TUGAS MAKALAH
UTILITAS PABRIK KIMIA II“BOILER / KETEL UAP PIPA API”
Disusun Oleh:
1. CHARTIKA YULITA G2. FEBRI SATRIA3. IRA MARLINA F4. NIKI FUJI WAHYUNI5. SRI WAHYUNI
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIAUNIVERSITAS RIAU
PEKANBARU2010
BAB I
PENDAHULUAN
Steam generator/pesawat pembangkit uap/ketel uap/boiler adalah suatu suatu
bejana tertutup yang terbuat dari baja digunakan untuk menghasilkan uap. Atau unit
pesawat yang dapat dipakai untuk merubah energi panas dari bahan bakar diberikan kepada
air melalui bagian pendidih sehingga terbentuk uap. Untuk menghasilkan uap bertekanan
pada boiler diperlukan panas/kalor, panas ini berasal dari proses pembakaran bahan bakar
yang terjadi pada ruang bakar.
Uap yang dihasilkan oleh ketel uap, dipergunakan sebagai fluida kerja atau sebagai
media pemanas untuk berbagai macam keperluan, dari keperluan rumah tangga atau
sampai dengan keperluan industri.
Proses ketel uap secara sederhana dapat digambarkan seperti proses memasak air,
dimana dalam pemanasan air dibutuhkan sumber energi panas guna memasaknya.
Pemanasan diperoleh dari bahan bakar padat, cair, gas ataupun dari tenaga listrik dan
tenaga-tenaga lainnya. Proses ketel uap adalah suatu kombinasi dari peralatan-peralatan
yang bekerja untuk memproduksi panas dengan media fluida yang diuapkan dengan
kapasitas dan tekann serta temperature tertentu, pada umumnya uap tersebut dipergunakan
diluar ketel uap.
Proses pemanasan pada ketel uap dilaksanakan dengan tiga tahap, yaitu sebagai
berikut:
1. Proses pemanasan sehingga air menjdi uap basah ( wet steam )
2. Proses pemanasan sehingga air jenuh menjadi uap jenuh
( saturated steam )
3. Proses pemanasan sehingga uap jenuh menjadi uap panas lanjut ( superheated
steam ).
Proses uap panas pada aplikasinya kadang memerlukan pengerjaan lanjut sehingga
diperoleh uap panas kering untuk pemanasan tersebut. Selain itu air isian juga perlu
penanganan khusus agar dalam proses pembentukan uap tidak menimbulkan efek-efek
yang dapat merugikan pada ketel. Keseluruhan proses itu harus dikontrol sehingga
pelaksanaan produksi uap terkondisi dan tidak membahayakan bagi operator dan
lingkungan sekitarnya.
Fungsi boiler yaitu sebagai penghasil uap panas, sedang didunia perminyakan
uap/steam dari boiler ini digunakan untuk:
• Proses pengolahan minyak
• Pemanasan minyak berat
• Sebagai fluida kerja/penggerak turbin uap, mesin uap
• Membersihkan pipa minyak
Syarat-syarat Boiler Yang Baik
Boiler yang baik harus memenuhi persyaratan yang ditinjau dari segi teknis,
ekonomis, maupun keselamatan kerja. Persyaratan umum yang harus dipenuhi adalah:
• Hemat dalam pemakaian bahan bakar.
• Pengoperasian fleksibel ( dapat menyesuaikan naik turunnya beban ).
• Konstruksi ringkas dan sederhana agar mudah dalam pengoperasian dan
perawatannya.
• Mempunyai system pembuangan lumpur yang baik.
• Dapat menghasilkan uap yang bersih
• Material yang digunakan memenuhi standar yang berlaku.
• Dilengkapi peralatan pengaman yang memenuhi standar dari dinas pengawasan
keselamatan kerja Departemen Tenaga Kerja.
• Jumlah panas yang hilang karena radiasi harus sekecil-kecilnya.
• Peredaran gas panas dari pembakaran harus baik sehingga transfer panas dapat
maksimal.
• Perbandingan ruang uap dan air, saluran luar dan sirkulasi air yang memadai
• Boiler harus dapat dioperasikan dalam waktu singkat.
