Penjelasan Lengkap Tentang Sirkulasi Air Pada Boiler

Sirkulasi Air Boiler

Sirkulasi Air – Kalau sudah lama berkecimpung di dalam dunia boiler, pasti secara tidak langsung kita tidak asing untuk proses aliran air dalam boiler. Mulai dari air inlet sampai dengan proses terbentuknya steam. Tetapi terkadang ketika kita disuruh menjelaskan, sering kali kita susah merangkai kata.

 

Penjelasan Lengkap Tentang Sirkulasi Air Pada Boiler - alwepo
alwepo.com

Pada Boiler water tube seperti pada Palm Oil Mill ataupun industri yang lain pada prinsipnya adalah sama. Ada beberapa bagian penting penyusun sirkulasi konstruksi boiler, antara lain:

 

1. Lower Drum

Lower Drum, juga dikenal sebagai Drum Rendah, adalah salah satu komponen penting dalam sistem boiler dan merupakan bagian dari siklus peredaran air dalam boiler. Ini berfungsi sebagai drum penampung air yang berperan dalam menstabilkan suhu dan tekanan dalam sistem boiler.

Fungsi Utama Lower Drum

Lower Drum memiliki beberapa fungsi kunci dalam proses peredaran air dalam boiler:

  • Penampungan Air: Lower Drum berfungsi sebagai wadah penampung air. Air umpan dari sumber eksternal, seperti tangki penyimpanan air, masuk ke Lower Drum. Ini adalah tahap awal dalam proses peredaran air dalam boiler.
  • Stabilisasi Suhu dan Tekanan: Air yang masuk ke Lower Drum biasanya memiliki suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan air yang telah melewati berbagai tahap pemanasan dalam boiler. Drum ini membantu menstabilkan suhu air, yang penting untuk mencegah perubahan suhu yang drastis dalam boiler. Hal ini dapat mencegah kerusakan pada komponen boiler akibat perubahan suhu yang ekstrem.
  • Pengaturan Kualitas Air: Lower Drum juga membantu dalam mengontrol kualitas air dalam boiler. Air yang masuk ke dalam drum ini dapat diawasi dan diperlakukan sebelum dipindahkan ke bagian lain dalam boiler. Hal ini penting untuk menghindari terjadinya kerak atau korosi dalam boiler, yang dapat mengurangi efisiensi dan umur pakai boiler.
  • Pemisahan Uap dan Air: Di dalam Lower Drum, terjadi pemisahan antara uap dan air. Uap yang terbentuk selama proses pemanasan akan naik ke Upper Drum atau drum atas, sementara air yang belum menguap akan tetap berada di Lower Drum.
  • Menghasilkan Uap: Lower Drum juga berperan dalam memproduksi uap. Air yang dipanaskan dalam boiler akan menguap di dalam drum ini, dan uap tersebut akan naik ke atas menuju drum atas.

Proses Sirkulasi Air dalam Boiler

Proses peredaran air dalam boiler dimulai dengan masuknya air umpan ke dalam Lower Drum. Dari sini, air akan dipanaskan dan terus bergerak melalui berbagai tahap pemanasan dalam boiler, menghasilkan uap yang akan digunakan untuk menggerakkan turbin atau digunakan dalam proses industri. Setelah air mengalami pemanasan, uapnya akan naik ke Upper Drum, dan air yang belum menguap akan kembali ke Lower Drum untuk dipanaskan kembali.

 

2. Upper Drum (Steam drum)

Atau sering disebut juga steam drum, karena pada drum inilah terkumpulnya steam sebelum di transfer ke main header menuju ke turbine. Pada bagian ini menjadi salah satu titik kontrol yang strategis untuk menjamin kualitas steam maupun keamanan dari boiler itu sendiri. Sebagai indikator keamanan boiler untuk setiap level air yang di kontrol adalah level air pada upper drum. Salah satunya yaitu ketika level air Low level adalah di mana level air pada upper drum berada di bawah 1/3 level drum.

Upper Drum, yang juga sering disebut sebagai Steam Drum, merupakan komponen vital dalam sistem boiler. Drum ini berfungsi sebagai tempat pengumpulan uap (steam) yang dihasilkan dalam boiler sebelum uap tersebut dialirkan ke main header dan selanjutnya menuju turbin. Upper Drum juga memiliki peran strategis dalam mengontrol kualitas steam yang dihasilkan dan menjaga keamanan operasi boiler.

