6 BAHAN BAKAR BOILER

6
BAHAN BAKAR BOILER
Manggala Yudha S.W. 4213100004
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Keputih, Sukolilo, Surabaya 60111
1. Pendahuluan
Sebuah boiler dalam satu bentuk atau lain akan ditemukan pada setiap jenis kapal. Dimana
mesin utama bertenaga uap, satu atau lebih besar boiler tabung air akan dipasang untuk
menghasilkan uap pada suhu sangat tinggi dan tekanan sangat tinggi. Pada sebuah kapal
bermesin utama diesel, yang lebih kecil (biasanya jenis tabung api) boiler akan dipasang
untuk memberikan uap untuk berbagai kapal.Bahkan dalam dua jenis desain dasar, tabung
air dan tabung api, berbagai desain dan variasi ada. Sebuah boiler digunakan untuk
memanaskan air umpan untuk menghasilkan uap. Energi yang dilepaskan oleh
pembakaran bahan bakar di tungku boiler disimpan (sebagai suhu dan tekanan) di uap
yang dihasilkan. Semua boiler memiliki tungku atau ruang pembakaran dimana bahan
bakar dibakar untuk melepaskan energi. Air dipasok ke tungku boiler untuk
memungkinkan pembakaran bahan bakar untuk terjadi. Sebuah area permukaan besar
antara ruang bakar dan air memungkinkan energi pembakaran, dalam bentuk panas,
menjadi ditransfer ke air. Sebuah drum harus disediakan di mana uap dan air dapat
terpisah. di sana juga harus berbagai perlengkapan dan kontrol untuk memastikan bahwa
bahan bakar minyak, udara dan persediaan air umpan yang disesuaikan dengan
permintaan uap. Akhirnya harus ada sejumlah perlengkapan dan Dudukan yang menjamin
pengoperasian boiler aman Dalam proses pembangkitan uap air umpan memasuki boiler
dimana dipanaskan dan menjadi uap. Air umpan yang beredar dari uap menghidupkan
drum air dan dipanaskan dalam proses. Beberapa air umpan melewati tabung sekitar
tungku, yaitu dinding air dan tabung lantai, dimana dipanaskan dan kembali ke steam
drum. Besar diameter tabung downcomer digunakan untuk mengedarkan air umpan antara
drum. Tabung downcomer lewat di luar tungku dan menyatu uap dan air drum. Uap yang
dihasilkan dalam steam drum dan dapat dimatikan untuk digunakan dari sini. Hal ini
dikenal sebagai 'basah' atau jenuh uap dalam kondisi ini karena akan mengandung jumlah
kecil air.. Bahan bakar adalah penyumbang terpenting untuk biaya pembangkitan uap. Ia
juga mengatur desain, operasi, dan kinerja boiler. Bahkan boiler yang paling fleksibel bahan
bakarnya, misalnya, Boiler fluidized bed, tergantung bahan bakar, meskipun dengan tingkat
yang lebih rendah. Untuk alasan ini setiap desain atau bahkan perencanaan desain, harus
mulai dari pertimbangan bahan bakar yang akan digunakan. Dari bahan bakar mendapat
tempat untuk kolam limbah pembuangan dan tumpukan, semuanya tergantung pada
karakteristik bahan bakar. Untuk alasan ini desain boiler khusus dimulai dengan
perhitungan pembakaran. Perhitungan pembakaran didasarkan pada stoikiometri reaksi
2
Boiler
pembakaran. Jadi, langkah ini sering disebut perhitungan stoikiometri. Ini memberikan
spesifikasi dari item yang paling utama dari pembangkit listrik seperti kipas, blower, bahan
bakar, penanganan limbah pembangkit, konveyor padat, ukuran stack, peralatan
pengendalian polusi udara, dan terakhir, ukuran boiler. Bagian berikut secara singkat
menjelaskan karakteristik fisik dan pembakaran bahan bakar fosil yang digunakan dalam
boiler pembangkit listrik. Hal itu juga menyajikan formula desain untuk perhitungan
pembakaran. Perhitungan tersebut seringkali didasarkan pada unit berat bahan bakar
terbakar. DAtau uap dapat melewati superheater yang terletak di dalam boiler. Disini uap
lanjut dipanaskan dan 'dikeringkan', yaitu semua sisa air diubah menjadi uap. Uap
superheated ini kemudian meninggalkan boiler untuk digunakan dalam sistem. Suhu
superheated steam akan berada di atas yang ada pada uap dalam drum. Sebuah
'attemperator',i.e.uap pendingin,dapat dipasang dalam sistem untuk mengontrol
temperatur superheated steam. Gas panas yang dihasilkan dalam tungku yang digunakan
untuk memanaskan air umpan untuk menghasilkan uap dan juga untuk superheat uap dari
drum boiler. Gas kemudian melewati sebuah economiser melalui mana air umpan yang
melewati sebelum memasuki boiler. Gas buang juga dapat melewati pemanas udara yang
menghangatkan udara pembakaran sebelum memasuki tungku. Dengan cara ini sebagian
besar energi panas dari panas gas digunakan sebelum mereka habis dari corong.
Pengaturan ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 1. sistem sederhahan boiler.
Bahan Bakar Boiler
3
2.Tinjauan pustaka
Seiring perkembangan teknologi dalam bidang power plant seperti pembangkitan
energi listrik didunia dibutuhkan teknologi tertentu untuk menghasilkan energi tesebut
saperti peralatan dalam pembangkit tenaga listrik yaitu boiler. Boiler digunankan untuk
menghasilkan energi panas yang diserap air sebagai media utamanya yang kemudian
nantinya air ini memiliki emergi kinetik sehingga dapat memutar turbin atau sistem
penggerak lain. Untuk melakukan hal tersebut dibuuthkan bahan bakar untuk
menghasilkan energi panas seperti batubara, gas alam atu bahan bakar minyak. Dari semua
sistem jenis pembakaran diatas, yang paling banyak adalah batubara. Dalam proses
pembakarannya akan menghasilkan emisi serperti NOx.
(D A Taylor,1990) dalam bukunya menjelaskan sistem supplay bahanbakar cair
seperti heavy fuel untuk digunakan sebagai bahanbaka boiler untuk kapal. Dalam bukunya
dibutuhkan beberapa peralatan treatment minyak agar dapat digunakan. Treatment
dilakukan untuk mengurangi atau menghilangkan kotoran – kotoran yang ada dalam heavy
fuel karenan minyak ini adalah jenis residu.
(Prabir Basu et al., 2000) dan (B.Parsons, 1905) menjelaskan tentang proses tahap
persiapan batubara sebelum digunakan dalam proses pembakaran. Dalam bukunya, yang
paling utama dalam batubara harus dikeringkan dan memperkecil ukran dari batu bara
dapat pula dengan dihancurkan dengan beberapa peralatan. Selain itu juga menjelaskan
tentang sistem pengumpan bagaimana batubara siap dimasukkan ke dalam tungku dari
proses penyimpan.
(Kumar Rayaprolu,2009) dalam bukunya menjelaskan tentang dampak korosi,abrasi,
dan endapan terhadap kinerja boiler. Ada beberapa langkah yang dapat dilakukan untuk
menghindari kerusakan tersebut. Selain itu menjelaskan beberpa macam dampak debu
pada perangkat – perangkat boiler lainnya.
(Jerry Gilman,2005) mejelaskan tentang emisi yang dihasilkan pada proses
pembakaran dalam boiler, emisi yang dihasilkan berupa NOx. Ia juga menjelaskan sistem
control untuk mengurangi emisi tersebut.
4
Boiler
2.1 Klasifikasi Bolier
A. Berdasarkan tabung boiler
1. Boiler tabung api
2. Boiler tabung air
Gambar 2. Boiler tabung api
Gambar 3.Boiler tabung air
5
Bahan Bakar Boiler
B. Berdasarkan Kegunaanya
1. Boiler Industri
3. Boiler kapal
Gambar 4.Boiler industri
Gambar 5. Boiler kapal
6
Boiler
4. Boiler Nuklir
Gambar 6.Gambar boiler nuklir
Gambar 7.Boiler sirkulasi alami
C. Berdasarkan jenis pembakarannya
7
Bahan Bakar Boiler
1. Boiler pembakaran Massa / tumpukan pembakaran
2. Boiler pembakaran setoker
3. Boiler Pembakaran
4. Boiler BFBC
5. Boiler CFBC
6. Boiler bahan bakar dihaluskan (PF)
7. Boiler pembakaran Liquor
8. Boiler panas buangan
D. Berdasarkan tekanan kerjanya
1. Boiler subkritis
2. Boiler superkritis
E. Berdasarkan sirkulasinya
1. Sirkulasi alami
2 Sirkulasi paksa
Gambar 8. Boiler sirkulasi paksa
8
Boiler
3. Boiler tanpa drum
Gambar 9. Boiler tanpa drum
F. Berdasarkan konstruksi tungku
1. Two- pass boiler
Gambar 10. Boiler dua pass
9
Bahan Bakar Boiler
2. One and a half - pass boiler
3. Single or tower-type boiler
4. Down-shot boiler
Gambar 11.boiler tipe tower
3. Bahan Bakar Boiler
3.1 Bahan Bakar Dalam Bentuk Gas
Bahan bakar gas yang baik alami atau buatan manusia. Komposisi mereka bervariasi.
Komposisi beberapa bahan bakar gas khusus diberikan dalam gambar dibawah ini.
3.1.1 Gas Alam
Gas alam berasal dari tambang gas atau minyak juga.metana adalah komponen utama gas
alam. Hal ini disertai dengan beberapa hidrokarbon lainnya (CnH2n + 2) dan gas tidak
mudah terterbakar. Gas dari ladang gas mengandung hingga 75-98% metana. Gas alam dari
ladang minyak hanya berisi 30--70% metana. Gas alam memiliki nilai pemanasan yang
tinggi. Lebih rendah nilai kalor (LHV) adalah 36,600-54,400 kJ / Nm3.
10
Boiler
Gambar 12.Komposisi gas alam
3.1.1 Gas Sintetis
Gas batubara dan gas tanur tinggi dua jenis utama dari gas sintetis. Mereka dihasilkan dari
batubara kokas meliputi oven gas, gas retak, gas air, dan produser gas. Gas tanur tinggi
adalah produk sampingan dari ekstraksi besi dalam tanur tinggi. Konstituen utamanya
adalah CO dan H2. Karena CO2 dan kadar N2 tinggi, nilai kalor dari gas tanur tinggi sangat
rendah (3800-4200 kJ /Nm3). Selain itu, mengandung sejumlah besar partikel titik lebur
rendah abu. Hal ini, oleh karena itu, digolongkan sebagai bahan bakar rank rendah
dansering dibakar bersama dengan heavy oil atau batu bara bubuk. Gas kokas-oven adalah
produk sampingan dari kokas. Ini mengandung kotoran sepertiamonia, benzena, dan tar.
Jadi gas kokas-oven harus disempurnakan sebelum dibakar. Berbagai produser gas
(produser gas udara, air-gas, dan produser gas campuran) dapat diperoleh dengan
gasifikasi batubara di dalam pembangkit gas batubara. Mereka digunakan sebagai bahan
baku kimia dan bahan bakar. Secara umum, rentang nilai pemanasan mereka dari 3700
sampai 10.000 kJ/Nm3.
3.1.1 Gas Umum
Propana atau butana adalah gas komersial yang paling penting. Mereka adalah diproduksi
dari proses penyulingan minyak bumi dan memiliki nilai pemanasan tinggi. Oleh karena itu
,ini adalah bahan bakar yang sangat baik untuk dan industri usc domestik. Tidak seperti gas
alam, gas berbasis minyak bumi kaya propana atau butana.
