Desain Boiler
Departemen Teknik Sistem Perkapalan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS
Keputih, Sukolilo, Surabaya 60111
1. Umum
Masalah
desain boiler mendasar adalah menentukan proporsi yang tepat dari berbagai
permukaan menyerap panas untuk menggunakan panas maksimum yang tersedia pada
produk. Desain yang tepat akan mencapai hal ini dengan biaya terendah
berdasarkan life-cycle. Masing-masing
komponen harus diintegrasikan dengan unsur lain untuk memberikan desain yang
seimbang dimana biaya dan bahan bakar, pemeliharaan, dan biaya operasional yang
akan berguna di dalam kapal. Tidak harus keselamatan atau reliabilitas
dikompromikan oleh pertimbangan biaya ini.
Untuk
sistem pembangkit uap, berikut ini harus diperhatikan:
1.
Peralatan pembakaran bahan bakar
2.
Tungku
3. Boiler menghasilkan permukaan
4.
Pemanasan lanjut (pemanasan ulang jika digunakan)
5.
Pemanas air awal dan pemanas udara
6.
Attemperator
(or control) and auxiliary desuperheater
7.
Sirkulasi dan sistem pemisah uap
8.
Casing dan pengarutan
9.
Alat pembersih
10. Katup
pengaman dan pemasang lainnya
11. Pemanas
air umpan dan perawatan
12. Foundation and tratment
13. Sistem
pemasukan udara pembakaran
14. Sistem
saluran gas dan cerobong
Pertimbangan ini membutuhkan banyak langkah yang saling
terkait. Dalam kebanyakan kasus, sejumlah asumsi harus dibuat untuk memulai
perancangan. Karena perhitungan desain dilanjutkan, asumsi disempurnakan untuk
mencapai akurasi yang diinginkan dalam analisa terakhir. Langkah pertama adalah
pemilihan tipe dasar boiler, superheater,
dan economizer atau pemanas udara
(atau keduanya) yang akan digunakan. Pemilihan ini sebagian didasarkan pada
preferensi dan sebagian pada ruang yang tersedia untuk instalasi dan
persyaratan operasinya. Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan ditentukan dari
efisiensi generator uap yang diinginkan, tekanan uap, suhu, dan aliran uap yang
diberikan, suhu air umpan, dan nilai pemanasan bahan bakar. Karakteristik dan
jumlah bahan bakar membuat peralatan pembakaran bahan bakar untuk bekerja. Hal
ini kemudian menetapkan kelebihan kebutuhan udara. Perhitungan pembakaran
berikutnya dibuat untuk menentukan jumlah per jam gas buang yang mengalir
melalui unit. Suhu gas keluar atau cerobong dimana gas buang harus didinginkan
untuk mencapai efisiensi yang diinginkan dan jika menunjukkan bahwa hal itu
dapat dicapai atau memuaskan, desain dapat dilanjutkan. Jika tidak, pilihan
efisiensi lainnya harus dihitung ulang.
Selanjutnya, suhu gas keluar dari tungku dihitung.
Nilainya tergantung pada permukaan radiasi dan konveksi heat-transfer yang terpasang di dinding, lantai, atap, dan layar
(hanya cahaya) serta tingkat tahan panas sekarang. Selanjutnya, suhu gas turun
dan panas yang diserap oleh cahaya dan pemanasan lanjut rusak. Ukuran dan jarak
tabung dan jumlah permukaan pada awalnya diasumsikan. Ini kemudian dimodifikasi
untuk memberikan suhu uap yang diinginkan dan suhu tabung konservatif yang
diperlukan. Biasanya beberapa kombinasi antara cahaya dan pemanasan lanjut
diperiksa untuk menentukan solusi yang paling ekonomis.
Permukaan pada boiler
bank, pemanas awal, dan pemanas udara kemudian berukuran untuk memberikan
suhu gas penyerapan akhir yang dibutuhkan. Pada masing-masing langkah yang baru
diuraikan, pilihan awal ketebalan dan jenis bahan untuk tabung, headers, dan drum yang dibuat.
Dengan permukaan pemanas yang terbentuk, draf kerugian
melalui semua komponen dihitung. Jika draf pada kerugian melebihi kemampuan
kipas yang diinginkan, perpindahan panas dan draf yang dihitung sebelumnya
disesuaikan dengan mengubah jarak tabung, jumlah baris yang dilintasi atau
kedalaman atau tinggi komponen boiler. Jumlah atau ukuran pembakar minyak yang
berbeda mungkin diperlukan untuk membantu mencapai keseimbangan akhir
persyaratan draf dan kemampuan kipas. Tetes tekanan air dan uap melalui semua
komponen dari pemanasan awal, pemanasan air umpan masuk ke pemanasan lanjut dan
keluarannya dihitung. Pada gilirannya, mereka menciptakan tekanan desain boiler
dan economizer yang dibutuhkan dan
pengaturan katup pengaman. Analisis sirkulasi kemudian disiapkan dengan
menggunakan penyerapan panas yang ditentukan dari perhitungan perpindahan
panas. Dari sini, ukuran dan jumlah tabung persediaan dan riser disesuaikan sesuai kebutuhan. Langkah-langkah di atas diikuti
untuk setiap perancangan. Namun, dalam pengalaman perancang dapat membuat
perkiraan pertama yang sangat dekat dan secara substansial mengurangi waktu yang
dibutuhkan untuk menyiapkan desain.