Transcript
Page 1: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

MakalahKeselamatan Industri

Page 2: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 3: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 4: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 5: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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.

Page 6: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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.

Page 7: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

    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

Page 8: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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.

Page 9: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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.

Page 10: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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  

Page 11: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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,

Page 12: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 13: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 14: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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.

Page 15: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

 

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

Page 16: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

● ● ●

Page 17: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 18: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 19: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 20: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 21: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 22: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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.

Page 23: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

-    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

Page 24: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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 : &lt 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

Page 25: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

 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

Page 26: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler
Page 27: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi 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.

Page 28: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

Mill Failure

 Mill Explosion

 Penyebabnya

Explosive Mixture ( PA and PF)

Uncomplete innertin

Internal wear

Page 29: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 30: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 31: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 32: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 33: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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

Page 34: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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)

Page 35: Keselamatan industri: Prosedur keamaan operasi Boiler

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


Recommended