Bahan Bakar Boiler
11
3.2. Bahan Bakar cair
Bahan bakar cair umumnya fraksi penyulingan dari minyak mentah. Misalnya, heavy fuel,
yang digunakan oleh boiler utilitas,adalah residu cair yang tersisa setelah minyak mentah
disuling pada tekanan atmosfir. Minyak diesel ringan, digunakan untuk pengapian, adalah
produk distilasi selanjutnya. Komposisi dari beberapa nilai dari bahan bakar minyak
tercantum dalam standart ASTM. Bahan bakar diklasifikasikan oleh American Society of
Testing dan (ASTM) nomor Bahan. Viskositas,titik nyala,titik lebur ,kandungan sulfur,dan
kadar debu adalah sifat bahan bakar minyak yang penting.
3.2.1 Viskositas
Pengaruh viskositas baik dalam pengangkutan dan kualitas atomisasi minyak mentah. Hal
ini tergantung pada suhu dan tekanan.Pengaruh suhu,bagaimanapun, lebih besar. Suhu
minyak yang lebih tinggi memberikan viskositas minyak yang lebih rendah. Namun,jika
heavy oil dipanaskan di atas 110 ° C, karbon akan diproduksi dan dapat menghalangi
penyemprot.Viskositas EAN diukur oleh viskometer Engler. Hal ini dinyatakan sebagai
rasio dari waktu yang dibutuhkan oleh 200 ml minyak mengalir melalui viskometer Engler
dengan yang diambiloleh 200 ml air suling.Ini ukuran viskisitas diidentifikasi olehDE.untuk
kelancaran pipa transportas iviskositas minyak harus berada dikisaran 50-80E,tapi untuk
atomisasi yang baik itu harus kurang dari3-4°E. Berbagai jenis minyak membutuhkan suhu
pemanasan yang berbeda untuk mencapai viskositas ini.
3.2.2 Titik Nyala dan Titik Pengapian
Titik nyala dan titik api adalah dua sifat pembakaran penting dari bahan bakar cair. Titik
nyala adalah suhu di mana bahan bakar cair akan menguap dan, ketika tiba dalam kontak
dengan udara dan api, flash. Api ini tidak membakar terus menerus. Titik nyala dapat
diukur secara terbuka atau tertutup tetapi alat 20-40°C lebih tinggi dalam keadaan tertutup.
Pengapian dikatakan terjadi jika minyak, dinyalakan oleh api eksternal, terus membakar
selama lebih dari 5 detik. Suhu terendah di mana hal ini terjadi didefinisikan sebagi suhu
pengapian.
3.2.3 Pemampatan Titik Lebur
Titik pemampatan mengacu pada suhu di mana minyak berhenti mengalir, sementara Titik
lebur adalah suhu dimana minyak akan mengalir. Untuk mengukur ini, minyak
ditempatkan dalam tabung reaksi miring pada45°.Titik pemadatan adalah suhu tertinggi
dimana yang minyak tidak mengalir dalam waktu 5-10 detik.Titik lebur adalah suhu
terendah dimana aliran terjadi .Kadar parafin lilin sangat erat kaitannya dengan titik
pemadatan .titik pemadatan minya kumumnya naik bersama kandungan parafin.
3.2.4 Sulfur
Ketika sulfur lebih besar dari 0,3%, korosi logam pada pemanasan suhu rendah permukaan perlu
dipertimbangkan. Jadi, tergantung pada kandungan sulfur, minyak dapat dibagi dalam sulfur rendah
(S <0,5%), sulfur tengah (S = 0,5% -2,0%), dan sulfur tinggi (S> 2%).
3.2.5 Debu
Kadar abu bahan bakar minyak sangat kecil. Namun,mengandung vanadium,natrium, dan
kalium, yang menyebabkan korosi dari permukaan logam. Aspek ini dibahas secara lebih
rinci dalam bab tentang korosi. Debu memiliki dampak terhadap boiler antara lain :
3.2.5.1 Erosi pada bagian boiler
12
Boiler
Erosi adalah bentuk keausan. Pemakaian dapat didefinisikan sebagai hilangnya progresif
dari permukaan material akibat tindakan mekanis yang melibatkan tumbukan partikel
abrasif. Tidak seperti korosi, yang merupakan bahan kimia atau tindakan elektrokimiadebu
adalah murni mekanis. Ada dua jenis tipr abrasi dan erosi :
1.Abrasi dapat disamakan dengan pasir-papering di mana partikel padat bergerak
bersentuhan dengan permukaan paralel. Abrasi mempengaruhi titik tinggi permukaan
tanpa banyak efek pada tubuh utama. Kerugian material lebih kecil dibandingkan dengan
erosi. Ketahanan abrasi dapat dibangun oleh lapisan batas tempat tinggi dan lebih keras.
2. Erosi adalah tumbukan dari partikel keras pada kemiringan, dan memiliki lebih banyak
energi dan kekuatan destruktif dari abrasi.
Partikel menimpa memotong melalui lapisan batas dan menghancurkan matriks utama.
Oleh karena itu, bahan tahan abrasi tidak dapat menahan erosi. Debu bukan masalah yang
mempengaruhi pembakaran boiler minyak dan gas pembakaran. Ini hanya masalah dengan
pembakaran bahan bakar padat, ketika debu terjadi di kedua sisi bahan bakar dan abu
boiler dan penanganan pembangkit. Pulverizers dan pipa batubara dari PF Pembakaran
boiler pengalaman debu didasarkan pada kadar abu dan konstituen. Bara abu tinggi
cenderung menyebabkan keausan dan solusi yang normal adalah membuat bagian aus dari
bahan tahan aus dan menyediakan bahan yang dikorbankan di tempat yang tepat. Debu
juga berpengalaman dalam bunker batubara dan pengumpan, dan penggunaan pelapis
debu adalah solusi terbukti. Erosi bagian yang panas karena abu, terutama tabung, adalah
masalah serius yang mempengaruhi ketersediaan bahan bakar boiler pembakaran padat.
konstituen keras abu, yaitu, Al2O3 dan SiO2, bergerak bersama gas buang pada kecepatan
tinggi menimpa pada tabung, tahan api, dan bagian lain di jalur gas, menyebabkan erosi.
Abu, sebagai awalnya ada dalam batubara, tidak begitu kasar. Tapi setelah itu meleleh
karena suhu tungku tinggi dan pengkristalan, abrasivitas meningkat secara dramatis dan
abu berubah menjadi kristal bersama tepi yang tajam merupakan karakteristik mereka. Abu
FBC ini kurang bersifat erosi, karena tidak meleleh dan karenanya tidak membentuk
kembali ke kristal keras, setidaknya tidak ke tingkat yang sama dari PF. Tetapi jumlah abu
bed di BFBC dan sirkulasi ulang di CFBC sangat tinggi sehingga dapat menyebabkan
kerusakan erosi yang signifikan untuk kedua tabung dan tahan api. Coil erosi bed di BFBC
dan erosi dinding tungku, tabung bank di melewati tahap pertama, dan siklon tahan api di
CFBC sangat keras. Erosi dipengaruhi oleh berikut :
1. kecepatan gas buang.
2. Gasb buang memuat debu .
3. Ketidak keseragaman pembebanan debu dan kecepatan gas di seluruh penampang.
4. Kepadatan tabung di bank.
5. Tabung disposisi dalam sebaris bank atau terhuyung.
6. Belokan gas yang memisahkan abu karena aksi sentrifugal.
7. Sudut pelampiasan partikel abu. Normal dan sejajar dengan permukaan, erosi dapat
menjadi minimum, sedangkan antara 20 dan 30°C di permukaan horisontal , debu menjadi
maksimal.
Erosi merupakan aspek yang tidak terpisahkan dari boiler pembakaran bahan bakar padat.
Hal ini dapat diminimalkan tetapi tidak dihilangkan sama sekali. Tujuannya adalah untuk
meminimalkan dan memprediksi tingkat erosi sehingga interval antara downtime
diperpanjang bertepatan dengan pemadaman kemudian direncanakan, sehingga
meningkatkan ketersediaan unit. Langkah-langkah pencegahan erosi dan perlindungan
Bahan Bakar Boiler
13
pada dasarnya terbagi dalam dua kategori langkah-langkah tahap desain dan penyediaan
bahan pelindung. Pencegahan erosi pada dasarnya dicapai pada tahap desain, terutama
dengan mengadopsi langkah-langkah yang mengurangi kerasnya kontak antara abu dan
PPs. Perlindungan erosi dicapai dengan menyediakan bahan pelindung yang dikorbankan.
Selanjutnya, erosi dalam boiler dimonitor selama operasi dan bahan yang dikorbankan
meningkat jika erosi terus berlanjut. Ini adalah di lokasi ukuran pelindung.Langkahlangkah pencegahan erosi pada tahap desain adalah sebagai berikut:
1. Kecepatan gas. Membatasi kecepatan gas buang adalah langkah desain yang paling
penting untuk menghilangkan tabung eksternal atau erosi tahan api.
2. tabung segaris. Posisi tabung merupakan titik utama untuk diperhatikan. Tabung segaris
mengurangi erosi secara drastis dibandingkan dengan pengaturan terhuyung.
3. Tungku yang kebuh besar. Membatasi muatan debu dilakukan dengan ukuran ruang
tungku yang memadai SA dan TA dengan penempatan nozel yang strategis.
4. Boiler jenis menara. Menghindari Belokan gas merupakan langkah desain penting.
Kekuatan sentrifugal mensegregasikan dan melemparkan abu ke arah tepi, menyebabkan
kerusakan pada PPs di path.Itu yang lebih baik, misalnya, untuk menghindari dua-pass
bank boiler (BBS).Boiler jenis tower yang tahan abrasif disukai oleh banyak pelanggan,
karena mereka menawarkan perlindungan terhadap kerusakan tersebut.
Erosi yang dikorbankan merupkan ukuran perlindungan adalah liner atau tiang bahan
tahan aus baik terpasang atau dilas ke tabung terkena dampak. Ini bisa menjadi ukuran
desain dibentuk atau tindakan pencegahan baru. Dalam kedua kasus, pola erosi harus
dipelajari dengan hati-hati dan pola yang sesuai harus dikembangkan. Kemungkinan efek
samping juga harus dinetralisir :
1. Debu pelapis cenderung membuat sejumlah permukaan tabung tidak efektif,sedangkan
studding kemungkinan akan meningkatkan efektivitas; baik langkah panggilan untuk
penyesuaian dari HS.
2. Liners dan kancing melindungi permukaan di mana mereka ditempatkan tetapi mereka
cenderung membelokkan aliran abu ke tempat lain, sehingga beralih masalah bukannya
memecahkan itu.
3. Kancing yang melekat pada tabung dengan pengelasan dan karenanya mereka tetap
dingin. Mereka biasanya terbuat dari baja karbon (CS). Ketika kancing panjang
membutuhkan
efisiensi pendinginan berkurang. Kancing harus terbuat dari paduan atau baja stainless (ss).
4 .Liners dari CS ketika mereka digunakan untuk melindungi suhu rendah bagian seperti
economizer (ECON) di melewati keduanya dari boiler. Tapi pada suhu tinggi seperti yang
dipersyaratkan dalam SH, mereka dibuat dari ss dan, disaat, dari paduan suhu tinggi
seperti baja Si-Cr-Al.Liners tidak dilas ke tabung untuk menghindari kerusakan akibat
diferensial ekspansi antara tabung dan liner. Karena tidak ada pendingin, liners mencapai
hampir suhu yang sama seperti gas dan memperluas lebih dari tabung. kecuali kalau
melekat pada tabung pada interval dekat dengan mengecilnya liner dan gagal untuk
memberikan perlindungan yang tepat.
14
Boiler
Gambar 13.Erosi pada boiler
3.2.5.2 Slagging dan Fouling Pada Boiler
Pembentukan kerak dan Kotoran Kedua proses menghasilkan suhu tinggi deposito abu :
1. pembentukan kerak adalah pembentukan deposit terak menyatu pada dinding tungku
dan permukaan lainnya terkena panas radiasi.
