Keselamatan Industri: Prosedur Keamaan Operasi Boiler

Septiadhi Wirawan

Makalah 07/250925/TK/32472 10/22/2009

Keselamatan Industri

Daftar isi

Boiler : Sebuah Ketel Uap.......................................................................................................2 Proses Kerja Boiler...............................................................................................................2 Klasifikasi Boiler...................................................................................................................4 Berdasarkan tipe pipa :.....................................................................................................4 Berdasarkan bahan bakar yang digunakan :....................................................................6 Berdasarkan kegunaan boiler :.........................................................................................8 Berdasarkan konstruksi boiler :......................................................................................10 Berdasarkan tekanan kerja boiler :.................................................................................10 Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar :................................................................11 Berdasarkan material penyusun boiler :.........................................................................13 Boiler safety..........................................................................................................................14 Fungsi Proteksi/Pengaman Boiler.......................................................................................14 Prinsip Dasar......................................................................................................................14 Proteksi..............................................................................................................................15 Economizer.....................................................................................................................15 Furnace..........................................................................................................................16 Steam Drum...................................................................................................................16 Superheater....................................................................................................................16 Mode Operasi Pengaman Boiler.........................................................................................17 Pengaman Secara Langsung...........................................................................................17 Pengaman Secara Tidak Langsung.................................................................................18 Contoh Batasan Operasi...................................................................................................21 Water Quality.....................................................................................................................21 Efisiensi:............................................................................................................................22 Handal...............................................................................................................................22 Boiler and Problems..............................................................................................................24

Tubes Failure ( bocor)........................................................................................................24 Slagging dan Fouling.........................................................................................................24 Mill Failure.........................................................................................................................25 Boiler dan Kecelakaan..........................................................................................................26 Hazard – Resiko dan Pencegahannya................................................................................26 Maintenance......................................................................................................................29 Kontrol resiko.................................................................................................................29 Inspeksi luar...................................................................................................................30 Inspeksi dalam................................................................................................................30 Boiler Tests.....................................................................................................................31 Daftar Pustaka......................................................................................................................32

Daftar Pustaka

Boiler : Sebuah Ketel Uap Boiler merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam berupa energi kerja. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air panas atau steam pada tekanan dan suhu tertentu mempunyai nilai energi yang kemudian digunakan untuk mengalirkan panas dalam bentuk energi kalor ke suatu proses. Jika air didihkan sampai menjadisteam, maka volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga sistem boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.

Proses Kerja Boiler

Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatansteam yang keluar dari sistem boiler

dimanfaatkan

dalam

suatu

proses

untuk

memanasakan

cairan

dan

menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur sisa steam dari

tinggi

turbin

untuk

dengan

membangkitkan

keadaan

energi

listrik,

tekanan-temperatur

kemudian

rendah

dapat

dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler. Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan

untuk

mencegah

Sistem steammengumpulkan boiler. Steamdialirkan

melalui

terjadi

dan sistem

kerusakan

mengontrol pemipaan

ke

dari

sistem steam.

produksi steam dalam titik

pengguna.

Pada

keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem. Sebelum menjelaskan keanekaragaman boiler, perlu diketahui komponen dari boiler yang mendukung teciptanya steam, berikut komponen-komponen boiler: 1. Furnace

Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian

dari furnace siantaranya

: refractory,

ruang

perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door . 2. Steam Drum Komponen

ini

merupakan

dan pembangkitan steam.

tempat

Steam masih

penampungan bersifat

air

jenuh

panas

(saturated

steam). 3. Superheater Komponen ini merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri. 4. Air Heater Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran. 5. Economizer Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan

air

dari

air

yang

terkondensasi

dari

sistem

sebelumnya maupun air umpan baru. 6. Safety valve Komponen ini merupakan saluran buang steam jika terjadi keadaan dimana

tekanan steam melebihi

kemampuan

boiler

menahan

tekanan steam. 7. Blowdown valve Komponen ini merupakan saluran yang berfungsi membuang endapan yang berada di dalam pipa steam. Klasifikasi Boiler

Setelah mengetahui proses singkat, sistem boiler, dan komponen pembentuk sistem boiler, perlu diketahui keanekaragaman boiler. Berbagai bentuk boiler telah

berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi lingkungan dan produk steamseperti apa yang akan dihasilkan. Berikut klasifikasi boiler yang telah dikembangkan:

Berdasarkan tipe pipa : 1. 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 Tube Tipe 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,

kemudiansteam yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuahsteam-drum. Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui tahap

secondary

superheater

dan primary

superheater

baru steamdilepaskan 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.

