130403_pik-1-1.docx

TUGAS PROSES INDUSTRI KIMIA BOILER

Oleh : Richard Valentino

160217012

Arya Mukti Wibowo

160217064

Abdul Aziz Robbani

160217069

Dikky Kurniawan

160217070

I Gusti Ngurah Wahyu Dwipayana

160217071

Stenly Wira Hadi Pratama

160217079

Dhandy R. Katili

160217104

Dosen Pembimbing : Ir. Natalia Suseno, M.Si.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SURABAYA 2019

BOILER Boiler adalah suatu perangkat berbentuk becana tertutup yang digunakan untuk memanaskan air sehingga menghasilkan steam (uap), panas dari hasil pembakaran bahan bakar dalam boiler akan ditransferkan ke media air yang mengalir di dalam pipa-pipa, saat suhu air telah mencapai temperatur tertentu maka akan terjadi penguapan. Sehingga dapat kita artikan bahwa boiler merupakan suatu alat yang digunakan untu membuat steam, seperti yang kita ketahui uap dapat digunakan untuk menggerakkan turbin pada pembangkit listrik dan berfungsi sebagai pencaga suhu dalam kolom destilasi minyak bumi. Jenis boiler dapat dibedakan dari berbagai macam hal seperti siklus air, tekanan kerja, tipe pipa, kegunaan, dan bahan bakar yang digunakan. Setiap jenis boiler memiliki kelebihan serta kekurangan masing-masing. Jenis – jenis boiler tersebut adalah sebagai berikut. A. Berdasarkan Type Tube (Pipa) 1. Fire-Tube Boiler

Pada boiler ini memiliki dua bagian didalamnya yaitu bagian tube yang merupakan tempat terjadinya pembakaran dan bagin barrel/tong yang berisi fluida. Tipe boiler pipa api ini memiliki karakteristik yaitu menghasilkan jumlah steam yang rendah serta kapasitas yang terbatas. Prinsip kerjanya adalah proses pengapian terjadi di dalam pipa dan panas yang dihasilkan diantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Kelebihan dari boiler ini adalah proses pemasangan cukup mudah dan tidak memerlukan pengaturan yang khusus, tidak membutuhkan area yang besar dan

memiliki biaya yang murah. Sedangkan kekuranganya yaitu memiliki tempat pembakaran yang sulit dijangkau saat hendak dibersihkan, kapasitas steam yang rendah dan kurang efisien karena banyak kalor yang terbuang sia-sia.

2. Water-Tube Boiler

Memiliki kontruksi yang hampir sama dengan jenis pipa api, jenis ini juga terdiri dari pipa dan barel, yang menbedakan hanya sisi pipa yang diisi oleh air sedangkan sisi barrel merupakan tempat terjadinya pembakaran. Karakteristik pada jenis ini ialah menghasilkan jumlah steam yang relatif banyak. Prinsip kerjanya adalah proses pengapian terjadi pada sisi luar pipa, sehingga panas akan terserap oleh air yang mengalir di dalam pipa. Kelebihan dari boiler ini adalah memiliki kapasitas steam yang besar, niali efesiensi relatif lebih tinggi dan tungku pembakaran mudah untuk dijangkau saat akan dibersihkan. Sedangkan kekurangannya adalah biaya investasi awal cukup mahal, membutuhkan area yang luas dan membutuhkan komponen tambahan dalam hal penanganan air

B. Berdasarkan Metode Sirkulasi Air 1. Natural Circulation Boiler (Boiler dengan Sirkulasi Air Alami) Boiler dengan sirkulasi air natural tidak menggunakan energi luar untuk menyirkulasikan air di dalam pipa-pipa boiler. Air di dalam boiler ini tersirkulasi secara alami akibat adanya perbedaan tekanan antara air bertemperatur rendah

dengan yang bertemperatur tinggi. Secara alami air bertemperatur tinggi akan memiliki massa jenis yang relatif lebih rendah. Oleh karena itulah air yang semakin panas dan semakin berubah fase menjadi uap, akan semakin terdorong ke atas. Karena proses inilah maka air di dalam pipa-pipa boiler akan tersirkulasi.