2. Fouling adalah pembentukan ikatan (sinter atau disemen) deposit di daerah terutama SH
dan alat pemanas (RH) dari konveksi panas seperti gambar dibawah ini.
Bahan Bakar Boiler
15
Gambar 14. Slagging dan Fouling Pada Boiler
Tergantung pada Fusibilitas, berbagai komponen abu dapat diklasifikasikan menjadi tiga
kategori:
1. Senyawa lebur tinggi seperti SiO2, Al2O3, Fe2O, CaO, dan MgO, yang merupakan oksida
murni dengan rentang Fusibilitas dari 1600-2800 ° C yang tidak meleleh tapi akhir
di abu terbang dan mempertahankan struktur asli mereka dan Suatu penyebab erosi tetapi
tidak membentuk kerak.
2. Senyawa mencair menengah seperti Na2SiO3, K2SO4, dan FeS, yang memiliki jangkauan
Fusibilitas dari 900-1100 ° C, membentuk dasar lapisan lengket di dinding air dan pelat dan
menyebabkan membentuk kerak.
3. Senyawa leleh rendah, terutama klorida dan sulfat dari logam alkali, seperti NaCl,
Na2SO4, CaCl2, dan MgCl2, yang, Memiliki berbagai Fusibilitas dari 700-850 ° C,
membentuk dasar lapisan lengket di SH dan RH tabung dan menyebabkan pembentukan
kerak.
Dalam slagging yang terjadi di tungku, dinding bagian, dan pelat, partikel abu cair bergerak
dalam aliran gas buang memadat bersentuhan dengan logam tabung, yang dingin, dan
membentuk lapisan mengalir dengan longgar.SB atau dinding yang pendek bisa memebuka
deslagger untuk menghilangkannya tungku. Blower bisa yang dibuka panjang diperlukan
untuk pelat. Pada saat lapisan dalam menempel pada tabung dengan tegas dan lapisan luar
bertambah dalam ukuran sampai melepaskan berat sendiri dan jatuh di bagian bawah
tungku, menyebabkan kerusakan serius seperti menghancurkan lantai. Viskositas abu
menentukan kemudahan deslagging. Dalam fouling yang terjadi di sarang tabung,
tindakannya berbeda. Dasar lapisan lengket dibentuk oleh pemadatan abu pada tabung
16
Boiler
pendingin. Di sini, lapisan abu tidak mengalir. Suhu lapisan luar abu lebih tinggi tapi masih
cukup dingin untuk abu lebih lanjut untuk memadat dan melekatkan diri dengan
melakukan fusi. Setelah beberapa pertumbuhan partikel abu tidak memadat, karena suhu
yang terlalu tinggi dan kedalaman keseimbangan deposit tercapai. Deposit abu ini dilepas
oleh jelaga bertiup. Pada saat, dengan bara tertentu, pelengketan abu sangat kuat, sehingga
sulit untuk mengusir deposit dengan jelaga bertiup. Slagging dan fouling saling berkaitan.
Ketika terak tungku, deposit abu mengurangi perpindahan panas dan meningkatkan suhu
gas dimana, pada akhirnya, menyebabkan pengotoran lebih.Slagging dan fouling memiliki
karakteristik pengaruh besar pada ukuran tungku dan SH / RH. Ketika batubara tertentu
sangat mengotorkan, volume tungku harus ditingkatkan untuk mendapatkan suhu gas
cukup rendah tidak menyebabkan slagging. Gambar dibawah ini menggambarkan efek.
Solusi lain adalah dengan tempering gas (GT) di mana gas buang suhu rendah dari pintu
keluar ECON diperkenalkan di bawah outlet tungku. Ini langkah yang yang mahal.
Slagging dan fouling dikendalikan oleh berikut:
1. Dimensi Furnace
2. lokasi SB
3. Jarak dan seleksi kedalaman bank SH dan RH bank.
Gambar 15. Dapak saggling pada pembakaran
17
Bahan Bakar Boiler
3.2.6 Pengolahan Minyak
Kedua bahan bakar minyak dan minyak pelumas membutuhkan perlakuan sebelum
diteruskankemesin. Ini akan melibatkan penyimpanan dan pemanas untuk memungkin
kanpemisahan keberadaan air, Penyaringan kasar dan halus untuk menghilangkan partikel
padat dan juga centrifugal. Pemisah sentrifugal digunakan untuk memisahkan dua cairan,
misalnya minyak dan air, atau cairan dan padatan seperti dalam minyak yang
terkontaminasi. Pemisahan dipercepat dengan menggunakan mesin pemisah dan dapat
diatur sebagai proses yang berkesinambungan. Dimana sentrifug diatur untuk memisahkan
dua cairan, diketahui sebagai 'pembersih'. Dimana centrifuge diatur untuk pemisah kotoran
dan sedikit air dari minyak yang dikenal sebagai'penjernih'. Pemisahan kotoran dan air dari
bahan bakar minyak sangat penting untuk pembakaran yang baik. Menghilangkan
kontaminasi kotoran dari minyak pelumas akan mengurangi keausan mesin dan
kemungkinan kerusakan.Oleh karena itu pemisahan dari semua kecuali minyak bersih
adalah mutlakkeharusan. diatur sedemikian rupa sehingga bagian atas dan bawah terpisah
dan lumpur dapat dibuang sementara mesin pemisah beroperasi terus menerus. Minyak
kotor melewati ke pusat mangkuk, melewati melalui tumpukan cakram dan keluar melalui
bagian atas seperti gambar dibawah ini.
Gambar 16.Gambar purifiyer
3.2.7 Proses Pemurnian
Pemisahan sentrifugal dari dua cairan, seperti minyak dan air, hasil dalam pembentukan
antarmuka silinder antara keduanya. Posisi antarmuka ini dalam mesin pemisah yang
18
Boiler
sangat penting untuk operasi yang benar. Setelan atau posisi antarmuka dicapai dengan
menggunakan cincin bendungan atau cakram gravitasi pada saluran keluar mesin pemisah
tersebut.Berbagai cincin diameter yang tersedia untuk setiap mesin yang digunakan saat
kepadatan minyak yang berbeda.Sebagai aturan umum, cincin diameter terbesaryang
cukup memenuhi 'segel' harus digunakan.
3.2.8 Proses Penjernihan
Membersihkan minyak yang mengandung sedikit atau tidak ada air yang dicapai dalam
penjernih mangkuk dimana kotoran dan air dikumpulkan di mangkuk pinggiran.
Semangkuk penjernih hanya memiliki satu lubang keluar. Tidak ada Disk gravitasi
diperlukan karena tidak ada antarmuka terbentuk; Oleh karena itu mangkuk beroperasi
pada efisiensi pemisahan maksimum karena minyak tersebut mengalami gaya sentrifugal
maksimum.
3.2.9 Mangkuk Cakram
Pembersih dan penjernih mangkuk masing-masing berisi setumpuk cakram kerucut.
cakram dapat berjumlah hingga 150 dan dipisahkan satu sama lain oleh celah kecil.
Pemisahan kotoran dan air dari minyak berlangsung antara disk ini. Serangkaian lubang
sejajar dekat sisi luar memungkinkan masuknya minyak kotor. Aksi gaya sentrifugal
menyebabkan komponen yang lebih ringan (minyak bersih) mengalir ke dalam dan air dan
kotoran mengalir ke luar. Air dan kotoran membentuk lumpur yang yang bergerak keluar
sepanjang sisi bawah cakram ke pinggiran mangkuk.
3.2.10 Oprasi Non – Kontinyu
Desain tertentu sentrifugal disusun untuk jangka pendek operasi dan kemudian ditutup
untuk membersihkan. Setelah pembersihan dan menghilangkan lumpur dari mangkuk,
mesin dikembalikan untuk melayani. Dua desain yang berbeda digunakan untuk metode
operasi ini;mangkuk panjang sempit dan mangkuk pendek lebar. Mesin mangkuk sempit
harusdibersihkan setelah periode berjalan lebih pendek dan memerlukan pembongkaran
memerintahkan untuk membersihkan mangkuk. Membersihkan mangkuk, bagaimanapun,
jauh lebih sederhana karena tidak mengandung setumpuk cakram. Mesin mangkuk lebar
dapat dibersihkan di tempat, meskipun ada komplikasi tambahan dari tumpukan cakram
berbentuk kerucut yang harus dibersihkan.
3.2.11 Oprasi Berkelanjutan
Desain mangkuk Lebar sentrifugal yang modern memungkinkan operasi terus-menerus
selama suatu periode yang cukup lama. Hal ini dicapai oleh proses ejeksi yang waktu untuk
melepaskan lumpur secara berkala. Lumpur endapan menumpuk di mangkuk pinggiran
sebagai pemisahan berlanjut, dan Proses ejeksi adalah waktu untuk membersihkan endapan
ini sebelum mereka mulai, untuk mempengaruhi proses pemisahan. Untuk memulai proses
ejeksi minyak pakan untuk pemisah yang pertama akan dimatikan dan sisa minyak dalam
mangkuk
dihilangkan dengan menerima air pembilasan. Air tersebut kemudian
dimasukkan ke dalam sistem hidrolik di bawah mangkuk untuk membuka sejumlah katup
pegas. Air ini 'operasi' menyebabkan mangkuk geser bawah bergerak ke bawah dan terbuka
debit port dalam mangkuk pinggiran. Lumpur dibuang melalui port ini dengan sentrifugal.
gaya (Gambar 8.3). Menutup 'operasi' air sekarang makan untuk menaikkan manggeser
geser mangkuk lagi dan menutup port pembuangan. Air dimasukkan ke dalam mangkuk
untuk membuat kembali seal cair yang diperlukan untuk proses pemisahan, pakan minyak
19
Bahan Bakar Boiler
dibuka kembali, dan pemisahan berlanjut. Siklus ejeksi lengkap hanya membutuhkan
beberapa detik dan pemisah adalah terus beroperasi di seluruh. mangkuk yang berbeda
desain ada untuk berbagai bentuk debit lumpur , misalnya Total debit, dikontrol dengan
pembuangan parsial, dan sebagainya. Dengan dikendalikan pembuangan parsial pasokan
minyak tidak dimatikan dan tidak semua dari lumpur dibuang. Pada cara ini proses
pemisahan tidak dihentikan. Metode apa pun yang mengadopsi pemisah yang bisa diatur
sehingga proses debit dilakukan secara manual atau dengan timer otomatis.
3.2.12 Pemeliharaan
Mangkuk dan cakram tumpukan akan membutuhkan pembersihan berkala apakah atau
bukan proses ejeksi dalam operasi. Perawatan harus diambil dalam melucuti bawah
mangkuk, hanya menggunakan alat khusus disediakan dan dicatat bahwa beberapa benang
kiri digunakan. Mesin pemisah adalah seimbang sempurna peralatan, berputar pada
kecepatan tinggi: semua bagian harus karena itu ditangani dan ditangani dengan benar.
Gambar 17.Gambar purifiyer sisi discharge
3.2.13 Pemisahan bahan bakar heavy fuel
Perubahan teknik pada kilang menghasilkan bahan bakar heavy fuel dengan peningkatan
kepadatan dan biasanya terkontaminasi dengan katalitik dengan baik.Ini adalah partikel
kecil dari katalis yang digunakan dalam proses pemurnian. Mereka sangat kasar dan harus
20
Boiler
dihilangkan dari bahan bakar sebelum memasuki mesin. Batas densitas yang berlaku umum
maksimum untuk pembersih adalah 991 kg/m3 pada 15 derajat Celsius. Dalam sistem
pemisah ALCAP pemisah tidak memiliki cakram gravitasi dan beroperasi, sampai batas
tertentu, sebagai clarifier. Minyak bersih dikeluarkan dari stopkontak minyak dan lumpur
terpisah dan air terkumpul di pinggiran mangkuk. Ketika air dipisahkan mencapai cakram
stack, air akan lepas dengan minyak dibersihkan. Peningkatan kadar air dirasakan oleh
tranduser di sisi outlet gambar dibawah ini.. Sinyal transduser air diumpankan ke
mikroprosessor MARST 1 dimana debit air ketika tingkat yang telah ditentukan tercapai.
