KLASIFIKASI KETEL UAPSEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INDUSTRI

Ketel Uap atau Boiler adalah alat pembangkit uap (steam generator) atau dengan kata lain Ketel Uap adalah alat untuk membuat uap pada tekanan (p = bar) dan temperatur (t = 0C) tertentu

Ketel Uap termasuk dalam kelompok mesin pembakaran luar (external combustion engine) karena sebelum melakukan kerja, fluida sebagai media pembakarannya dilakukan diluar sistim

Berbeda dengan internal combustion engine = mesin pembakaran dalam dimana pembakarannya dilakukan didalam satu sistim

Steam Engines(External Combustion)

Ketel menerima panas dari sumber panas yg dipergunakan utk memanaskan air agar diperoleh uap dan Ketel tidak melakukan / menerima kerja

Kecepatan uap masuk dan kecepatan uap uap keluar diusahakan sedemikian rupa sehingga energi kinetik aliran sangat kecil dan dapat diabaikan

.skema diagram aliran uap

Steam plant cycle

Klasifikasi Ketel Uap

Berdasarkan Tipe Pipa 1. Fire Tube

2. Water Tube

Fire Tube

Tipe boiler pipa api memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang rendah.

Cara kerja : Proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas yang dihasilkan dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Besar dan konstruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan boiler tersebut.

2. Water TubeTipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang tinggi.

Cara Kerja : Proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudian steam yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuah steam-drum.

Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan primary superheater baru steam dilepaskan ke pipa utama distribusi.

Didalam pipa air, air yang mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut di dalam air tesebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus diperhatikan terhadap tipe ini.

Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa.

No.Tipe BoilerKeuntunganKerugian1Fire TubeProses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkan setting khususTekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 barInvestasi awal boiler ini murahKapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tubeBentuknya lebih compact dan portableTempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya.Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boilerNilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack2Water TubeKapasitas steam besar sampai 450

TPHProses konstruksi lebih detailTekanan operasi mencapai 100 barInvestasi awal relatif lebih mahalNilai effisiensinya relatif lebih tinggi dari fire tube boiler Penanganan air yang masuk ke dalam boiler perlu dijaga, karena lebih sensitif untuk sistem ini, perlu komponen pendukung untuk hal iniTungku mudah dijangkau untuk melakukan pemeriksaan, pembersihan, dan perbaikan.Karena mampu menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang lebih besar, maka konstruksinya dibutuhkan area yang luas

Lebih lanjut jenis ketel uap berdasarkan tipe pipa

1. Ketel Pipa Api (fire tube)

2. Ketel Pipa Air (water tube)

3. Ketel Tekanan Tinggi

Jenis NamaTekanan p (bar)KapasitasS (ton/jam)Ketel Pipa ApiKetel CronwallKetel LancashireKetel Scots & Scots kembarKetel Kereta ApiKetel KombinasiKetel TegakKetel Cochran1 s/d 1620

Jenis NamaTekanan p (bar)KapasitasS (ton/jam)Ketel Pipa AirKetel SeksiKetel YarrowKetel D Ketel Pancaran

40 s/d 120200

Jenis NamaTekanan p (bar)KapasitasS (ton/jam)Ketel TekananTinggiKetel Binaire CycleKetel LofflerKetel BensonKetel SulzerKetel VeloxKetel Nuklir Ketel Mercury >120200

Ketel Pipa ApiDisebut Ketel Pipa Api karena untuk membuat uap, didalam pipa terdapat api dan diluar pipa terdapat air yang diubah menjadi uap

Ketel Schot dengan tiga silinder api

Ketel Pipa AirKetel pipa air merupakan kebalikan dari ketel pipa api, dimana didalam pipa terdapat air dan diluar pipa adalah api

Ketel Tekanan TinggiSistimnya sama dengan ketel pipa air hanya saja sirkulasi air menjadi uap (atau sebaliknya) pada ketel pipa air terjadi secara alami, tidak demikian pada ketel tekanan tinggi sirkulasi dilakukan dengan paksa pada tekanan tinggi

Berdasarkan bahan bakar yang digunakan

Solid FuelOil FuelGas FuelElectrical

Solid FuelTipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler tipe listrik.

C ara kerj a : Pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.

b. . Oil FuelTipe boiler bahan bakar cair memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dbandingkan dengan boiler bahan bakar padat dan listrik.

Cara kerja : Pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar cair (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan sumber panas.

c. Gaseous FuelTipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakar.

Cara kerja : Pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen dan sumber panas.

d. ElectricTipe boiler listrik memiliki karakteristik : harga bahan baku pemanasan relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair. Nilai effisiensi dari tipe ini paling rendah jika dbandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakarnya.

Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai sumber panas.

Tabel : Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.

No.Tipe BoilerKeuntunganKerugian1Solid FuelBahan mudah didapatkan.Sisa pembakaran sulit dibersihkanMurah konstruksinya.Sulit mendapatkan bahan yang baik.2Oil FuelSisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan.Harga bahan paling mahal.Bahan bakunya mudah didapatkan.Mahal konstruksinya.3Gaseous FuelHarga bahan bakar paling murah.Mahal konstruksinya.Paling baik nilai effisiensinya.Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi.4ElectricPaling mudah perawatannya.Paling buruk nilai effisiensinya.Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya.Temperatur pembakaran paling rendah.