Klasifikasi Boiler
Berdasarkan isi tube/pipa:
• Boiler lorong api
• Boiler pipa api (fire tube/smoke tube boiler)
• Boiler pipa air (water tube boiler)
• Boiler kombinasi
BAB II
ISI
2.1 Boiler/ Ketel Uap Pipa Api
Konstruksi ketel uap pipa api terdiri dari sebuah silinder atau tangki berisi air
dimana didalam tangki tersebut terdapat susunan pipa-pipa/tube yang dialiri oleh gas
asap. Pipa-pipa ini merupakan pengembangan ketel uap lorong api dengan
pengembangan sebagai berikut :
• Volume kecil (isi air ketel ) dibuat lebih kecil
• Luas bidang pemanas dapat diusahakan lebih besar
• Ruang aliran gas asap dapat diperbesar sehingga aliran gas asap tidak cepat
keluar dari ketel uap.
Dengan usaha-usaha diatas dapat dicapai efisiensi ketel yang lebih besar dan
kapasitas ketel dapat diperbesar tetapi masih kurang dari 10 ton/jam dengan tekanan
kurang dari 20 atm. Pada umumnya ketel uap pipa-pipa api masih mempunyai lorong
api yang berfungsi sebagai ruang bakar.
2.2 Jenis-jenis Boiler/Ketel Uap Pipa Api
1. Ketel Uap Schots
Ketel uap ini direncanakan agar api dan asap selalu bersinggungan dengan
dinding-dinding yang berbatasan dengan air atau uap, dari kotak api melalui pipa-
pipa mencapai cerobong asap menuju keluar. Kekurangan dari jenis ini adalah
besarnya drum ketel, terlebih lagi menggunakan tiga silinder. Drum ketel yang
besar memerlukan dinding yang tebal sehingga untuk kapasitas yang besar ketel
uap menjadi mahal.
Gambar 1: Ketel Uap Schots.
Keterangan gambar :
1. Pintu bahan bakar
2. Pintu angin bawah
3. Batang-batang rangka bakar
4. Penyangga batang rangka bakar
5. Jembatan api
6. Silinder api
7. Kotak api (flame case)
8. Pipa-pipa api (fire pipe)
9. Jembatan panunjang
10.Baut-baut dan mur penunjang
11.Lubang orang
2. Ketel Uap Kombinasi
Ketel uap ini merupakan bentuk penyempurnaan dari ketel uap schots.
Memerlukan dua buah drum ketel dengan posisi diatas dan dibawah. Silinder-
silinder ini ditempatkan pada bagian bawah sedangkan pipa-pipanya pada bagian
atas. Keuntungan dari ketel uap ini adalah pemakaian drum ketel dapat lebih kecil
diameternya dan bias lebih tipis, juga dapat dipasang sekaligus dengan superheater
dan economizer.
Gambar 2: Ketel Uap Kombinasi.
Keterangan gambar :
1. Pintu bahan bakar
2. Pintu angin bawah
3. Batang-batang rangka bakar
4. Penyangga batang-batang rangka bakar
5. Lapisan bahan bakar padat
6. Sumuran abu = Ash pit
7. Jembatan api = Fire Bridge
8. Silinder api = Fire Sylinder
9. Kotak api = Fire Box
10. Pipa-pipa api = Fire Pipe
11. Kotak asap = Smoke box
12. Lorong gas asap sebelah kanan dan kiri drum ketel
13. Kolong gas asap = Flue Gas Canal
14. Cerobong asap = Chimney
15. Drum bawah = Lower drum
16. Drum atas = Upper drum
17. Pipa penghubung uap drum bawah ke drum atas
18. Dom uap = steam dom
19. Pipa pengambilan uap kenyang dari drom uap
20. Pipa uap kenyang menuju kepemanas lanjut uap
21. Tabung pembagi uap kenyang = saturated steam header
22. Pipa-pipa pemanas lanjut uap = superheater pipes
23. Tabung pengumpul uap yang dipanaskan lanjut = Superheater steam
header
24. Keran uap utama = Main steam valve
25. Uap yang dipanaskan lanjut menu kepemakaian
26. Tembokkan ketel
27. Pondasi ketel
3. Ketel Uap Lokomotif
Prinsip kerja dari ketel ini adalah pada bagian belakang ketel uap lokomotif
terdapat sebuah tunku yang merupakan kotak api dan pada bawah tungku terdapat
rangka bakar yang digunakan membakar bahan bakar. Didlam pipa-pipa api ini
ditempatkan pipa-pipa pemanas lanjut uap (superheater) tergantung dari besar
kecilnya tabung api. Uap panas lanjut yang dihasilkan ketel uap ini akan melakukan
ekspansididlam mesin uap yorak atau turbin uap yang akan menggerakkan roda-
roda lokomotif.
