Embed Size (px)
DESCRIPTION
Boiler safety procedure and good desain
Citation preview
MakalahKeselamatan Industri
Daftar isi
Boiler : Sebuah Ketel Uap........................................................................................................2
Proses Kerja Boiler...............................................................................................................2
Klasifikasi Boiler...................................................................................................................4
Berdasarkan tipe pipa :.....................................................................................................4
Berdasarkan bahan bakar yang digunakan :.....................................................................6
Berdasarkan kegunaan boiler :.........................................................................................8
Berdasarkan konstruksi boiler :.......................................................................................10
Berdasarkan tekanan kerja boiler :.................................................................................10
Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar :................................................................11
Berdasarkan material penyusun boiler :.........................................................................13
Boiler safety..........................................................................................................................14
Fungsi Proteksi/Pengaman Boiler.......................................................................................14
Prinsip Dasar......................................................................................................................14
Proteksi..............................................................................................................................15
Economizer.....................................................................................................................15
Furnace...........................................................................................................................16
Steam Drum....................................................................................................................16
Superheater....................................................................................................................16
Mode Operasi Pengaman Boiler.........................................................................................17
Pengaman Secara Langsung...........................................................................................17
Pengaman Secara Tidak Langsung.................................................................................18
Contoh Batasan Operasi....................................................................................................21
Water Quality.....................................................................................................................21
Efisiensi:.............................................................................................................................22
Handal...............................................................................................................................22
Boiler and Problems..............................................................................................................24
Tubes Failure ( bocor)........................................................................................................24
Slagging dan Fouling..........................................................................................................24
Mill Failure..........................................................................................................................25
Boiler dan Kecelakaan...........................................................................................................26
Hazard – Resiko dan Pencegahannya.................................................................................26
Maintenance......................................................................................................................29
Kontrol resiko..................................................................................................................29
Inspeksi luar....................................................................................................................30
Inspeksi dalam................................................................................................................30
Boiler Tests.....................................................................................................................31
Daftar Pustaka......................................................................................................................32
Boiler : Sebuah Ketel Uap
Boiler merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan
ke air sampai terbentuk air panas atau steam berupa energi kerja. Air
adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke
suatu proses. Air panas atau steam pada tekanan dan suhu tertentu
mempunyai nilai energi yang kemudian digunakan untuk mengalirkan
panas dalam bentuk energi kalor ke suatu proses. Jika air didihkan
sampai menjadisteam, maka volumenya akan meningkat sekitar 1600
kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah
meledak, sehingga sistem boiler merupakan peralatan yang harus
dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
Proses Kerja Boiler
Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan,
temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan
digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan
tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high
pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatansteam yang keluar dari sistem
boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan
menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan
energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian
memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun,
ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan
tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian
sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat
dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler.
Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar.
Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan
kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan
perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk
pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan dari sistem steam.
Sistem steammengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam
boiler. Steamdialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada
keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan
alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang
digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang
dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada
jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.
Sebelum menjelaskan keanekaragaman boiler, perlu diketahui komponen dari boiler
yang mendukung teciptanya steam, berikut komponen-komponen boiler:
1. Furnace
Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa
bagian dari furnace siantaranya : refractory, ruang
perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door .
2. Steam Drum
Komponen ini merupakan tempat penampungan air panas
dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated
steam).
3. Superheater
Komponen ini merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim
melalui main steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap
atau menjalankan proses industri.
4. Air Heater
Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk
memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisasi udara
yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.
5. Economizer
Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk
memanaskan air dari air yang terkondensasi dari sistem
sebelumnya maupun air umpan baru.
6. Safety valve
Komponen ini merupakan saluran buang steam jika terjadi keadaan
dimana tekanan steam melebihi kemampuan boiler menahan
tekanan steam.
7. Blowdown valve
Komponen ini merupakan saluran yang berfungsi membuang endapan
yang berada di dalam pipa steam.
Klasifikasi Boiler
Setelah mengetahui proses singkat, sistem boiler, dan komponen pembentuk
sistem boiler, perlu diketahui keanekaragaman boiler. Berbagai bentuk boiler telah
berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler
sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi
lingkungan dan produk steamseperti apa yang akan dihasilkan. Berikut klasifikasi
boiler yang telah dikembangkan:
Berdasarkan tipe pipa :
1. Fire Tube
Tipe boiler pipa api memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas
dan tekanan steam yang rendah.
Cara kerja : proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas
yang dihasilkan dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air.
Besar dan konstruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan
yang dihasilkan boiler tersebut.
2. Water Tube
Tipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan
tekanan steam yang tinggi.
Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas
yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air
tersebut dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer,
kemudiansteam yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam
sebuahsteam-drum. Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui
tahap secondary superheater dan primary superheater
baru steamdilepaskan ke pipa utama distribusi. Didalam pipa air, air
yang mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan
lainnya yang larut di dalam air tesebut. Hal ini merupakan faktor
utama yang harus diperhatikan terhadap tipe ini.
