Prinsip Kerja Boiler CFB.pptx

TRAINING
PRINSIP KERJA BOILER CFB
PT. MERAK ENERGI INDONESIA
TRAINING RESEARCH & DEVELOPMENT DEPARTMENT @2023

PRINSIP KERJA BOILER CFB
Steam Generator, Boiler, Pesawat Uap & Ketel Uap

Pesawat Uap :
Ketel Uap :
DEFINISI
Ketel uap dan alat-alat lainnya yang dengan peraturan pemerintah
ditetapkan demikian, langsung atau tidak langsung berhubungan
(atau tersambung) dengan suatu ketel uap dan diperuntukkan
dengan tekanan yang lebih besar (tinggi) dari tekanan udara (Pasal 1
Undang-Undang Uap 1930)
Pesawat yang digunakan untuk menghasilkan uap atau stoom yang
dipergunakan di luar pesawatnya.
P  ½ kg/cm2  Ketel uap

• Pemanas air awal (economizer)
• Pemanas lanjut uap (superheater)
• Penguat air suling (penampung uap)
Ketel Uap terdiri dari :
• Drum uap (header atas)
• Drum air (header bawah) Mud Drum
• Dapur/lorong air (furnace)
• Pipa penguap (tube)
• Pedoman tekanan (pressure gauge)
• Gelas pedoman/penduga (water glass)
• Katup pengaman (safety valve)
DEFINISI

• Pompa air masuk (feed water pump)
• Peralatan buangan air (blow out water equipment/blow down)
• Ventilasi udara (air ventilation)
• Sistem kontrol otomatis (automatic control system)
• Cerobong asap (stack-smook duct) Chimney
• Peralatan perpindahan bahan bakar (fuel transfer equipment)
• Peralatan penampung abu (bone/Ash Hopper)
• Penangkap debu (dust collector/ESP)
• Peralatan pengurai gas belerang (desulfurelite equipment/FGD-
fluegas desulfurization)
• Peniup jelaga (soot blower)
• Pesawat pelepas udara air pengisi ketel uap (deaerator)
• Pengatur kekeringan uap (desuperheater)
• Peralat bakar/pengopakan (burner, rangka bakar)
• dll.
Ketel Uap terdiri dari :

A
B
C D
D’
C’
WATER+STEAM
AREA
SH
STEAM
AREA
WATER
AREA
P2
P1
P3
K E
T
S
0
0°C
O-A : Ice warming
A-B : Ice melting
B-C : Water heating
C-D : Water boiling
D-E : Steam superheating
A-O : Ice cooling
B-A : Ice freezing
C-B : Water cooling
D’-C’ : Steam condensing
E-D’ : Steam expanding
B-E : Process in the boiler
E-D’ : Process in the steam
turbine
D’-C’ : Process in the
condensor
C’-B : Water from
condensor back to the
boiler
K : Critical poin = 3208
Psia (steam & water
properties are
identical)
Proses Penguapan Boiler

1. Daerah uap jenuh (campuran air dan uap) biasanya digunakan untuk
pemanasan/proses industry
2. Daerah uap yang dipanaskan lanjut (superheated steam) biasanya
digunakan untuk turbin uap
3. Keuntungan dari uap pemanasan lanjut adalah :
• Menambah efisensi turbin
• Mencegah kerusakan pada kipas-kipas turbin uap rendah hasil
kondensasi
• Mengurangi kondensasi ketika melalui suatu jalur pipa yang
panjang
4. Proses umum (pemanasan awal) pada air yang masuk akan
meningkatkan efisiensi boiler

• Energi panas relatif dengan tekanan dan
temperature
• Mudah diproses/dihasilkan
• Mudah didapatkan dan ditransportasikan
(diangkutkan)
• Mudah dihasilkan karena sumber air banyak
• Dapat diproses ulang : air  uap  air 
uap
Keuntungan Penggunaan Boiler :

