Dalam sebuah pabrik industri, dibutuhkan beragam perangkat dan komponen yang fungsinya berkaitan satu sama lain. Boiler merupakan salah satu dari perangkat penting tersebut.
Boiler adalah alat yang memiliki fungsi untuk menghasilkan uap atau panas yang diperlukan dalam berbagai industri. Tanpa perangkat ini, proses produksi dalam berbagai sektor dapat terhenti.
Boiler adalah perangkat penting dalam berbagai industri dan aplikasi. Artikel ini akan membahas boiler, fungsinya, komponen-komponennya, jenis-jenisnya, serta prinsip dan cara kerjanya.
Pada artikel ini, kami akan mengajak Anda untuk mengenal lebih jauh dengan boiler, mulai dari fungsi, komponen, hingga cara kerjanya. Berikut informasi selengkapnya.
Pengertian Boiler dan Fungsinya
a. Apa Itu Boiler?
Boiler atau ketel uap adalah sejenis alat berbentuk bejana tertutup yang digunakan untuk mengubah air menjadi uap. Berikut beberapa pengertian boiler dari para ahli:
1) Sugiharto Agus (2016)
Boiler adalah “suatu alat berbentuk bejana tertutup yang terbuat dari baja dan digunakan untuk menghasilkan uap (steam)”.
2) Sutikno, D. (2011)
Boiler adalah “sebuah alat untuk menghasilkan uap, yang terdiri atas dua bagian penting yaitu dapur pemanasan untuk menghasilkan panas yang didapat dari pembakaran bahan bakar dan boiler proper untuk mengubah air menjadi uap”.
b. Fungsi Boiler
Seperti disebutkan sebelumnya, fungsi boiler adalah untuk mengubah air menjadi uap. Muhammad, dkk. (2023) dalam buku Pembangkit Tenaga Listrik menyebutkan bahwa boiler berfungsi untuk memanaskan dan mengubah zat cair menjadi uap bertekanan dan bersuhu tinggi.
Proses pemanasan terjadi pada pipa-pipa yang menyusun konstruksi boiler. Susunan pipa-pipa tersebut membentuk ruang bakar dan merupakan lokasi pembakaran air.
Adapun air dalam pipa dipanaskan dengan memanfaatkan pemanasan hasil pembakaran bahan bakar. Proses pembakaran dilakukan secara terus menerus pada ruang bakar dengan menyalurkan bahan bakar dan udara untuk proses pembakaran.
Hasil dari proses tersebut berupa uap bersuhu tinggi dan bertekanan lebih dari 1 atm. Selanjutnya, uap tersebut dimanfaatkan untuk berbagai tujuan, seperti penggerak mesin dan pemanasan.
Komponen-Komponen dalam Boiler
Boiler terdiri dari beberapa komponen utama yang bekerja bersama untuk menghasilkan uap atau air panas. Berdasarkan Cahyo Adi Basuki, dkk. (2011) dan sumber lainnya, berikut adalah beberapa komponen utama sebuah boiler atau ketel uap:
1. Drum Ketel
Drum ketel pada boiler berfungsi sebagai steam separators (pemisah uap), purificators (agen pemurni), dan pencampur air. Komponen ini berisi 50 persen air jenuh dan 50 persen uap.
2. Dinding Air
Dinding air berperan dalam penguapan air.
3. Superheater
Superheater adalah komponen yang memanaskan uap di atas suhu jenuhnya. Hal itu dilakukan supaya tercipta uap yang kering.
4. Economizer
Sebelum uap dipindahkan melalui superheater, air umpan terlebih dahulu dipanaskan dalam economizer. Fungsinya adalah untuk memanaskan air dari heater bertekanan tinggi.
5. Separator
Fungsi separator adalah untuk memisahkan air yang masih belum berubah wujud untuk dipanaskan kembali.
6. Evaporator
Evaporator merupakan tempat berlangsungnya perubahan air menjadi uap. Komponen penting boiler ini berfungsi untuk menaikkan suhu air agar mencapai titik didih.
7. Pemanas
Uap kering yang keluar dari turbin bertekanan tinggi dipanaskan melalui pemanas.
8. Pompa Sirkulasi
Setelah separator memisahkan air yang masih belum berubah wujud, inilah tugas pompa sirkulasi untuk memompa air tersebut ke dinding air untuk melangsungkan proses pemanasan kembali.