Tabel 1.1. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa. No.

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

1

Fire Tube

Proses pemasangan

Tekanan

mudah dan cepat, Tidak

operasi steamterbatas

membutuhkan settingkhu

untuk tekanan rendah 18

sus

bar

Investasi awal boiler ini

Kapasitas steam relatif

murah

kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube

Bentuknya

Tempat pembakarannya

lebihcompact dan portabl

sulit dijangkau untuk

e

dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya.

Tidak membutuhkan area

Nilai effisiensinya rendah,

yang besar untuk 1 HP

karena banyak energi

boiler

kalor yang terbuang langsung menuju stack

2

Water Tube

Kapasitas steam besar

Proses konstruksi lebih

sampai 450 TPH

detail

Tekanan operasi

Investasi awal relatif lebih

mencapai 100 bar

mahal

Nilai effisiensinya relatif

Penanganan air yang

lebih tinggi dari fire tube

masuk ke dalam boiler

boiler

perlu dijaga, karena lebih sensitif untuk sistem ini, perlu komponen pendukung untuk hal ini

Tungku mudah dijangkau

Karena mampu

untuk melakukan

menghasilkan kapasitas

pemeriksaan,

dan tekanan steam yang

pembersihan, dan

lebih besar, maka

perbaikan.

konstruksinya dibutuhkan

area yang luas

Berdasarkan bahan bakar yang digunakan : 1. Solid Fuel Tipe 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. Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas. 2. Oil Fuel Tipe 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. 3. Gaseous Fuel Tipe 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. 4. Electric

Tipe 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 1.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar. No. 1

Tipe Boiler Solid Fuel

Keuntungan

Kerugian

Bahan baku mudah

Sisa pembakaran sulit

didapatkan.

dibersihkan

Murah konstruksinya.

Sulit mendapatkan bahan baku yang baik.

2

Oil Fuel

Sisa pembakaran tidak

Harga bahan baku paling

banyak dan lebih

mahal.

mudah dibersihkan. Bahan bakunya mudah

Mahal konstruksinya.

didapatkan. 3

Gaseous Fuel

Harga bahan bakar

Mahal konstruksinya.

paling murah. Paling baik nilai

Sulit didapatkan bahan

effisiensinya.

bakunya, harus ada jalur distribusi.

4

Electric

Paling mudah

Paling buruk nilai

perawatannya.

effisiensinya.

Mudah konstruksinya

Temperatur pembakaran

dan mudah didapatkan

paling rendah.

sumbernya.

Berdasarkan kegunaan boiler : 1. Power Boiler Tipe 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 Boiler Tipe 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 Boiler Tipe 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 Boiler Tipe 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

kapasitas yang rendah 5. Heat Recovery Boiler

dihasilkan

memiliki

tekanan

dan

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. Tabel 1.3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan. No. 1

Tipe Boiler Power Boiler

Keuntungan

Kerugian

Dapat menghasilkan

Konstruksi awal relatif

listrik dan

mahal.

sisa steamdapat menjalankan proses industri.

2

Steam yang dihasilkan

Perlu diperhatikan faktor

memiliki tekanan tinggi

safety.

Industrial

Penanganan boiler lebih

Steam yang dihasilkan

Boiler

mudah.

memiliki tekanan rendah.

Konstruksi awal relatif murah. 3

Commercial

Penanganan boiler lebih

Steam yang dihasilkan

Boiler

mudah.

memiliki tekanan rendah.

Konstruksi awal relatif murah. 4

Residential

Penanganan boiler lebih

Steam yang dihasilkan

Boiler

mudah.

memiliki tekanan rendah.

Konstruksi awal relatif murah. 5

Heat Recovery

Penanganan boiler lebih

Steam yang dihasilkan

Boiler

mudah.

memiliki tekanan rendah.

Konstruksi awal relatif

murah.

Berdasarkan konstruksi boiler : 1. Package Boiler Tipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler. 2. Site Erected Boiler Tipe site

erected

boiler memiliki

karakteristik

:

perakitan

boiler

dilakukan di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman dilakukan per komponen.

Tabel 1.4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi. No. 1

Tipe Boiler Package

Keuntungan Mudah pengirimannya.

Boiler

Kerugian Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya.

Dibutuhkan waktu yang

Komponen-komponen

singkat untuk

boiler tergantung pada

mengoprasikan setelah

produsen boiler.

pengiriman. 2

Site Erected

Tekanan dan kapasitas

Sulit pengirimannya,

Boiler

kerjanya dapat

memakan biaya yang

disesuaikan keinginan.

mahal.