1. Uap jenuh adalah uap yang dalam keadaan seimbang dengan air
yang ada di bawahnya.
2. Uap jenuh adalah uap yang mempunyai tekanan dan temperatur
yang sama dengan tekanan dan temperatur didih air di
bawahnya.
3. Uap jenuh adalah uap yang mempunyai pasangan harga antara
tekanan dan temperatur didihnya.
4. Uap jenuh adalah uap yang apabila didinginkan akan segera
mengembun jadi air.
5. Uap jenuh adalah uap yang bila melakukan ekspansi atau
dibiarkan mengembang akan mengembun jadi air.
Ciri – Ciri Saturated Steam / Uap Jenuh :

1. Uap yang temperaturnya jauh lebih tinggi di atas
temperatur didih air.
2. Uap yang tidak bisa seimbang dengan air.
3. Uap yang tidak mempunyai pasangan harga antara
tekanan dan temperaturnya.
4. Uap yang apabila didinginkan tidak akan segera
mengembun.
5. Uap yang bila melakukan ekspansi tidak akan
mengembun.
6. Tidak dapat membuat uap yang dipanaskan lanjut
dari uap jenuh selama uap tersebut masih
bersinggungan dengan air yang ada di bawahnya.
Ciri – Ciri Superheated Steam / Uap Kering :

Heat Recovery Steam Generator (HRSG)
Fungsi dan konstruksinya sebagaimana boiler terdiri dari
pipa-pipa penguap untuk memproduksi uap serta
dilengkapi pula dengan pemanas uap lanjut (superheater) ,
yang membedakan adalah bahwa proses penguapan
memanfaatkan sumber panas dari gas panas bekas yang
telah digunakan untuk memutar turbin gas
HRSG

HRSG

Adalah mesin konversi energi yang berfungsi mengubah air dari fase cair menjadi fase
uap bertekanan dan bertemperatur tinggi (superheated).
Proses perubahan fase tersebut membutuhkan energi kalor dalam jumlah besar yang
diperoleh dari proses pembakaran secara kontinyu di dalam ruang bakar .
Bahan bakar yang dipakai dapat berupa bahan bakar padat, cair dan gas.
Pada boiler, air digunakan sebagai fluida kerja karena harganya murah dan mudah
diperoleh.
Jika air dipanaskan pada tekanan dan suhu tinggi hingga menjadi uap (superheated
steam), maka volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali dari volume air murni.
Pada kondisi demikian, uap tersebut dapat menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk
mesiu yang mudah meledak.
Sistem boiler terdiri dari berbagai macam sistem, diantaranya adalah :
 sistem air umpan (feedwater system),
 sistem uap (steam system),
 sistem bahan bakar (fuel system).
 Sistem pembuangan abu (flyash handling system).
BOILER

1. Power Boiler
Sebagai penghasil uap pada pembangkit
listrik thermal. Uap yang dihasilkan oleh
boiler memiliki tekanan, temperatur dan
kapasitas yang besar sehingga mampu
memutar turbin uap. Turbin uap dikopel
dengan generator sehingga timbulah
energi listrik.
2. Industrial Boiler
Biasanya menghasilkan uap dengan
kapasitas besar dan tekanan yang sedang.
Kegunaan utamanya yakni sebagai
penghasil uap atau air panas untuk
menjalankan proses industri.
FUNGSI BOILER

3. Commercial
Boiler
4. Residential
Boiler
Kegunaan utamanya sbg penghasil uap / air panas
bertekanan rendah yang digunakan untuk perumahan. Uap
yang dihasilkan boiler ini memiliki tekanan dan kapasitas
yang rendah
Kegunaan utamanya sebagai penghasil uap atau air panas
sebagai pemanas dan sebagai tambahan untuk menjalankan
proses operasi komersial. Uap yang dihasilkan boiler ini
memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang rendah.
5. Heat Recovery
Boiler
Kegunaan utamanya sebagai penghasil uap dari sisa
uap/gas panas yang tidak terpakai. Hasil uap ini digunakan
untuk menjalankan proses industri. Uap yang dihasilkan
boiler ini memiliki tekanan dan kapasitas yang besar
FUNGSI BOILER

Bentuk boiler telah berkembang mengikuti kemajuan
teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler
sebelumnya. Perkembangan tipe boiler
memperhatikan efek gas buang terhadap lingkungan
dan produk uap (steam) yang akan dihasilkan
Klasifikasi Boiler terdiri 2 macam :
a. Berdasarkan Jenis Pipa
b. Berdasarkan Jenis Bahan Bakar yang digunakan
KLASIFIKASI BOILER

