Bagian-Bagian Boiler Uap Dan Fungsinya

          Komponen utama boiler terdiri dari furnace, membrane walls, boiler shell, economizer, cyclone, water storage tank, deaerator, coal bunker, hopper, conveyor dan chimney.
Berikut akan dibahas satu per satu: 

1.   Furnace

Furnace atau juga sering disebut dengan tungku pembakaran adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk pemanasan. Nama itu berasal dari bahasa latin Fornax yang sama artinya dengan oven. Kadang –kadang orang juga menyebut dengan kiln. Proses perpindahan panas pada furnace terjadi dengan tiga cara: 

• Perpindahan panas secara radiasi, dimana akan terjadi pancaran panas dari api dan akan diserap oleh fluida yang mengalir air didalamnya.
• Perpindahan panas secara konduksi, panas mengalir melalui hantaran dari sisi pipa yang menerima panas kedalam sisi pipa yang memberi panas pada air.
• Perpindahan panas secara konveksi, panas yang terjadi dengan singgungan molekul-molekulair sehingga panas akan menyebar ke setiap aliran air.

2. Membrane Wall

Dinding terdiri dari tubes / pipa-pipa yang disatukan oleh membran, oleh karena itu disebut dengan membrane wall. Di dalam membrane wall tersebut mengalir air yang akan dididihkan. Konstruksi tubes / pipa-pipa adalah dari bawah ke atas dimana bagian bawah pipa berisi air yang lebih berat massanya dan diharapkan pada bagian atas sudah menjadi uap melalui proses pembakaran yang mana uap massanya lebih ringan akan naik ke atas secara alamiah.

Membrabe wall mempunyai dua header pada bagian bawahnya yang berfungsi untuk menyalurkan air dari downcomers. Downcomers merupakan pipa yang menghubungkan steam drum dengan bagian bawah low header. Untuk mencegah penyebaran panas dan untuk meminimalkan kontak sentuh dengan manusia, maka disisi luar dari membrane wall di pasang dinding isolasi yang terbuat dari rockwool wire blanket. 

3. Boiler Shell

Boiler shell pada gambar diatas adalah tipe fire tube. Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam.

 Fungsi dari boiler adalah:

·         menampung air yang akan dipanaskan pada pipa-pipa penguap (membrane wall) dan menampung uap dari membrane wall dan tube bundle sebelum dialirkan ke pabrik atau ruang produksi.

·         Memisahkan uap dan air yang hasil pemanasan di ruang bakar (furnace).

·         Mengatur kualitas air, dengan membuang kotoran-kotoran terlarut di dalam boiler melalui continuous blowdown.

·         Mengatur level permukaan air sehingga tidak terjadi kekurangan air saat boiler beroperasi, karena jika terjadi kekurangan air dapat menyebabkan overheating pada pipa.

Level air dari drum harus selalu dijaga agar selalu tetap pada ketinggian yang telah ditetapkan sehingga banyaknya air pengisi yang masuk ke boiler sebanding dengan banyaknya uap yang meninggalkan boiler agar level air dapat konstan.

4. Economizer

Economizer menyerap panas dari gas hasil pembakaran setelah melewati boiler, untuk memanaskan air pengisi sebelum masuk ke boiler. Panas yang diberikan ke air berupa panas sensible (panas yang menyebabkan kenaikan temperatur tetapi phasa/wujud tidak berubah). Pemanasan air ini dilakukan agar perbedaan temperatur antara air pengisi dan air yang ada dalam boiler tidak terlalu jauh, sehingga tidak terjadi thermal stress (tegangan yang terjadi karena pemanasan) di dalam boiler. Selain itu dengan memanfaatkan gas sisa pembakaran, maka akan meningkatkan efisiensi dari boiler dan proses pembentukan uap lebih cepat. Economizer berupa pipa-pipa air yang dipasang di tempat yang dilalui gas hasil pembakaran.

Perpindahan panas yang terjadi di economizer terjadi dengan arah aliran kedua fluida berlawanan (counter flow). Air pengisi boiler drum mengalir ke atas menuju boiler, sedangkan udara pemanas mengalir ke bawah. 

5. Cyclone

         Cyclone adalah salah satu pengumpul debu yang menggunakan prinsip gaya sentifugal untuk memisahkan partikel debu dengan udara dengan berdasarkan pada perbedaan massa jenis dari udara dan partikulat.

Komponen pada cyclone terdiri dari :

• Silinder vertikal yg berbentuk kerucut (cone) dengan bagian bawah membentuk corong.
•  Dirty air inlet pada bagian atas.
• Inner silinder dan clean air outlet.
• Dust bin pada bagian bawah untuk menampung partikel debu. 

Prinsip kerja cyclone adalah sebagai berikut:

·          Partikel dari flue gas dipisahkan dengan cara membuat suatu gaya sentrifugal.

·          Flue gas yang banyak mengandung partikel debu masuk ke inlet cyclone dan diputar di bagian cyclone cone dengan tujuan untuk memisahkan partikel debu dan udara menggunakan prinsip perbedaan berat. Partikel debu yg lebih berat dari udara akan turun dan jatuh ke dust bin.

Performance cyclone sangat dipengaruhi oleh:

·         Ukuran partikelnya, karena menurut hukum stroke menyebutkan bahwa diameter partikel berbanding lurus dengan terminal setting velocity sehingga semakin besar ukuran partikel maka efisiensi cyclone akan semakin meningkat.

·         Semakin kecil diameter dari cyclone cone maka semakin tinggi efisiensinya. 

·         Semakin besar viskositas maka efisiensi cyclone semakin kecil.

6. Water Storage Tank dan Deaerator

Water storage tank adalah alat yang digunakan untuk menampung air dari water softener menuju boiler. Selain menampung air, pemanas awal juga terjadi disini sebelum dipanaskan lagi di economizer. Sumber panas diambil melalui pipa steam injection line dan temperatur didalam water storage tank bisa mencapai lebih dari 100⁰C. Water storage tank juga dilengkapi dengan level gauge untuk melihat level air di dalam dan dilengkapi juga dengan sensor-sensor.

Deaerator merupakan tangki yang berfungsi untuk memisahkan oksigen dari air  karena kadar O₂ yang terlalu tinggi di air softener dapat menyebabkan korosi pada pipa di boiler dan pipa-pipa pendukung lainnya. Deaerator bekerja berdasarkan sifat dari oksigen yang kelarutannya pada air akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu.

  
7. Coal Bunker

Coal bunker merupakan  tempat penyimpanan akhir batubara yang ditampung dalam bunker (silo) sebelum digunakan sebagai bahan bakar.  Pada coal bunker diberi alat pendeteksi ketinggian atau level indicator, sehingga apabila coal bunker sudah penuh, maka secara otomatis batubara yang masuk ke coal bunker melalui conveyor akan stop.

 

8. Hopper

Hopper adalah alat penyimpanan bahan bakar seperti silo namun memiliki diameter yang pada umumnya lebih besar dari silo. Alat penyimpanan ini biasanya terbuat dari carbon steel dimana bagian bawah berbentuk kerucut untuk memperkecil titik pengeluaran batubara yang tepat dibawahnya terdapat konveyor untuk memindahkan dari hopper ke coal bunker.

9. Conveyor

Conveyor adalah suatu alat yg digunakan untuk memindahkan barang dari satu tempat ke tempat lain. Conveyor biasanya digunakan untuk memindahkan barang yang bersifat kontinyu dan berkesinambungan, dalam hal ini memindahkan barubara dari hopper ke coal bunker.