Komponen-komponen

Perlu waktu yang cukup

boiler dapat dipadukan

lama setelah boiler berdiri,

dengan produsen lain.

setelah proses pengiriman.

Berdasarkan tekanan kerja boiler : 1. Low Pressure Boilers Tipe 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 Boilers Tipe 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 Tabel 1.5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja. No. 1

Tipe Boiler Low Pressure

Keuntungan

Kerugian

Tekanan rendah

Tekanan yang dihasilkan

sehingga

rendah, tidak dapat

penanganannya tidak

membangkitkan listrik.

terlalu rumit Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler 2

High Pressure

Tekanan yang

Tekanan tinggi sehingga

dihasilkan tinggi

penanganannya perlu

sehingga dapat

diperhatikan aspek

membangkitkan listrik

keselamatannya.

dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri Area yang dibutuhkan besar dan biaya konstruksi

lebih mahal dari low pressure boiler

Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar : 1. Stoker Combustion Tipe 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. 3. 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. 4. 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 fueldimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah tercapai temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal nozzle atau gas nozzle. Tabel 1.6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.

No. 1

Tipe Boiler

Keuntungan

Kerugian

Stoker

Konstruksinya relatif

Limbah yang diproduksi

Combustion

sederhana.

pembakaran lebih banyak Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung. Effisiensi relatif rendah

2

Pulverized

Efisiensi relatif tinggi

Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.

Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran. 3

Fluidized Bed

Efisiensi relatif tinggi

Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal.

Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C sehingga tidak menimbulkan NOX 4

Firing

Limbah yang diproduksi

Konstruksi relatif rumit,

pembakaran lebih

perlu nozzle.

sedikit Panas yang dihasilkan lebih merata Effisiensi relatif lebih baik

Berdasarkan material penyusun boiler : 1. Steel Tipe boiler dari bahan steel memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam. 2. Cast Iron Tipe boiler dari bahan cast iron memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steam. Tabel 1.7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material. No. 1

Tipe Boiler Steel

Keuntungan

Kerugian

Kuat dan tahan lama.

Biaya relatif mahal.

Dapat

Konstruksi lebih rumit.

dialiri steamuntuk tekanan tinggi. 2

Cast Iron

Boiler safety

Biaya relatif murah.

Rentan dan mudah rusak.

Konstruksi lebih

Dapat dialiri steam untuk

sederhana.

tekanan yang terbatas.

●

●

●

Boiler yang digunakan pada percontohan ini adalah boiler pada PLTU suralaya Berkapasitas Daya 600MW ●

●

●

Fungsi Proteksi/Pengaman Boiler Pengaman boiler dimaksudkan untuk menjaga dan menghindari gangguan yang lebih serius pada boiler dan alat bantunya, yang mengakibatkan menurunnya kemampuan boiler, ataupun kerusakan pada peralatan.

Prinsip Dasar Dasar dari pengaman boiler dan alat bantunya adalah bahwa alat pengaman harus dapat menjamin kontinuitas pelayanan produksi uap suatu boiler.

Proteksi Suatu boiler memerlukan pengaman untuk menjaga keandalan operasi dalam masa periode panjang. Sistem pengaman boiler ini secara umum akan menggambarkan keamanan boiler dari korosi, overheating dan thermal stress yang ditimbulkan pada saat proses startup, normal operasi dan shutdown. Boiler vent harus dibuka selama proses pengisian berlangsung agar udara pada boiler

tube

dapat

dikeluarkan,

tujuannya

untuk

mengurangi

kemungkinan

terjadinya korosi akibat oksidasi udara yang terjebak dalam boiler tube selain udara. Selain itu juga dapat menimbulkan kavitasi dan water hammer. Sebelum dioperasikan boiler harus dibilas (purge) dari gas bekas yang berakumulasi dalam ruang bakar ini penting karena gas bekas sisa pembakaran yang tidak terbuang akan membentuk suatu gas panas yang dapat menimbulkan ledakan dalam ruang pada saat boiler ignitor startup karena selama periode ini banyak kemungkinan terjadi combustible dan explosive akibat seringnya terjadi kegagalan penyalaan ignitor dan kondisi pembakatan yang tidak stabil. Daerah boiler yang memerlukan perhatian khusus diantaranya: Economizer Feedwater tidak selalu ditambah pada saat menaikkan tekanaan boiler karena air dalam boiler selalu sirkulasi secara alami. Tetapi tanpa adanya feedwater dalam air pengisi tidak akan mengalir ke economizer. Economizer diamankan dari terbentuknya penguapan feedwater di dalam tube, karena uap yang terjebak didalamnya dapat menimbulkan water hammer, thermal shock

dan

dapat

menimbulkan

fluktuasi

control

drum

level.