Air akan dibuang dari tempat lumpur dalam mangkuk atau, jika jumlahnya besar, dari
katup pembuangan air. Sistem ALCAP juga telah terbukti efektif dalam menghilangkan
katalitik halus dari bahan bakar minyak.
Gambar 18.Gambar sistem treatmen minyak
3.2.14 Homogeniser
Sebuah homogeniser digunakan untuk membuat emulsi minyak dan air yang stabil yang
dapat dibakar dalam boiler atau mesin diesel. Seperti emulsi dipertimbangkan untuk
membawa pembakaran yang lebih efisien dan juga mengurangi emisi padatan dalam gas
buang. Berbagai desain memanfaatkan tumbukan atau aksi bergulir untuk memecahpartikel
bahan bakar dan campuran dengan air. Hal ini juga dianggap bahwa aglomerat asphaltenes
dan materi aspal dipecah dan karena itu dapat dibakar. Pabrikan berpendapat bahwa
21
Bahan Bakar Boiler
homogeniser dapat membuat lumpur bisa dibakar sedangkan pemisah akan menghapus
materi tersebut. Homogenisers dapat mengurangi katalitik halus menjadi partikel tanah
halus yang tidak akan merugikan.Pengalaman kapal dengan homogenisers terbatas dan
umumnya tidak menguntungkan. Sebagian pihak menganggap lebih baik untuk
menghilangkan air dan padatan kontaminan dari pada sekedar menggiling partikel.
Gambar 19.Gambar Homogeniser
3.3 Bahan Bakar Padat
Bahan Bakar Padat
Batubara merupakan zat heterogen terbentuk melalui jutaan tahun transformasi tanaman
dan mineral materi bawah tanah. Tergantung pada panjang, Proses ini (disebut sebagai
pengarangan) yang kita dapatkan dalam urutan usia bahan bakar padat seperti gambut,
lignit, batubara subbituminous, bituminous, dan antrasit. Komposisi bahan bakar padat
khusus diberikan pada table 1.
3.3.1 Komposis Batu Bara
Batubara terdiri dari pengotor anorganik dikenal sebagai abu (A), kelembaban (M), dan
sejumlah besar senyawa organik kompleks. Yang terakhir terdiri dari lima pokok elemen:
karbon (C), hidrogen (H), oksigen (0), sulfur (S), dan nitrogen (N) (Gambar 20). Untuk
alasan ini, analisis kimia dari batubara umumnya ditentukan dalam hal unsur-unsur.
Analisis ini disebut analisis utama. Massa fraksi ini unsur-unsur kimia dalam bahan bakar
ditentukan sesuai dengan ASTM D3176 standar untuk batubara. Karena kompleksnya
percobaan yang terlibat dalam analisis pokok, Metode lain yang sederhana, dikenal sebagai
22
Boiler
analisis pendekatan, sering digunakan dalam pembangkit. Pada analisi proksimat batu bara
terdiri dari empat komponen: materi volatil (VM), karbon tetap (Fe), abu (A), dan
kelembaban (M). Hal ini ditentukan sesuai standar ASTM D3172. Karbon, merupakan
Saw
dust
Proxim
a-te
Dry
Moistur
-e
VM
FC
A
Ultimat
e (%)
C
H
N
S
A
O
HHV
16.5
IDT
Peat
DAF
68
78.6
DAF
51.2
6.3
9880
Lignite
Subbitumin
us
Bitumin
u-s
Antracite
Petroleum coke
23.4
5.2
7.7
5
33.3
40.8
40.2
6.4
1.3
43.6
45.3
11.1
54
5.2
50.7
9.1
83.1
10.5
83.7
10
63.3
4.5
1
1.1
11.1
19
16.491
72
5
0.95
0.44
5.2
16.41
21.376
74
5.1
1.6
2.3
9.1
7.9
29.168
83.7
1.9
0.9
0.7
10.5
2.3
27.656
82
0.5
0.7
0.8
10
2
28.377
1110
1149
1215
DAF
57.5
5.9
1.9
0.1
35
20.95
0
1120
Table 1. komposisi beberapa bahan bakar padat,
Gambar 20. Komposis batubara di alam
Bahan Bakar Boiler
23
elemen utama yang mudah terbakar dalam batubara. Ia berada dalam bentuk tetap. karbon
dan zat terbang (CH4, C2H3, CO), Semakin besar usia geologi batubara, semakin besar
tingkat karbonisasi dan tinggi kandungan karbon. Hidrogen dalam batubara, yang
berjumlah 3-6% dari kandungannya, menggabungkan dengan oksigen, menghasilkan uap
selama pembakaran. Uap ini dalam gas buang marupakan potensi sumber kehilangan
panas diboiler Kandungan oksigen batubara bervariasi. Tergantung pada tingkat
karbonisasi mungkin naik dari 2% untuk antrasit sampai 20% untuk lignit. Kandungan
nitrogen dalam batubara kecil (0,5-2%). Batubara membentuk nitrogen oksida selama
pembakaran dan dengan demikian menyebabkan pencemaran lingkungan. Belerang, yang
merupakan sumber lain dari polusi udara, ada dalam tiga bentuk: sulfur organik, FeS, dan
sulfat (CaS04, MgS04, dan FeS04) Sulfat merupakan konstituen dari abu. Hal ini tidak dapat
teroksidasi. Sulfur yang mudah terbakar termasuk sulfur organik dan FeS. Nilai kalor
adalah sekitar 900 kJ/kg. Batubara mungkin memiliki kelembaban dalam dua bentuk:
inheren dan permukaan. Kelembaban permukaan (Ma), yang terkumpul pada batubara
selama penyimpanan, dll, dapat dihilangkan dengan udara pengeringan.Namun,
kelembaban yang melekat (Mi), yang terperangkap dalam batubara selamaa bentukan
geologis, tidak dibebaskan kecuali selama pembakaran.Dalam hal apapun, dua bentuk
kelembaban dan yang dibentuk melalui pembakaran hidrogen pada batubara, berkontribusi
pada kelembaban dalam gas buang.
3.3.2 Abu Dalam Batubara
Abu terdiri dari residu padat anorganik tersisa setelah bahan bakar benar-benar
terbakar.Bahan utamanya adalah silikon, aluminium, besi, dan kalsium. jumlah kecil
senyawa magnesium, titanium, natrium, dan kalium juga hadir dalam abu. Abu ditentukan
dengan memanaskan sampel batubara pada 800°C selama 2 jam di bawah Prosedur kondisikondisi atmosfer diberikan dalam ASTM 03174. Fusi abu merupakan ciri penting dari
batubara.Ini sangat mempengaruhi desain boiler. Suhu fusi abu dapat diukur dengan ASTM
tes 01857. Ketika sampel kerucut abu perlahan dipanaskan selanjutnya melalui empat tahap:
1. suhu awal deformasi (IOT) tercapai ketika pembulatan sedikit dari puncak kerucut dari
sampel abu terjadi.
2. suhu pelunakan (ST) tercapai ketika sampel menyatu ke benjolan yang bulat, yang
tingginya sama dengan lebarnya.
3. suhu Hemispherical (HT) ditandai dengan fusi lanjut abu ketika ketinggian kerucut
merupakan salah satu-setengah lebar alasnya.
4. suhu Fluid (FT) adalah suhu di mana abu menyebar di lapisan hampir rata dengan tinggi
maksimum 1,6 mm.
3.3.3 Analisa Batu Bara
Analisis akhir atau proksimat batubara mungkin didasarkan pada basis yang berbeda
tergantung pada situasi. Umumnya empat basis yang digunakan: saat menerima, udara
kering, kering,kering dan bebas abu. Perbandingan basis yang berbeda dari analisis
batubara ditunjukkan pada Gambar 3-1. Ketika dasar yang diterima digunakan, hasil akhir
dan proksimatAnalisis dapat ditulis sebagai berikut :
Ultimate :
¶(9pt)
C + H + O + N + S + A + M = 100%
(1)
Pendekatan :
24
Boiler
¶(9pt)
VM + FC + M + A = 100%
(2)
Jumlah persentase masing-masing komponen diwakili oleh komponen dalam dicetak
miring. Misalnya C merupakan persentase C atau karbon dalam batubara yang diukur oleh
analisis akhir.Satu dapat mengkonversi "saat menerima" komposisi ke lainnya mendasarkan
sebagai berikut :
Basis udara kering :
¶(9pt)
Cf = (100C/(100 – M))%
(3)
dimana Ma adalah massa uap air permukaan dihilangkan dari 100 kg batu bara lembab
setelah pengeringan di udara. Demikian pula, kandungan lain batubara dapat dinyatakan
dalam berdasarkan hal ini.
¶(9pt)
Cg = (100C/(100 – M))%
(4)
dimana M adalah total kelembaban (permukaan + inheren) dalam batubara, yaitu,
¶(9pt)
M = M a + Mi
Cf = (100C/(100 – M - A))%
(5)
dimana (100-M-A) adalah massa batubara tanpa kelembaban dan abu. Untuk memeriksa
salah satu harus menambahkan persentase semua kandungan setipa basis untuk
mendapatkan 100%.
¶(9pt)
C’ + H’ + O’ + N’ + S’
= 100%
Cg + Hg + Og + Ng + Sg + Ag
= 100%
Cf + Hf + Of + Nf + Sf + Af + Mif
= 100%
(6)
3.3.4 Nilai Kalor Bahan Bakar
Jika kita membakar 1 kg bahan bakar sepenuhnya dan kemudian membawa gas produk dan
padatan untuk suhu pembakaran sebelumnya bahan bakar, kita mendapatkan jumlah panas
yang disebut nilai kalor yang lebih tinggi , atau HHV. Hal ini juga disebut nilai kalor bruto.
Hal ini dapat diukur dalam bom calorimeter menggunakan standar metode ASTM D2015.
Suhu gas buang buang dari boiler umumnya dalam kisaran 120-180 ° C. Oleh karena itu,
produk dari pembakaran jarang didinginkan sampai suhu awal bahan bakar, yang
umumnya di bawah suhu kondensasi uap. uap air dalam gas buang tidak mengembun, dan
panas laten penguapan tidak kembali. Sehingga panas yang efektif yang tersedia untuk
digunakan dalam boiler kurang dari energi kimia yang tersimpan dalam bahan bakar.Nilai
kalor yang lebih rendah ini (LHV) adalah sama dengan nilai kalor tinggi labih kecil dari
panas kondensasi uap air dalam gas buang. Hubungan antara nilai kalor yang lebih tinggi
dan nilai pemanasan yang lebih rendah diberikan oleh di mana LHV, HHV, H, dan M
adalah nilai kalor yang lebih rendah, nilai kalor yang lebih tinggi, persentase hidrogen, dan
persentase kelembaban, masing-masing, pada basis yang diterima. Di sini, r adalah panas
laten uap dalam unit yang sama seperti HHV.
3.3.5 Sistem Persiapan Batubara Untuk Boiler
Batubara dapat dibakar dalam beberapa cara. Tergantung pada karakteristik batubara dan
aplikasi boiler tertentu, desainer dapat memilih embakaran bubuk batubara (PC),
penembakan siklon, stoker, atau metode pembakaran fluidized bed. Apapun Metode yang
Bahan Bakar Boiler
25
diterapkan, batubara mentah harus dipersiapkan sebelum dimasukkan ke dalam tungku.