Fungsi Utama Upper Drum

Upper Drum memiliki beberapa fungsi kunci dalam operasi boiler:

  • Penampungan Uap: Fungsi utama Upper Drum adalah sebagai tempat penampungan sementara uap yang dihasilkan dalam boiler. Uap yang terbentuk selama proses pemanasan air akan naik ke atas dan berkumpul di drum ini sebelum dialirkan ke proses selanjutnya, seperti turbin.
  • Kualitas Steam: Upper Drum berperan dalam menjaga kualitas steam yang dihasilkan oleh boiler. Kualitas steam yang baik sangat penting dalam operasi turbin dan proses industri yang memanfaatkan uap. Drum ini membantu menghilangkan air yang mungkin masih tercampur dengan uap, sehingga steam yang keluar menjadi lebih kering dan bersih.
  • Kontrol Level Air: Salah satu fungsi penting Upper Drum adalah sebagai kontrol level air dalam boiler. Tingkat air dalam drum ini harus dijaga dengan seksama karena dapat memengaruhi efisiensi dan keamanan boiler. Level air yang terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat berpotensi merusak boiler. Pada bagian ini, indikator penting keamanan boiler adalah level air. Ketika level air turun di bawah batas yang aman, risiko kerusakan atau kegagalan operasi boiler dapat meningkat.
  • Pemisahan Uap dan Air: Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Upper Drum juga berperan dalam memisahkan uap dan air. Ini memastikan bahwa uap yang diarahkan ke proses selanjutnya adalah uap yang kering dan tidak tercampur dengan air cair.

Kontrol Level Air pada Upper Drum

Kontrol level air pada Upper Drum sangat penting untuk menjaga operasi yang aman dan efisien dalam boiler. Salah satu kondisi yang perlu diwaspadai adalah “Low Water Level” atau level air yang rendah. Hal ini terjadi ketika level air dalam drum berada di bawah 1/3 dari kapasitas drum. Dalam kondisi ini, risiko overheating dan kerusakan pada bagian dalam boiler dapat meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, sistem kontrol otomatis biasanya digunakan untuk memonitor dan mengatur level air dalam Upper Drum secara kontinu.

 

3. Pipa Down Corner

Pipa ini membawa air dari upper drum menuju ke lower drum. Suhu air disini adalah yang paling rendah dalam sirkulasi air boiler. Karena ini adalah air yang akan di panaskan pada riser tube.

Pipa Down Corner, atau yang sering disebut sebagai Pipa Sudut Turun, adalah salah satu komponen krusial dalam sistem sirkulasi air boiler. Fungsi utamanya adalah mengalirkan air dari Upper Drum (Steam Drum) menuju ke Lower Drum dalam boiler. Pipa ini memiliki peran penting dalam mengatur aliran air dalam siklus sirkulasi air, dan suhu air di dalamnya biasanya paling rendah dalam seluruh sirkulasi air boiler. Mari kita bahas lebih lanjut mengenai Pipa Down Corner ini.

Fungsi Utama Pipa Down Corner

Pipa Down Corner memiliki beberapa fungsi penting dalam operasi boiler:

  • Perpindahan Air: Fungsi utamanya adalah mengalirkan air dari Upper Drum ke Lower Drum. Air yang ada di Upper Drum biasanya memiliki suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan air yang telah dipanaskan dalam boiler. Air yang mengalir melalui Pipa Down Corner adalah tahap awal dalam proses peredaran air dalam boiler.
  • Suhu Rendah: Seperti yang telah disebutkan, suhu air di dalam Pipa Down Corner adalah yang paling rendah dalam sirkulasi air boiler. Ini karena air ini akan menjadi titik awal yang akan dipanaskan saat memasuki riser tube. Oleh karena itu, air di Pipa Down Corner memiliki suhu yang lebih rendah daripada air di bagian lain boiler.
  • Persiapan untuk Pemanasan: Air yang mengalir melalui Pipa Down Corner berperan sebagai awalan untuk proses pemanasan yang akan terjadi di riser tube. Proses pemanasan ini akan meningkatkan suhu air secara bertahap hingga mencapai tahap pemanasan yang lebih tinggi dalam boiler.

Proses Peredaran Air dalam Boiler

Pipa Down Corner adalah bagian dari sistem peredaran air dalam boiler. Prosesnya dimulai dengan air umpan yang masuk ke Upper Drum. Dari sini, air akan mengalir melalui Pipa Down Corner menuju ke Lower Drum. Setelah mencapai Lower Drum, air akan dipanaskan lebih lanjut dalam boiler sebelum berubah menjadi uap dan menuju proses selanjutnya, seperti menggerakkan turbin atau digunakan dalam proses industri.

