Desain Boiler

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.

2. Pembakaran Bahan Bakar

Fungsi dasar tungku boiler adalah menghasilkan jumlah panas maksimum dari jumlah tertentu dari sebuah bahan bakar tertentu. Fungsi sekunder yang berguna adalah menghasilkan uap di sirkuit tabung dinding tungku. Aspek teoritis pembakaran telah diketahui selama bertahun-tahun. Namun, pencapaian pembakaran yang baik di dalam tungku marine boiler yang relatif kecil membutuhkan pengetahuan praktis dan pengalaman. Pembakaran lengkap dapat diperoleh asalkan cukup waktu (fungsi volume tungku), turbulensi (disediakaan oleh geometri rakitan burner), dan suhu yang cukup tinggi untuk memberikan pengapian.

Pembakaran dapat didefinisikan sebagai kombinasi kimia oksigen dengan unsur mudah terbakar dalam bahan bakar. Bahan bakar umumnya hanya memiliki tiga unsur penyusun yang bersatu dengan oksigen untuk menghasilkan panas. Unsur dan senyawa, serta bobot molekul dan konstanta pembakarannya termasuk nilai pemanasan.

Oksigen bergabung dengan unsur yang mudah terbakar dan senyawanya sesuai dengan hukum kimia. Reaksi khas untuk bahan bakar yang mudah terbakar, berdasarkan asumsi bahwa reaksi selesai dengan jumlah oksigen yang tepat yang diperlukan:

                Karbon (CO₂)                        C + O₂ = CO_s + ΔQ

                Hidrogen (H₂O)                   2H₂ + O₂ = 2h₂O + ΔQ

                Sulfur (SO₃)                           2S + 3O₂ = 2SO₃ + ΔQ

Dimana ΔQ adalah panas yang berevolusi diakibatkan oleh reaksi

Panas yang berevolusi atau panas pembakaran biasanya disebut “nilai pemanasan bahan bakar” dan merupakan jumlah dari reaksi dari berbagai unsur penyusun untuk satu pon bahan bakar yang dipertimbangkan. Nilai pemanasan bahan bakar dapat dihitung dari pertimbangan teoritis atau mungkin ditentukan, untuk minyak aktual, dengan membakar sampel dalam kalorimeter bom (wadah tertutup yang kuat untuk mengukur panas dari pembakaran). Dalam menguji bahan bakar dengan kalorimeter bom untuk menentukan panas yang diberikan, dua nilai dapat dilaporkan: nilai panas yang lebih tinggi (atau kotor atau lebih tinggi) dan katup pemanas bawah atau bersih. Untuk nilai pemanasan yang lebih tinggi, diasumsikan bahwa setiap uap air yang terbentuk dengan membakar unsur hidrogen semuanya dikondensasi dan didinginkan sampai suhu awal di kalorimeter pada akhir pengujian. Panas penguapannya sekitar 970 Btu/lb minyak, termasuk nilai pemanasan yang dilaporkan. Untuk nilai pemanasan yang lebih rendah, diasumsikan bahwa tidak ada uap air yang mengembun dan bahwa semua produk pembakaran tetap berada dalam keadaan gas. Di negara-negara bersatu nilai pemanasan yang lebih tinggi digunakan karena tersedia secara langsung dari penentuan kalorimeter dan karena praktik membeli bahan bakar pada basis nilai pemanasan yang lebih tinggi. Nilai pemanasan yang lebih rendah umumnya digunakan dalam praktek eropa.

Karakteristik bahan bakar yang akan tersedia untuk kapal dalam perdagangan biasa harus diestali pada awal proses perancangan. Ini akan memungkinkan pemilihan peralatan yang optimal untuk membakar bahan bakar dan membersihkan ketel. Selain itu, pemilihan suhu dan bahan serapan yang sesuai dapat dilakukan untuk seluruh pabrik boiler sehingga dapat mengurangi masalah korosi dan perawatan. Sebagian besar boiler laut dipecat dengan minyak, dengan boiler kayu, gas, dan batu bara kurang umum. Penembakan kayu pada umumnya terbatas pada pengoperasian sungai di sungai dengan banyaknya kayu di dekatnya dan bukan merupakan bahan bakar penting yang mungkin terjadi di beberapa daerah terpencil di dunia. Boiler berbahan bakar gas digunakan terutama pada tongkang listrik atau bor yang diperbaiki di lokasi dan dapat dipasok dari darat. Di laut, kapal tanker yang dirancang untuk membawa gas alam cair dapat menggunakan cairan alami dari tangki gas kargo sebagai bahan bakar tambahan. Gas kargo ini mendidih dikumpulkan dan dipompa ke boiler dimana dibakar bersamaan dengan minyak. Pilot pembakar minyak mengarahkan pilot untuk memberikan stabilitas pengapian dan juga untuk menambah irama yang ada dari gas. Kuantitas mendidih yang tersedia dari gas alam cair adalah fungsi suhu laut dan udara ambien, gerak kapal, dan pemuatan kargo, antara lain, dan dapat bervariasi dari hari ke hari.

Boiler yang dipecat oleh tujuan telah bertahan terutama di kapal-kapal tua yang beroperasi di danau dan sungai, dan di feri, kapal penjepit, kapal tunda, dan kapal penarik yang beroperasi di bidang jasa pantai. Jumlah mereka terus menurun dari tahun ke tahun seiring kenaikan biaya tenaga kerja dan pengendalian pencemaran udara diperluas. Sebagian besar boiler laut berbahan bakar batubara menggunakan tembakan tangan atau stroker. Penggunaan strokers, terutama tipe penyebar, memungkinkan tingkat tembakan per kaki persegi permukaan garpu sekitar 40 sampai 50 persen lebih banyak daripada untuk penembakan tangan. Hal ini mengakibatkan boiler yang jauh lebih campact dan lebih ringan dari pada yang dirancang untuk penembakan tangan. Tetapi bahkan mereka jauh lebih besar dan lebih berat daripada boiler berbahan bakar minyak yang dirancang untuk menghasilkan uap yang sebanding. Penembakan batubara yang digerus, yang banyak digunakan di darat, jarang digunakan di laut karena volume tungku yang diperlukan untuk perjalanan api, tingkat pelepasan panas yang rendah, dan combusion yang memuaskan membuat boiler tinggi. Pemuatan fly ash yang tinggi dari gas buang memperparah erosi tabung, slaging, dan masalah emisi saham.