Berdasarkan kegunaan boiler1. Power Boiler2. Industrial Boiler3. Commercial Boiler4. Residential Boiler5. Heat Recovery Boiler

1. Power BoilerTipe power boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steam digunakan untuk menjalankan proses industri.

Cara kerja : Steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar, sehingga mampu memutar steam turbin dan menghasilkan listrik dari generator.

2. Industrial BoilerTipe industrial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses industri dan sebagai tambahan pemanas.

Cara kerja : Steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang sedang.

3. Commercial BoilerTipe commercial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai tambahan untuk menjalankan proses operasi komersial. Cara kerja : Steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang rendah. 4. Residential BoilerTipe residential boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan. Cara kerja : Steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah

5. Heat Recovery BoilerTipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai. Hasil steam ini digunakan untuk menjalankan proses industri.Cara kerja : Steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar.

Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan

No.Tipe BoilerKeuntunganKerugian1Power BoilerDapat menghasilkan listrik dan sisa steam dapat menjalankan proses industri.Konstruksi awal relatif mahal.Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggiPerlu diperhatikan faktor safety.2Industrial BoilerPenanganan boiler lebih mudah.Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.Konstruksi awal relatif murah.3Commercial BoilerPenanganan boiler lebih mudah.Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.Konstruksi awal relatif murah.4Residential BoilerPenanganan boiler lebih mudah.Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.Konstruksi awal relatif murah.5Heat Recovery BoilerPenanganan boiler lebih mudah.Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah.Konstruksi awal relatif murah.

Berdasarkan konstruksi boiler

Package Boiler Site Erected Boiler1. Package BoilerTipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler.

2. Site Erected BoilerTipe site erected boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman dilakukan per komponen

Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.

No.Tipe BoilerKeuntunganKerugian1Package BoilerMudah pengirimannya.Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya.Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan setelah pengiriman.Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen boiler.2Site Erected BoilerTekanan dan kapasitas kerjanya dapat disesuaikan keinginan.Sulit pengirimannya, memakan biaya yang mahal.Komponen-komponen boiler dapat dipadukan dengan produsen lain.Perlu waktu yang cukup lama setelah boiler berdiri, setelah proses pengiriman.

Berdasarkan tekanan kerja boiler : 1. Low Pressure Boilers High Pressure Boilers1. Low Pressure BoilersTipe low pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan dibawah 160 psig atau temperatur dibawah 250 0F

2. High Pressure BoilersTipe high pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan steam operasi diatas 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan diatas 160 psig atau temperatur diatas 250 0F

Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.

No.Tipe BoilerKeuntunganKerugian1Low PressureTekanan rendah sehingga penanganannya tidak terlalu rumitTekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat membangkitkan listrik.Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler2High PressureTekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu diperhatikan aspek keselamatannya.Area yang dibutuhkan besar dan biaya konstruksi lebih mahal dari low pressure boiler

Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar

Stoker CombustionPulverized Coal Fluidized CoalFiring Combustion1. Stoker CombustionTipe stoker combustion memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar padat untuk melakukan pembakaran, bahan bakar padat dimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui conveyor ataupun manual. Tipe ini memiliki sisa pembakaran yang harus diatangani berupa bottom ash atau fly ash yang dapat mencemari lingkungan.

2. Pulverized Coal Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan ball mill atau roller mill sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 1 mm. kemudian batu bara berupa bubuk ini disemprotkan ke dalam ruang pembakaran.

Fluidized Coal

Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan crusher, sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 2 mm. Pada proses ini pembakaran dilakukan dalam lapisan pasir, batu bara akan langsung membara jika mengenai pasir.

Firing Combustion

Tipe firing memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar cair, padat, dan gas untuk melakukan pembakaran, pemanasan yang terjadi lebih merata.

Cara kerja : bahan bakar cair digunakan sebagai preliminary firing fuel dimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah tercapai temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal nozzle atau gas nozzle.

Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.

No.Tipe BoilerKeuntunganKerugian1Stoker CombustionKonstruksinya relatif sederhana. Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyakPanas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung.Effisiensi relatif rendah2PulverizedEfisiensi relatif tinggiKonstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran.3Fluidized Bed Efisiensi relatif tinggiKonstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C sehingga tidak menimbulkan NOX 4FiringLimbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikitKonstruksi relatif rumit, perlu nozzle.Panas yang dihasilkan lebih merataEffisiensi relatif lebih baik

Berdasarkan material penyusun boiler SteelCast Iron1. SteelTipe boiler dari bahan steel memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam.

2. Cast IronTipe boiler dari bahan cast iron memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steamKeuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.

No.Tipe BoilerKeuntunganKerugian1SteelKuat dan tahan lama.Biaya relatif mahal.Dapat dialiri steam untuk tekanan tinggi.Konstruksi lebih rumit.2Cast IronBiaya relatif murah.Rentan dan mudah rusak.Konstruksi lebih sederhana.Dapat dialiri steam untuk tekanan yang terbatas.