Gambar 3: Ketel Uap Lokomotif
Keterangan gambar :
1. Pintu bahan bakar
2. Batang-batang rangka bakar
3. Kotak api
4. Jembatan api
5. Tabung- tabung api
6. Pipa-pipa api = fire pipe
7. Kotak asap = smoke box
8. Cerobong asap = chimney
9. Dom uap = steam dom
10. Pengambilan uap
11. Keran uap utama
12. Batang-batang pengatur pengambilan uap
12a.Tuas (handle) pengatur
13. Pipa uap kenyang menuju super heater
14. Header atau pembagi uap kenyang
15. Pipa-pipa superheater
16. Header (pengumpulan) uap dipanaskan
17. Pipa uap yang dipanaskan lanjut
18. Penghembusan
19. Tangki ketel
4. Ketel Pipa Api Tegak
Kelemahan dari pipa api tegak adalah :
a. Gas panas cepat keluar.
b. Pipa api bagian atas tidak didinginkan secara langsung sehingga cepat
rusak.
c. Pemanasan awal cukup lama → isi air terlalu besar dibanding luas
pemanasan.
d. Uap yang terbentuk cenderung menempel pada pipa.
e. Kapasitas rendah.
f. Tekanan kerja rendah.
5. Ketel Uap Pipa Api Cochran
Konstruksi ketel uap api cochran berupa silinder dengan pipa-pipa
horizontal, keuntungannya adalah :
a. Pipa tidak dilapisi uap
b. Ruang bakar berada dibawah sehingga sirkulasi air lebih baik
c. Pondasi cukup sempit
d. Permukaan air cukup luas sehingga uap bebas memisahkan diri dari air
Gambar 4: Ketel Uap Pipa Api Tegak Dan Cochran
2.3 Peralatan Ketel Uap
A. Peralatan Utama
1. Dapur atau Furnace
Furnace atau ruang bakar pada ketel uap berfungsi sebagai tempat
berlangsungnya proses pembakaran bahan bakar.
2. Drum ketel
Tempat untuk menampung air umpan yang merupakan bahan baku uap serta
sebagai tempat uap yang telah terbentuk. Selain sebagai tempat penampung air
dan uap juga merupakan bodi / casing dari ketel itu sendiri.
3. Pipa / Tube boiler
Pipa-pipa didalam boiler yang meneruskan perpindahan panas hasil pembakaran
dimana sebagai media laluan gas panas dari furnace.
4. Burner
Burner atau sering biasa disebut gun burner merupakan alat pengabut bahan
bakar untuk membentuk partikel-partikel kecil dan bercampur dengan udara
sehingga mudah terbakar dengan sempurna.
5. Superheater
Alat untuk menaikkan suhu uap jenuh dari penguapan air langsung menjadi uap
panas lanjut tanpa diikuti kenaikan tekanan.
6. Blower
Blower pada ketel uap (force draft fan) yang berfungsi sebagai penghasil udara
pada proses pembakaran didalam furnace.
7. Cerobong asap
Bagian boiler yang berfungsi untuk mengeluarkan gas sisa pembakaran.
B. Peralatan Pengaman (Appendages)
Appendages ketel uap yaitu alat pengaman yang wajib dipasang pada pesawat
ketel uap sebelum pesawat tersebut diizinkan untuk dioperasikan.