Minyak digunakan sebagai bahan bakar boiler pada awal tahun 1870 namun tidak digunakan secara luas sampai usia mobil membutuhkan industri minyak dunia yang luas. Dibandingkan dengan bahan bakar lainnya, minyak mudah dimuat di atas kapal, disimpan, dan dimasukkan ke dalam tungku, dan percikan api membutuhkan sedikit perawatan mahal. Sejumlah kecil abu dan kontaminan yang dikandungnya tidak memerlukan fasilitas penanganan abu yang ekstensif yang diperlukan untuk penembakan batubara.  Harus diakui bahwa minyak bahan bakar dari sumber yang berbeda, sementara yang serupa dengan nilai kalor, memiliki jumlah kontaminan yang bervariasi yang dapat berbahaya dalam berbagai cara. Kontaminan utama terdiri dari garam vanadium dan sodium. Sebagai kelas, mereka disebut abu dan kehadiran mereka harus sepenuhnya diperhitungkan oleh perancang. Demikian pula, kandungan belerang mungkin sangat banyak dari hampir tidak sampai 6-7% dalam minyak mentah asam. Sulfur memiliki efek yang diputuskan pada efisiensi siklus yang dapat diperoleh tanpa korosi yang serius di economizer, pemanas udara, dan serapan.

Senyawa vanadium dan sodium mempengaruhi disain superheater. Jika minyak yang dibakar dalam perdagangan tertentu sangat kaya akan unsur penyusun ini, superheater dapat dirancang dengan suhu tabung logam yang lebih rendah dari biasanya untuk menghindari kemungkinan masalah korosi logam berat dan korosi. Penukar panas akhir dingin yang dirancang dengan pengakuan penuh kandungan belerang yang hadir dalam bahan bakar akan mengalami minimal korosi dan perawatan yang mahal. Sebuah boiler yang dirancang untuk memanfaatkan bahan bakar minyak residu dengan biaya rendah dapat selalu membakar bahan bakar yang lebih ringan jika situasinya membenarkannya. Namun, boiler dengan permukaan pemanas yang rapat yang dirancang untuk minyak ringan seperti bahan bakar turbin diesel atau aviaton tidak akan memuaskan pada bahan bakar residu tidak akan memuaskan secara memuaskan pada bahan bakar residu dalam waktu yang sangat lama. Pelepasan timah gas dan pembakar minyak dan masalah pembakaran di tungku bisa diantisipasi.

a.     Analisa Bahan Bakar

Untuk tujuan desain dan komparatif, acuan bahan bakar standar adalah #6 bahan bakar minyak (Bunker C) yang memiliki karakteristik sebagai berikut [15]:

Komposisi Kimia

(persen berat)

Karbon                   87.75

Hidrogen               10.50

                                                                Sulfur                     1.20

                                                                Oxygen                  0.40

                                                                Nitrogen               0.15

                                                                Moisture                -

                                                                Total                       100

Nilai pemanasan yang lebih tinggi dari bahan bakar acuan standar yang ditentukan oleh kalorimeter bom dan dikoreksi untuk panas spesifik pada tekanan konstan adalah 18.500 Btu per lb. Suhu dasar untuk kandungan panas ditetapkan sebagai 100 F. Untuk perhitungan keseimbangan desain dan panas, nilai pemanasan minyak dikoreksi untuk penambahan panas tambahan (dalam Btu/lb) dalam memanaskan minyak sampai suhu (diasumsikan 200 F) yang diperlukan untuk atomisasi yang benar dengan ungkapan berikut: Penambahan panas = 0.46 ( suhu atomisasi – 100 F )

Nilai pemanasan total dari minyak referensi adalah 18.546 Btu per lb dan digunakan untuk semua jenis atomisasi termasuk atomisasi uap.

b.     Udara Bakar

Oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran dipasok oleh udara pembakaran. Konstituen lain dari udara bertindak sebagai pengencer. Udara atmosfir adalah campuran yang dibedakan dari senyawa kimia-oksigen, nitrogen, dan sejumlah kecil karbon dioksida, uap air, argon, dan gas inert lainnya. Komposisi dasar udara kering untuk tujuan pembakaran dianggap:

                                                %Oksigen                              %Nitrogen

                Berat                       23.15                                       76.85

                Volume                 21.00                                       79.00

Gas langka dimasukkan sebagai bagian dari penyusun nitrogen.

Udara diasumsikan dipasok ke forced-draft fan pada suhu 100 F, kelembapan relatif 40%, dan tekanan barometrik 29.92 inch Hg. Dalam kondisi seperti itu, udara memiliki sifat fisik berikut:

                Massa Jenis Udara Kering, lb/ft³                      0.0709

                Kelembapan, lb/lb dari udara kering              0.0165

                Kepadatan Campuran, lb/ft³                             0.0701

                Spesifik Panas                                                      

Berdasarkan standar bahan bakar dan udara di atas, analisis akan menunjukkan bahwa kuantitas udara stoikiometri atau teoritis udara kering untuk membakar satu pon bahan bakar adalah 13.75 lb. Dari sini, jumlah udara berikut untuk berbagai persentase kelebihan ditentukan:

                Kelebihan Udara, Persen                    0              5              10            15            20

                Udara Kering,lb                                   13.75       14.44       15.13       15.81       16.50

                Kelembapan,lb                                    0.23         0.24         0.25         0.26         0.27

                Udara yang Lembab,lb                       13.98       14.68       15.38       16.07       16.77

                Volume, ft³ (pada 100F,

                   29.92 inc Hg)

                   Udara Kering                                    194          204          213          223          233

                   Udara yang Lembab(40% RH)        200          210          220          230          240

Analisis akhir dari bahan bakar yang sebenarnya ditemukan dalam layanan bervariasi dari bahan bakar referensi standar. Gambar 2 menunjukkan pengaruh variasi pada udara teoritis yang dibutuhkan untuk pembakaran. Sebagai contoh, bahan bakar terdiri dari 87.25 C, 12.0 H₂, 0.2 S, 0.4 O₂ dan 0.15 N₂ akan membutuhkan 3.0 persen lebih banyak udara untuk pembakaran stoikiometri (+3.8% untuk H₂ – 0.4% untuk C, -0.4% untuk S). Untuk mengurangi hilangnya gas kering dari panas tumpukan, berat gas buang harus dipegang minimal sesuai dengan penyediaan cukup udara untuk benar-benar membakar bahan bakar. Dengan mengetahui hal tersebut di atas, operator harus memperhatikan hasilnya dengan bahan bakar minyak tertentu yang mengisi bahan bakar dan menyesuaikan kelebihan udara untuk menghasilkan pembakaran sempurna. Namun, dalam kebanyakan kasus, desain boiler didasarkan pada rasio bahan bakar udara yang cukup untuk menyediakan 15% kelebihan udara. Sementara banyak pembakar minyak dan sistem kontrol pembakaran dapat beroperasi dengan sukses dengan udara yang kurang berlebih, penggunaan 15% untuk tujuan perancangan menjamin permukaan perpindahan pana yang cukup dan forced-draft fans dengan kapasitas memadai. Untuk margin tambahan, bila tidak ada pemanas udara yang dipasang, 20% kelebihan udara sering digunakan.