Untuk

mengamankan masalah ini perlu adanya aliran sirkulasi yang dibuka terus dari sisi economizer inlet header ke salah satu downcomer. Valve ini harus dibuka pada saat boiler sedang mengalami gangguan pada feedwater flow control, tujuannya untuk menghindari proses penguapan pada economizer tube akibat terhentinya sirkulasi alami. Economizer menjadi subjek korosi baik internal maupun eksternal. Korosi internal dapat dicegah dengan

menjaga PH feedwater antara 8 dan 9 dengan cara injeksi kimia. Eksternal korosi dapat disebabkan oleh terjadinya kondensasi antara rendahnya suhu feedwater dengan tingginya suhu gas sisa pembakaran yang melewati economizer. Penanggulangan masalah ini dengan cara menjaga economizer berada di daerah yang jauh dari titik pengembunan, kasus ini harus dihindari pada saat proses startup maupun setelah unit berbeban. Furnace Furnace merupakan bagian yang memerlukan perhatian yang serius. Karena berhubungan dengan masalah tekanan uap dan temperatur uap serta temperatur ruang bakar yang sangat tinggi. Faktor-faktor yang menjadi perhatian adalah: -

Tekanan operasi boiler

Boiler tidak boleh beroperasi diatas tekanan kerjanya dan tidak pernah melebihi tekanan desainnya. -

Operasi boiler balance firing

Hal ini berkaitan dengan panas yang dihasilkan pembakaran terhadap ruang bakar apabila terjadi imbalance firing maka akan mengakibatkan terganggunya proses sirkulasi alam dan gangguan pada tube akibat overheating. Steam Drum Selama kondisi normal operasi tekanan di drum dan level drum serta kualitas air harus selalu terkontrol. Permukaan steam drum sangat tinggi maka saat startup dan shutdown perbedaan temperatur di daerah ini harus sangat diperhatikan yaitu perbedaan antara top dan bottom harus sekecil mungkin dalam hal ini penting untuk menjaga terjadinya thermal stress pada steam drum. Batasan-batasan yang harus diperhatikan antara lain: -

Pada saat terjadi perubahan fase air dan uap pada steam drum.

-

Perbedaan antara top dan bottom tidak melebihi setpoint maksimal 50 0C

untuk startup dan 100 0C untuk shutdown. Superheater Superheater

berlokasi

di

daerah

yang

perpindahan

panasnya

secara

convection induction mengundang perhatian yang cukup serius karena berkaitan bersangkutan dengan kondisi temperatur uap dan pengaman temperatur

metal

tube

superheater

pengaman

terhadapnya

terjadi

overheating pada tube superheater sangat penting terjadinya gangguan sistem sirkulasi alam pada wall tube di ruang bakar merupakan efek terjadinya overheating karena produksi dan aliran uap terganggu sementara aliran gas pembakaran yang melewati daerah konveksi induksi tinggi. Batasan-batasan pengaman superheater diantaranya: -

Main steam temperature harus selalu dikontrol

-

Kondisi pembakaran harus balance firing/diatur sesuai formasinya

-

Thermocouple keluar superheater harus dimonitor

-

Gas temperatur masuk daerah superheater harus dibatasi selam startup

sampai kondisi unit normal operasi. Mode Operasi Pengaman Boiler Pengaman Secara Langsung

1.

Safety Valve Sebelum boiler dinyatakan siap operasi, safety valve harus diperiksa dan bila perlu diset ulang sesuai dengan daerah kerjanya. Prosedur ini sangat penting mengingat setelah boiler firing akan menghasilkan tekanan. Tekanan uap ini dapat menentukan bahwa safety valve berfungsi sebagai pengaman terhadap terjadinya tekanan uap lebih yang diproduksi boiler.

2.

Relief Valve

Relief valve dapat digolongkan sebagai pengaman seperti halnya safety valve tapi relief valve ini berfungsi sebagai pembatas atau pengaman tekanan maksimal pada daerah kerja zat cair/liquid. Penggunaan pengaman relief valve ini ditempatkan pada daerah sebagai berikut: -

Header reheat/HP bypass spray water

-

Header auxiliary steam spray

-

Ignitor oil level header

-

Heavy fuel oil level header

Pengaman Secara Tidak Langsung

1.

Pneumatic Valve

Pneumatic valve sebagaimana juga safety valve berfungsi sebagai pengaman tekanan uap lebih pada boiler hanya dilengkapi dengan alat sensor tekanan yang disampaikan melalui signal elektronik ke elektro mekanik untuk membuka pilot valve.