1. Klasifikasi Berdasarkan Jenis Pipa
 Boiler pipa api
 Boiler pipa air

 Boiler pipa api
• Pada jenis Boiler pipa api,
gas panas hasil pembakaran
(flue gas) mengalir melalui
pipa-pipa yang dibagian
luarnya diselimuti air
sehingga terjadi
perpindahan panas dari gas
panas ke air dan air berubah
menjadi uap
• Low Pressure Boiler

Combine
Fire Tube Boiler
Water Tube Boiler

 Boiler Pipa Air
• Pada boiler jenis ini, air
berada didalam pipa
sedangkan gas panas berada
diluar pipa. Boiler pipa air
dapat beroperasi dengan
tekanan sangat tinggi (lebih
dari 100 bar) dengan
kapasitas yang sangat besar

• Digunakan untuk kebutuhan uap dan tekanan tinggi.
• Kisaran kapasitas 4.500 - 120.000 kg / jam
• Efisiensi pembakaran ditingkatkan dengan penambahan
draft fan.
• Toleransi rendah untuk kualitas air dan kebutuhan
instalasi pengolahan air.
 Boiler Pipa Air

Keuntungan dan Kerugian Boiler Berdasarkan Tipe Pipa.
No.
Tipe
Boiler
Keuntungan Kerugian
1 Fire Tube  Proses pemasangan mudah dan
cepat, Tidak membutuhkan setting
khusus
 Investasi awal boiler ini murah
 Bentuknya lebih compact
dan portable
 Tidak membutuhkan area yang
besar untuk 1 HP boiler
 Tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan
rendah (18 bar)
 Kapasitas steam relatif kecil (13.5 t/h) jika
dibandingkan dengan water tube
 Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk
dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa
kondisinya.
 Nilai effisiensinya rendah, karena banyak
energi kalor yang terbuang langsung menuju
stack
2 Water Tube  Kapasitas steam besar sampai 450
t/h
 Tekanan operasi mencapai 100 bar
 Nilai efisiensinya relatif lebih tinggi
dari fire tube boiler
 Tungku mudah dijangkau untuk
melakukan pemeriksaan,
pembersihan, dan perbaikan.
 Proses konstruksi lebih detail
 Investasi awal relatif lebih mahal
 Penanganan air yang masuk ke dalam boiler
perlu dijaga, karena lebih sensitif untuk sistem
ini, perlu komponen pendukung untuk hal ini
 Karena mampu menghasilkan kapasitas dan
tekanan steam yang lebih besar, maka
konstruksinya dibutuhkan area yang luas

2. Klasifikasi Boiler Berdasarkan Jenis Bahan Bakar
•Solid Fuel
•Oil Fuel.
•Gaseous Fuel
•Electric .

A. Solid Fuel
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.
• Proses pemanasan pada boiler berbahan bakar padat terjadi
akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu
bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu) dengan
oksigen dan sumber panas.

Kapasitas Boiler : 1 – 50 Ton/Hour
Bahan Bakar : Batubara, Serbuk Kayu, Sekam Padi, Ampas Tebu dll.

B. Liquid Fuel
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.
• Proses pemanasan terjadi akibat
pembakaran antara percampuran
bahan bakar cair (solar, IDO-
Industrial Diesesl Oil, residu,
kerosin) dengan oksigen dan sumber
panas.

C. Gasseous Fuel
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.
• Proses pembakaran terjadi akibat
percampuran bahan bakar gas
(LNG) dengan oksigen dan sumber
panas.