Seringkali kelebihan rasio udara atau rasio bahan bakar udara dibahas dalam hal CO₂, yang mudah diperoleh dari operasi boiler dengan menggunakan analisis Orsat. Pembacaan orsat sebesar 14% CO₂ sesuai dengan sekitar 15% kelebihan udara. Menunjukkan hubungan antara CO_2, O₂ dan udara berlebih. Karena perhitungan perpindahan panas dan draft didasarkan pada berat udara dan gas buang, penggunaan terminologi “persen CO₂”, yang merupakan ukuran volumetrik, sangat penting hanya dalam membandingkan kinerja pembakar minyak. Ini sangat berguna dimana minyak yang digunakan adalah analisis yang sangat bervariasi dari bahan bakar referensi standar. Rasio udara berlebih, atau rasio bahan bakar udara, juga dapat ditentukan dengan mudah dengan menggunakan alat analisa oksigen; pembacaan oksigen 3% sesuai dengan sekitar 15% kelebihan udara.

c.      Efisiensi

Dengan proses perancangan awal, salah satu ungkapan ini dipecahkan untuk heat input Hi, dari mana berat minyak dibakar dengan mudah ditentukan dengan membagi dengan nilai pemanasan bahan bakar desain, biasanya 18.546 Btu/lb. Semua kuantitas yang ditentukan didasarkan pada laju alir per jam. Efisiensi boiler yang dibutuhkan biasanya ditentukan oleh spesifikasi atau keseimbangan panas. Bersama dengan tekanan uap dan suhu desain, ia menetapkan jumlah dan pengaturan permukaan pemanas yang terpasang pada boiler dan pemanasan awal. Tekanan uap desain dan suhu saturasi yang sesuai mengatur suhu “tenggelam” yang efektif dari penyimpan pembangkit boiler; dan air umpan. Dalam kasus instalasi pemanas udara, tempat cuci adalah udara masuk ke dalamnya, biasanya 100 F. Kurva efisiensi versus beban untuk generator uap. Perhatikan bahwa efisiensi berkurang dengan peningkatan keluaran uap. Jumlah gas buang panas yang akan didinginkan meningkat karena lebih banyak bahan bakar dikonsumsi untuk meningkatkan keluaran uap. Karena ini terjadi, keefektifan jumlah tetap permukaan pemanas dipasang menurun dan penurunan efisiensi. Biasanya ukuran permukaan boiler untuk kapal dagang untuk memberikan efisiensi yang diinginkan pada peringkat yang sesuai dengan “kekuatan ABS”. Efisiensi pada tingkat maksimum atau minimum adalah fungsi dari titik desain ini dan harus berada pada kurva efisiensi karakteristik.

Batas tertinggi praktis pada efisiensi boiler dipaksakan oleh persyaratan untuk menjaga suhu gas serapan di atas titik embun gas buang. Ini meminimalkan endapan belerang dan korosi ujung dinding dari penukar panas dan saluran air. Dalam pemanasan awal, korosi menyebabkan kebocoran dan pemadaman listrik boiler; oleh karena itu, praktik umum untuk menjaga suhu aliran air masuk minimum sekitar 280 F, yang menghasilkan suhu gas buang sekitar 315 sampai 320 F dan membatasi risiko korosi. Dalam rotary regenerative pemanasan ulang, kegagalan korosi adalah bukan bencana; oleh karena itu, suhu tumpukan yang lebih rendah (280 F atau kurang) praktis dan efisiensi boiler yang sesuai semakin tinggi. Siklus efisiensi dapat ditingkatkan lebih lanjut melalui penggunaan pemanas air umpan bertekanan tinggi untuk memasok air umpan pada suhu yang tidak praktis dalam siklus pemanasan awal.

d.     Seleksi Pembakar Minyak

Pilihan jenis dan jumlah pembakar minyak yang akan digunakan bergantung pada perkiraan kerugian yang tersedia, dimensi tungku, dan tingkat pembakaran boiler. Pembakar berkapasitas tinggi dan lebar biasanya dipilih untuk sebagian besar instalasi untuk mengurangi jumlah pembakar yang dibutuhkan dan menyederhanakan perawatan dan operasi. Biaya kontrol dan peralatan pengaman nyala api, serta perawatannya, dengan demikian dijaga seminimal mungkin. Ukuran dan susunan ruang mesin sering mempengaruhi lokasi pembakaran. Sebaiknya cari pembakar yang berdekatan dengan konsol kontrol untuk memudahkan pemantauan visual dan aksesibilitas. Pada boiler dua drum, pembakaran bisa dipasang di dinding depan tungku, atap, atau dinding samping. Di boiler depan, gas di tembakkan sejajar dengan boiler bank. Kemudian membuat giliran 90 derajat untuk memasuki baris layar, dan karena kedalaman tungku biasanya ,merupakan dimensi terpendek gas cenderung menumpuk di dinding belakang. Konsentrasi gas yang berat dibelakang ini tidak seimbang dengan suhu gas, dan membuat prediksi temperatur uap dan suhu tabung pemanasan lanjut menjadi lebih sulit. Di sisi lain, dengan atap yang menembaki gas didistribusikan secara merata di kedalaman boiler. Karena tinggi tungku biasanya merupakan dimensi terpanjang, ada sedikit kecenderungan untuk memusatkan gas sebelum mereka berubah menjadi layar pemanasan lanjut.