2.

Pengaman Boiler Drum Level Berfungsi untuk mengontrol tinggi rendahnya permukaan air pada boiler drum sebagai pengaman terjadinya “boiler drum level high trip” dan “boiler drum level low trip”. Adapun alasan pengamanan terjadinya “boiler drum level high trip” adalah mengamankan boiler drum dari terjadinya carry over di drum yang akan mengakibatkan deposit pada area superheater dan sudu turbine. Deposit akan menghambat heat transfer pada superheater yang mengakibatkan overheating pada tube superheater dan pada sudu turbine akan

mengakibatkan terjadinya unbalance dan vibrasi pada turbine. Sedangkan kondisi “boiler drum level low trip” dapat mengakibatkan terganggunya sirkulasi alami yang akan berakibat overheating di steam drum dan produksi uap terhambat.

3.

Pengaman Boiler Furnace Berfungsi untuk mengontrol tekanan ruang bakar/boiler sebagai pengaman terjadinya: -

Furnace pressure > max

-

Furnace draft > max

Sehubungan dengan tipe boiler dengan desain balance draft dimana desain pressure yang diizinkan -10mmWg, hal ini untuk menjamin kestabilan proses pembakaran. Transportasi bahan bakar batubara ke ruang bakar dan proses pengeluaran abu batubara dari dalam ruang bakar menuju alat penangkap debu dll. Bila batasan pengamanan terlampaui dan menyimpang maka proses diatas akan terganggu. Hal-hal yang harus dijaga untuk menghindari kondisi diatas adalah dengan cara: 1)

Periksa level water seal through pada bottom hopper boiler harus berada

pada posisi diatas normal level. Periksa LCV an bypass valve water supplynya. 2)

Periksa kondisi manhole boiler sebelum startup boiler harus pada kondisi

tertutup termasuk desorvation door. 3)

4.

Level air pada SDCC boiler bottom kondisi normal.

Pengaman Boiler Main Steam Temperature Fungsinya adalah mengontrol tinggi temperature uap utama keluar superheater tingkat ke 2 sebagai pengaman terjadinya temperature uap utama melebihi batas desain yang diijinkan. Pengamanan ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya thermal stress

pada suatu turbin tingkat pertama akibat perbedaan temperatur terlalu tinggi antara temperatur uap utama yang masuk dengan temperatur metal pada sudu turbin. Selain itu untuk menghindari terjadinya kelelahan bahan pada tube superheater akibat temperatur uap yang melebihi kemampuan maksimum tube-tube superheater.

5.

Pengaman Total Air Flow Berfungsi

untuk

mengamankan

jumlah

total

udara

yang

masuk

ke

windbox/ruang bakar pada saat proses pembilasan (purge) boiler. Pada saat startup boiler dan normal operasi harus memenuhi jumlah total flow lebih besar daripada minimal (>30% saat purge boiler). Pada saat pembilasan boiler kita mengharapkan seluruh gas-gas sisa pembakaran yang terakumulasi dalam ruang bakar dan saluran-saluran gas buang dapat didorong/dikeluarkan oleh udara sejumlah >30% atau kirakira 600 ton/jam dibuang ke udara luar minimal gas-gas sisa pembakaran bersih dalam waktu 3 menit (desain) kemudian pengamanan pada saat startup dan normal operasi toral udara ini memegang peranan sebagai udara pembakaran (combustion air) jadi pabila total udara pembakaran minimal <30% maka jumlah perbandingan antara udara dan bahan bakar tidak akan

sempurna

kegagalan

dengan

penyalaan

pasti

yang

kita

mengkhawatirkan

berulang-ulang

dan

salah

akan

terjadinya

satu

penyebab

combusable in flue gas.

6.

Pengaman Instrumen Air Pressure Header Udara instrumen adalah sebagai kebutuhan utama dalam sistem kontrol pneumatic PLTU. Pasokan udara instrumen harus betul-betul terjaga dan sangat spesial mengingat sumber tenaga seluruh kontrol boiler turbine dan alat bantunya terletak pada keandalan supply udara instrumenyang kontinyu dan tetap pada tekanan kerjanya.

Mengingat keutamaan dan fungsi udara instrumen sebagai sumber tenaga bagi seluruh kontrol boiler turbin dan alat bantunya maka apabila terjadi tekanan udara turun dibawah titik kerjanya hal ini akan mengakibatkan seluruh fungsi kontrol pneumatic terhenti dan akan melumpuhkan kegiatan operasi boiler dan turbine. Antisipasi pada saat terjadinya gangguan udara instrumen pressure low alarm diantaranya: -

Segera buka backup valve SAC menuju header udara instrumen.