D. Electric Boiler
Karakteristik :
• Harga bahan baku pemanas
relatif lebih murah dibandingkan
dengan menggunakan bahan
bakar cair.
• Nilai effisiensi dari tipe ini paling
rendah jika dibandingkan dengan
semua tipe boiler
• Proses pemanasan terjadi akibat
sumber listrik yang mensuply ke
alat pemanas tsb

Keuntungan dan Kerugian Boiler Berdasarkan Jenis Bahan Bakar.
No Type Bahan
Bakar Boiler
Keuntungan Kerugian
1. Solid Fuel
• Bahan Baku Mudah
Didapatkan
• Murah Konstruksinya
• Sisa Pembakaran Sulit Dibersihkan
• Sulit Mendapatkan Bahan Baku
Yang Baik
2. Oil Fuel
• Sisa Pembakaran Tidak
Banyak dan Mudah
dibersihkan
• Bahan Baku Mudah
Didapatkan
• Harga Bahan Baku Paling Mahal
• Mahal Konstruksinya
3. Gaseous Fuel
• Harga Bahan Bakar Paling
Murah
• Paling Baik Nilai Efisiensinya
• Mahal Konstruksinya
• Sulit Mendapatkan Bahan Baku dan
Harus Ada Jalur Dsitribusi
4. Electric
• Paling Mudah Perawatannya
• Mudah Konstruksinya Dan
Mudah Didapatkan
Sumbernya
• Paling Buruk Nilai Efisiensinya
• Temperature
Pembakaran/Pemanasan Paling
Rendah

3. JENIS BOILER BATU BARA
3.1 Pulverized Firing (PF) Boiler
3.2 Stoker Boiler
3.3 Fludized Bed Boiler

3.1Pulverized Firing (PF) Boiler
Boiler dengan menggunakan bahan bakar batu bara yang dipakai di
pembangkit listrik maupun industri kebanyakan menggunakan batu bara
halus (Pulverized Coal) dan teknologi ini berkembang pesat sehingga
sekarang hampir 90% boiler batu bara didunia menggunakan sistem
Pulverized Coal (batu bara halus)
Aliran batu bara sebelum masuk ruang bakar sbb :
Batu bara kasar dari bunker => Coal Feeder (mengatur dan menghitung
jumlah kebutuhan bb yang dimasukkan Pulverizer (Mill) => Pulverizer
batu bara digiling dihaluskan hingga ± 200 mesh => batu bara halus
dihembus dengan udara bakar (PA Fan) untuk dimasukan ruang bakar
melalui Nosel Burner
Yang perlu diperhatikan dalam penggilingan batu bara :
• Jika bubuk bb terlalu halus => pemborosan energi penggilingan
• Jika bubuk bb terlalu kasar => tidak dapat terbakar sempurna

Pembakaran tangensial ( tangential firing )
Menggunakan 4 (empat) burner yang
dipasang disudut ruang bakar sehingga
dapat menghasilkan bola api dipusat tungku
Pembakaran Dinding ( Wall Fired)
Pembakaran dengan menggunakan beberapa
burner yang disusun sebaris disalah sisi dinding
ruang bakar

3.2 Stoker Boiler
Pada sistem ini boiler memanfaatkan bahan bakar padat
(batubara) dimasukan ruang bakar melalui conveyor. Boiler
tipe ini memiliki sisa pembakaran yang harus ditangani yaitu
bottom ash dan fly ash yang dapat mencemari lingkungan
Stoker boiler diklasifikasikan berdasarkan metode
pengumpanan bahan bakar ke ruang bakar :
- 3.2.1 Spreader Stoker
- 3.2.2 Chain grate (traveling grate) stoker

• Pada sistem ini batubara diumpankan
secara kontinyu ke tungku diatas bed
pembakaran batubara dimana batu bara
akan dibakar dalam bed batubara yang
tipis diharapkan akan menghasilkan
pembakaran lebih cepat.
• Batubara yang halus dibakar dalam
suspansi sedangkan partikel yang besar
akan jatuh ke grate.
• Metode Spreder Stoker lebih disukai
dibanding stoker yang lain karena proses
pembakaran batubara lebih cepat sehingga
dapat fleksibel terhadap flutuasi beban
3.2.1 Spreader Stoker

• Pada sistem ini bb diumpankan keujung grate
baja yang bergerak disepanjang ruang bakar
(tungku) maka bb akan terbakar sebelum jatuh
pada ujung yang lain sebagai abu.
• Untuk mendapatkan hasil pembakaran yang
baik maka diperlukan keahlian dalam mengatur
udara bakar dan hopper bb.
• Grate bb berfungsi mengendalikan kecepatan
dan ketebalan bb yang diumpankan kedalam
tungku.
• Selain yang sudah diuraikan diatas, untuk
mendapatkan pembakaran yang sempurna
maka ukuran butiran bb harus sama
3.2.2 Chain grate (traveling grate) stoker