Penembakan samping, dengan pembakar di dinding samping, memerlukan perhatian cermat untuk detail desain. Karena gas tidak berubah sebelum memasuki layar, panjang nyala api cenderung sangat panjang. Hal ini dapat mengakibatkan penetrasi api pada layar dan penyimpanan pemasan lanjut dengan efek buruk pada suhu tabung pemanasan lanjut dan suhu uap. Biasanya, setidaknya dau pembakar minyak digunakan sehingga satu burner bisa bipesat saat membersihkan atau mengganti pelat sprayer di boiler. Idealnya, satu pembakaran per boiler akan sangat mempermudah pemasangan kontrol dan memungkinkan pengaturan tungku dioptimalkan. Pada boiler yang relatif kecil, untuk mendapatkan tingkat minyak yang dibutuhkan mungkin dengan satu pembakar. Pada boiler berkapasitas tinggi, sejumlah besar bahan bakar dan udara yang dimasukkan ke dalam tungku memerlukan beberapa instalasi pembakaran. Setiap pembakar ukuran memiliki tingkat operasi minimum di bawah mana nyala api menjadi tidak stabil dan ada risiko kehilangan pengapian. Sebagian ini adalah karakteristik pembakar, namum sistem forced-draft, bahan bakar, dan sistem kontrol juga memiliki pengaruh. Tingkat minimum sangat penting karena hasil yang jauh lebih sederhana bila semua pembakar dapat dibiarkan beroperasi setiap saat. Bila di pelabuhan atau selama kondisi manuver, kemampuan aliran minimum minyak harus kurang dari yang dibutuhkan oleh permintaan pabrik, jika katup pengaman yang sering muncul atau pembuangan uap harus dihindari. Kedua tindakan ini membuang uap dan menyebabkan peningkatan perawatan.

Pembekuan pembakaran dapat digunakan secara efektif untuk mengikuti permintaan beban dimana pembakar dengan rentang terbatas atau arus minimum yang diinginkan lebih tinggi dari yang diinginkan. Solid-state, sistem logika yang dikendalikan komputer sering digunakan untuk mengurutkan pembakaran; namun, peralatan ini bisa meningkatkan biaya secara signifikan. Perawatan harus dilakukan dalam mengatur pembakar untuk menyediakan bahkan distribusi udara ke masing-masing pembakar di dalam kotak angin untuk mengoptimalkan pembakaran dengan minimum udara berlebih. Pembersihan antara pembakar dan dinding tungku harus cukup untuk mencegah gangguan dan pelampiasan. Volume tungku harus cukup besar untuk menyediakan waktu yang diperlukan agar pembakaran sempurna terjadi sebelum gas memasuki pemanasan lanjut. Pembakaran yang memuaskan telah diperoleh pada tingkat pelepasan tungku hingga 1.500.000 Btu/ft³ di marine boiler. Setiap produsen pembakar memiliki kelonggaran yang direkomendasikan dan bentuk nyala api dapat disesuaikan sampai batas tertentu untuk dimodifikasi saat diperlukan. Hal ini dilakukan dengan mengubah sudut semprotan alat penyemprot. Sudut yang lebih lebar digunakan untuk memperpendek panjang nyala api dan menghasilkan nyala lebat yang lebar sementara sudut yang sempit meningkatkan panjang nyala api dan mengurangi lebar. Produsen pembakar harus selalu diberi kesempatan untuk meninjau ulang desain tungku yang diproyeksikan sehingga pemasangan sebaik mungkin bisa didapat. Kelonggaran pembakaran yang sesuai umumnya. Saat menembaki minyak Bunker C, lazimnya menggunakan jarak minimum yang ditentukan dari pengalaman. Ini mungkin akan berkurang, mungkin sekitar enam inc, jika hasil penyulingan minyak ditembakkan. Kedalaman tungku boiler watertube, yang ditembakkan dari depan, biasanya dibatasi minimal enam kaki meskipun ada boiler dengan rating tinggi yang sesuai dengan kedalaman tungku hanya lima lapis.

Pemilihan pembakar minyak juga harus kompatibel dengan jenis alat penyemprot yang akan digunakan. Alternatif penyemprot meliputi: atomisasi uap (campuran internal), mekanis uap (campuran eksternal), pelebur berventilasi lebar, rotary cup, dan lain-lain. Dari jenis ini, pencampur uap campuran internal dan alat penyemprot planger berventilasi memiliki turndown tertinggi (sekitar 12 sampai 1) dan memberikan ukuran partikel terkecil dan paling seragam selama rentang operasinya. Tetasan bahan bakar yang terionisaasi dengan baik memberikan area permukaan yang lebih banyak untuk pembakaran dan memungkinkan sedikit udara berlebih yang akan digunakan, sehingga mengurangi draf kerugian, kebutuhan daya kipas, dan kehilangan gas kering. Jumlah pembakar yang dipilih biasanya menghasilkan draf kerugian-kerugian setara dengan sekitar 35 sampai 50% dari total draf kerugian unit boiler. Rancangan kerugian pada pembakar bervariasi dengan aliran volumetrik udara yang melewatinya. Pada aliran udara tertentu, perubahan suhu udara akan meningkatkan atau menurunkan draf kerugian dalam rasio perubahan temperatur absolut. Dalam merancang boiler dengan pemanas udara adalah praktik standar untuk membatasi suhu udara yang meninggalkan pemanas udara dan memasukkan pembakar tidak lebih dari 600 F dan sebaiknya kurang untuk menjamin umur yang panjang dan mencegah panas berlebih pada bagian pembakar. Jika desain awal menghasilkan suhu udara yang berlebihan, perancang harus memasang kembali permukaan, mungkin menambahkan pemanas awal kecil, untuk mengurangi suhu soket udara pemanas udara ke nilai yang dapat diterima.

3. Tungku Desain

Setelah laju pembakaran serta jumlah dan jenis pembakar minyak Agis Mitra Mandiri, desain tanur dilakukan. Sebagai panas ot jumlah menyerap radiasi permukaan disediakan menentukan suhu tungku keluar gas untuk sebagian besar, pilihan dari konstruksi tungku mungkin: dinding tahan api dan dinding air didinginkan. Awalnya tungku semuanya sederhana bata-ruang berlapis. Sebagai suku menembak didorong lebih tinggi dan output dari boiler ukuran tertentu meningkat, kehidupan dinding tahan api dan biaya pemeliharaan menjadi benar-benar tidak memuaskan. Untuk meningkatkan kehidupan tahan api, air pendingin dalam bentuk tabung spasi disusun untuk menyerap panas oleh radiasi langsung dari awan api. Dengan ini berarti tungku wer menurunkan suhu dan itu mungkin untuk meningkatkan laju pembakaran dalam tungku amplop yang diberikan [2,3]. Padam untuk perbaikan adalah diminimalkan dan penggunaan bahan bakar kelas yang lebih rendah menjadi mungkin.