2. Forced Circulation Boiler (Boiler dengan Sirkulasi Air Paksa) Boiler dengan sirkulasi paksa, menggunakan bantuan pompa tambahan untuk membantu terjadinya sirkulasi air di dalam boiler. Boiler tipe ini tidak perlu menunggu diferensiasi fase air untuk dapat mensirkulasi air di dalamnya. Dengan adanya bantuan energi luar untuk proses sirkulasi air tersebut, maka proses mengenerasi uap air tidak akan dibatasi oleh ukuran dari boiler. Jika disandingkan, boiler dengan sirkulasi paksa mampu menghasilkan uap air dua puluh kali lebih banyak daripada boiler sirkulasi natural yang memiliki ukuran volume sama.

C. Berdasarkan Bahan Bakar yang Digunakan 1. Solid Fuel (Bahan Bakar Padat)

Type boiler ini menggunakan bahan bakar padat seperti kayu, batu bara, dengan karakteristik seperti harga bahan bakar relatif lebih murah dan lebih efesiensi bila dibandingkan dengan boiler listrik. Prinsip kerjanya adalah pemanasan bersumber dari pembakaran bahan bakar padat atau bisa juga campuran dari beberapa bahan bakar padat (batu bara dan kayu) yang dibantu dengan oksigen. Kelebihan dari boiler ini adalah bahan bakar mudah untuk didapatkan dan lebih murah. Sedangkan kekuranganya yaitu sisa pembakaran sulit untuk dibersihkan,.

2. Bahan Bakar Minyak (Oil Fuel) Jenis ini memiliki bahan bakar dari fraksi minyak bumi, dengan karakteristik yaitu memiliki bahan baku pembakaran yang lebih mahal, tetapi memiliki nilai efesiensi yang lebih baik jika dibandingkan denan yang lainnya. Prinsip kerjanya adalah pemanasan yang bersumber dari hasil pembakaran antara campuran bahan bakar cair (kerosen, solar, residu) dengn oksigen dan sumber panas. Kelebihan dari boiler ini adalah memiliki sisa pembakaran yang sedikit sehingga mudah dibersihkan dan bahan baku yang mudah didapatkan. Sedangkan kekuranganya yaitu memiliki harga bahan baku yang mahal serta memiliki kontruksi yang mahal.

3. Bahan Bakar Gas (Gaseous Fuel) Memiliki jenis bahan bakar gas dengan karakteristik bahan baku yang lebih murah dan nilai efesiensi lebih baik jika dibandingkan dengan jenis tipe bahan bakar lain. Prinsip kerjanya adalah pembakaran yang terjadi akibat campuran dari bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen serta sumber panas. Kelebihan dari boiler ini adalah memiliki bahan bakar yang paling murah dan nilai efesiensi yang lebih baik. Sedangkan kekurangannya yaitu kontruksi yang mahal dan sumber bahan bakar yang sulit didapatkan, harus melalui jalur distribusi.

4. Electric Dari namanya saja kita tentu sudah mengetahu bahwa sumber panas alat ini berasal dari listrik, dengan karakteristik bahan bakar yang lebih murah akan tetapi memiliki tingkat efesiensi yang rendah. Prinsip kerjanya adalah pemanas bersumber dari listrik yang menyuplai panas. Kelebihan dari boiler ini adalah memiliki perewatan yang sederhana dan sumber pemanas sangat mudah untuk didapatkan. Sedangkan kekurangannya yaitu nilai efesiensi yang buruk dan memiliki temperatur pembakaran yang rendah.

D. Kegunaan 1. Power Boiler Tipe power boiler berfungsi sebagai penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steamdigunakan untuk menjalankan proses industri. Cara kerjanya adalah 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 Boiler Tipe industrial boiler berfungsi sebagai penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses industri dan sebagai tambahan pemanas. Cara kerjanya adalah 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 Boiler Tipe commercial boiler berfungsi sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai tambahan untuk menjalankan proses operasi komersial. Cara kerjanya adalah 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 Boiler

Tipe residential boiler berfungsi sebagai penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan. Cara kerjanya adalah steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah 5. Heat Recovery Boiler Tipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai. Hasilsteam 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.