Tabel 1.1. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Fire Tube Proses pemasangan
mudah dan cepat, Tidak
membutuhkan settin
gkhusus
Tekanan
operasi steamterbatas
untuk tekanan rendah 18
bar
Investasi awal boiler ini
murah
Kapasitas steam relatif
kecil (13.5 TPH) jika
diabndingkan dengan
water tube
Bentuknya
lebihcompact dan portabl
e
Tempat pembakarannya
sulit dijangkau untuk
dibersihkan, diperbaiki,
dan diperiksa kondisinya.
Tidak membutuhkan area
yang besar untuk 1 HP
boiler
Nilai effisiensinya rendah,
karena banyak energi
kalor yang terbuang
langsung menuju stack
2 Water Tube Kapasitas steam besar
sampai 450 TPH
Proses konstruksi lebih
detail
Tekanan operasi
mencapai 100 bar
Investasi awal relatif lebih
mahal
Nilai effisiensinya relatif
lebih tinggi dari fire tube
boiler
Penanganan air yang
masuk ke dalam boiler
perlu dijaga, karena lebih
sensitif untuk sistem ini,
perlu komponen
pendukung untuk hal ini
Tungku mudah dijangkau
untuk melakukan
pemeriksaan,
pembersihan, dan
perbaikan.
Karena mampu
menghasilkan kapasitas
dan tekanan steam yang
lebih besar, maka
konstruksinya dibutuhkan
area yang luas
Berdasarkan bahan bakar yang digunakan :
1. Solid Fuel
Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan
baku pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang
menggunakan bahan bakar cair dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini
lebih baik jika dibandingkan dengan boiler tipe listrik.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara
percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected
product, sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.
2. Oil Fuel
Tipe boiler bahan bakar cair memiliki karakteristik : harga bahan baku
pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai
effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dbandingkan dengan boiler bahan
bakar padat dan listrik.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara
percampuran bahan bakar cair (solar, IDO, residu, kerosin) dengan
oksigen dan sumber panas.
3. Gaseous Fuel
Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku
pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler.
Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua
tipe boiler berdasarkan bahan bakar.
Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar
gas (LNG) dengan oksigen dan sumber panas.
4. Electric
Tipe boiler listrik memiliki karakteristik : harga bahan baku pemanasan
relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan
bahan bakar cair. Nilai effisiensi dari tipe ini paling rendah jika
dbandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakarnya.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang
menyuplai sumber panas.
Tabel 1.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Solid Fuel Bahan baku mudah
didapatkan.
Sisa pembakaran sulit
dibersihkan
Murah konstruksinya. Sulit mendapatkan bahan
baku yang baik.
2 Oil Fuel Sisa pembakaran tidak
banyak dan lebih
mudah dibersihkan.
Harga bahan baku paling
mahal.
Bahan bakunya mudah Mahal konstruksinya.
didapatkan.
3 Gaseous Fuel Harga bahan bakar
paling murah.
Mahal konstruksinya.
Paling baik nilai
effisiensinya.
Sulit didapatkan bahan
bakunya, harus ada jalur
distribusi.
4 Electric Paling mudah
perawatannya.
Paling buruk nilai
effisiensinya.
Mudah konstruksinya
dan mudah didapatkan
sumbernya.
Temperatur pembakaran
paling rendah.
Berdasarkan kegunaan boiler :
1. Power Boiler
Tipe power boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai
penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steam digunakan
untuk menjalankan proses industri.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water
tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan
kapasitas yang besar, sehingga mampu memutar steam turbin dan
menghasilkan listrik dari generator.
2. Industrial Boiler
Tipe industrial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya
sebagai penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses
industri dan sebagai tambahan pemanas.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe
water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki
kapasitas yang besar dan tekanan yang sedang.
3. Commercial Boiler
Tipe commercial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya
sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai
tambahan untuk menjalankan proses operasi komersial.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe
water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki
kapasitas yang besar dan tekanan yang rendah.
4. Residential Boiler
Tipe residential boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya
sebagai penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang
digunakan untuk perumahan.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire
tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan
kapasitas yang rendah
5. Heat Recovery Boiler
Tipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya
sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai.
Hasilsteam ini digunakan untuk menjalankan proses industri.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water
tube boiler atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki
tekanan dan kapasitas yang besar.
Tabel 1.3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Power Boiler Dapat menghasilkan
listrik dan
sisa steamdapat
menjalankan proses
industri.
Konstruksi awal relatif
mahal.
Steam yang dihasilkan
memiliki tekanan tinggi
Perlu diperhatikan faktor
safety.
2 Industrial
Boiler
Penanganan boiler lebih
mudah.
Steam yang dihasilkan
memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif
murah.
3 Commercial
Boiler
Penanganan boiler lebih
mudah.
Steam yang dihasilkan
memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif
murah.
4 Residential
Boiler
Penanganan boiler lebih
mudah.
Steam yang dihasilkan
memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif
murah.
5 Heat Recovery
Boiler
Penanganan boiler lebih
mudah.