Dengan tingkat menembak semakin meningkat, tabung jarak memberi jalan untuk konstruksi tangen-tabung. tabung Tangent didefinisikan sebagai tabung diatur sedemikian rupa sehingga kesenjangan antara mereka tidak melebihi ¼ masuk .Tahan api dan bahan isolasi yang digunakan di belakang tabung dan, dalam posisi ini dilindungi, mereka memiliki kehidupan yang hampir tak terbatas. Bentuk lain dari dinding air-cooled adalah dinding dilas, seperti yang digambarkan oleh Gbr.20, yang lazim di ketel ukuran besar. Dalam jenis konstruksi, tabung dirakit menjadi panel oleh jarak tabung dan bar toko-las pengisi antara mereka pada mesin las otomatis. Tabung dari panel berkumpul adalah dari lapangan-dilas untuk nozel stub pada header waterwall dan drum ketika unit yang didirikan di galangan kapal. Dari sudut pandang kinerja, jenis konstruksi adalah setara dengan dinding tangen-tabung.

Untuk sejumlah tahun lantai tungku perapian telah didinginkan dengan air atas pertolongan horisontal tabung menginstal di bawah satu peliputan refractory. Penyejukan dengan air, walau lalaikan, disediakan hidup ditingkatkan untuk refractory lantai. Refractory pasti perlu untuk memastikan lama hidup dari tabung lantai sejak satu tabung horisontal tidak dapat memaklumi panas tinggi memasuki ke atas bidang ini. Apapun uap air membentuk di situ cenderung untuk menyelimuti permukaan, mendekati suhu logam tabung dan pimpinan untuk awal kegagalan. Setelah pemilihan dari jenis dengan permukaan didinginkan dengan air dipergunakan dan satu preliminaryfurnace ukuran dan kontur telah ditaksir atas dasar angka dan pengaturan dari pembakar meminyaki, ini kemungkinan untuk menaksir keluar tungku perapian menggas suhu ang memanaskan batas serapan pelepasan dan panas kecepatan-angka. Didasari pada saat desain tungku perapian dan pembakar, panas tungku perapian melepaskan kecepatan-angka harus terbatas pada yang akan menghasilkan di kondisi pembakaran bajik dan satu dandang ukuran minimum.

a.     Temperature gas keluar

Selama bertahun-tahun, taksiran akurat dari gas keluar tungku perapian suhu bukan diperlukan karena akibat konservatif kecepatan-angka sejenis cemara dan penggunaan dengan uap air pemenuhan. Unit itu yang mana hasilkan uap air terpanaskan tinggi biasanya mempunyai beberapa baris tabung dandang di antara superheater dan tungku perapian.  Alhasil, satu kesalahan besar pada tungku perapian terhitung meninggalkan pentas suhu gas punya sangat kecil mempengaruhi pada saat kinerja superheaters. Di unit dengan superheaters menempatkan dekat dengan tungku perapian, bagaimanapun, keluar tungku perapian menggas suhu harus ditentukan dengan teliti untuk meyakinkan satu kepuasan superheater disain. Sebagai tambahan, satu oh penentuan akurat batas serapan panas pada tungku perapian berbagai area waterwall perlu untuk menyediakan edaran air cukup dengan satu angka praktis dari tabung barang persediaan dan orang bangun tidur.

Ketika menaksir suhu gas tungku perapian, paling perancang mempergunakan rumus mendasari pada saat hukum Stefan Boltzmann, yang status yang panas yang diserap oleh pancaran sebanding untuk perbedaan di antara pemangkatan keempat dari suhu mutlak dari tubuh sebar dan permukaan dahan gelap (melihat bab 2). Bagaimanapun, pada satu tungku perapian dandang penentuan tepat dengan palang berseri( jarak rata-rata dari gas sebar berkumpul ke sangat menarik dan tentang permukaan sebar); desakan parsial dari produk dari pembakaran; jumlah, jenis, kuantitas, dan panaskan isi suatu bahan bakar; sejumlah kelebihan udara; suhu dari udara pembakaran; kehilangan panas laten; emissivity dari permukaan berbagai dan kumpulan sebar dari gas; dan keberserian bernyala. Perancang biasanya menghitung gas keluar tungku perapian batas serapan suhu dan panas oleh cara masuk akal kemudian, sebagai satu pengecekan, rencanakan nilai terhitung melawan data empiris memperoleh dari test boiler. dandang tertube, yaitu dipecat yang berhadapan, biasanya terbatas pada sedikitnya enam foot walaupun di situ sangat tinggi diberi peringkat dandang di jasa dengan kedalaman tungku perapian dari hanyalah lima foot.

Pemilihan dari pembakar meminyaki juga harus yang dapat dipertukarkan dengan jenis dari alat penyemprot dipergunakan. Alternatif alat penyemprot termasuk: kukus pengabutan (campuran internal), mekanik uap air (campuran eksternal), jangkauan luas yang mekanik pengisap terbuka, cangkir berputar, dan orang lain. Dari jenis ini, campuran internal mengukus alat penyemprot dan pengisap terbuka alat penyemprot yang punya penolakan paling tinggi (kesana-sini 12 ke 1) dan sediakan paling kecil dan paling ukuran partikel seragam berlalu jangkauan mereka dari operasi. Dengan sempurna mengurai ke dalam atom rintik bahan bakar luas permukan lagi probide untuk pembakaran dan permisi kurang udara kelebihan dipergunakan, kurang dengan demikian rugi draft, menghembus kebutuhan kekuatan, dan gas kering tumpukan rugi.

b. Radiant heat absorbing surface

Dalam mengevaluasi menyerap radiasi panas permukaan, bidang proyeksi datar dinding dan bank tabung yang digunakan. Jarak dari tabung di bank boiler berdekatan dengan tungku tidak berpengaruh pada suhu tungku, tapi dengan Pembuluh ketel luas mendirikan sebuah persentase besar dari panas radiasi diserap dalam tabung baris di belakang baris tungku. waterwalls Tungku dan atap biasanya terdiri dari tabung telanjang atau ditutupi (gambar 20) dan, dengan pengecualian tabung singgung telanjang atau dinding dilas, efektivitas dari permukaan menyerap kurang dari tubuh-hitam koefisien 1,0 dipertimbangkan untuk baris tungku boiler tabung. suhu tungku gas biasanya tidak akurat dalam analisis awal diperkirakan sejak karakteristik desain umum minat utama, dan perkiraan perkiraan suhu tungku gas dan tingkat penyerapan panas dapat dibuat dengan pengetahuan tentang boiler dan kondisi pembakaran. Jadi, dengan udara berlebih diasumsikan, kandungan panas produk pembakaran dan suhu adiabatik dapat ditentukan. Selanjutnya, ukuran tungku perkiraan memberikan indikasi air permukaan didinginkan dan estimasi dapat dibuat dari efektivitas penyerapan permukaan dan suhu tungku gas yang diharapkan. Dalam pendekatan alam ini biasanya diinginkan untuk memperkirakan suhu tungku dan ATAS permukaan menyerap PANAS di sisi rendah minyak menembak saat. Hal ini meningkatkan penyerapan panas tungku diperkirakan dan menjamin margin cadangan dalam desain akhir.

