Apa itu Ketel Uap atau Steam Boiler? Ketel uap atau steam boiler adalah sistem pemanas penghasil uap. Alat ini menghasilkan energi dengan memanaskan air untuk mendapatkan uap. Steam Boiler adalah penukar panas yang menghasilkan uap untuk penggunaan luar dan memiliki ruang bakar dan wadah air. Beberapa jenis ketel uap atau steam boiler termasuk yang sangat kecil dan yang besar sesuai kebutuhan.
Ketel uap membakar bahan bakar untuk memanaskan air. Kombinasi panas dan air menghasilkan uap. Ada tiga bentuk panas yang digunakan untuk menghasilkan uap: radiasi, konveksi, dan konduksi.
Jenis Ketel Uap atau Boiler Ketel uap ditentukan oleh konstruksi, portabilitas, jenis tabung, jenis bahan bakar, dan tekanan yang dihasilkannya. Ketika boiler pertama kali diperkenalkan, mereka seefisien boiler modern tetapi berbahaya karena hanya ada sedikit mekanisme kontrol. Ukuran, bahan bakar, dan dimensi boiler berubah sesuai dengan pekerjaan yang dirancang untuk industri tempatnya digunakan. Jenis bahan bakar meliputi listrik, kayu, gas alam, batu bara, dan bahan bakar fosil. Perbedaan antara bahan bakar adalah biaya, ramah lingkungan, dan efisiensinya. Karena permintaan listrik dan pembangkit listrik meningkat, bahan bakar alternatif telah dikembangkan, termasuk biomassa dan sampah.
Boiler Air Panas Boiler air panas adalah tangki yang mentransfer panas ke air yang disirkulasikan untuk keperluan pemanasan. Mereka terbuat dari baja tahan karat, besi tuang, aluminium, dan baja dan mampu menahan suhu dan tekanan yang meningkat.
Jenis-jenis ketel air panas ditentukan oleh sistem pipanya, yang bisa berupa api atau air. Boiler air panas pipa api (fire tube) memiliki pipa yang direndam dalam air; panas bergerak melalui pipa dan memanaskan air di sekitar pipa. Boiler pipa air (water tube) memiliki air di dalam pipa yang bersirkulasi saat pipa dipanaskan.
Boiler Listrik Boiler listrik menggunakan elemen listrik untuk menghasilkan panas; ini adalah metode pemanasan yang lebih cepat dan lebih efisien. Ini adalah sistem yang ramah lingkungan dan lebih bersih karena tidak memerlukan pembakaran bahan bakar. Boiler listrik lebih tahan lama, membutuhkan lebih sedikit pembersihan, dan bebas perawatan. Satu faktor yang harus dikontrol dengan ketel listrik adalah penumpukan kerak di reservoir air.
Boiler Gas Ketel uap gas atau boiler gas ditenagai oleh gas alam atau propana dan lebih efisien daripada ketel standar. Bahan bakar untuk boiler gas disalurkan ke boiler dari sumber luar yang terhubung langsung ke boiler. Distribusi panas menggunakan ketel uap gas tergantung pada konfigurasinya. Ketel uap gas dapat digunakan untuk keperluan industri dan aplikasi tekanan rendah.
Boiler Tekanan Rendah Ketel uap bertekanan rendah mentransfer panas pada tekanan antara 10 dan 15 psi dengan suhu 300° F (149° C). Jenis ketel ini digunakan di mana perubahan suhu yang cepat tidak diperlukan, di mana diperlukan suhu yang konsisten. Popularitas ketel uap bertekanan rendah disebabkan oleh kecepatan pengiriman uapnya; mereka dapat melakukannya jauh lebih cepat daripada ketel uap bertekanan tinggi.
Boiler Tekanan Tinggi Ketel uap bertekanan tinggi menciptakan tekanan berlebihan pada peralatan dan mesin bertenaga. Tenaga ketel uap bertekanan tinggi dihasilkan oleh pompa yang memaksa uap bertekanan tinggi masuk ke dalam sistem sirkulasi. Untuk diklasifikasikan sebagai ketel uap tekanan tinggi, ketel harus mampu menghasilkan tekanan antara 15 psi dan 800 psi pada suhu yang melebihi 250° F (121° C).
Untuk keamanan dan efisiensi, ketel uap bertekanan tinggi dipantau secara teratur untuk tekanan yang dihasilkan dan suhunya. Beban tekanan tinggi dari ketel uap tekanan tinggi diklasifikasikan sebagai batch atau kontinyu, dengan batch digunakan untuk permintaan jangka pendek dan kontinyu digunakan untuk permintaan jangka panjang.