Steam yang dihasilkan
memiliki tekanan rendah.
Konstruksi awal relatif
murah.
Berdasarkan konstruksi boiler :
1. Package Boiler
Tipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan
di pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler.
2. Site Erected Boiler
Tipe site erected boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler
dilakukan di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman
dilakukan per komponen.
Tabel 1.4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Package Boiler Mudah pengirimannya. Terbatas tekanan dan
kapasitas kerjanya.
Dibutuhkan waktu yang
singkat untuk
mengoprasikan setelah
pengiriman.
Komponen-komponen
boiler tergantung pada
produsen boiler.
2 Site Erected
Boiler
Tekanan dan kapasitas
kerjanya dapat
disesuaikan keinginan.
Sulit pengirimannya,
memakan biaya yang
mahal.
Komponen-komponen
boiler dapat dipadukan
Perlu waktu yang cukup
lama setelah boiler berdiri,
dengan produsen lain. setelah proses pengiriman.
Berdasarkan tekanan kerja boiler :
1. Low Pressure Boilers
Tipe low pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki
tekanan steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan air
panas dengan tekanan dibawah 160 psig atau temperatur dibawah
250 0F
2. High Pressure Boilers
Tipe high pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki
tekanan steam operasi diatas 15 psig atau menghasilkan air panas
dengan tekanan diatas 160 psig atau temperatur diatas 250 0F
Tabel 1.5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Low Pressure Tekanan rendah
sehingga
penanganannya tidak
terlalu rumit
Tekanan yang dihasilkan
rendah, tidak dapat
membangkitkan listrik.
Area yang dibutuhkan
tidak terlalu besar, dan
biaya konstruksi tidak
lebih mahal dari high
pressure boiler
2 High Pressure Tekanan yang
dihasilkan tinggi
sehingga dapat
membangkitkan listrik
dan sisanya dapat
didaur ulang untuk
mengoprasikan proses
industri
Tekanan tinggi sehingga
penanganannya perlu
diperhatikan aspek
keselamatannya.
Area yang dibutuhkan
besar dan biaya konstruksi
lebih mahal dari low
pressure boiler
Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar :
1. Stoker Combustion
Tipe stoker combustion memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan
bahan bakar padat untuk melakukan pembakaran, bahan bakar padat
dimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui conveyor ataupun
manual. Tipe ini memiliki sisa pembakaran yang harus diatangani
berupa bottom ash atau fly ash yang dapat mencemari lingkungan.
2. Pulverized Coal
Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan ball mill atau
roller mill sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 1 mm.
kemudian batu bara berupa bubuk ini disemprotkan ke dalam ruang
pembakaran.
3. Fluidized Coal
Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan crusher,
sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 2 mm. Pada proses ini
pembakaran dilakukan dalam lapisan pasir, batu bara akan langsung
membara jika mengenai pasir.
4. Firing Combustion
Tipe firing memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar
cair, padat, dan gas untuk melakukan pembakaran, pemanasan yang
terjadi lebih merata.
Cara kerja : bahan bakar cair digunakan sebagai preliminary firing
fueldimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah
tercapai temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal
nozzle atau gas nozzle.
Tabel 1.6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Stoker Konstruksinya relatif Limbah yang diproduksi
Combustion sederhana. pembakaran lebih banyak
Panas yang dihasilkan
kurang merata jika tidak
ada komponen
pendukung.
Effisiensi relatif rendah
2 Pulverized Efisiensi relatif tinggi Konstruksinya rumit dan
membutuhkan dana
investasi yang mahal.
Proses pembakaran
lebih merata pada
tungku pembakaran.
3 Fluidized Bed Efisiensi relatif tinggi Konstruksinya rumit dan
membutuhkan dana
investasi yang mahal.
Suhu pembakaran tidak
mencapai suhu 1000 0C
sehingga tidak
menimbulkan NOX
4 Firing Limbah yang diproduksi
pembakaran lebih
sedikit
Konstruksi relatif rumit,
perlu nozzle.
Panas yang dihasilkan
lebih merata
Effisiensi relatif lebih
baik
Berdasarkan material penyusun boiler :
1. Steel
Tipe boiler dari bahan steel memiliki karakteristik : bahan baku utama
boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam.
2. Cast Iron
Tipe boiler dari bahan cast iron memiliki karakteristik : bahan baku
utama boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steam.
Tabel 1.7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.
No. Tipe Boiler Keuntungan Kerugian
1 Steel Kuat dan tahan lama. Biaya relatif mahal.
Dapat
dialiri steamuntuk
tekanan tinggi.
Konstruksi lebih rumit.
2 Cast Iron Biaya relatif murah. Rentan dan mudah rusak.
Konstruksi lebih
sederhana.
Dapat dialiri steam untuk
tekanan yang terbatas.
Boiler safety
Fungsi Proteksi/Pengaman Boiler
Pengaman boiler dimaksudkan untuk menjaga dan menghindari gangguan yang
lebih serius pada boiler dan alat bantunya, yang mengakibatkan menurunnya
kemampuan boiler, ataupun kerusakan pada peralatan.