Proses persiapan memiliki dampak besar pada pembakaran di tungku. Berbagai jenis boiler
memiliki kebutuhan yang berbeda untuk karakteristik (ukuran dan kadar air, dll) dari
bahan bakar dimasukkan ke dalam tungku. Jadi ada berbagai sistem persiapan batubara.
pembakaran Bubuk batubara (PC) adalah metode yang dominan digunakan dalam
pembangkit tenaga modern. pembkaran Fluidized bed (FB) berkembang sangat cepat dan
menemukan jalan untuk aplikasi yang lebih luas paada boiler komersial skala besar.
Batubara biasanya dikirimkan dengan tongkang, kereta api, truk, atau conveyor belt.
pertama batu bara ditumpuk untuk cadangan. Banyak pembangkit menjaga persediaan
darurat sebagai strategis cadangan, yang dapat digunakan dalam hal gangguan pengiriman
bahan bakar yang panjang. Dari tumpukan, batubara diangkut ke pabrik pengolahan batu
bara. Menunjukkan penanganan batubara dan pabrik persiapan khusus. Bagian pabrik ini
adalah umumnya untuk sebagian besar jenis sistem pembakaran batubara. Perbedaan
dalam persiapan datang lebih lanjut tentang; ini dijelaskan di bawah ini untuk dua jenis
sistem pembakaran: pembakaran PC dan FB.
3.3.6 Bubuk Batubara Boiler
Dalam boiler PC, batubara ini pertama hancur dalam sebuah crusher. Ukurannya jauh
berkurang sampai <200µm pada sebuah penyemprot,kemudian dikeringkan, dipanaskan,
dan ditiupkan ke dalam pembakar boiler. Tiga sistem untuk proses ini telah dikembangkan:
penyimpanan atau Sistem nampan-dan-feeder, sistem pembakaran langsung, dan sistem
semidirect. metode ini berbeda pada mode pengeringan, pemakanan, dan karakteristik
transportasi. Meskipun ketiga ini semua banyak digunakan, yang paling populer adalah
sistem pembakaran langsung.
3.3.7 Sistem Penyimpanan
Dalam sistem penyimpanan (Gambar 21), batu bara dihaluskan dan diteruskan melalui
udara atau gas ke pengumpul yang cocok dimana media membawa dipisahkan dari
batubara, yang kemudian ditransfer ke nampan penyimpanan. Udara panas atau gas buang,
digunakan dalam pabrik penghancuran untuk pengeringan, sering digunakan sebagai
media membawa. pembawa gas dilepaskan setelah pemisahan dari bahan bakar. Dari
nampan penyimpanan, bubuk batu bara dimasukkan ke dalam tungku sebagaimana
diperlukan.
26
Boiler
Gambar 21. sistem penyimpanan batubara
3.3.8 Sistem Pembakaran Langsung
Dalam sistem dipecat langsung (Gambar 22), batu bara bubuk dan dibawa, dengan
udara,langsung ke tungku. Udara panas atau gas buang cair dipasok ke penyemprot untuk
pengeringan kedua dan mengangkut bahan bakar yang telah halus ke tungku. Udara ini
juga berfungsi sebagai udara utama. Ini adalah bagian dari total udara pembakaran.
27
Bahan Bakar Boiler
Gambar 22. sistem pembakaran langsung
3.3.9 Sistem Pembakaran Setengah Langsung
Dalam sistem semidirect (Gmbar 23), kolektor siklon terletak di antara semprot dan tungku
memisahkan media menyampaikan dari batubara. Batubara diumpankan langsung dari siklon ke
tungku dalam aliran utama-udara yang independen dari sistem penggilingan.pengeringan panas
menengah dikembalikan ke tempat penggilingan. Dalam sistem ini, sistem penghancuran itu sendiri
berfungsi sebagai penyimpanan.
28
Boiler
Gambar 23. sistem pembakran setengah lngsung pada fluedized bed boiler
Perbandingan Antara Sistem Penyimpanan dan Sistem pembakaran langsung Sebuah
sistem setengah langsung banyak seperti sistem pembakaran langsung kecuali untuk
sumber udara utama. perbandingan antara sistem langsung dan sistem penyimpanan :
1) Sebuah sistem pembakaran langsung jauh lebih sederhana dan memiliki komponen yang
lebih sedikit. Jadi biaya modal dan konsumsi daya untuk sistem dipecat langsung lebih
rendah dari pada untuk sistem penyimpanan.
2) Dalam sistem penyimpanan, bunker menyimpan sejumlah besar batubara. Jadi, dalam
kasus kerusakan pada pulverizers gangguan pasokan batubara kurang jika dibandingkan
dengan sistem pembakaran langsung. Dalam hal ini, sistem penyimpanan lebih handal. Ini
adalah mengapa digunakan lebih luas di tempat-tempat operasi berkelanjutan dan handal
adalah lebih penting daripada efisiensi.
3) Sebuah sistem penyimpanan dapat dengan mudah menanggapi perubahan beban boiler
dengan menyesuaikan pengumpan. Sebuah sistem pembakaran langsung, di sisi lain, harus
menyesuaikan seluruh sistem mulai dari bunker batubara mentah. Saat ini, teknik kontrol
untuk boiler berkembang dengan baik. Maka keuntungan dari sistem penyimpanan tidak
cukup baik seperti sebelumnya. Juga, biaya sistem penyimpanan jauh lebih lebih dari itu
sistem pembakaran langsung. Untuk alasan ini, dikoreksi sistem pembakran langsung di
lebih digunakan.
2.3.10 Boiler Fluidized Bed
Bahan Bakar Boiler
29
Karena persediaan bahan (batubara dan batu kapur) yang digunakan untuk fluidized
bed(FB) boiler adalah lebih kasar (<6.000µm ) dari pada batubara bubuk (<200µm), Sistem
Gambar 24. boiler fluidized bed
Persiapan batubara yang telah dihancurkan cukup untuk sebelumnya. Hal ini jauh lebih
sederhana dan lebih murah dibandingkan dengan boiler PC. pabrik pemrosesan bahan
bakar boiler fluidized bed terdiri dari penghancur dan alat pengering. Tidak seperti
pembakaran PC pembakaran fluidized bed tidak memerlukan pengeringan bahan bakar.
Beberapa Boiler fluidized bed membakar lumpur batubara langsung. Pengeringan
diperlukan hanya untuk transportasi bahan bakar ke tungku. Untuk alasan ini, alat
pengering
sangat penting jika transportasi pneumatik dipertimbangkan untuk
menyampaikan umpan pakan ke tungku. Pengering dapat menggunakan gas buang panas
dari boiler untuk menghilangkan kelembaban permukaan pakan. Kebanyakan Boiler
fluidized bed adalah jenis pembakaran langsung, yang berarti batubara hancur dan diserap
disimpan di sebuah bunker menengah, dimana ini disampaikan kepada pengumpan untuk
pakan. Distribusi ukuran batubara hancur sering memainkan peran penting dalam
hidrodinamika tungku, terutama untuk batubara abu tinggi yang tidak memerlukan
penambahan batu kapur. Jadi dalam banyak kasus distribusi ukuran mesin penghancur
menjadi persyaratan untuk jaminan kinerja boiler. Dalam kasus beredar fluidized bed (CFB)
boiler distribusi ukuran dan persediaan padatan dalam tungku sangat dipengaruhi oleh
spektrum ukuran dari batubara hancur. Dalam satu boiler CFB besar, dimana salah
30
Boiler
penentuan penghancur memberi penyebaran yang lebih luas dari distribusi ukuran batu
kapur, tungku harus dijalankan pada suhu yang sangat tinggi untuk mempertahankan
keluaran uap, meningkatkan penggunaan penyerap dan emisi oksida nitrat. Jumlah dan
sifat dari abu memiliki beberapa dukung pada ukuran yang batubara untuk dihancurkan.
Batubara abu tinggi umumnya mengandung abu tidak relevan; yaitu, abu masih dalam
bentuk benjolan diskret. Kecuali batubara dihancurkan lebih halus ukuran karbon yang
tidak terbakar dan bahan bed yang dihasilkan tidak cukup kecil untuk memberikan kondisi
hidrodinamik yang diperlukan bed.Dalam batubara abu rendah, abu umumnya bersifat
intrinsik; yaitu, itu tersebar halus dengan merata.
3.3.11 Penghancuran Sifat Batubra
Sifat batubara memiliki dampak yang besar pada kinerja sistem penghancuran batubara dan seluruh
boiler. Untuk membahas sistem persiapan batubara dan komponen mereka itu, perlu untuk
memperkenalkan beberapa sifat penting batubara.
3.3.12 Kehalusan Batubara
Untuk suspensi pembakaran bahan bakar padat, pengapian cepat membutuhkan jumlah
minimum kehalusan dalam campuran bahan bakar udara. Sebaliknya, untuk mendapatkan
efisiensi pembakaran maksimum, jumlah minimum partikel kasar dalam campuran bahan
bakar udara yang diinginkan. Jadi, campuran PC harus berisi jumlah minimum partikel
kasar dan jumlah maksimum partikel halus. Fungsi dari sistem penghancuran batubara
adalah untuk mendapatkan kombinasi ideal ini. Isi partikel halus dari bahan bakar biasanya
dinyatakan sebagai persentase melalui saringan 200 (74 µm). Kekasaran tersebut ditetapkan
sebagai persentase saringan 50 (297 µm). Berikut rekomendasi (Tabel 2) pada kehalusan
pada batubara bubuk dapat dibuat (setelah Stulz & Kitto, 1991, p.12-8). Jumlah bukaan per
inci linear menunjuk pada saringan. Dengan demikian, saringan 200 memiliki 200 bukaan
inci, atau 40.000 lubang per inci persegi. Diameter kawat digunakan dalam pembuatan
saringan mengatur ukuran bukaan. AS Standard dan W.S. Tyler adalah saringan layar yang
paling umum.saringan dan bukaan ini ditunjukkan pada Tabel 1.
3.3.13 Grindabilitas
Untuk memprediksi kinerja pulveriser pada batubara tertentu, kemudahan dimana
batubara dapat ditumbuk harus diketahui. Hardgrove grindability index (HGI) memberikan
ukuran kemudahan penghancuran batubara. HGI bukan merupakan properti yang melekat
dari batubara. Sebaliknya, itu merupakan penggilingan relatif mudah batubara saat diuji
dari alat jenis tertentu . HGI dapat diterapkan untuk menemukan ukuran tertentu dan, pada
tingkat yang lebih rendah, jenis pulveriser. HGI diukur dalam mesin grindability
Hardgrove. Nilai ini menunjukkan berapa banyak batubara dapat digiling untuk kehalusan
tertentu dalam tes pabrik mengkonsumsi sejumlah daya. Oleh karena itu HGI kurang lebih
(tidak langsung) sebanding dengan kapasitas penggilingan. Hal ini karena perbedaan
antara pulveriser komersial dan mesin uji grindability bahwa, dengan tidak ada ketentuan
untuk penghilangan terus menerus kehalusan, adalah dari jenis sejumlah daripada jenis
kontinyu. Tekanan peralatan menghancurkan uji juga lebih sedikit. Untuk mengatasi
perbedaan tersebut di atas, beberapa faktor koreksi untuk peralatan komersial
dikembangkan oleh produsen pulverizer.