Namun, dengan pembakaran batu bara adalah lebih penting untuk memperkirakan suhu tungku gas di sisi yang tinggi untuk mencegah kemungkinan operasi dengan suhu tungku di atas suhu deformasi abu awal. Dalam tungku boiler, baik keluar tungku gas temperatur dan penyerapan panas dapat diubah lumayan, untuk tingkat pembakaran yang diberikan, dengan memvariasikan jumlah permukaan menyerap radiasi panas. Tungku gas temperatur dan penyerapan panas juga bisa diturunkan, pada setiap laju pembakaran, dengan meningkatkan udara berlebih, kecuali saat mengoperasikan dengan kekurangan udara. Udara tambahan meningkatkan berat produk pembakaran bahan bakar per pon dipecat. Hal ini mengurangi suhu adiabatik karena ada sedikit panas tersedia per pon produk pembakaran, dan, seperti yang ditunjukkan oleh hukum Stefan-Boltzmann, menurunkan suhu radiasi mengurangi tingkat penyerapan panas. Secara umum, suhu radiasi diasumsikan sama dengan sepertiga dari suhu adiabatik ditambah dua per tiga dari suhu keluar tungku gas.

c. heat absorption rate ( tingkat penyerapan panas )

Panas tungku Kekumalan panas radian per kaki persegi permukaan menyerap meningkat dengan tingkat panas yang lebih besar rilis. Namun, persentase panas dirilis, yang diserap dalam boiler oleh radiasi, menurun dengan meningkatnya laju pembakaran, dan bervariasi dari sebanyak 50%, atau lebih, pada tarif pembakaran yang lebih rendah untuk sekitar 15% di lebih tinggi menembak tingkat; lihat gambar 22. Ini hasil dari fakta bahwa suhu adiabatik tetap praktis konstan, kecuali perubahan karena variasi suhu udara berlebih dan pembakaran udara, selama rentang seluruh operasi boiler, sedangkan suhu gas meninggalkan tungku dan memasuki tabung meningkatkan bank dengan laju pembakaran. Meskipun tingkat penyerapan panas tungku mungkin konservatif, suhu keluar tungku gas dapat berlebihan terhadap suhu fusi abu dan slagging. Hal ini berlaku khususnya di boiler batu bara dimana suhu gas memasuki tube bank harus kurang dari suhu deformasi abu awal. karena suhu fusi abu rendah terak minyak, mereka lulus dari tanur dalam keadaan gas atau cair dan tidak setuju untuk mengontrol dengan mengurangi suhu tungku yang keluar gas. Mereka harus dipertimbangkan dalam desain superheater itu.

d. Tube metal temperature

Dalam boiler, tingkat perpindahan panas di film air mendidih di bagian dalam tabung mungkin sebagai Btu/ft2-hrF 20.000, namun ketika memperkirakan suhu logam tabung, transfer rate hanya 2000 Btu/ft2-hrF biasanya diasumsikan dalam rangka diasumsikan dalam rangka memberikan margin terhadap perlawanan dari deposito internal mungkin untuk perpindahan panas. demikian, dengan tingkat penyerapan panas dari 120.000 Btu/ft2-hrF, penurunan suhu di seluruh film air adalah sekitar 60 derajat F dan, kecuali dinding tabung yang sangat berat digunakan, gradien suhu di seluruh logam tabung adalah sama. Akibatnya, dengan tekanan uap 600 psig (489 F temperatur uap jenuh) dan heat input 120.000 Btu/ft2-hrF, logam suhu permukaan luar tabung tungku biasanya tidak melebihi 620 F. dengan suhu logam tabung 620 F, ada margin sekitar 330 derajat F antara suhu logam dan suhu oksidasi diijinkan baja karbon. Namun, ketahanan terhadap panas yang mengalir di skala tabung internal yang cukup dan itu adalah tuhan praktek desain untuk memberikan toleransi bagi variasi dalam kualitas air umpan. Dengan sirkulasi boiler yang memadai dan kualitas air umpan yang tepat, input panas ke tungku tabung hanya dibatasi oleh suhu tabung logam, creep panas, dan tekanan.

e. Design limitations

Sementara tidak ada tungku khusus temperatur gas keluar yang dapat digunakan sebagai kriteria perancangan untuk semua jenis boiler, mereka harus cukup tinggi untuk menjaga pembakaran yang baik di semua peringkat, termasuk pemuatan pelabuhan. Namun, pada saat yang sama mereka tidak boleh terlalu tinggi sehingga menyebabkan suhu casing tinggi atau pemeliharaan tungku berlebihan. Karena persyaratan yang sangat ringan dan kompak untuk instalasi unit angkatan laut, peringkat menguapkan dalam boiler angkatan laut tiga kali lebih besar daripada yang umum untuk instalasi sebagian besar pedagang. Akibatnya, pintu keluar tungku temperatur gas dalam hak penuh untuk rentang overload sekitar 28000-3050 M ketika menembak minyak dengan sekitar udara berlebih 15%. Adiabatik, atau teoritis, suhu nyala api sekitar 3450-3500 F dengan pembakaran minyak, 15% udara berlebih, dan 100 udara F pembakaran. Dengan temperatur udara pembakaran 300 t0 350 F, suhu adiabatik meningkat menjadi sekitar 3650-3700 F.