9. Katup Pengaman
Apabila tekanan uap dalam boiler telah melebihi batas maksimal, maka sebagian uap dibuang melalui katup pengaman.
10. Sight Glass
Sight glass atau gelas penduga digunakan untuk mengetahui tinggi air dalam drum ketel supaya mudah dalam mengatur ketinggiannya.
Jenis-Jenis Boiler
1. Boiler Pipa Api (Fire Tube Boiler)
Fire Tube Boiler adalah jenis boiler yang proses pengapiannya berlangsung di dalam pipa. Ketel uap satu ini menghasilkan uap dengan kapasitas dan tekanan yang rendah.
Ketika panas telah dihasilkan melalui proses pengapian di dalam pipa, maka selanjutnya mengalirkan panas tersebut ke boiler yang berisi air.
2. Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler)
Water Tube Boiler adalah jenis boiler yang proses pengapiannya berlangsung di luar pipa. Ketel uap satu ini menghasilkan uap dengan kapasitas dan tekanan yang tinggi.
Panas yang tercipta dari proses pengapian tersebut digunakan untuk memanaskan pipa berisi air. Uap yang dihasilkan kemudian ditampung dari drum uap untuk menyesuaikan tekanan dan suhunya.
3. Paket Boiler
Jenis boiler ini merupakan paket lengkap yang memiliki struktur berupa header tipe shell dan tube dengan perpindahan panas yang baik. Paket boiler memiliki ruang pembakaran kecil dan pelepasan panas tinggi sehingga proses menguapkan air dapat berjalan lebih cepat.
Prinsip dan Cara Kerja Boiler
Bagaimana cara kerja boiler? Adapun prinsip kerja boiler mengikuti ketentuan berikut:
- Apabila air dipanaskan pada tekanan 1 atm, maka temperaturnya akan naik perlahan-perlahan hingga 100 derajat Celsius. Akan tetapi, jika dilakukan pembakaran lebih lanjut, suhu tidak akan bertambah lagi dan air yang ditambahkan digunakan untuk membangkitkan uap.
- Apabila air dipanaskan pada tekanan di atas 1 atm, maka temperaturnya akan mencapai lebih dari 100 derajat Celsius. Air akan mendidih pada suhu yang sebanding dengan tekanannya. Ketika air sudah mendidih, suhu akan konstan dan semua panas digunakan untuk menghasilkan uap.
Di samping itu, pendidihan air juga melibatkan mekanisme perpindahan kalor atau panas. Dalam sebuah boiler, ada tiga cara panas berpindah, yakni secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
Energi panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar akan berpindah secara radiasi ke pipa-pipa air. Permukaan pipa pun menyerap panas tersebut. Maka, terjadilah perpindahan panas dari permukaan ke bagian dalam pipa secara konduksi.
Air yang mengalir di dalam pipa lantas menyerap panas antarmolekul air secara konveksi. Nantinya, air perlahan-lahan berubah menjadi uap basah hingga menjadi uap kering. Uap yang sudah kering barulah dimanfaatkan sebagai penggerak mesin.
Dapat Anda ketahui bahwa boiler atau ketel uap adalah komponen penting dalam berbagai industri. Meskipun fungsinya sekadar mengubah wujud air menjadi gas, uap yang dihasilkan sangat diperlukan dalam menggerakkan mesin.
Karena termasuk komponen krusial, “kesehatan” boiler tentu perlu senantiasa diperhatikan. Anda dapat menekan biaya pemeliharaan boiler dengan beralih ke liquefied natural gas (LNG) atau gas alam cair.
LNG memiliki keunggulan operasional yang unik, yakni pembakarannya bersih serta minim jelaga dan emisi debu/partikel. Alhasil, frekuensi penghentian perawatan berkurang secara signifikan.
Di samping itu, LNG sebagai alternatif energi yang bersih dapat menjadi solusi untuk mengurangi emisi karbon. Penggunaannya secara signifikan mampu mengurangi emisi karbon sekitar 25 persen.
Jangan ragu untuk menghubungi kontak PGN LNG yang tersedia di situs web untuk informasi lebih lanjut tentang bagaimana Anda dapat berperan dalam menjaga lingkungan dan energi yang lebih bersih.