 

4. Water Walls Tube

Water Walls Tube Boiler, atau Tabung Dinding Air Boiler, adalah komponen yang sangat penting dalam boiler modern. Komponen ini terletak di antara header atas dan bawah boiler, dan memiliki peran krusial dalam menjaga suhu dan efisiensi proses pembakaran serta menghasilkan uap yang berkualitas tinggi. Dalam bagian ini, kita akan menjelaskan lebih rinci tentang Water Walls Tube Boiler.

Fungsi Utama Water Walls Tube Boiler

Water Walls Tube Boiler memiliki beberapa fungsi utama dalam operasi boiler:

  • Penyerapan Panas Radiasi: Salah satu fungsi utamanya adalah menyerap panas radiasi dari hasil pembakaran yang terjadi dalam furnace boiler. Saat bahan bakar dibakar dalam furnace, panas radiasi dihasilkan dan dipancarkan ke arah Water Walls Tube Boiler. Tabung dinding air ini dirancang untuk menyerap panas ini secara efisien.
  • Pemindahan Panas ke Air: Ketika panas radiasi diserap oleh tabung dinding air, air yang mengalir di dalam tabung tersebut akan dipanaskan secara bertahap. Proses ini adalah tahap awal dalam pemanasan air hingga mencapai suhu yang cukup tinggi untuk menghasilkan uap berkualitas tinggi.
  • Pembentukan Uap: Air yang dipanaskan dalam Water Walls Tube Boiler akan berubah menjadi uap. Uap ini kemudian akan mengalir ke atas menuju header atas boiler, dan selanjutnya digunakan dalam berbagai proses, seperti menggerakkan turbin untuk menghasilkan energi.

Desain Water Walls Tube Boiler

Desain Water Walls Tube Boiler biasanya melibatkan penggunaan ribuan tabung atau pipa yang terletak secara vertikal di antara header atas dan bawah boiler. Tabung-tabung ini biasanya terbuat dari baja tahan panas yang dapat menahan suhu tinggi.

Tabung-tabung ini ditempatkan dengan rapat untuk memaksimalkan penyerapan panas dari furnace dan menjaga suhu air dalam tabung tersebut agar mencapai suhu pemanasan yang diinginkan. Pada umumnya, bagian dalam tabung dinding air diisi dengan air, dan panas yang diserap oleh tabung tersebut akan mengubah air menjadi uap.

Kualitas Uap yang Dihasilkan

Water Walls Tube Boiler berperan penting dalam menghasilkan uap berkualitas tinggi dalam boiler. Dengan menyerap panas radiasi secara efisien, tabung dinding air membantu menjaga suhu yang konsisten dan menghindari fluktuasi yang dapat memengaruhi kualitas uap. Uap berkualitas tinggi sangat penting dalam operasi turbin dan proses industri yang memanfaatkan uap.

 

5. Upper & Lower Header (Riser Tube)

Upper Header (Header Atas) dan Lower Header (Header Bawah), yang juga sering disebut sebagai Riser Tube (Tabung Naik), adalah komponen krusial dalam sistem boiler. Mereka memiliki peran penting dalam meningkatkan suhu air secara signifikan, memfasilitasi pemisahan fasa, dan mengakibatkan perubahan fase air menjadi uap karena energi yang diterima dari hasil pembakaran dalam boiler. Mari kita jelaskan lebih detail tentang fungsi dan peran dari Upper & Lower Header atau Riser Tube ini.

Fungsi Utama Upper & Lower Header (Riser Tube)

Header Atas (Upper Header) dan Header Bawah (Lower Header), atau Riser Tube (Tabung Naik), memiliki beberapa fungsi utama dalam operasi boiler:

  • Peningkatan Suhu Air: Salah satu fungsi utama Header Atas dan Header Bawah adalah meningkatkan suhu air secara drastis. Ini terjadi karena panas yang diserap oleh dinding tabung riser dari hasil pembakaran dalam furnace boiler. Ketika air melewati riser tube ini, suhunya naik secara signifikan, mendekati suhu pemanasan yang diinginkan untuk menghasilkan uap berkualitas tinggi.
  • Percepatan Perubahan Fase: Selain meningkatkan suhu air, Header Atas dan Header Bawah juga berperan dalam mempercepat perubahan fase air. Air yang masuk ke dalam tabung ini biasanya dalam bentuk cair, tetapi saat melewati riser tube, panas yang diserap menyebabkan air berubah menjadi uap. Ini adalah tahap awal dalam mengubah air menjadi uap yang kemudian digunakan dalam proses produksi energi atau dalam industri.
  • Pemisahan Fasa: Proses perubahan fase dari cair menjadi uap biasanya terjadi di dalam riser tube. Bagian ini berperan dalam memisahkan fasa cair dan uap sehingga uap yang dihasilkan dapat naik ke atas menuju drum atas, sementara air yang belum menguap tetap berada di bagian bawah header.