-

Segera periksa kondisi kompresor udara instrumen dan proses supplynya.

-

Lokalisir kemungkinan terjadinya kebocoran udara instrumen pada

seluruh line. -

7.

Lokalisir kemungkinan ada valve drain/vent udata yang terbuka.

Pengaman Scanner Cool Pressure Fungsinya adalah untuk mengamankan sistem pendingin pada scanner sensor flame. Pentingnya deteksi nyala api pada suatu boiler untuk meyakinkan adanya pembakaran, sehingga tidak akan terjadi penumpukan bahan

bakar

akibat

kegagalan

penyalaan

api.

Pendeteksi

nyala

api

diamankan dari panasnya area ruang bakar dengan jalan memberikan pendinginan berupa perapat udara bertekanan pada seluruh permukaan alat pendeteksi api tersebut. Terganggunya sistem pendinginan ini akan mengakibatkan melting point pada alat pendeteksi nyala api karena terjadi kontak langsung antara alat dengan panasnya api yang dideteksi kerusakan. Pendeteksi api/scanner akan memberi isyarat pada burner-burner yang sedang beroperasi untuk trip sehingga boiler akan trip. Apabila terjadi flame scanner blower discharge pressure low alarm lakukan hal seperti dibawah ini: -

Periksa select auto start scanner blower yang standby pada posisi auto.

-

Periksa saringan/filter udara blower inlet kemungkinan kotor.

-

Periksa kemungkinan kebocoran pada line joint.

Contoh Batasan Operasi 1.

Drum Level

High Alarm : 50 mm ; Low Alarm : -50 mm High Trip : 250 mm ; Low Trip : -250 mm 2.

Temperature Main Steam & Reheat Steam

High Alarm : 550 oC ; High Trip : 570 oC (delay 60 second) 560 oC (delay 600 second) ; 550 oC (delay 6000 second) 3.

Furnace Pressure

High Alarm : 50 mmWg ; Low Alarm : -50 mmWg Furnace Draft High Trip : 225 mmWg ; Furnace Pressure Low : -225 mmWg 4.

Boiler Safety Valve Main Drum

RV 39 : 3011 psi , RV 40 : 2975 psi , RV 41 : 3047 psi, RV 42 : 3064 psi , RV 43 : 2993 psi , RV 44 : 3029 psi Secondary Superheater Outlet Header / Main Steam ; SV 13 : 195 kg/cm2, SV 14 : 196 kg/cm2, SV 15 : 197 kg/cm2 Reheat Outlet Header / Hot Reheat ; SV 92 : 57 kg/cm2, SV 102 : 57 kg/cm2 (SV=safety valve)

Water Quality air yang masuk keboiler selalu dikondisikan (air bebas mineral) bertujuan agar tidak merusak material / pipa-pipa besi boiler, maka kualitasnya selalu dikontrol, dan setiap waktu diambil sample airnya dan diinjeksi bahan kimia yang mana kadar pH, conductivity, Clorine , Phospate, Silica terjaga dalam batas nilai yang diijinkan. dan jika terjadi kualitasnya kurang bagus maka harus dibuang (blowdown) dan diganti dengan air yang baru (make up).

Kualitas Air Kadar garam : < 20 usiemen ; PH : 9,2 – 9,5 / Silika : < 0,0185 ppm / PO4 : 0,3 – 3 ppm / Cl- : < 0,5 ppm Efisiensi: agar boiler bekerja secara hemat dan efisien selain jenis batu bara yang dipakai, maka proses pembakarannya dioptimalkan dapat mencapai pembakaran yang sempurna. yang mana operator boiler berperan penting untuk mengendalikan, diantaranya komposisi bahan bakar dan udara pembakar, ogsigen analizer, cerobong asap, sootblowing, dll selalu dipantau. Handal peralatan bantu pada boiler terpasang lebih dari satu (sepasang atau lebih), bertujuan apabila salah satu alat bantu tersebut terjadi gangguan maka tidak akan sampai mengetripkan (stop) boiler tapi yang stand by akan jalan untuk memback upnya. sehingga produksi uap tetap tersedia walau tidak dengan pembebanan generator yang maksimum. gambar berikut adalah salah satu jenis boiler

Boiler and Problems Tubes Failure ( bocor) Penyebabnya •

Over Heating

•

Material grade

•

Gas Temperature

•

Internal Scale

•

Minimum Thickness (ketebalan minimum) Fly Ash Erosion Blowing Steam Erosion

•

Manufacture defact ( cacat dari pabrikan)

Dampak: Lost of opportunity for production 3 – 5 hari

Slagging dan Fouling Penyebabnya Sangat bervariasi Dampak •

Heat Transfer terganggu

•

Efisiensi Boiler

•

Mengancam Lost of opportunity for production 5 – 10 hari.

