Mechanical Engineering Ismanto Alpha's

Boiler atau ketel uap merupakan suatu pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas. Energi panas ini akan dimanfaatkan untuk proses pendidihan (boiling) air menjadi uap air. Uap air yang terbentuk masih bersifat jenuh sehingga perlu ada pemanasan lanjut untuk menghasilkan uap superpanas yang akan mempunyai sifat-sifat seperti gas sempurna. Uap superpanas tersebut digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin uap sebagai penggerak mula (prime mover) (Muin, 1988).
1. Berdasarkan pemakaiannya, ketel dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel stasioner (stasionary boiler) atau ketel tetap
Yang termasuk dalam ketel ini adalah ketel-ketel yang didudukkan di atas fondasi yang tetap, seperti boiler untuk pembangkit tenaga, untuk industri dan lain-lain.
b.Ketel mobil (mobile boiler) ketel pindah
Ketel ini merupakan jenis ketel yang dipasang pada pondasi yang berpindah-pindah (mobile), seperti boiler lokomotif, loko mobil dan ketel panjang serta yang lain termasuk ketel kapal (marine boiler).
2. Berdasarkan letak dapur (furnace position), diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan sistem pembakaran di dalam (internal fire steam boiler), dalam hal ini dapur berada pada bagian dalam ketel. Kebanyakan digunakan dalam ketel pipa api.
b. Ketel dengan system pembakaran di luar (outernally fire steam boiler), dalam hal ini dapur berada di luar ketel dan sering digunakan pada ketel pipa air.
3. Menurut jumlah lorong (boiler tube), dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler).
Pada jenis ini hanya terdapat satu lubang saja, apakah itu merupakan lubang api maupun lubang air.
b. Ketel dengan lorong ganda (multy tube steam boiler)
Contoh dari ketel ini adalah ketel scotch dan multi water tube boiler (ketel B dan W)
4. tergantung pada poros tutup drum (shell), ketel ini diklaisfikasikan:
a. Ketel tegak (vertical steam boiler), seperti ketel cochcram, ketel Clarkson dan sebagainya.
b. Ketel mendatar (horizontal steam boiler), seperti ketel Cornish, Lancashire, scoth dan lain sebagainya.
5. Menurut bentuk dan letak pipa, diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan pipa lurus, bengkok, dan lekuk-lekuk (straight, bent, and sinous tubuler heating)
b. Ketel dengan pipa miring-datar dan miring-tegak (horizontal, incliened or vertical tubeler heating surface)
6. Menurut sistem peredaran air ketel (water circulation), dibedakan menjadi:
a. Ketel dengan peredaran alami (natural circulation steam boiler)
Pada ketel ini, peredaran air dalam ketel terjadi secara alami, yaitu air yang ringan naik sedang air yang berat turun sehingga terjadi aliran konveksi alami. Ketel yang beroperasi secara aliran alami adalah ketel lanchasire, babcock dan Wilcox, dan lain-lain.
b. Ketel dengan peredaran paksa (force circulation steam boiler).
Pada ketel dengan aliran paksa, aliran paksa diperoleh dari sebuah pompa centrifugal yang digerakkan dengan elektrik motor. Ketel aliran paksa dipakai pada ketel-ketel yang bertekanan tinggi seperti La-Mont Boiler, Benson Boiler, Luffer Boiler, dan Velcan Boiler.
7. Tergantung dari sumber panasnya (heat surface) untuk pembuatan uap, ketel jenis ini dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel uap dengan bahan bakar alami
b. Ketel uap dengan bahan bakar buatan
c. Ketel uap dengan dapur listrik
d. Ketel uap dengan energi nuklir
8. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka ketel dapat diklasifikasikan sebagai berikut ( United Nations Environment Programme, 2006)
1. Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman fire tube boilers mampu menghasilkan uap sebesar 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya.
2. Water Tube Boiler
Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Karakteristik water tube boilers sebagai berikut:
 Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran
 Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air.
 Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.

3. Paket Boiler
Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:
 Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat.
 Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas konvektif yang baik.
4. Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (CFB)


Pembakaran dengan fluidized bed (CFB) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistim pembakaran yang konvensional dan memberikan banyak keuntungan – rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler fluidized bed memiliki kisaran kapasitas bahan bakar yang digunakan antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam.

5. Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler
Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah dengan sebuah fluidized bed combustor.

6. Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler
Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Sistim PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau pembangkit tenaga dengan siklus gabungan/ combined cycle. Operasi combined cycle (turbin gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.

7. Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)
Boiler CFBC pada umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan lebih dari 75 – 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik tungku boiler CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2 yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.

8. Stoker Fired Boilers
Diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chain-gate atau traveling-gate stoker.