31
Bahan Bakar Boiler
Mesh U.S standart sieve
20
30
40
50
60
100
140
200
325
400
Mesh U.S tayler sieve
20
28
35
48
60
100
150
200
325
400
Milimeters
0.84
0.595
0.420
0.297
0.250
0.149
0.105
0.074
0.044
0.037
Milimeters
0.833
0.589
0.417
0.295
0.246
0.147
0.104
0.074
0.043
0.037
Table 2. Ukuran serbuk batubara
3.3.14 Kelembapan
Biasanya mengacu pada kadar air dalam batubara berkaitan dengan kadar air keseluruhan.
yang meliputi kelembaban keseimbangan dan permukaan atau air bebas. Keseimbangan
kelembaban bervariasi dengan jenis batubara atau tingkat dan lokasi tambang. Hal ini juga
disebut "bed" atau "seam" kelembaban.Kelembaban permukaan adalah selisih antara total
kelembaban dan kelembaban bed. Kelembaban permukaan berdampak buruk terhadap
performa pulveriser danproses pembakaran. Kelembaban permukaan THC menghasilkan
aglomerasi partikel halus di zona semprot. Hal ini akan mengurangi kapasitas pengeringan
pulveriser karena ketidakmampuannya untuk menghilangkan kelembaban efisien.
Aglomerasi halus memiliki efek yang sama seperti batubara kasar memiliki pada proses
pembakaran. Disini permukaan yang tersedia untuk reaksi kimia berkurang. Sejak
pengeringan dipabrik adalah metode diterima mempersiapkan batubara, udara panas yang
cukup pada suhu tertentu diperlukan untuk pabrik. Gambar dibawah ini.menunjukkan
bahwa suhu udara yang dibutuhkan untuk mengeringkan batubara dari kelembapan yang
berbeda bervariasi dengan campuran batubara-udara yang berbeda. Pemanfaatan kapasitas
pulveriser tergantung pada ketersediaan udara panas yang cukup untuk mengeringkan
batubara. Jika ada kekurangan udara panas, output pabrik akan terbatas pada "kapasitas
pengeringan" dan bukan "grinding kapasitas."
32
Boiler
Gambar 26. Grafik udara pengeringan tiap kg batubara
3.3.15 Abrasi
Batubara bubuk melalui kontak dengan bola, gulungan, cincin, ras, dan liners dari
pulveriser. Meskipun ini terbuat dari bahan jauh lebih sulit, akhirnya semua itu mengalami
aus karena erosi. abrasi, dan logam perpindahan dalam proses penggilingan. Dengan
demikian, daya untuk menggiling dan pemeliharaan unsur menggiling membuat biaya
besar operasi penghancuran. Abrasivitas dari batubara tertentu dapat diwakili oleh indeks
abrasi. Indeks, yang digunakan dalam estimasi aus penggilingan saat digiling, dinyatakan
dalam miligram logam hilang dari bilah pabrik uji per kilogram tanah batubara.
3.3.16 Sistem Penghancuran Batubara
Pengeringan membuat bahan bakar lebih mudah untuk menggiling dan meningkatkan
kapasitas penggilingan. lebih lanjut lebih, bahan bakar kering dan dipanaskan lebih mudah
untuk menyala. Jadi, bahan bakar harus dikeringkan dan dipanaskan sebelum memasuki
tungku. Namun, untuk menghindari pembakaran spontan dan ledakan, suhu yang bahan
bakar dipanaskan tidak boleh melebihi nilai-nilai tertentu. Dengan demikian, sistem udara
penghancuran harus dirancang untuk memberikan jumlah yang diperlukan udara kering
dan mengangkut bahan bakar, tetapi mencegah panas berlebih dari bahan bakar. Suhu
Bahan Bakar Boiler
33
udara di lubang masuk penggilingan tergantung pada kebutuhan pengeringan batubara.
Oleh karena itu ditentukan oleh jenis batubara ditumbuk dan kelembaban permukaannya.
3.3.17 Sumber Udara
Sumber terbaik dari udara panas untuk pabrik pengeringan baik pemanas udara regeneratif
dan penyembuhan, dimana mengambil panas dari gas buang. Pemanas udara digunakan
dalam boiler besar biasanya dapat memberikan pemanasan yang cukup untuk hampir
semua kondisi kelembaban bahan bakar. Sementara pengeringan batubara tinggi
kelembaban, gas buang panas dan dingin yang dicampur dengan udara dipanaskan
digunakan. Penggunaan campuran gas dan udara yang dipanaskan memiliki beberapa
keuntungan :
1. Risiko ledakan berkurang karena konsentrasi oksigen dalam gas buang rendah.
2. Penggunaan gas buang dapat mengurangi suhu di wilayah Pembakar sehingga untuk
menghindari pembentukan kerak.
3. Pencampuran proporsi gas panas dan dingin dapat disesuaikan untuk menanggapi
variasi besar dalam kelembaban batubara dengan suhu perubahan udara primer
3.3.18 Sistem Penyimpanan Penghancuran
Dalam sistem penyimpanan penghancuran batubara, kolektor siklon memisahkan udara
yang digunakan dalam pulveriser untuk pengeringan, mengklasifikasi, dan menyampaikan.
Batubara bubuk disampaikan baik secara mekanis atau pneumatik untuk penyimpanan
menengah atau bunker. Pengumpan terkendali di outlet bunker menyerahkan gas sesuai
batubara ke saluran bahan bakar, dimana penyampaian udara membawa bahan bakar
untuk pembakar.
3.3.19 Udara Primer
Dalam beberapa instalasi, udara primer diambil dari ruang atau saluran udara dipanaskan
sebelumnya, atau keduanya. Dalam kasus lain, udara dilepaskan dari sistem pulveriser
digunakan untuk semua atau bagian dari sumber utama udara. Dalam instalasi dari jenis
pertama, hanya udara yang digunakan adalah bahwa dibutuhkan untuk membawa
batubara ke tungku dan untuk memberikan kecepatan yang diperlukan dari campuran
batubara-udara pada pembakar. Jumlah udara, oleh karena itu, tergantung pada jenis sistem
pembakaran dan jenis sistem perpipaan digunakan.
3.3.19 Ventilasi Udara
Untuk batubara harus ditumbuk dan dikelompokkan secara ekonomi dan benar, itu harus
juga dikeringkan saat dikirim ke pulveriser atau selama operasi penghancuran. Pengeringan
ini dilakukan dengan pengeringan udara atau gas. Dalam sistem penyimpanan, baik
seluruh atau sebagian dari media pengeringan dibuang dari sistem THC oleh ventilasi. Hal
ini menghilangkan kelembaban yang telah menguap dari bahan bakar. pengeringan
Medium memasok sebagian besar dari panas untuk menguapkan kelembaban bahan bakar,
dan, dengan demikian, mendekati saturasi. Jumlah pelepasan tergantung pada output
pulveriser, kelembaban dihapus dari bahan bakar, suhu awal pengeringan media, suhu
pelepasan bahan , dan efisiensi sistem pengeringan. Campuran yang dilepaskan harus
dibuang oleh ventilasi ke atmosfer secara langsung atau melalui boiler stak. Sebagai
alternatif, dapat digunakan sebagai bagian dari pasokan udara ke tungku. Dalam kasus
pertama, karena ventilasi berisi beberapa batubara sangat halus (sampai 2% dari jumlah di
haluskan), secara ekonomi tidak dapatdilepaskan langsung tanpa mengumpulkan debu
34
Boiler
batubara di konsentrator siklon, penyaring kantong, pencuci udara, atau kombinasi dari ini.
Dalam kasus kedua, udara tidak perlu dibersihkan.
3.3.20 Suhu Udara
Pengumpan bubuk-batubara dan bahan bakar-pipa pengaturan menentukan suhu udara
primer, yang mungkin setinggi 315°C. Jika udara dipanaskan sebelumnya terlalu panas
untuk digunakan secara langsung, percampuran dengan udara dingin di sisi hisap kipas
dapat dilakukan. Hal ini dilakukan dengan memasukkan resistensi di udara dipanaskan
sebelumnya dan menempatkan disesuaikan pembukaan udara dingin antara peredam ini
dan kipas inlet. Setiap percampuran udara dimasukkan ke sistem mengurangi jumlah udara
yang lewat melalui pemanas udara, yang mengurangi efisiensi keseluruhan unit.Jadi,
jumlah minimal percampuran udara harus digunakan dalam sistem uadara primer.
Fuel
Tempera
ture of
hot air
(c)
Anthr
acite
380 430
Lean
coal,inferior
bituminous
330 - 380
Brown coal
Fuel
Hot air
dryin
drying
g
350 –
300 380
350
Bitum
inous
coal
280 350
Tabel 3. temperature udara panas
System
High – rank,high – volatile bituminous
Low – rank,high – volatile bituminous
High – rank,Low – volatile bituminous
Lignite
Anthracite
Petroleum coke ( delayed)
Storage
54
54
57
43
93
57
Direct
77
71
82
43-60
82 - 93
Semidirect
77
71
82
49-60
82 - 92
Table 4. system persiapan batubara
3.3.21 Perancangan Pembakaran Langsung
Dalam pengaturan pembakaran langsung, dua metode yang digunakan untuk memasok
kebutuhan udara dan mengatasi resistensi. Salah satu metode menggunakan kipas
dibelakang pulveriser, sementara yang lain memiliki kipas angin di depan. Yang terakhir
adalah sistem hisap dan kipas menangani udara debu batubara, sedangkan yang kedua
adalah sistem tekanan dan kipas menangani udara relatif bersih. Kebutuhan volume gas
buang atau blower tergantung pada ukuran pulveriser. Hal ini biasanya ditetapkan oleh
kapasitas dasar pulveriser itu. Kebutuhan tekanan fungsi dari pulveriser dan resistensi alat
pemisah, sistem distribusi bahan bakar, dan resistensi pembakaran. resistensi ini pada
gilirannya dipengaruhi oleh desain sistem, bahan bakar yang diperlukan - kecepatan line,
dan kepadatan campuran yang disampaikan. Dalam sistem hisap, debit pengumpan
batubara melawan tekanan negatif, sedangkan dalam sistem tekanan, pengisian
pembuangan melawan tekanan positif dari 4500-5300 Pa. Tidak ada pengumpan batubara
dapat bertindak sebagai segel. Dengan demikian, kepala batubara di atas inlet pengumpan
harus dimanfaatkan untuk mencegah aliran balik dari udara utama.
3.3.22 Sitem Hisap
Bahan Bakar Boiler
35
Sistem hisap memiliki sejumlah keunggulan. Sangat mudah untuk menjaga daerah sekitar
pulveriser bersih. Sangat mudah untuk mengontrol aliran udara melalui pulveriser dengan
menyesuaikan tingkat aliran-suhu konstan campuran batubara-air dengan posisi perangkat.
Suhu campuran batubara-udara dikendalikan oleh peredam udara panas tunggal dan
peredam barometrik melalui mana aliran udara ruangan diinduksi oleh hisap di pulveriser
tersebut. Kipas ini dirancang untuk konstan, campuran suhu rendah dan memiliki
konsumsi daya yang rendah. Kerugian utama dari sistem hisap adalah pemeliharaan yang
diperlukan pada yang pengisap. Kerugian lain adalah bahwa karena sistem bekerja di
bawah tekanan negatif, beberapa kebocoran udara ambien ke dalam sistem, yang
mengurangi jumlah udara melalui pemanas awal. Hal ini akan mengurangi efisiensi
keseluruhan boiler.
3.3.23 Sitem Bertekanan
Sistem ini mempertahankan keuntungan dari sistem hisap dalam desain kipas untuk
konstan, campuran suhu rendah dan relatif mudah kontrol aliran udara. Dua peredam, satu
di saluran udara panas ke pabrik dan satu di saluran-udara dingin ke pabrik, mengontrol
jumlah pulveriser aliran udara. Biasing damper udara panas dan dingin mengontrol suhu
campuran meninggalkan pulveriser tersebut. Karena sistem bertekanan bekerja di bawah
tekanan positif, udara sekitar tidak akan bocor ke dalam sistem. Jadi efisiensi keseluruhan
boiler tidak berkurang. Keausan pada kipas angin juga lebih rendah. Keuntungan lain
adalah bahwa tekanan rendah di pulverizer mengurangi masalah penyegelan kepala
batubara selama pengumpan bakar dengan pulverizer di bawah tekanan blower langsung.