3.3Fluidized Bed Boiler
Fluidized adalah penghembusan udara terhadap material bed dan batubara dg tujuan
agar material bed tersebut tetap melayang - layang diruang bakar. Proses
pembakaran lebih cepat dengan dibantu penyalaan bahan bakar gas / cair
Fluidized Bed dapat diartikan sebagai proses pembakaran batubara dimana batubara
dikondisikan seperti fluida. Serbuk batu bara terangkat dari grate karena
desakan dari udara bertekanan dari bagian bawah bed. Udara bertekanan
disuplai dari Fan. Proses pembakaran terjadi sangat cepat, dibantu
dengan penyalaan bahan-bakar gas atau cair. Temperatur pembakaran tidak
boleh melebihi dari temperatur leleh dari abu, sehingga tidak
terjadi penyumbatan di bed nozzle oleh lelehan dari abu.
Serbuk batu bara diumpankan dari Coalfeeder. Untuk mencegah emisi gas
ke luar ditambahkan limestone atau zat lainnya untuk menetralisir zat
polusi seperti sulfat dan nitrat ( SOX )

Fluidized Bed Boiler ada 2 type :
3.3.1 Bubble type
beroperasi pada empty tower dengan velocity 1-2 m/s
sehingga material Bed tidak keluar dari tungku
3.3.2 Circulation type
Beroperasi pada empty tower dengan velocity 4-10 m/s
akibatnya material Bed dan bahan bakar tersebar keluar
dari bagian atas furnace. Pada type ini akan terjadi siklus
batu bara yang belum habis terbakar dari Furnace dialirkan
ke Cyclone kemudian masuk ke Seal Pot (Loop Seal ) dan
kembali ke Furnace

3.3.1Bubble Type

Pada CFB terjadi sirkulasi batubara yang belum habis terbakar dari
Furnace dialirkan ke Cyclone, dari Cyclone kemudian masuk ke Seal
Pot selanjutnya kembali ke Furnace
CFB mempunyai beberapa komponen utama, antara lain :
 Furnace => tempat pembakaran bahan bakar , Komponen yg ada di
Furnace yaitu : Wall tube, Evaporator dan Superheater
 Cyclone => untuk memisahkan batubara yg belum terbakar dengan
abu (ash) sisa pebakaran dan menembalikan ke Furnace. Komponen
utama Cyclone yaitu Cyclone, Seal Pot dan Seal Pot Duct
 Backpass => sebagai ruang pemanfaatan kalor yang terdapat dalam
flue gas. Komponen utama Backpass yaitu Finishing SH, Low
Temp.SH, Low Temp.SH, Economizer, Tubular AH
3.3.2 Circulation Type

3.3.2 Circulation Type

PT.Pusaka Jaya Inti Servis

• Dapat menghasilkan proses pembakaran yang baik meskipun dengan
batubara kasar
• Temperature pembakaran di furnace rendah ( ± 850°C )
• Dapat menggunakan batubara dengan nilai kalor rendah ( 4000-
5000kcal/kg )
• Kadar SOX dan NOX rendah.
• Tidak ada batasan waktu tinggal ( resident time ) bahan bakar.
• Karena perpindahan panas antara partikel – partikel fluida dan bahan
bakar erjadi secara cepat maka proses pemanasan dan pembakaran di
dalam furnace berlangsung dengan cepat. Selain itu dapat juga
diperoleh proses pembakaran tanpa asap.
• Karena koefisien perpindahan panas (heat transfer coefficient) dengan
permukaan pemanasan (heating surface) sangat besar, maka bisa
dilakukan operasi boiler meskipun dengan luas perpindahan panas
(heat transfer) kecil
Kelebihan Fluidized Bed Boiler

Jenis Fluidized Bed Boiler

Thank You

Prinsip Kerja Boiler CFB.pptx

More Related Content

What's hot

Similar to Prinsip Kerja Boiler CFB.pptx

Prinsip Kerja Boiler CFB.pptx