Mill Failure

Mill Explosion Penyebabnya 

Explosive Mixture ( PA and PF)



Uncomplete innertin



Internal wear

Boiler dan Kecelakaan Hazard – Resiko dan Pencegahannya Resiko Operasi

Penyebab

Efek

Pencegahan

Ledakan Minyak

Temperatur bahan bakar yang tinggi

Pengaturan thermostat yang tidak tepat, Katup pengontrol Uap tidak bias terbuka. Pengontrol listrik otomatis tidak bias dikendalikan. Ledakan

Oil Gasification (Perubahan fase pada minyak) Nyala api yang tidak stabil, Ledakan api yang menyebabkan Kerusakan pada property dan Kehilangan Nyawa

Periksa secara berkala Pemanas dan Instrumen pengontrol Ikuti Instruksi dari Pabrikasi

Ledakan Gas Ledakan. Perbaikan saluran gas

Kerusakan pada pipa atau katup

Kebakaran. Kehilangan nyawa dan Kerusakan properti

Gunakan metode yang tepat untuk purging dan pengisian ulang di saluran gas. Ikuti NFPA 54

Api mati dan Terpercik secara tiba tiba. Ledakan Wet gas (gas basah)

Adanya distillate di gas

Kebakaran Hilangnya nyawa atau luka

Ikuti NFPA 54 untuk system penyediaan Wet Gas

Kerusakan pada boiler dan properti Perubahan Drastis pada nilai BTU gas

Perbedaan sumber gas dengan perbedaan nilai pemanasan

Pembakaran yang tidak sempurna (jelek)

Alarm yang cocok Gunakan pengontrol pembakaran yang

Ledakan Kerusakan pada Boiler

responsive dengan pergantian BTU

Hilangnya Nyawa atau luka

Tekanan yang terlalu tinggi

Malfungsi pada regulator gas

Campuran kaya Bahan bakar Ledakan Kerusakan Boiler

Pengawasan yang baik pada pengoperasian regulator Cek operasi dan pengaturan penggantian tekanan secata berkala Mengganti dan memperbaiki regulator

Kebocoran Uap Pastikan semua sambungan dan pipa kuat Kebocoran Uap

Kerusakan atau korosi pada pipa atau bagian lain

Luka Bakar

Pastikan semua personel mengetahui dan menyadari bahaya dari kebocoran uap superheated

Ledakan Uap Gangguan (penghalang) antara boiler dan katup Malfungsi pada katup pengaman

Level air rendah

Katup mengalami kerusakan atau korosi

Saat tekanan naik, katup tak akan terbuka sehingga terjadi akumulasi tekanan pada boiler

Memperbaiki atau mengganti katup pengaman

Memecah boiler

Test secara berkala semua dengan standar dari ASME

Gangguan pada outlet katup

Hilangnya nyawa dan kerusakan property

Malfungsi pencegah air rendah / pencegah air rendah

Permukaan boiler mengalami overheat

Hilangkan penghalang

Pastikan operasi system penyuplai air ke boiler bekerja

dengan baik secara berkala di cek

terlewati Operator error

Boiler pecah

Tidak berfungsinya instrument pengawas

Hilangnya nyawa

Latih dengan baik operator boiler Ganti pengontrol level air

Ledakan Tungku Pemantik tidak memadai Tekanan bahan bakar rendah Pemantikan yang terlambat

Aliran udara yang berlebih Suhu bahan bakar rendah

Ledakan samping Kebakaran Kerusakan pada boiler

Berikan pemantik yang memadai Perbaiki pengaturan rasio antara bahan bakar dengan udara Tinjau ulang petunjuk dari pabrikasi

Air di bahan bakar Kebakaran

Ledakan Kebakaran

Kegagalan elektrik atau mekanis Kesalahan pada pengoperasian alat

Potensial untuk melukai atau menewaskan personel Merusak alat

Operasikan alat menurut cara pemakaian yang telah diberikan oleh pabrikasi Latih operator untuk menjaga denganbaik alat (goodhousekeeping) Latih personel untuk memadamkan api secara darurat

Beberapa hal yang harus diperhatikan 1. Ikuti instruksi yang telah diberikan oleh Pabrikasi. Gunakan standar Operasi yang telah dibuat dan mereferensikan beberapa pekerjaan ke standar ASME