Prinsip Dasar
Dasar dari pengaman boiler dan alat bantunya adalah bahwa alat pengaman harus
dapat menjamin kontinuitas pelayanan produksi uap suatu boiler.
Proteksi
● ● ●
Boiler yang digunakan pada percontohan ini
adalah boiler pada PLTU suralaya
Berkapasitas Daya 600MW
● ● ●
Suatu boiler memerlukan pengaman untuk menjaga keandalan operasi dalam masa
periode panjang. Sistem pengaman boiler ini secara umum akan menggambarkan
keamanan boiler dari korosi, overheating dan thermal stress yang ditimbulkan pada
saat proses startup, normal operasi dan shutdown.
Boiler vent harus dibuka selama proses pengisian berlangsung agar udara pada
boiler tube dapat dikeluarkan, tujuannya untuk mengurangi kemungkinan
terjadinya korosi akibat oksidasi udara yang terjebak dalam boiler tube selain
udara. Selain itu juga dapat menimbulkan kavitasi dan water hammer. Sebelum
dioperasikan boiler harus dibilas (purge) dari gas bekas yang berakumulasi dalam
ruang bakar ini penting karena gas bekas sisa pembakaran yang tidak terbuang
akan membentuk suatu gas panas yang dapat menimbulkan ledakan dalam ruang
pada saat boiler ignitor startup karena selama periode ini banyak kemungkinan
terjadi combustible dan explosive akibat seringnya terjadi kegagalan penyalaan
ignitor dan kondisi pembakatan yang tidak stabil.
Daerah boiler yang memerlukan perhatian khusus diantaranya:
Economizer
Feedwater tidak selalu ditambah pada saat menaikkan tekanaan boiler
karena air dalam boiler selalu sirkulasi secara alami. Tetapi tanpa adanya
feedwater dalam air pengisi tidak akan mengalir ke economizer. Economizer
diamankan dari terbentuknya penguapan feedwater di dalam tube, karena
uap yang terjebak didalamnya dapat menimbulkan water hammer, thermal
shock dan dapat menimbulkan fluktuasi control drum level. Untuk
mengamankan masalah ini perlu adanya aliran sirkulasi yang dibuka terus
dari sisi economizer inlet header ke salah satu downcomer. Valve ini harus
dibuka pada saat boiler sedang mengalami gangguan pada feedwater flow
control, tujuannya untuk menghindari proses penguapan pada economizer
tube akibat terhentinya sirkulasi alami. Economizer menjadi subjek korosi
baik internal maupun eksternal. Korosi internal dapat dicegah dengan
menjaga PH feedwater antara 8 dan 9 dengan cara injeksi kimia. Eksternal
korosi dapat disebabkan oleh terjadinya kondensasi antara rendahnya suhu
feedwater dengan tingginya suhu gas sisa pembakaran yang melewati
economizer. Penanggulangan masalah ini dengan cara menjaga economizer
berada di daerah yang jauh dari titik pengembunan, kasus ini harus dihindari
pada saat proses startup maupun setelah unit berbeban.
Furnace
Furnace merupakan bagian yang memerlukan perhatian yang serius. Karena
berhubungan dengan masalah tekanan uap dan temperatur uap serta
temperatur ruang bakar yang sangat tinggi. Faktor-faktor yang menjadi
perhatian adalah:
- Tekanan operasi boiler
Boiler tidak boleh beroperasi diatas tekanan kerjanya dan tidak pernah
melebihi tekanan desainnya.
- Operasi boiler balance firing
Hal ini berkaitan dengan panas yang dihasilkan pembakaran terhadap ruang
bakar apabila terjadi imbalance firing maka akan mengakibatkan
terganggunya proses sirkulasi alam dan gangguan pada tube akibat
overheating.
Steam Drum
Selama kondisi normal operasi tekanan di drum dan level drum serta kualitas
air harus selalu terkontrol. Permukaan steam drum sangat tinggi maka saat
startup dan shutdown perbedaan temperatur di daerah ini harus sangat
diperhatikan yaitu perbedaan antara top dan bottom harus sekecil mungkin
dalam hal ini penting untuk menjaga terjadinya thermal stress pada steam
drum.
Batasan-batasan yang harus diperhatikan antara lain:
- Pada saat terjadi perubahan fase air dan uap pada steam drum.
- Perbedaan antara top dan bottom tidak melebihi setpoint maksimal 50 0C
untuk startup dan 100 0C untuk shutdown.
Superheater
Superheater berlokasi di daerah yang perpindahan panasnya secara
convection induction mengundang perhatian yang cukup serius karena
berkaitan bersangkutan dengan kondisi temperatur uap dan pengaman
temperatur metal tube superheater pengaman terhadapnya terjadi
overheating pada tube superheater sangat penting terjadinya gangguan
sistem sirkulasi alam pada wall tube di ruang bakar merupakan efek
terjadinya overheating karena produksi dan aliran uap terganggu sementara
aliran gas pembakaran yang melewati daerah konveksi induksi tinggi.