Meskipun harga panas tungku rilis bervariasi, praktis minyak semua pedagang fired boiler dirancang untuk tingkat panas rilis 65.000 t0 125.000 Btu per cf volume tungku per jam pada normal-rating sekitar 15 t0 20% dari tarif listrik pelepasan panas yang sesuai penuh angkatan laut boiler. Rilis panas per meter persegi permukaan menyerap panas radiasi umumnya berkisar antara 200.000 sampai 250.000 Btu per jam pada desain boiler pedagang. Naval boiler dirancang untuk peringkat empat sampai lima kali lebih besar daripada yang digunakan untuk boiler pedagang laut. Radiant tingkat penyerapan panas sangat bervariasi, tergantung pada laju pembakaran dan jumlah dingin (air didinginkan) permukaan dalam tungku. Umumnya, sebuah penyerapan panas pancaran dari 120.000 btu per meter persegi permukaan yang dingin per jam dianggap memuaskan untuk operasi terus-menerus kelebihan boiler pedagang dengan feedwater menguap diobati. Hal ini menghasilkan sebuah penyerapan sekitar 100.000 btu per meter persegi permukaan yang dingin per jam pada nilai beban penuh. Ada pedagang boiler dalam pelayanan berkesinambungan dengan serapan radiasi panas sekitar 150.000 btu per meter persegi permukaan yang dingin per jam, dan paling boiler angkatan laut telah dirancang untuk penyerapan panas tingkat lingkaran 150.000 hingga 200.000 btu per kaki persegi permukaan yang dingin per jam overload rating, tapi operasi pada peringkat ini jarang terjadi.

4. Tumpukan Tabung Boiler

Susunan tumpukan tabung boiler didirikan setelah pengembangan ukuran tungku awal. Jenis tumpukan tabung yang paling sederhana adalah boiler yang menghasilkan uap jenuh. Biasanya dua ukuran tabung digunakan di tumpukan berikut. Tabung di baris yang berdekatan dengan tungku menyerap panas yang jauh lebih banyak daripada yang ada di baris lainnya dan oleh karena itu, sebaiknya berdiameter lebih besar untuk meningkatkan aliran air. Total masukan panas ke tabung saluran tungku adalah jumlah perpindahan panas radiasi dan konveksi; secara umum, perpindahan panas konveksi sekitar 5 sampai 20% dari perpindahan panas yang berseri. Ini relatif luas dalam hasil perpindahan panas konveksi dari variasi diameter tabung, pitch tabung, laju alir massa gas, dan perbedaan suhu antara produk pembakaran dan permukaan tabung.

Jumlah baris tabung dipasang terutama bergantung pada sistem sirkulasi dan suhu gas yang diinginkan meninggalkan tumpukan tabung. Suhu gas yang meninggalkan tumpukan tabung boiler bervariasi dengan perubahan tekanan uap, tingkat pembakaran, dan ukuran dan pengaturan tabung (pengaturan tabung bisa berhenti atau in-line). Namun, ketebalan permukaan pemanas boiler yang memadai harus dipasang untuk mendapatkan suhu gas keluar yang menghasilkan efisiensi operasi ekonomis dan tidak memerlukan tumpukan berlebih dan insulasi pembengkakan. Umumnya, suhu gas keluar tidak boleh melebihi 750 F kecuali pemanas awal atau pemanas udara digunakan.

Daya tahan terhadap aliran gas dapat bervariasi lumayan dengan mengubah pitch tabung dalam arah yang tegak lurus terhadap aliran gas atau dari perubahan lebar boiler, panjang tabung, dan jumlah baris tabung. Tekanan boiler tipe rendah biasanya memiliki 1,5 in tabung pada baris tungku, tapi ini meningkat menjadi 2 in di dalam boiler dengan rating lebih tinggi. Satu in dan 1,25 in pada tabung umum terjadi di tumpukan tabung utama. Tidak ada standard pitch untuk tabung. Namun, biasanya menggunakan pitch tabung longitudinal minimum (arah sejajar dengan drum dan tegak lurus terhadap aliran glasir) yang sesuai dengan praktik manufaktur yang baik dan desain drum yang dapat diterima, kecuali jika persyaratan draft atau jenis bahan bakar yang dipaksakan menentukan penggunaan pitch yang lebih. Praktik manufaktur dan fabrikasi mengizinkan penggunaan 0,5 in, ligamen logam antara 1 in atau 1,25 in pada diameter luar tabung. Pitch melingkar atau belakang (arah sejajar dengan aliran gas) tabung biasanya diatur untuk menjaga efisiensi ligamen melingkar atau diagonal sama dengan, atau lebih baik daripada, efisiensi ligamen longitudinal pada drum. Pengaturan tabung yang menggunakan pitch belakang minimum mengurangi pinggiran drum yang dibutuhkan untuk sejumlah baris tabung dan memungkinkan penggunaan drum uap berdiameter lebih kecil memberikan tingkat pelepas drum uap yang memuaskan. Dengan pengaturan seperti itu, ukuran dan berat boiler bisa dikurangi.

Saat mendesain untuk tekanan uap tinggi, sering diperlukan untuk meningkatkan jarak tabung agar meningkatkan efisiensi ligamen dan mengurangi ketebalan lembaran tabung drum. Jika ini tidak dilakukan, tekanan panas yang besar dapat diatur di lembar tabung. Hal ini juga memungkinkan untuk mempertahankan jarak tabung dekat namum mengurangi ketebalan lembaran tabung drum dengan menggunakan tabung dengan ujungnya diperuntukkan pada diameter yang lebih kecil. Jumlah baris tabung yang dipasang harus dibatasi sehingga diameter drum uap yang tidak praktis tidak diperlukan dan penyerapan panas pada tabung terakhir cukup memadai untuk menjaga sirkulasi yang baik. Panjang tabung harus sedemikian rupa sehingga penyerapan total per tabung tidak menghasilkan proporsi uap yang terlalu tinggi dalam campuran uap air yang meninggalkan ujung atas tabung. Sebagian besar marine boiler memberikan uap panas lebih dari pemanas langsung tipe konveksi. Dalam boiler ini, tumpukan tabung pembangkit disusun dalam dua bagian. Bagian utama antara tungku dan pemanasan lanjut dikenal sebagai “waterscreen” dan bagian lainnya, dipasang di luar pemanas lanjut, disebut “boiler bank” atau “generating bank”.