Kerugian dari sistem ini adalah bahwa pulverizer dan saluran harus dibuat tahan bocor
sehingga mencegah ledakan dan polusi debu terkait dari daerah sekitarnya.
3.3.24 Mesin Pengurang Ukuran
Batubara mentah harus dihancurkan menjadi ukuran diterima oleh pulverizer. Sebuah
boiler CFB tidak perlu menggiling batubara untuk ukuran yang sangat bagus, tetapi masih
perlu untuk menghancurkan batubara untuk ukuran yang wajar sehingga mencapai pakan
seragam bahan bakar. Sebuah boiler PC membutuhkan batubara menjadi ditumbuk halus.
Dengan demikian, alat penghancur merupakan komponen kunci dalam kedua boiler PC
dan boiler CFB, sementara pulverizer merupakan komponen penting dalam sistem
persiapan batubara PC. jenisdari pulverizer dan kinerja mereka sangat mempengaruhi
sistem persiapan batubara. Ledakan Revent dan debu polusi dari daerah sekitarnya yang
terkait. Pulverizer menggunakan salah satu, dua, atau tiga dari prinsip-prinsip dasar dari
proses penghalusan partikel: yaitu, dampak, gesekan, dan menghancurkan. Sehubungan
dengan kecepatan, mesin ini dapat diklasifikasikan rendah, menengah, dan tinggi. Tiga
pulverizer paling sering digunakan adalah bola-tabung, cincin-roll atau bola-ras, dan
dampak atau hammer mill, masing-masing yang termasuk kedalam kategori kecepatan
rendah, menengah, dan tinggi. Karena pulverizer lebih penting daripada alat penghancur,
sebagian besar bab ini adalah fokus pada tiga jenis dari pulverizer di urutan kecepatan
rendah ke kecepatan tinggi. Setelah mempelajari pulverizer, kita membahas
alat
penghancur secara ringkas.
3.3.25 Penyempot
Bola Tabung Mill Desain pulveriser tertua yang masih sering digunakan adalah Bola
Tabung Mill Ini (gambar.4-5) pada dasarnya adalah ruang silinder horisontal, diputar pada
porosnya. Panjangnya sebanding dengan diameter. Silinder diisi dengan bahan tahan aus
36
Boiler
berkontur untuk meningkatkan aksi bola jatuh, dan bola mengisi 25-30% dari volume
silinder. Proses penghalusan disebabkan oleh aksi jatuh dari ruang silinder. Partikel
batubara terjebak antara bola karena mereka bertabrakan.
3.3.26 Ring - Roll dan Ball - Balap Mill Pulveriser
Penggilingan Cincin - rol dan bola-balap adalah pulverizer yang paling umum digunakan
untuk penggilingan batubara. alat adalah kecepatan sedang. Untuk pengurangan ukuran
mesin ini memanfaatkan penghancuran, gesekan, dan beberapa jumlah tumbukan.Banyak
digunakan diparik E B & W , pabrik EL, pabrik MPS, dan CE penggilingan rol. Karena poros
dari cincin-roll dan bola-balap penggilingan semua vertikal dan menyapu udara dalam arah
vertikal, mereka juga disebut penggilingan vertical (Gambar. 26). Di penggilingan-udara
menyapu vertikal, proses menggiling terjadi antara dua permukaan. Roller dapat berupa
bola atau gulungan, sementara permukaan atas yang gulungan mungkin baik ras atau
cincin. Gerakan roller menyebabkan gerak antara partikel, sementara tekanan rol
menciptakan beban tekan antara partikel. Pergerakan lapisan partikel di bawah tekanan
menyebabkan gesekan, yang merupakan mekanisme pengurangan ukuran yang dominan.
Seperti hasil grinding , partikel halus yang dikeluarkan dari proses untuk mencegah
grinding berlebihan, konsumsi dan konsumsi daya. Gambar 26 menunjukkan komponen
penting dari penggiling dan batubara sirkulasi dalam jenis vertikal. Seperti yang
ditunjukkan pada gambar, aliran udara ke atas fluida pasir yang tertahan batubara yang
ukurannya berkurang. Aliran udara meningkat, dicampur denganm partikel batubara,
menciptakan fluidized bed tepat di atas leher. Kecepatan udara cukup rendah untuk yang
tertahan hanya lebih kecil. campuran Udara-padatan meninggalkan bed form tahap awal
pemisahan ukuran atau penggolongan. Sebagai campuran udara-padatan mengalir ke atas,
daerah aliran meningkat dan penurunan kecepatan, partikel yang lebih besar langsung
kembali ke zona penggilingan. Tahap akhir ukuran pemisahan disediakan oleh alat pemisah
yang terletak di bagian atasdari penyemprot tersebut. Perangkat ini adalah pemisah
sentrifugal. Dalam pemilah, partikel kasar keluar dari suspensi dan jatuh kembali ke zona
penggilingan. Partikel halus tetap tersuspensi di campuran udara dan keluar ke pipa bahan
bakar. Karena ada waktu tinggal yang cukup dari batubara di pulveriser, udara panas
untuk mengeringkan batubara ke tingkat yang diinginkan kelembaban. Dilengkapi dengan
udara yang cukup pada suhu untuk menghasilkan suhu keluar penggilingan yang
memuaskan, itu hanya dapat menangani batubara sangat basah dengan hanya dalam
kapasitas penurunan kecil . Penggilingan ini ringkas dan menempati jumlah yang relatif
kecil lantai ruang per unit kapasitas. Konsumsi daya mereka juga lebih rendah
dibandingkan dengan pulveriser kecepatan rendah. Dengan demikian, total biaya dari
cincin-roll atau ball mill-balap jauh lebih rendah dari itu dari ball mill-tabung. Penggilingan
ini juga memiliki keuntungan dari operasi dengan tenang. Namun, mereka tidak bisa
beradaptasi dengan batubara keras dan kasar dengan sangat baik.
37
Bahan Bakar Boiler
Gambar 26.ring roll mill
3.3.27 Penggilingan Tumbukan (Tumbukan Palu)
Sebuah penggilingan tumbukan terdiri dari serangkaian palu berengsel atau tetap bergulir
dalam ruang tertutup dilapisi dengan pelat cor tahan aus .hasil penggilingan dari kombinasi
palu pada partikel yang lebih besar dan lebih kecil dari gesekan partikel oleh antar partikel
dan partikel dengan permukaan abrasi penggilingan . Sebuah sistem udara dengan kipas
terpasang baik internal maupun eksternal pada poros utama menginduksi aliran melalui
penggiling. Jenis internal atau eksternal dari alat pemisah dapat digunakan. Gambar 27
menunjukkan palu atau penggilingan tumbukan. Jenis penggilingan sederhana, kompak,
dan murah. Ini mungkin akan dibangun ukuran sangat kecil, dan kemampuannya untuk
menangani suhu masuk udara yang tinggi, ditambah pengembalian pengelompokkan
pengeringanh yang ditolak ke pakan baku yang datang, membuat sebuah pengering yang
sangat baik. Namun, hasil desain kecepatan tinggi dalam pemeliharaan tinggi dan
konsumsi daya yang tinggi ketika penggilingan bahan bakar. memakai progresif pada
unsur-unsur penggilingan menghasilkan cepat drop-off pada tingkat kehalusan produk,
dan adalah sulit, jika bukan tidak mungkin, untuk mempertahankan kehalusan pada bagian
yang dipakai.
38
Boiler
Gambar 27. Hammer mill
3.3.28 Penghancur Batubara
Berbagai jenis penghancur yang tersedia secara komersial. Jenis ini umumnya digunakan
untuk kapasitas yang lebih kecil adalah tipe ayunpalu. Penghancur ini telah terbukti pabrik
terpenuhi untuk digunakan secara keseluruhan dan telah menunjukkan keandalan dan
ekonomi. Ayunan palu penghancur terdiri dari casing disertai rotor yang berputar palu
atau cincin yang melekat. Batubara dimasukkan melalui lubang yang sesuai di atas casing.
Gambar 28. penghancuc batubara Breadford,
39
Bahan Bakar Boiler
3.3.28 Sabuk Pengumpan
Sabuk pengumpan menggunakan sabuk tak berujung berjalan pada dua rol yang
dipisahkan menerima batubara dari atas di satu ujung dan pemakaian itu di THC lainnya.
Memvariasikan kecepatan roll mengemudi mengontrol laju pakan. Sebuah piring
meratakan perbaikan kedalaman bed batubara pada sabuk. Sabuk pengumpan (Gambar 29)
dapat digunakan baik dalam volumetrik atau jenis gravimetri aplikasi .Jenis gravimetri
telah memperoleh popularitas yang luas di industri untuk mengukur secara akurat jumlah
batubara yang dikirim ke masing-masing individu semprot. Umumnya, itu diterapkan
untuk PC dan CFB boiler memiliki sistem pembakaran control membutuhkan metering
batubara individu untuk bahan bakar burners.There dua metode yang diterima terus
menimbang batubara pada sabuk pengumpan. Salah satu metode menggunakan
serangkaian tuas dan keseimbangan beban; yang lain, sel beban solid state seluruh rentang
berat pada sabuk. Kedua mekanisme sangat akurat dan diterima dengan baik oleh utilitas.
Desain ini pengumpan sabuk yang sama juga dapat digunakan untuk pengukuran
volumetrik.
Gambar 29. belt feeder
40
Boiler
Gambar 30. pengumpan over shot batubara
3.3.28 pengumpan Overshot
Pengumpan overshot roll (Gambar 50) memiliki rotor berbilah multi-yang ternyata kira kira tetap, berongga, berinti silinder. Inti ini memiliki lubang untuk pembuangan
pengumpan dan disediakan dengan udara panas untuk meminimalkan akumulasi batubara
basah pada permukaan dan untuk membantu dalam pengeringan batubara. Sebuah engsel,
pegas meratakan gerbang dipasang di atas rotor membatasi debit dari kantong
rotor.Gerbang ini memungkinkan lewatnya bahan asing yang kebesaran. Pengumpan jenis
ini mungkin secara terpisah dipasang, atau mereka mungkin menyatu melekat pada sisi
apulveriser.
3.3.30 Pengumpan rantai
Pengumpan rantai tarik ditunjukkan pada Gambar dibawah dapat digambarkan sebagai
sepasang rantai ditempa di atas sepasang sproket pada drive poros dan didorong dan
terhubung dengan hubungan untuk menyeret batu bara. Batubara dari bunker, mendarat di
pelat atas, diseret ke akhir drive yang jauh dari pabrik dan turun ke pelat bawah atau meja
buangan. Kemudian diseret sepanjang pelat bawah ke pabrik. Biasanya pengumpan masuk
selebar 600, 800, 1000, dan 1200 mm, penanganan batubara sampai ~40-130 m3 / h (30-100 t)
41
Bahan Bakar Boiler
Gambar 31. pengumpan rantai
3.4 Pembakaran
Pembakaran adalah pembakaran bahan bakar di udara untuk melepaskan energi
panas.Untuk pembakaran sempurna dan efisien jumlah yang benar dari bahan bakar dan
udara harus dipasok ke tungku dan dinyalakan. Sekitar 14 kali lebih banyak udara sebagai
bahan bakar diperlukan untuk pembakaran sempurna. Udara dan bahan bakar harus
dengan baik dicampur dan sebagian kecil dari udara berlebih biasanya disertakan untuk
memastikan bahwa semua bahan bakar yang terbakar. Ketika pasokan udara tidak cukup
dengan bahan bakar tidak sepenuhnya terbakar dan gas buang hitam akan dihasilkan
3.5 Pasokan udara
Aliran udara melalui tungku boiler dikenal sebagai 'draft.Boiler kapal diatur untuk
rancangan paksa,Kipas yaitu yang memaksa udara melalui tungku. Beberapa pengaturan
udara paksa yang mungkin. Biasanya pengaturan rancangan paksa adalah kipas besar yang
memasok udara bersama ducting di bagian depan tungku. Tungku depan memiliki kotak
pengaturan tertutup, yang dikenal sebagai 'udara daftar', yang dapat mengontrol pasokan
udara. ducting udara biasanya melewati boiler exhaust dimana beberapa pemanas udara
dapat berlangsung. Pengaturan draft diinduksi memiliki kipas dalam penyerapan exhaust
yang menarik udara melalui tungku.Rancangan seimbang pengaturan telah dicocokkan
rancangan paksa dan draft kipas diinduksi yang menghasilkan udara bertekanan dalam
tungku.