Batasan-batasan pengaman superheater diantaranya:
- Main steam temperature harus selalu dikontrol
- Kondisi pembakaran harus balance firing/diatur sesuai formasinya
- Thermocouple keluar superheater harus dimonitor
- Gas temperatur masuk daerah superheater harus dibatasi selam startup
sampai kondisi unit normal operasi.
Mode Operasi Pengaman Boiler
Pengaman Secara Langsung
1. Safety Valve
Sebelum boiler dinyatakan siap operasi, safety valve harus
diperiksa dan bila perlu diset ulang sesuai dengan daerah
kerjanya. Prosedur ini sangat penting mengingat setelah
boiler firing akan menghasilkan tekanan. Tekanan uap ini
dapat menentukan bahwa safety valve berfungsi sebagai
pengaman terhadap terjadinya tekanan uap lebih yang diproduksi boiler.
2. Relief Valve
Relief valve dapat digolongkan sebagai pengaman seperti halnya safety
valve tapi relief valve ini berfungsi sebagai pembatas atau pengaman
tekanan maksimal pada daerah kerja zat cair/liquid. Penggunaan pengaman
relief valve ini ditempatkan pada daerah sebagai berikut:
- Header reheat/HP bypass spray water
- Header auxiliary steam spray
- Ignitor oil level header
- Heavy fuel oil level header
Pengaman Secara Tidak Langsung
1. Pneumatic Valve
Pneumatic valve sebagaimana juga safety valve berfungsi sebagai pengaman
tekanan uap lebih pada boiler hanya dilengkapi dengan alat sensor tekanan
yang disampaikan melalui signal elektronik ke elektro mekanik untuk
membuka pilot valve.
2. Pengaman Boiler Drum Level
Berfungsi untuk mengontrol tinggi rendahnya permukaan air pada boiler
drum sebagai pengaman terjadinya “boiler drum level high trip” dan “boiler
drum level low trip”.
Adapun alasan pengamanan terjadinya “boiler drum level high trip” adalah
mengamankan boiler drum dari terjadinya carry over di drum yang akan
mengakibatkan deposit pada area superheater dan sudu turbine. Deposit
akan menghambat heat transfer pada superheater yang mengakibatkan
overheating pada tube superheater dan pada sudu turbine akan
mengakibatkan terjadinya unbalance dan vibrasi pada turbine.
Sedangkan kondisi “boiler drum level low trip” dapat mengakibatkan
terganggunya sirkulasi alami yang akan berakibat overheating di steam drum
dan produksi uap terhambat.
3. Pengaman Boiler Furnace
Berfungsi untuk mengontrol tekanan ruang bakar/boiler sebagai pengaman
terjadinya:
- Furnace pressure > max
- Furnace draft > max
Sehubungan dengan tipe boiler dengan desain balance draft dimana desain
pressure yang diizinkan -10mmWg, hal ini untuk menjamin kestabilan proses
pembakaran. Transportasi bahan bakar batubara ke ruang bakar dan proses
pengeluaran abu batubara dari dalam ruang bakar menuju alat penangkap
debu dll. Bila batasan pengamanan terlampaui dan menyimpang maka
proses diatas akan terganggu. Hal-hal yang harus dijaga untuk menghindari
kondisi diatas adalah dengan cara:
1) Periksa level water seal through pada bottom hopper boiler harus berada
pada posisi diatas normal level. Periksa LCV an bypass valve water
supplynya.
2) Periksa kondisi manhole boiler sebelum startup boiler harus pada kondisi
tertutup termasuk desorvation door.
3) Level air pada SDCC boiler bottom kondisi normal.
4. Pengaman Boiler Main Steam Temperature
Fungsinya adalah mengontrol tinggi temperature uap utama keluar
superheater tingkat ke 2 sebagai pengaman terjadinya temperature uap
utama melebihi batas desain yang diijinkan.
Pengamanan ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya thermal stress
pada suatu turbin tingkat pertama akibat perbedaan temperatur terlalu tinggi
antara temperatur uap utama yang masuk dengan temperatur metal pada
sudu turbin. Selain itu untuk menghindari terjadinya kelelahan bahan pada
tube superheater akibat temperatur uap yang melebihi kemampuan
maksimum tube-tube superheater.
5. Pengaman Total Air Flow
Berfungsi untuk mengamankan jumlah total udara yang masuk ke
windbox/ruang bakar pada saat proses pembilasan (purge) boiler. Pada saat
startup boiler dan normal operasi harus memenuhi jumlah total flow lebih
besar daripada minimal (>30% saat purge boiler).
Pada saat pembilasan boiler kita mengharapkan seluruh gas-gas sisa
pembakaran yang terakumulasi dalam ruang bakar dan saluran-saluran gas
buang dapat didorong/dikeluarkan oleh udara sejumlah >30% atau kira-
kira 600 ton/jam dibuang ke udara luar minimal gas-gas sisa pembakaran
bersih dalam waktu 3 menit (desain) kemudian pengamanan pada saat
startup dan normal operasi toral udara ini memegang peranan sebagai udara
pembakaran (combustion air) jadi pabila total udara pembakaran minimal
<30% maka jumlah perbandingan antara udara dan bahan bakar tidak
akan sempurna dengan pasti kita mengkhawatirkan akan terjadinya
kegagalan penyalaan yang berulang-ulang dan salah satu penyebab
combusable in flue gas.