Boiler Minyak Ketel uap minyak beroperasi dengan prinsip yang sama dengan ketel gas; minyak dinyalakan di ruang bakar, bukan gas. Minyak yang terbakar memanaskan penukar yang memanaskan air. Ketel uap minyak dapat mencapai efisiensi lebih dari 90%. Meskipun lebih mahal daripada ketel uap gas, mereka cenderung memiliki umur dua kali lipat dari ketel gas.
Salah satu perhatian dengan boiler minyak adalah kebutuhan tangki minyak di dalam atau di luar yang harus diisi ulang secara teratur untuk menyediakan pasokan bahan bakar yang konstan.
Boiler Pipa Air Boiler pipa air melewatkan air melalui pipa-pipa boiler. Api yang tercipta di ruang pembakaran membakar bagian luar pipa dan memanaskan pipa, sehingga memanaskan air. Desain ketel ini menghasilkan uap bertekanan tinggi melalui tekanan tangensial di dalam pipa, yang dikenal sebagai tekanan hoop; itu adalah tekanan yang diterapkan pada keliling pipa dan seperti tekanan yang diterapkan pada pita tong kayu saat diisi.
Ada berbagai jenis boiler pipa air yang telah digunakan sejak pengembangan boiler pertama, tetapi secara bertahap berubah selama berabad-abad.
Boiler La Mont, Boiler Benson, dan Boiler Loeffler Ketel uap La Mont, Benson, dan Loeffler menggunakan sirkulasi paksa dan kipas angin untuk menghasilkan uap dalam jumlah besar dengan efisiensi tinggi. Diameter kecil, tabung dengan jarak dekat memiliki air yang dipaksa melaluinya oleh pompa sentrifugal. Efisiensi La Mont, Benson, dan Loeffler disebabkan oleh economizer yang memanaskan air menggunakan gas cerobong atau pipa dari ruang bakar.
Boiler Pipa Api Dalam ketel uap pipa api, tabung pada ketel dipanaskan, dan air bersirkulasi di sekitar pipa. Panas di dalam pipa dihasilkan oleh gas yang dipanaskan oleh batu bara atau minyak, dan dipindahkan melalui konduksi termal ke air untuk menghasilkan uap. Ketel uap pipa api menghasilkan uap bertekanan rendah. Ada tiga jenis utama ketel uap pipa api: Cochran, lokomotif, dan Lancashire.
Ketel uap pipa api dapat dilengkapi dengan economizer untuk meningkatkan efisiensi dan sistem pemulihan panasnya.
Boiler Shell Shell boiler memiliki permukaan perpindahan panas yang tertutup dalam shell yang biasanya terbuat dari baja. Beberapa kombinasi tata letak pipa digunakan; tata letak pipa menentukan jumlah lintasan panas sebelum dibuang. Shell boiler, juga dikenal sebagai cerobong asap, memiliki konfigurasi tangki air yang panjang dengan pipa api. Panas dari tungku atau ruang pembakaran melewati pipa api ini untuk memanaskan air.
Bentuk paling awal dari boiler jenis ini adalah boiler Cornish, yang terdiri dari silinder panjang dengan satu cerobong atau pipa besar yang berisi panas atau api. Itu digantikan oleh ketel uap Lancashire, yang memiliki dua cerobong asap untuk api.
Ketel uap shell, juga dikenal sebagai ketel cangkang dan pipa, adalah bentuk paling sederhana dari ketel yang menghasilkan uap secara efisien dan ekonomis.
Ketel uap atau boiler adalah alat konversi energi yang mengubah air menjadi uap dengan cara pemanasan. Panas yang dibutuhkan air untuk penguapan tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar pada ruang bakar ketel uap. Uap atau energi kalor yang dihasilkan ketel uap tersebut dapat digunakan pada semua peralatan yang membutuhkan uap di pabrik / industri.
Fungsi Boiler adalah sebuah bejana tertutup, yang dapat membentuk uap dengan tekanan lebih dari 1 atmosfir, yaitu dengan jalan memanaskan air ketel yang ada di dalamnya dengan gas-gas steam dari hasil pembakaran. Boiler ada dua macam yaitu Boiler pipa api dan boiler pipa air. Masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan.
Boiler pipa api , dimana proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas yang dihasilkan dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air
Boiler pipa air , dimana proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air , dimana didalam pipa air ini air yang mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut terhadap air tersebut.