Appendages pada boiler/ketel uap peralatan-peralatan pengaman antara lain :
1. Gelas Penduga (Water level indicator)
Gelas penduga atau disebut water level indicator berfungsi untuk mengetahui
tinggi permukaan air didalam ketel agar dapat dapat dikontrol.
Gambar 6: Gelas Penduga
2. Katup pengaman / Safety Valve
Pada boiler Wanson katup pengaman berfungsi sebagai pencegah terjadinya
ledakan yang ditimbulkan oleh tekanan uap yang berlebih pada ketel. Umumnya
katup pengaman dibuat dua macam, yaitu:
a. Katup pengaman dengan pembebanan
b. Katup pengaman dengan pegas/spring
Gambar 7: Katup Pengaman Dengan Pengungkit Dan Beban Tunggal
3. Alat penunjuk tekanan / Pressure Gauge
Alat penunjuk tekanan adalah alat yang digunakan untuk menunjukan tekanan
uap pada ketel secara langsung.
Gambar 8: Manometer
4. Main Valve dan Check Valve
Main valve adalah katub saluran utama untuk keluaran uap, sedangkan Check
valve berfungsi untuk mencegah aliran balik uap atau air umpan ketel.
Gambar 9: Main Valve
5. Lobang Lalu Orang dan Tangan (Main Hole dan Hand Hole)
Main Hole dan Hand Hole digunakan untuk tujuan perbaikan dan pembersihan
bagian dalam drum ketel uap.
6. Pluit bahaya / Flute
Berfungsi untuk memberikan tanda peringatan kepada operator apabila
permukaan air didalam boiler turun sampai batas minimum agar operator dapat
mengambil tindakan pengamanan.
Gambar 10: Peluit Bahaya
7. Katup/keran pembuangan (Blow Down Valve)
Berfungsi untuk mengeluarkan kotoran lumpur dan endapan atau sedimen yang
terkumpul didasar drum ketel. Selain itu juga berfungsi untuk mengurangi level
air ketel maupun mengosongkan air ketel apabila diperlukan.
Gambar 11: Katup Pembuangan
8. Feed Check Valve
Kran penahan aliran balik ini digunakan untuk mencegah terjadinya aliran balik
dari dalam ketel jika terjadi kemacetan pompa umpan dan kebocoran pipa
saluran.
Gambar 12: Kran Penahan aliran balik
9. Prop leleh
Prop leleh dipasang pada plat mahkota dibagian ruang pembakaran. Tujuanya
untuk memadamkan api didalam ruang pembakaran ketel lorong api jika
permukaan air di dalam ketel turun sampai batas yang membahayakan.
10. Plat nama / Name Plate
Pada sebuah ketel harus dilengkapi dengan name plate yang terbuat dari tembaga.
Dalam plat nama ini tertulis data-data tentang spesifikasi dari ketel tersebut.
Name Plate harus disahkan oleh instansi yang berwenang.
Gambar 13: Plat Nama
11. Stop valve
Digunakan untuk mengatur produksi uap dari boiler. Katup ini dilengkapi
dengan peralatan Non Return Valve yang berfungsi sebagai check valve.
12. Sumbat Lebur (Fusible plug)
Dipasang pada plat mahkota lorong api dari furnace. Untuk memadamkan api
dalam furnace, bila permukaan air turun sampai batas yang membahayakan.
Sumbat lebur tersebut umumnya terbuat dari timah.
13. Garis Api (Fire Line)
Terbuat dari plat tembaga dibentuk tanda panah, yang dipasang pada bagian
luar ketel, sebagai tanda penunjukan bagian tertinggi dari ketel (lorong atau
pipa api) yang berhubungan langsung dengan gas panas. Permukaan air
terendah dari bejana ketel adalah:
• Untuk ketel kapal dan locomotif : 150 mm di atas garis api
• Untuk ketel darat : 100 mm di atas garis api
14. Keran Coba (Trial Valve)
Terdiri dari dua keran cerat, yang dipasang di luar bejana ketel, digunakan
untuk menentukan tinggi permukaan air, bila permukaan air tidak terlihat lagi
pada gelas penduga.