6. Pengaman Instrumen Air Pressure Header
Udara instrumen adalah sebagai kebutuhan utama dalam sistem kontrol
pneumatic PLTU. Pasokan udara instrumen harus betul-betul terjaga dan
sangat spesial mengingat sumber tenaga seluruh kontrol boiler turbine dan
alat bantunya terletak pada keandalan supply udara instrumenyang kontinyu
dan tetap pada tekanan kerjanya.
Mengingat keutamaan dan fungsi udara instrumen sebagai sumber tenaga
bagi seluruh kontrol boiler turbin dan alat bantunya maka apabila terjadi
tekanan udara turun dibawah titik kerjanya hal ini akan mengakibatkan
seluruh fungsi kontrol pneumatic terhenti dan akan melumpuhkan kegiatan
operasi boiler dan turbine.
Antisipasi pada saat terjadinya gangguan udara instrumen pressure low
alarm diantaranya:
- Segera buka backup valve SAC menuju header udara instrumen.
- Segera periksa kondisi kompresor udara instrumen dan proses supplynya.
- Lokalisir kemungkinan terjadinya kebocoran udara instrumen pada
seluruh line.
- Lokalisir kemungkinan ada valve drain/vent udata yang terbuka.
7. Pengaman Scanner Cool Pressure
Fungsinya adalah untuk mengamankan sistem pendingin pada scanner
sensor flame. Pentingnya deteksi nyala api pada suatu boiler untuk
meyakinkan adanya pembakaran, sehingga tidak akan terjadi penumpukan
bahan bakar akibat kegagalan penyalaan api. Pendeteksi nyala api
diamankan dari panasnya area ruang bakar dengan jalan memberikan
pendinginan berupa perapat udara bertekanan pada seluruh permukaan alat
pendeteksi api tersebut.
Terganggunya sistem pendinginan ini akan mengakibatkan melting point
pada alat pendeteksi nyala api karena terjadi kontak langsung antara alat
dengan panasnya api yang dideteksi kerusakan. Pendeteksi api/scanner akan
memberi isyarat pada burner-burner yang sedang beroperasi untuk trip
sehingga boiler akan trip.
Apabila terjadi flame scanner blower discharge pressure low alarm lakukan
hal seperti dibawah ini:
- Periksa select auto start scanner blower yang standby pada posisi auto.
- Periksa saringan/filter udara blower inlet kemungkinan kotor.
- Periksa kemungkinan kebocoran pada line joint.
Contoh Batasan Operasi
1. Drum Level
High Alarm : 50 mm ; Low Alarm : -50 mm
High Trip : 250 mm ; Low Trip : -250 mm
2. Temperature Main Steam & Reheat Steam
High Alarm : 550 oC ; High Trip : 570 oC (delay 60 second)
560 oC (delay 600 second) ; 550 oC (delay 6000 second)
3. Furnace Pressure
High Alarm : 50 mmWg ; Low Alarm : -50 mmWg
Furnace Draft High Trip : 225 mmWg ; Furnace Pressure Low : -225 mmWg
4. Boiler Safety Valve Main Drum
RV 39 : 3011 psi , RV 40 : 2975 psi , RV 41 : 3047 psi, RV 42 : 3064 psi , RV
43 : 2993 psi , RV 44 : 3029 psi
Secondary Superheater Outlet Header / Main Steam ; SV 13 : 195 kg/cm2, SV
14 : 196 kg/cm2, SV 15 : 197 kg/cm2
Reheat Outlet Header / Hot Reheat ; SV 92 : 57 kg/cm2, SV 102 : 57 kg/cm2
(SV=safety valve)
Water Quality
air yang masuk keboiler selalu dikondisikan (air bebas mineral) bertujuan
agar tidak merusak material / pipa-pipa besi boiler, maka kualitasnya selalu
dikontrol, dan setiap waktu diambil sample airnya dan diinjeksi bahan kimia yang
mana kadar pH, conductivity, Clorine , Phospate, Silica terjaga dalam batas nilai
yang diijinkan. dan jika terjadi kualitasnya kurang bagus maka harus dibuang
(blowdown) dan diganti dengan air yang baru (make up).
Kualitas Air
Kadar garam : < 20 usiemen ; PH : 9,2 – 9,5 / Silika : < 0,0185 ppm / PO4 : 0,3 –
3 ppm / Cl- : < 0,5 ppm
Efisiensi:
agar boiler bekerja secara hemat dan efisien selain jenis batu bara yang
dipakai, maka proses pembakarannya dioptimalkan dapat mencapai pembakaran
yang sempurna. yang mana operator boiler berperan penting untuk mengendalikan,
diantaranya komposisi bahan bakar dan udara pembakar, ogsigen analizer,
cerobong asap, sootblowing, dll selalu dipantau.