42
Boiler
3.6 Pasokan bahan bakar
Boiler kapal saat ini membakar bahan bakar residu kelas rendah. Bahan bakar ini adalah
disimpan dalam tangki ganda bawah dari yang ditarik oleh transfer memompa ke tangki
pengendapan (Gambar di bawah).Berikut air dalam bahan bakar mungkin menetap dan
akan terkuras habis. Minyak dari tangki pengendapan disaring dan dipompa ke pemanas
dan kemudian melalui filter halus. Pemansan minyak mengurangi viskositas dan membuat
lebih mudah untuk memompa dan filter. Pemanasan ini harus hati-hati dikendalikan jika
tidak 'retak' atau kerusakan bahan bakar dapat terjadi. Sebuah pasokan dari bahan bakar
diesel mungkin tersedia dengan pembakar untuk pembakaran awal atau operasi daya
rendah dari boiler. Dari halus filter oli lolos ke pembakar dimana 'atomised', yaitu dipecah
menjadi tetesan kecil, karena memasuki tungku. Sebuah garis sirkulasi disediakan untuk
memungkinkan awal pemanasan minyak.
Gamabar 32. pasokan bahan bakar boiler dan mesin
3.7 Pembakar
Bahan bakar tekanan tinggi dipasok ke alat pembakar yang meninggalkan sebagai semprot
atomised (Gambar 4.16). Pembakar juga memutar tetesan bahan bakar dengan
menggunakan piring swirl. Sebuah kerucut memutar minyak yang kecil tetesan sehingga
meninggalkan pembakar dan masuk ke dalam tungku. Berbagai desain pembakar ada, yang
hanya dijelaskan dikenal sebagai 'bertekanan jet pembakar' (Gambar 33) dan 'Pembakar
pemutar cangkir'(Gambar 34 ).
43
Bahan Bakar Boiler
Gambar 33.tipe pembakar bertekanan jet
Gambar 34. tipe pembakar pemutar cangkir
44
Boiler
3.8 Kontrol NO dan Nox
Nitrogen oksida (NOx) menimbulkan masalah khusus dalam pengoperasian boiler.
Peraturan pengendalian polusi udara mengharuskan instalasi baru memenuhi batas emisi
NOx. Batasan ini lebih rendah dari emisi dari banyak sistem pembakaran saat diinstal dan
desain tungku, yang dan menggunakan prosedur pengoperasian lama. Selain itu, peraturan
kualitas udara di beberapa daerah lokal memerlukan boiler yang ada untuk mengurangi
emisi NOx mereka. Suhu tinggi merupakan penyebab utama dari pembentukan NOx,
dengan suhu kritis pada sekitar 3000 ° F Untuk mencapai pengurangan emisi, ada beberapa
metode yang digunakan. Rendah kelebihan pembakaran udara (yaitu, kurang dari "normal"
10 persen menjadi 25 persen kelebihan udara) adalah salah satu metode untuk mengurangi
NOx. Metode lain adalah multi stage masuk udara, yang melibatkan peluncuran udara
pembakaran dalam dua atau lebih tahap sebagian di nozzle bahan bakar - yang bisa kurang
dari udara stoikiometri dan sebagian oleh pengakuan independen melalui port tungku
khusus dan tahap kedua masuk udara dalam sama tempat alat pembakar. Sirkulasi ulang
buang gas ke seluruh atau sebagian dari udara sekunder, mengurangi suhu udara sekunder,
dan pentahapan bahan bakar juga metode yang digunakan. Produsen peralatan
memperkenalkan alat pembakar dan tungku desain baru. Umumnya, efek dari semua
metode ini menghasilkan suhu nyala yang lebih rendah dan lebih lama, api kurang
bergejolak, yang menghasilkan NOx lebih rendah. Rendah NOx, metode pembakaran
menciptakan bahaya termasuk yang terkait dengan tungku keselamatan, terutama untuk
unit yang ada, dan bisa memasukkan risiko yang tidak dapat diterima tindakan pencegahan
yang tepat tidak diambil. Emisi NOx juga dapat dikurangi dengan mengeluarkan mereka
dari gas buang yang dilepaskan dari pembakar. Dalam satu proses, amonia ditambahkan ke
gas buang sebelum melewati gas lebih katalis. Katalis memungkinkan amonia untuk
bereaksi secara kimia dengan NOx, mengubahnya menjadi molekul nitrogen dan air. Sistem
ini menjanjikan setinggi 90 persen penghapusan oksida nitrogen dari gas buang. Diagram
kontrol dalam dibawah adalah metode untuk mengendalikan injeksi amoniak. aliran uap
umpan maju menyesuaikan penambahan amonia membuat terjadinya koreksi aliran sebagai
perubahan tingkat uap. Masalahnya adalah bahwa NOx bukan merupakan bagian dari
skema kontrol ini. Ada teknologi yang tersedia untuk mengukur NOx terus; Namun,
penundaan waktu pengukuran NOx merupakan masalah dalam menutup pengulangan
dengan pengukuran NOx. Dalam proses kedua, baik NOx dan sulfur oksida (SOx)
dihilangkan. gas pembakaran yang bergerak melintasi bed oksida tembaga yang bereaksi
dengan SOx untuk membentuk tembaga sulfat. tembaga sulfit bertindak sebagai katalis
untuk mengurangi NOx ke amonia. Sekitar 90 persen dari NOx dan SOx dapat dihapus dari
gas buang melalui proses ini. Salah satu metode untuk mengurangi emisi NOx dari sistem
pembakaran berbahan bakar minyak adalah mencampur air dengan minyak sebelum
disemprotkan ke burner. Air menurunkan suhu pembakaran dan dapat mengurangi emisi
NOx dari pembakaran minyak ringan sebanyak 15 persen. Sebuah keuntungan yang
signifikan dalam menggunakan emulsi ini adalah bahwa mereka mengurangi emisi
partikulat. Ketika air dicampur dalam minyak setiap tetesan minyak disemprotkan ke
tungku memiliki beberapa tetesan air kecil di dalam. Panas yang ada di tungku membuat
tetesan air ini menyala menjadi uap dan meledak tetesan minyak. Meningkatkan luas
permukaan minyak memungkinkan untuk membakarnya lebih cepat dan lebih sempurna.
Penurunan emisi partikulat dapat dicapai terlepas dari apakah minyak ringan atau berat
sedang dibakar. Sistem pembakaran bahan bakar yang dirancang untuk mengurangi emisi
45
Bahan Bakar Boiler
NOx cenderung mengurangi margin diciptakan untuk menghindari atau meminimalkan
akumulasi bahan bakar tidak terbakar di tungku selama gangguan pembakaran atau nyala
keluar .Jadi, penting untuk perjalanan bahan bakar pada hilangnya api. Metode ini dapat
mempersempit batas api stabil yang dihasilkan oleh sistem alat pembakar. Ketika
resirkulasi gas buang digunakan, peralatan harus disediakan untuk menjamin
pencampuran yang tepat dan distribusi seragam gas diresirkulasi dan udara pembakaran.
Peralatan harus disediakan untuk memantau baik rasio gas buang ke udara atau kandungan
oksigen dari campuran ketika resirkulasi gas buang dimasukkan ke total aliran udara
pembakaran. Ketika resirkulasi gas buang diperkenalkan sehingga hanya udara dan tidak
campuran diperkenalkan di alat pembakar, ketentuan yang tepat harus dilakukan untuk
memastikan distribusi yang ditentukan dari udara dan sirkulasi buang campuran udara gas.
Semua metode ini cenderung meningkatkan kemungkinan api tidak stabil dan mudah
terbakar tidak terbakar seluruh unit dan saluran. Oleh karena itu, boiler, alat pembakar, dan
produsen alat rekomendasi harus diikuti, atau tes yang dilakukan, untuk memverifikasi
margin operasi. Setiap perubahan dalam karakteristik api untuk mengurangi emisi NOx
juga mungkin memerlukan perubahan baik, atau keduanya, jenis dan lokasi detektor api
pada unit yang ada.
Gambar 36. kontrol emisi Nox
4. Kesimpulan
Dalam sistem pembangkit daya baik pada pembangkit listrik tenaga uap maupun
pembangkit daya pada kapal, dibutuhkan nsebuah alat yang paling penting yaitu ketel atau
biasa disebut boiler. Alat ini digunakan untuk memberi energi panas pada air sebagai
46
Boiler
media utamanya. Air yang awalnya dalam fase cair yang tidak memiliki energi diubah
fasenya menjadi fase uap. Dalam fase uap air akan memiliki energi kinetik dan panas yang
nantinya akan dikkonversikan menjadi energi dalam bentuk lain. Misal menjadi energi
listrik yang tentunya harus dikopel dengan turbin kemudian turbin akan memutar
generator sehinnga menghasilkan energi listrik yang selanjunya bisa digunakan.
Gambar 37.skema pembangkitan energi listrik tenaga uap
Atau dalam bentuk berupa energi kinetik yang digunakan untuk memutar turbin yang
kemudian dihubungkan ke roda kereta sehingga kereta bergerak seperti sistem pada
gambar dibawah ini.
Gambar 38. sistem mesin uap
Dalam menghasilkan tenaga, selain membutuhkan air sebagai media utama, boiler juga
membutuhkan bahan bakar yang nantinya akan dibakar untuk menghasilkan energi panas.
Bahan Bakar Boiler
47
Dari pembahsan sebelumnya, ada beberapa macan bahan bakar yang dapat digunakan
untuk keperluan boiler seperti bahan bakar gas, bahan bakar cair dalam bentuk minyak dan
bahan bakar padat dalam bentuk batubara. Dalam bidang pembangkit tenaga listrik yang
besar batubara menjadi pilihan utama karena harganya yang ekonomis. Sebelum
digunakan, batubara biasanya diproses melalui beberapa tahap, seperti pengeringan dan
pengurangan ukuran. Pengurangan ukuran dimaksudkan agar batubara dapat digunakan
secara maksimal atau dibakar sempurna. Dalam proses pengurangan ukurannya, ada
beberapa mesin yang biasa digunakan untuk melakukan proses tersebut seprti yang telah
dijelaskan sebelumnya. Selain batubara, adapula minyak yang dapat digunakan dalam
proses pembakaran. Biasanya minyak yang digunakan adalah minyak residu atau minyak
kelas rendah karena harganya yang murah. Sebelum digunakan minyak residu tersebut
melalui bebrapa tahap seperti penyiulingan dan penjernihan,hal ini bertjuan agar proses
pembakaran dapat berlangsung dengan baik.
5. Daftar Pustaka
Taylor, D A. (1990). Introdution to marine engineering,Elsevier, 0 7506 2530 9,Great Britain.
Basu, P.; Kefa C.& Louis. (2000). Boilers and Burners Design and Theory, Springer, 978-1-46127061-4, New York.
Parsons, B. (1905). Steam Boilers, Long Mans , 3 1761 04021 7754 , New York.
Rayaprolu, K. ( 2009). Boiler for Power and Process, CRC Press, 978 1 4200 7537 3, United States
of America.
Gilman, J. (2005). Boilers Controll System and Engineering, ISA . 1 55617 907 3, United States of
America.
48
Boiler