E. Tekanan Kerja Sesuai dengan kemajuan teknologi, kualitas tekanan uap air keluaran boiler juga terus mengalami perbaikan. Para perancang bangun boiler percaya bahwa semakin tinggi tekanan uap air dapat dicapai boiler, maka akan semakin tinggi pula efisiensi boiler. Maka berikut adalah macam-macam boiler berdasarkan tekanan uap air keluarannya. 1. Low-Pressure Boiler Boiler ini menghasilkan uap air bertekanan 15-20 bar saja. 2. Medium-Pressure Boiler Boiler ini menghasilkan uap air dari 20 hingga 80 bar. 3. High-Pressure Boiler Boiler ini menghasilkan tekanan uap air di atas 80 bar. 4. Sub-Critical Boiler Titik kritis boiler adalah sebuah kondisi dimana uap air boiler mencapai suhu 560°C pada tekanan 221 bar. Jika sebuah boiler bekerja di bawah kondisi tersebut, maka boiler tersebut dinamakan boiler subcritical. Lazimnya boiler subcritical didesain bekerja di tekanan 160 bar dan temperatur uap 540°C. 5. Supercritical Boiler

Jika sebuah boiler bekerja di atas titik kritisnya, maka boiler tersebut disebut dengan boiler supercritical. Boiler supercritical memiliki tingkat efisiensi bahan bakar yang lebih baik daripada boiler subcritical. Boiler supercritical memiliki nilai efisensi desain sekitar 45%. Sedangkan boiler subcritical hanya mampu mencapai angka 38%. Hal ini diakibatkan oleh tidak dimungkinkan terbentuk gelembunggelembung uap air pada siklus boiler supercritical. Akibat dari tekanan kerja dan temperatur yang berada di atas titik kritisnya, maka air tidak akan mengalami fase nucleate boiling (fase peralihan dari cair ke uap) dan langsung berubah fase seketika menjadi uap. Satu ciri dari boiler supercritical adalah tidak digunakannya komponen steam drum yang berfungsi untuk memisahkan air dengan uap air basah. 6. Ultra Supercritical Boiler Titik kerja boiler yang semakin jauh tinggi di atas titik kritis, maka boiler tersebut akan semakin efisien. Untuk mencapainya dibutuhkan teknologi material pipa-pipa boiler yang lebih canggih dan mahal. Beberapa dekade terakhir telah dimungkinkan pembuatan material yang dimaksud, sehingga saat ini desain boiler sudah mampu mencapai titik kerja sangat jauh di atas titik kritisnya. Boiler yang kita kenal dengan istilah Ultra Supercritical ini (disingkat USC) memiliki titik operasional sekitar 260 bar dan temperatur 700°C. Boiler modern ini memiliki nilai efisiensi teoritis mencapai 50%.

BOILER YANG DIGUNAKAN DI LAB SOTPK Jenis Boiler

:

Water Tube Boiler

Suhu yang digunakan

:

±80℃

Tekanan

:

5 Kgf/m²

Bahan bakar

:

Solar

Air yang digunakan

:

PDAM

Cara Pengoperasian : 1. Buang Kondensat yang ada pada akkumulator dan boiler. 2. Tekan ON pada panel listrik. 3. Tekan tombol ON boiler pada panel. 4. Nyalakan tombol pompa pada Boiler.

5. Setelah semua tube terpenuhi maka akan muncul warna orange. 6. Kemudian nyalakan tombol bahan bakar dan Boiler akan menyala. 7. Boiler akan mati setelah tekanan yang diinginkan tercapai.

SPESIFIKASI Model

: NR-200

Equivalent Evaporation

: 200 kg/h

Heating Surface

: 3.3m²

Serial No. 7702468 Max Working Press 10 kg/cm²

GAMBAR HASIL SURVEY LAB SOTPK