2. Training – Pekerja harus benar benar diberikan pelatihan mengenai keselatan dalam mengoperasikan peralatan. Training keselamatan

seharusnya menjadi proses kontinyu yang bertujuan untuk mendidik pekerja untuk mengenal dan menjaga keselamatan dalam pikiran mereka. Program pelatihan harus dilakukan terus menerus dan diawasi 3. Kebersihan – kebersihan lingkungan sangat penting untuk keselamatan dan kebaikan jalannya operasi dalam pabrik. Rendahnya kebersihan meningkatkan resiko kecelakaan

4. Pakaian dan peralatan pengaman – pakaian yang pantas harus dipakai sepanjang waktu. Hindari pakaian terbuka dan perhiasan. Peralatan pengaman harus dipakai selama diperlukan (contoh : topi kerja, masker, penutup kuping, kacamata, sarung tangan, sepatu kerja.) jangan pernah mengoperasikan peralatan besar sperti peralatan berputar, mesin otomatis, mesin listrik kecuali terdapat pengaman alatnya. 5. Permukaan panas – banyak sekali permukaan panas terdapat di boiler dan bahkan area yang bukan permukaan pemanasan pun dapat menjadi tidak nyaman karena panas. Oleh karena itu, pekerja baru harus dibuat sadar akan hal ini. Hati hati dalam bekerja terutama apabila berada dalam jarak dekat dengan boiler. Tidak pernah masuk ke boiler kecuali sampai tahapan yang telah ditentukan.

6. Awasi alat alat pengontrol jarak jauh – di pabrik banyak unit yang menggunakan pengontrol jarak jauh. Perhatikan apakah ada pekerja pada unit yang akan di start up sebelum unit tersebut benar bener dinyalakan 7. Bunyi – bunyi bising terdapat di pabrik dan secara akumulatif akan menyebabkan penyakit pada pekerja. Gunakan selalu peralatan pengaman, contoh penuutp kuping Maintenance Kontrol resiko

Kontrol engineering 1. Pengcekan pengisolasian area permukaan boiler dan pipa

2. Pengecekan automatic shutdown devices 3. Pengecekan pengontrol bahan bakar dan udara 4. Pengecekan katup 5. Pengecekan pengontrol level air Kontrol Administrativ 1. Pelatihan operator alat 2. Peninjauan ulang prosedur pengontrolan alat 3. Peninjauan ulang Prosedur Operasi 4. Inspeksi Lapangan 5. Audit 6. Pengecekan kandungan air boiler Inspeksi luar Inspeksi luar dilakukan oleh pengawas boiler yang tersertifikasi. Bagian bagian yang mendapati pengawasan antara lain adalah: 1. Kebocoran 2. Instrument indicator 3. Instrument pengaman 4. System pengontrol 5. Katup 6. Kebersihan 7. Label 8. Pemipaan Inspeksi dalam

Inspeksi luar dilakukan oleh pengawas boiler yang tersertifikasi. Bagian bagian yang mendapati pengawasan antara lain adalah: Inspeksi Bagian Pembakaran: 1. Door gaskets 2. Fire side insulation 3. Tube sheet 4. Tubes 5. Blower 6. Stack Inspeksi Bagian Air: 1. Tube bundle 2. Scale buildup 3. Condensate feed water tanks 4. Chemistry control systems 5. Level floats Boiler Tests Berikut adalah beberapa test yang harus dilakukan secara berkala terhadap bagian bagian dari boiler

1. Safety/Relief Valve Operational Test (bulanan) 2. Check System for Leaks (mingguan) 3. Low Water Fuel Cutoff (LWFCO) Rapid Drain Test (mingguan dan setiap start up)

4. Burner Check (bulanan) 5. Water Chemistry Check (bulanan) 6. LWFCO Slow Drain Tes (4 kali setahun)

7. Circ and/or Condensate Pump Check (4 kali setahun) 8. Safety Valve Setpoint Test (rutin) 9. Drain Water Gage Glass (seperlunya)

Daftar Pustaka http://febriantara.wordpress.com/2008/10/24/klasifikasi-boiler/ http://hasimpci.wordpress.com/2009/06/29/masalah-utama-boiler/ http://hasimpci.wordpress.com/2009/09/01/boiler/ http://www.coveragefirst.com/portal/server.pt/gateway/PTARGS_0_21939_410890_0 _0_18/CFBoilerSafetyProgram.htm http://www.uofaweb.ualberta.ca/cme/safety_guidelines.cfm