Teknik Listrik Lanjut - kondensator

Steam Drum Pada Boiler Pipa Air

Steam Drum adalah salah satu komponen pada boiler pipa air yang berfungsi sebagai reservoir campuran air dan uap air, dan juga berfungsi untuk memisahkan uap air dengan air pada proses pembentukan uap superheater .

Steam Drum berfungsi untuk :

1. Mengatur tinggi permukaan air untuk mencegah terjadi kekurangan air saat boiler beroperasi yang dapat menyebabkan overheating pada pipa boiler .
2. Menampung air yang nantinya akan dipanaskan pada pipa-pipa penguap ( wall tube ),dan menampung uap air dari pipa-pipa penguap sebelum dialirkan menuju superheater .
3. Memisahkan uap dan air yang telah dipisahkan di ruang bakar ( furnace ).
4. Mengatur kualitas air boiler, dengan membuang kotoran-kotoran terlarut di dalam boiler melalui continious blowdown.

Namun tidak semua boiler pipa air ( water tube) yang menggunakan steam drum ini. Pada boiler supercritical bekerja pada tekanan sangat tinggi di atas tekanan kritis, jadi tidak dimungkinkan untuk terbentuk gelembung-gelembung uap air, oleh karena itulah boiler supercritical tidak memerlukan steam drum guna  memisahkan air dengan uap air. Prinsip kerja Steam Drum ( Source: wikipedia ) Air feed water (air umpan) yang pasok  oleh boiler feed water pump (pompa air umpan) , masuk ke boiler lalu menuju economiser dan selanjutnya air masuk ke steam drum . Dari steam drum , air dipompa oleh pompa sirkulasi boiler menuju ke raiser tube / wall tube untuk diolah dapat mencapai fase uap saturasi. Air dari raiser tube air kembali masuk ke steam drum. Komponen yang terdapat di dalam steam drum akan memungkinkan terjadinya proses pemisahan antara air dengan uap air, sehingga air dipompa kembali menuju raiser tube , sedangkan uap yang terpisah akan menuju ke pipa boiler sisi superheater. Uap saturated yang masuk ke pipa-pipa superheater dipanaskan lagi lebih lanjut sehingga mencapai uap superheater dan mencapai syarat untuk masuk turbin uap (debgan ketentuan suhu tertentu). Adapun fungsi dari steam generator adalah untuk memproduksi uap ( steam) guna menggerakkan turbin. Melalui proses produksinya yaitu dengan penguapan pada boiler drum. Uap tersebut harus memenuhi standar kualitas tertentu ( pressure (tekanan) , temperature (suhu) dan unsur kimia) dan juga dilihat dari kuantitas ( flow dalam ton/jam), sesuai yang dibutuhkan turbine pada saat tertentu (kondisi hot/warm/cold ) untuk dapat menghasilkan energi listrik. Pada steam generator system ini dapat dibagi dalam dua aliran, yaitu aliran uap dan aliran air.

 Bagian utama

Feed water inlet berfungsi untuk

Economizer berfungsi menyerap panas dari gas hasil pembakaran setelah melalui superheater, untuk mwmanaskan air pengisi diawal yang akan masuk ke main drum.

Boiler drum adalah tempat dimana air akan didihkan melalui pipa-pipa dengan aliran panas.

Superheater berfungsi untuk meningkatkan suhu air atau uap air sehingga mencapai suhu yang sesuai dengan kebutuhan turbin.

Main steam pipe adalah pipa utama yang berguna untuk mengalirkan uap air.

Reheat steam Feed water inlet adalah komponen yang berfungsi untuk memanaskan air umpan atau air pengisi.

Sebagai pengisi air boiler, disuplai dari BFP setelah melalui HP heater. Pada sistem air pengisi air boiler ini, dilengkapi dengan feed water back pressure control valve sebelum masuk ke dalam sistem aliran air pada boiler (economizer). Feed water back pressure control dapat diposisikan auto, dengan fungsi sebagai pe-nyeimbang steam flow sebagai output demannya. Sedang jika dalam posisi manual operator dapat mengontrol valve sesuai yang dibutuhkan. Economizer dengan memanfaatkan gas buang dari boiler, economizer akan memanaskan air pengisi sebelum masuk ke boiler drum. Pada economizer ini yang harus dijaga dan diperhatikan adalah terjadinya korosi, baik dari sisi dalam maupun dari sisi luar. Untuk menjaga korosi dari sisi luar, dapat dilakukan dengan cara :

Membatasi kandungan sulfur pada fuel (coal)

Menjaga temperature metal economizer

Melakukan sistem firing dengan baik

Sedang untuk mencegah korosi dari sisi dalam, dengan jalan

menjaga kualitas air yang diijinkan pada sistem air pengisi.