Handal
peralatan bantu pada boiler terpasang lebih dari satu (sepasang atau lebih),
bertujuan apabila salah satu alat bantu tersebut terjadi gangguan maka tidak akan
sampai mengetripkan (stop) boiler tapi yang stand by akan jalan untuk memback
upnya. sehingga produksi uap tetap tersedia walau tidak dengan pembebanan
generator yang maksimum.
gambar berikut adalah salah satu jenis boiler
Boiler and Problems
Tubes Failure ( bocor)
Penyebabnya
Over Heating
Material grade
Gas Temperature
Internal Scale
Minimum Thickness (ketebalan minimum)
Fly Ash Erosion
Blowing Steam Erosion
Manufacture defact ( cacat dari pabrikan)
Dampak: Lost of opportunity for production 3 – 5 hari
Slagging dan Fouling
Penyebabnya
Sangat bervariasi
Dampak
Heat Transfer terganggu
Efisiensi Boiler
Mengancam Lost of opportunity for production 5 – 10 hari.
Mill Failure
Mill Explosion
Penyebabnya
Explosive Mixture ( PA and PF)
Uncomplete innertin
Internal wear
Boiler dan Kecelakaan
Hazard – Resiko dan Pencegahannya
Resiko Operasi Penyebab Efek PencegahanLedakan Minyak
Temperatur bahan bakar yang tinggi
Pengaturan thermostat yang
tidak tepat, Katup pengontrol Uap tidak
bias terbuka. Pengontrol listrik
otomatis tidak bias dikendalikan.
Ledakan
Oil Gasification (Perubahan fase
pada minyak)
Nyala api yang tidak stabil,
Ledakan api yang menyebabkan
Kerusakan pada property dan
Kehilangan Nyawa
Periksa secara berkala Pemanas dan Instrumen pengontrol
Ikuti Instruksi dari Pabrikasi
Ledakan Gas
Perbaikan saluran gas
Kerusakan pada pipa atau katup
Ledakan.
Kebakaran.
Kehilangan nyawa dan Kerusakan
properti
Gunakan metode yang tepat untuk
purging dan pengisian ulang di saluran gas. Ikuti
NFPA 54
Wet gas (gas basah)Adanya distillate di
gas
Api mati dan Terpercik secara tiba
tiba.
Ledakan
Kebakaran
Hilangnya nyawa atau luka
Kerusakan pada boiler dan properti
Ikuti NFPA 54 untuk system penyediaan
Wet Gas
Perubahan Drastis pada nilai BTU gas
Perbedaan sumber gas dengan
perbedaan nilai pemanasan
Pembakaran yang tidak sempurna
(jelek)
Ledakan
Kerusakan pada
Alarm yang cocok
Gunakan pengontrol pembakaran yang responsive dengan
pergantian BTU
Boiler
Hilangnya Nyawa atau luka
Tekanan yang terlalu tinggi
Malfungsi pada regulator gas
Campuran kaya Bahan bakar
Ledakan
Kerusakan Boiler
Pengawasan yang baik pada
pengoperasian regulator
Cek operasi dan pengaturan
penggantian tekanan secata berkala
Mengganti dan memperbaiki
regulatorKebocoran Uap
Kebocoran UapKerusakan atau
korosi pada pipa atau bagian lain
Luka Bakar
Pastikan semua sambungan dan pipa
kuat
Pastikan semua personel mengetahui
dan menyadari bahaya dari
kebocoran uap superheated
Ledakan Uap
Malfungsi pada katup pengaman
Gangguan (penghalang) antara
boiler dan katup
Katup mengalami kerusakan atau
korosi
Gangguan pada outlet katup
Saat tekanan naik, katup tak akan
terbuka sehingga terjadi akumulasi
tekanan pada boiler
Memecah boiler
Hilangnya nyawa dan kerusakan property
Memperbaiki atau mengganti katup
pengaman
Hilangkan penghalang
Test secara berkala semua dengan
standar dari ASMELevel air rendah Malfungsi pencegah
air rendah / pencegah air rendah
terlewati
Operator error
Permukaan boiler mengalami overheat
Boiler pecah
Hilangnya nyawa
Pastikan operasi system penyuplai air
ke boiler bekerja dengan baik secara
berkala di cek
Latih dengan baik
Tidak berfungsinya instrument pengawas
operator boiler
Ganti pengontrol level air
Ledakan Tungku
Pemantikan yang terlambat
Pemantik tidak memadai
Tekanan bahan bakar rendah
Aliran udara yang berlebih
Suhu bahan bakar rendah
Air di bahan bakar
Ledakan samping
Kebakaran
Kerusakan pada boiler
Berikan pemantik yang memadai
Perbaiki pengaturan rasio antara bahan
bakar dengan udara
Tinjau ulang petunjuk dari pabrikasi
Kebakaran
Kebakaran
Ledakan
Kegagalan elektrik atau mekanis
Kesalahan pada pengoperasian alat
Potensial untuk melukai atau menewaskan
personel
Merusak alat
Operasikan alat menurut cara
pemakaian yang telah diberikan oleh
pabrikasi
Latih operator untuk menjaga denganbaik
alat (goodhousekeeping)
Latih personel untuk memadamkan api
secara darurat
Beberapa hal yang harus diperhatikan
1. Ikuti instruksi yang telah diberikan oleh Pabrikasi. Gunakan standar
Operasi yang telah dibuat dan mereferensikan beberapa pekerjaan ke
standar ASME
2. Training – Pekerja harus benar benar diberikan pelatihan mengenai
keselatan dalam mengoperasikan peralatan. Training keselamatan
seharusnya menjadi proses kontinyu yang bertujuan untuk mendidik
pekerja untuk mengenal dan menjaga keselamatan dalam pikiran
mereka. Program pelatihan harus dilakukan terus menerus dan diawasi
3. Kebersihan – kebersihan lingkungan sangat penting untuk keselamatan
dan kebaikan jalannya operasi dalam pabrik. Rendahnya kebersihan
meningkatkan resiko kecelakaan
4. Pakaian dan peralatan pengaman – pakaian yang pantas harus dipakai
sepanjang waktu. Hindari pakaian terbuka dan perhiasan. Peralatan
pengaman harus dipakai selama diperlukan (contoh : topi kerja,
masker, penutup kuping, kacamata, sarung tangan, sepatu kerja.)
