas dari pembakaran bahan bakar di luar pipa.
    • Gas panas melewati pipa dan air di sekitarnya, menghasilkan uap.
  2. Water-Tube Boilers (Boiler Tabung Air):
    • Water-tube boilers memiliki pipa atau tabung yang berisi air, dan panas dari pembakaran bahan bakar melewati pipa tersebut.
    • Uap dihasilkan ketika air dalam pipa dipanaskan oleh gas panas eksternal.
  3. Electric Boilers (Boiler Listrik):
    • Electric boilers menggunakan elemen pemanas listrik untuk memanaskan air dan menghasilkan uap.
    • Tidak melibatkan pembakaran bahan bakar, tetapi memanfaatkan energi listrik.
  4. Package Boilers (Boiler Paket):
    • Package boilers adalah tipe boiler yang dirancang dan dipasang sebagai unit tunggal, termasuk semua peralatan dan kontrol yang diperlukan.
    • Umumnya mudah diinstal dan digunakan untuk berbagai aplikasi industri.
  5. High-Pressure Boilers (Boiler Tekanan Tinggi):
    • High-pressure boilers dirancang untuk menghasilkan uap dengan tekanan tinggi, biasanya digunakan dalam aplikasi industri yang memerlukan tenaga listrik atau proses berat.
  6. Low-Pressure Boilers (Boiler Tekanan Rendah):
    • Low-pressure boilers menghasilkan uap dengan tekanan yang lebih rendah, biasanya digunakan dalam aplikasi pemanasan dan pendinginan.
  7. Superheated Boilers (Boiler Superheated):
    • Superheated boilers memiliki superheater tambahan yang meningkatkan suhu uap di atas suhu jenuh untuk meningkatkan efisiensi.
  8. Industrial Boilers (Boiler Industri):

    • Kategori ini mencakup berbagai jenis boiler yang digunakan dalam berbagai industri, termasuk pabrik kimia, petrokimia, makanan, dan lainnya.

Perlu diingat bahwa ASME VIII merinci persyaratan desain, material, pengujian, dan inspeksi untuk berbagai jenis bejana bertekanan, termasuk boiler. Setiap jenis boiler memiliki karakteristik dan keunggulan yang berbeda, tergantung pada kebutuhan aplikasi spesifik. Desain dan konstruksi boiler harus mematuhi persyaratan ASME VIII untuk memastikan keamanan, keandalan, dan efisiensi operasional.