-          Hal-hal yang perlu diperhatikan dan yang mungkin terjadi pada economizer adalah :

Perubahan air pengisi dari fase air ke fase uap pada economizer yang di-sebabkan tidak adanya sirkulasi air pada economizer saat firing atau furnace dalam keadaan panas.

-          Akibatnya :

 water hammer pada economizer.

-          Pencegahan :

valve recirculation economizer harus dibuka agar diperoleh aliran alami dalam economizer dari down comer . ketika ada aliran air pengisi, hendaknya MOV harus ditutup kembali. Proses thermal shock pada inlet header economizer disebabkan oleh perbedaan temperature antara air yang masuk dan air pada header economizer . ketika hal itu terpaksa dilakukan, maka sistem pengisian air penambah dilaku-kan dengan flow yang sedikit mungkin secara teratur. Boiler drum adalah tempat pemisahan antara partikel- partikel air dan uap. Air pada drum akan mengalami aliran alami pada down comer. Gelembung-gelembung uap akan naik keatas dan di drum gelembung-gelembung uap itu akan terkumpul dan menjadi uap. Pada drum hal yang perlu diperhatikan ketika firing adalah temperature metal antara top dan bottom .

Proses Blow Down pada Boiler

Sistem Blowdown

Blowdown adalah proses pembuangan sejumlah kecil air yang terdapat pada boiler dengan maksud untuk menjaga tingkat maximum dari padatan yang terlarut dan terendap pada tingkat yang diizinkan. Contohnya apabila air dengan kandungan padatan terlarut 100 ppm kemudian diuapkan sebanyak 50 % dari air tersebut maka konsentrasi dari padatan menjadi 200 ppm.

Blowdown terbagi atas 2 (dua) jenis :

1. Continuous Blow Down : yang dipasang dekat dengan level permukaan air pada steam drum, hal ini dimaksudkan untuk menjaga tingkat padatan pada Steam drum, dilakukan secara terus menerus.

2. Intermitten Blow yang dipasang pada bagian bawah sebuah ketel uap hal ini dimaksudkan untuk menghilangkan padatan yang mengendap.

Continuous Blowdown adalah cara paling ekonomis dan konsisten untuk mengontrol Total Dissolved Solid (TDS) Korosi (pengkaratan) tidak hanya menyebabkan gangguan pada daerah yang mengalami pengkaratan, tapi juga bisa menghasilkan kontaminan oxyda logam yang pada tingkat yang serius dan parahsehingga dapat timbul ditempat lainnya. Karena semuanya berkaitan dengan pengolahan air, bila terjadi pembentukan pengendapan (deposit) dan korosi maka harus dikoreksi dan dicegah agar dapat tercapai hasil yang memuaskan.

Pembuangan sebagian dari air dalam boiler yang telah tinggi konsentrasinya, dan menggantikannya dengan air umpan boiler yang baru untuk menurunkan ­ konsentrasi suspended atau dissolved solid air dalam boiler. Blow dovm = Jumlah air yang dibuang/jumlah feed water Persen blow down biasanya ditentukan dengan dasar analisa kandungan Chlorida atau Si1ika dalam boiler.

Tujuan blow down :

1.                   menurunkan konsentrasi zat yang ada dan terlarut maupun zat yang tersuspensi di dalam boiler.

2.                   blow down bertujuan untuk membatasi kadar silika, sehingga. menghindari silika ikut teruapkan bersama steam.

Parameter yang dapat digunakan untuk pengendalian blow down adalah :

1.                   konductivity

2.                   kadar sulfat

3.                   total solid dalam air hailer

4.                   dissolved solid, dengan pengukuran

5.                   kadar silica

Blowdown continyu

Blowdown continyu berfungsi untuk meniup akumulasi keluar dari drum dan ke dalam blowdown  continyu tank. Pada proses ini feedwater ditambahkan untuk mengantikan uap yang keluar dari drum.

Penempatan steam drum Boiler

Penempatan steam drum Boiler siklus alami. Dalam sirkulasi boiler alami steam drum harus ditempatkan pada posisis setinggi mungkin dalam ruangan boiler karena perbedaan ketinggian antara tingkat air di drum uap dan titik di mana air mulai penguapan di tabung boiler berpengaruh rehadap stem yang dihasilkan.

Aspek lain dari desain steam drum

Penempatan ujung pipa feedwater di bawah level ketinggian air. Kualitas air dijaga dari bahan kimia.