jangan pernah mengoperasikan peralatan besar sperti peralatan
berputar, mesin otomatis, mesin listrik kecuali terdapat pengaman
alatnya.
5. Permukaan panas – banyak sekali permukaan panas terdapat di boiler
dan bahkan area yang bukan permukaan pemanasan pun dapat
menjadi tidak nyaman karena panas. Oleh karena itu, pekerja baru
harus dibuat sadar akan hal ini. Hati hati dalam bekerja terutama
apabila berada dalam jarak dekat dengan boiler. Tidak pernah masuk
ke boiler kecuali sampai tahapan yang telah ditentukan.
6. Awasi alat alat pengontrol jarak jauh – di pabrik banyak unit yang
menggunakan pengontrol jarak jauh. Perhatikan apakah ada pekerja
pada unit yang akan di start up sebelum unit tersebut benar bener
dinyalakan
7. Bunyi – bunyi bising terdapat di pabrik dan secara akumulatif akan
menyebabkan penyakit pada pekerja. Gunakan selalu peralatan
pengaman, contoh penuutp kuping
Maintenance
Kontrol resiko
Kontrol engineering
1. Pengcekan pengisolasian area permukaan boiler dan pipa
2. Pengecekan automatic shutdown devices
3. Pengecekan pengontrol bahan bakar dan udara
4. Pengecekan katup
5. Pengecekan pengontrol level air
Kontrol Administrativ
1. Pelatihan operator alat
2. Peninjauan ulang prosedur pengontrolan alat
3. Peninjauan ulang Prosedur Operasi
4. Inspeksi Lapangan
5. Audit
6. Pengecekan kandungan air boiler
Inspeksi luar
Inspeksi luar dilakukan oleh pengawas boiler yang tersertifikasi. Bagian bagian yang
mendapati pengawasan antara lain adalah:
1. Kebocoran
2. Instrument indicator
3. Instrument pengaman
4. System pengontrol
5. Katup
6. Kebersihan
7. Label
8. Pemipaan
Inspeksi dalam
Inspeksi luar dilakukan oleh pengawas boiler yang tersertifikasi. Bagian bagian yang
mendapati pengawasan antara lain adalah:
Inspeksi Bagian Pembakaran:
1. Door gaskets
2. Fire side insulation
3. Tube sheet
4. Tubes
5. Blower
6. Stack
Inspeksi Bagian Air:
1. Tube bundle
2. Scale buildup
3. Condensate feed water tanks
4. Chemistry control systems
5. Level floats
Boiler Tests
Berikut adalah beberapa test yang harus dilakukan secara berkala terhadap bagian
bagian dari boiler
1. Safety/Relief Valve Operational Test (bulanan)
2. Check System for Leaks (mingguan)
3. Low Water Fuel Cutoff (LWFCO) Rapid Drain Test (mingguan dan setiap start
up)
4. Burner Check (bulanan)
5. Water Chemistry Check (bulanan)
6. LWFCO Slow Drain Tes (4 kali setahun)
7. Circ and/or Condensate Pump Check (4 kali setahun)
8. Safety Valve Setpoint Test (rutin)
9. Drain Water Gage Glass (seperlunya)
Daftar Pustaka
http://febriantara.wordpress.com/2008/10/24/klasifikasi-boiler/
http://hasimpci.wordpress.com/2009/06/29/masalah-utama-boiler/
http://hasimpci.wordpress.com/2009/09/01/boiler/
http://www.coveragefirst.com/portal/server.pt/gateway/PTARGS_0_21939_410890_0_0_18/CFBoilerSafetyProgram.htm
http://www.uofaweb.ualberta.ca/cme/safety_guidelines.cfm