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. 1. Boiler pipa api memiliki keuntungan sebagai berikut: 2. Konstruksi yang relatif lebih kuat. 3. Biaya perawatan murah. 4. Pengoperasian dan perawatan mudah. 5. Flexibilitas dalam pengaturan dan perubahan beban pada saat pengoperasiannya.
Akan tetapi, terdapat juga beberapa hal yang tidak menguntungkan, diantaranya: 1. Kapasitas kecil 2. Efisiensi termal rendah 3. Lambat mencapai tekanan kerja maksimum
Perlengkapan Boiler
Klep pemakaian uap utama (Main steam stop valve)
Klep uap bantu (Auxiliary Steam valve)
Klep induk pengisian air (Main water feed valve)
Klep bantu perigisian air (Auxiliary water feed valve)
Klep keamanan (Safety valve)
Pengukur air (Water gauge)
Pengukur tekanan (Pressure gauge)
Permukaan klep penghembus (Surface blow off valve)
Ruang busa (Scum pan)
Klep penghembus (Boiler bottom Blow off valve)
Penghembus keluar kapal (Ship side blow off blow off cock)
Salino meter (salinometer cock)
(Hidrokineter)
Pada gambar, beberapa perlengkapan serta komponen-komponen yang membantu kinerja pada boiler sehingga boiler berjalan dengan maksimal dan menghasilkan uap serta panas yang di butuhkan.
a. Katup keamanan (safety valve). Katup ini mengalirkan uap dari ketel. Ada katup uap utama untuk mengalirkan uap kemesin induk dan katup uap bantu bagi mesin-mesin bantu dan secara otomatis katup ini akan tertutup jika uap panas berlebih.
Safety Valve
b. Katup pengisian (Water feed valve). Adalah katup yang mengatur jumlah air yang di isikan ke ketel. Selain katup air (water stop valve) juga terdapat katup pengatur pengisian (feed check valve) untuk mencegah aliran balik dari ketel.
c. Katup Keamanan ( Safety Valve ) Merupakan katup untuk memelihara keamanan ketel dengan cara melepaskan uap secara automatis jika tekanan uap dalam ketel melampaui nilai yang di tentukan.
d. Gelas penduga (water gauge). Merupakan alat untuk menunjukkan tinggi permukaan air dalam ketel. Ada berbagai jenis. Jika permukaan air dalam ketel terlalu rendah, permukaan pemanas akan terlalu panas sehingga berbahaya. Sebaliknya, jika terlalu tinggi, uap akan tercampur tetes – tetes air sehingga mengganggu jalannya mesin. Karena itu, permukaan air harus dijaga berada pada tinggi yang normal.
e. Pengukur tekanan (pressure gauge)
Merupakan alat untuk menunjukkan tekanan uap dalam ketel. Pada umumnya, digunakan pengukur tabung bourdon
f. Katup-katup lain. Selain katup – katup tersebut diatas, ketel dilengkapi pula dengan katup pembuang (blow off valve) untuk membuang kotoran dari air ketel, katup salino meter untuk mengambil contoh air ketel bagi pemeriksaan, katup pembersih udara (air purge valve) dan katup kontrol bagi sirene atau suling uap.
Komponen utama Boiler
Drum Ketel: a. Sebagai “steam separators” dan“purificators”. b. Sebagai pencampur air agar homogen. Komponen ini termasuk komponen yang perlu diperiksa ketika melakukan perawatan boiler.
Superheater ,digunakan untuk memanaskan uap jenuh yang terpisah di dalam drum uap. Dalam beberapa bagian uap tersebut hanya dipanaskan sedikit di atas titik saturasi dimana dalam bagian yang lain mungkin dipanaskan sampai temperatur yang signifikan untuk penambahan penyimpanan energi. Bagian superheater ini normalnya diletakkan dalam aliran gas yang lebih panas, di depan evaporator.
Economizer digunakan untuk pemanasan awal feedwater sebelum uap dipindahkan melalui superheater atau steam outlet dan air keluar melalui blowdown. Pada umumnya economizer diletakkan di dalam gas yang lebih dingin pada bagian hilir (down stream) evaporator. Jika ingin melakukan perawatan boiler, periksalah economizer ini.
Evaporator,merupakan bagian yang berfungsi menaikkan temperatur air mencapai titik didih. Pada evaporator terjadi peristiwa perubahan fase dari cair menjadi uap. Jika ingin melakukan perawatan boiler, periksalah bagian evaporator ini karna bagian evaporator merupakan alat bantu penting bagi boiler dan merupakan alat bantu pembuatan uap yang efektif