Desain dan Struktur Header Atas dan Header Bawah

Header Atas dan Header Bawah biasanya terdiri dari jaringan tabung yang terhubung secara kompleks. Desain ini memungkinkan perpindahan panas yang efisien dari hasil pembakaran ke air yang mengalir melalui tabung ini. Material yang digunakan dalam pembuatan tabung harus tahan terhadap suhu tinggi dan tekanan.

Kualitas Uap yang Dihasilkan

Kualitas uap yang dihasilkan dalam boiler sangat dipengaruhi oleh efisiensi Header Atas dan Header Bawah. Peningkatan suhu air dan pemisahan fase yang efisien adalah kunci untuk menghasilkan uap berkualitas tinggi yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi industri.

  

Bagaimana system sirkulasi air pada Boiler?

 

Sirkulasi Air Boiler

 

Mari kita jelaskan secara detail bagaimana sistem sirkulasi air pada boiler bekerja berdasarkan deskripsi yang Anda berikan.

1. Proses Sirkulasi Air dalam Boiler

  • Pemanasan Awal: Air umpan dingin dari sumber eksternal mengalir ke dalam Lower Drum (Drum Rendah) melalui Pipa Down Corner. Pada tahap ini, suhu air umpan biasanya rendah.
  • Peningkatan Suhu: Air di Lower Drum kemudian dihangatkan saat melewati Water Walls Tubes yang terletak di dapur pembakaran. Ini adalah tahap awal peningkatan suhu air.
  • Naik ke Steam Drum: Air yang telah dipanaskan naik ke Upper Drum (Steam Drum) melalui riser tube atau header atas. Di sini, suhu air akan meningkat secara signifikan karena paparan panas radiasi dari hasil pembakaran di furnace.
  • Perubahan Fase: Pada riser tube, air mulai mengalami perubahan fase dari cair menjadi uap karena suhu yang tinggi. Ini adalah tahap awal dalam menghasilkan uap berkualitas tinggi.
  • Pemisahan Fasa: Peralatan pemisah uap di dalam Steam Drum memisahkan uap dari air. Uap dialirkan keluar dan air dikembalikan ke Steam Drum untuk sirkulasi kembali.
  • Natural Circulation Circuit: Sirkulasi air dalam boiler ini disebut “Natural Circulation Circuit.” Ini terjadi karena perbedaan kerapatan antara air dalam riser tube yang sudah dipanaskan dan air dalam down comer tube yang lebih dingin. Air panas yang naik cenderung kurang padat dibandingkan air dingin, sehingga terjadi sirkulasi aliran secara alami.

2. Alat Pemisah Uap

Di dalam Steam Drum, terdapat alat pemisah uap yang dirancang untuk memisahkan air boiler dari uap. Peralatan ini biasanya meliputi bagian yang menutupi generator tube, sehingga gelembung uap tidak masuk ke pipa down comer dan tidak mengganggu sirkulasi air.

3. Pengecekan dan Inspeksi

Peralatan pemisah uap ini perlu diperiksa secara berkala selama inspeksi rutin atau pengecekan yang dilakukan secara berkala. Peralatan ini sangat penting untuk menjaga kualitas uap yang dihasilkan dan memastikan sirkulasi air yang tepat dalam boiler. Ketidakberfungsian peralatan pemisah ini dapat memengaruhi sirkulasi air di dalam Upper Drum.

4. Penggunaan Sight Glass

Selama pengoperasian boiler, penggunaan sight glass (kaca penglihatan) sangat penting untuk memantau level air dalam drum dengan cara manual. Banyak boiler saat ini juga dilengkapi dengan sistem digital untuk mengontrol level air. Namun, perlu diperhatikan bahwa terkadang terdapat perbedaan antara level yang ditunjukkan oleh sight glass manual dan sistem digital. Hal ini harus diwaspadai dan diperiksa secara berkala untuk memastikan level air yang akurat.

Sistem sirkulasi air dalam boiler adalah proses yang kompleks yang melibatkan perpindahan air antara berbagai komponen boiler, perubahan fase air menjadi uap, dan pemisahan fasa uap dan air. Penggunaan peralatan pemisah uap dan pemantauan level air yang baik adalah kunci untuk menjaga operasi boiler yang efisien dan aman.