3. Peralatan Penunjang
1. Sand filter
Alat ini digunakan untuk menjernihkan dan menyaring kotoran-kotoran yang
terkandung dalam boiler.
2. Softener
Berfungsi untuk melunakan air dengan cara pertukaran ion agar air umpan boiler
memenuhi syarat.
3. Tangki penampung air umpan
Digunakan untuk menampung air lunak sebelum dipompa ke deaerator.
4. Pompa air umpan
Berfungsi untuk memompa air dari tangki penampung air lunak ke bejana
deaerator.
5. Deaerator
Bejana berbentuk silinder ini berfungsi untuk menghilangkan gas-gas O2 dan CO2
didalam air umpan, agar setelah air masuk kedalam ketel tidak terjadi korosi
didalam ketel sehingga umur ketel bisa bertahan lama. Alat ini juga berfungsi
sebagai pemanas awal air umpan.
6. Kompresor
Berfungsi untuk memproduksi udara bertekanan yang dibutuhkan untuk
keperluan peralatan instrumentasi pada boiler.
7. Accumulator
Berfungsi untuk menampung uap sementara sebelum didistribusikan.
8. Instumentasi
Berfungsi mengatur operasi pengolahan dan pengendali variabel proses.
BAB IIIPENUTUP
3.1 Kesimpulan
Steam generator/pesawat pembangkit uap/ketel uap/boiler adalah suatu bejana
tertutup yang terbuat dari baja digunakan untuk menghasilkan uap atau unit pesawat yang
dapat dipakai untuk merubah energi panas dari bahan bakar diberikan kepada air melalui
bagian pendidih sehingga terbentuk uap.
Klasifikasi Boiler, Berdasarkan isi tube/pipa: Boiler lorong api, Boiler pipa api (fire
tube/smoke tube boiler), Boiler pipa air (water tube boiler) dan Boiler kombinasi.
Boiler/ Ketel Uap Pipa Api, Konstruksi ketel uap pipa api terdiri dari sebuah silinder
atau tangki berisi air dimana didalam tangki tersebut terdapat susunan pipa-pipa/tube yang
dialiri oleh gas asap.
Jenis-Jenis Boiler / Ketel Uap Pipa Api yaitu Ketel Uap Schots, Ketel Uap
Kombinasi,Ketel Uap Lokomotif, Ketel Pipa Api Tegak, dan Ketel Uap Pipa Api Cochran.
3.2 Saran
Kami juga menyadari bahwa makalah ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami
menerima kritik dan saran yang positif dan membangun dari rekan-rekan pembaca untuk
penyempurnaannya. Semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita
semua.amin.
DAFTAR PUSTAKA
Archie W. Culp, Jr dan Sitompul Darwin, 1996, “ Prinsip-Prinsip Konversi Energi”, Erlangga, Jakarta.
Djokosetyardio, M.J, 1989, “Ketel Uap”, Pradnya Paramita, Jakarta.
http://translate.google.co.id/translate?hl=id&sl=en&u=
http://www.furnacesuppliers.com/fire
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan
karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul BOILER.
Di dalam makalah ini, lebih spesifik membahas tentang Ketel Uap Api.
Makalah ini bertujuan untuk memenuhi nilai tugas yang diberikan oleh
Dosen pembimbing dan supaya pembaca dapat lebih mengenal tentang
BOILER.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen yang telah
memberikan mata kuliah dan motivasi kepada kami sehingga kami dapat
menyelesaikan makalah ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada
orang tua yang selalu memberikan doa dan motivasi bagi penulis. Penulis
juga mengucapkan terima kasih atas kerjasama dari kelompok dalam
menyelesaikan makalah ini.
Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis
menerima kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun makalah
ini dan untuk kesempurnaan makalah ini. Penulis mengucapkan terima kasih
atas perhatiannya.
Pekanbaru, 26 Maret 2010
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.............................................................................................
DAFTAR ISI..........................................................................................................
BAB I
PENDAHULUAN.................................................................................................
BAB II
ISI..........................................................................................................................
BAB III
PENUTUP.............................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................