Ukuran dan susunan waterscreen sangat mempengaruhi desain pemanasan lanjut. Sebuah pemanas lanjut yang terletak di dekat tungku di belakang beberapa baris tabung pitched tubes di permukaan air memberikan karakteristik suhu uap yang relatif datar pada rentang peringkat yang luas karena tingkat perpindahan kalor radiasi dan konveksi cenderung saling melengkapi. Namun, pemanasan lanjut yang terletak lebih jauh dari radiasi tungku di balik waterscreen yang lebih dalam memiliki karakteristik suhu uap yang meningkat tajam dengan kenaikan rating, karena efek konveksi yang lebih besar dan pengurangan tingkat perpindahan panas radiasi.Di angkatan laut, boiler biasanya memiliki waterscreens yang terdiri dari tiga atau empat baris tabung dan kapal pedagang, boiler memiliki dua atau tiga baris waterscreens di depan pemanasan lanjut. Sebagian besar perpindahan panas di pemanasan lanjut disebabkan oleh radiasi konvensi dan dalam tabung; namun, jarak dari screen tubes biasanya dapat dipilih untuk memungkinkan radiasi tungku yang cukup ke pemanasan lanjut untuk menghasilkan suhu uap yang relatif konstan pada rentang nilai yang luas.

5. Pemanas Lanjut

Pemanas lanjut harus memberikan suhu uap yang ditentukan selama masa operasi boiler, tidak hanya selama percobaan awal atau operasi uji dan kinerja yang diprediksi harus dijaga tetap dengan variasi minimum tingkat pembakaran, tekanan udara, pengaturan burner, dan kelebihan udara. Desain harus menghindari keharusan pemadaman tak terjadwal untuk pembersihan, dll, untuk menjaga performa. Tentu saja, pemadaman boiler periodik terjadwal diperlukan dalam jadwal operasi terorganisir dengan baik. Desain pemanas lanjut adalah komponen tersulit dan rumit dari komponen boiler karena komponen ini mempengaruhi banyak fitur fungsional dan mekanik boiler. Tekanan uap yang cukup turun melalui pemanas lanjut diperlukan untuk distribusi uap yang baik dan suhu tabung logam yang memuaskan dan merupakan faktor penting dalam menentukan tekanan desain boiler. Tekanan desain menentukan ketebalan tabung pemanas lanjut, yang pada gilirannya merupakan penurunan penting dan suhu logam tabung. Lokasi pemanasan lanjut mempengaruhi ukuran dan suhu tabung logam. Hal ini juga mempengaruhi desain waterscreen dan tungku, terutama pada unit bersuhu tinggi. Pengaturan lokasi dan tabung memiliki bantalan penting pada kemungkinan slagging dan ini secara langsung mempengaruhi perawatan dan outages.

Ada pertimbangan mendasar yang umum untuk semua jenis pemanas lanjut, yang dirancang untuk memiliki minimal permukaan penyerap panas sehingga dapat mengurangi biaya, ukuran, dan berat. Permukaan minimum dapat diperoleh dengan meningkatkan koefisien perpindahan panas dan perbedaan suhu antara produk pembakaran dan uap karena total panas yang diserap adalah produk dari kedua faktor dan permukaan. Meningkatkan perbedaan suhu mengambil keuntungan dari potensi suhu yang tersedia, sementara peningkatan koefisien perpindahan panas memerlukan ketahanan yang besar terhadap aliran gas. Keuntungan penuh harus diambil dari perbedaan suhu tinggi, namun suhu gas masuk tidak boleh begitu tinggi sehingga menghasilkan suhu tabung logam yang berlebihan atau korosi bakar bahan bakar bersuhu tinggi (ini terutama masalah lokasi). Perubahan suhu uap dengan laju pembakaran harus minimum untuk mencegah suhu yang berlebihan selama manuver dan, sekali lagi, ini tergantung pada lokasi. Kecepatan uap harus menyediakan distribusi uap, suhu tabung logam minimum yang baik, dan tetesan tekanan uap yang dapat diterima, yang kesemuanya memerlukan korelasi efek ukuran, lokasi, dan pengaturan uap yang lewat.

a.     Karakteristik dan Tipe

Pemanasan lanjut mempunyai dua tipe dasar, tipe radiasi dan konveksi. Seperti namanya, pemanasan lanjut yang menerima panas dengan radiasi perpindahan panas konveksi dan bisa diatur secara horisontal atau vertikal. Pada tipe radiasi, suhu uap menurun dengan kenaikan rating karena jumlah panas yang diserap oleh radiasi tidak meningkat secara proposional dengan aliran uap; lihat gambar 5. Pada tipe konveksi, suhu uap umumnya meningkat dengan kenaikan rating karena penyerapan panas, karena koefisien perpindahan panas yang lebih besar dan suhu gas inlet yang lebih tinggi, meningkat pada laju yang lebih cepat daripada keluaran uap. Kebanyakan pemanasan lanjut adalah kombinasi dari dua tipe dasar di mana perancang membangun komponen berseri untuk mencapai karakteristik suhu yang rata. Umumnya, susunan “hairpin”, seperti pada gambar 6, dimana tajuk dihubungkan satu sama lain oleh tabung berbentuk U, digunakan. Beberapa tikungan, atau putaran kontinyu, desain sering digunakan untuk instalasi bertekanan tinggi berteknologi tinggi untuk mengurangi jumlah sambungan tabung dan ketebalan tajuk.

b.     Arrangement of steam passes

Pengaturan aliran uap harus menghasilkan penurunan tekanan yang dapat diterima dan suhu tabung logam yang memuaskan. Perubahan jumlah uap yang lewat sangat mempengaruhi ketahanan terhadap aliran uap dan suhu logam tabung, namun, pada umumnya, hanya memiliki efek kecil pada laju perpindahan panas. Pengaturan arus uap memberikan distribusi uap yang baik jika daya tahan terhadap aliran di tabung tinggi dibandingkan dengan yang ada di tajuk. Lokasi koneksi tajuk saluran masuk dan keluar juga mempengaruhi distribusi uap. Jumlah aliran tabung per lintasan harus kurang dari luas aliran di inlet header untuk meminimalkan kecenderungan uap untuk memotong tabung tertentu. Panas yang diserap pada setiap umpan uap dapat diasumsikan sebanding dengan permukaan penyerap panas, kecuali jika ada distribusi arus gas atau pembakaran yang tidak sesuai dengan uap bervariasi antara aliran uap. Namun, kenaikan suhu uap per lintasan tidak sebanding dengan permukaan pemanasan, karena panas spesifik uap pemanasan uap berkurang dengan kenaikan suhu.

Perkiraan akuran suhu uap yang masuk dan keluar dari masing-masing lintasan diperlukan untuk menentukan daya tahan terhadap aliran dan untuk merancang dan mengatur diafragma pada header pemanasan lanjut. Jika sejumlah besar panas diserap di masing-masing lintasan, perbedaan suhu diafragma-diafragma cukup besar dan tekanan suhu tinggi dipasang di header. Tekanan ini mungkin memuaskan sejauh kekuatan diperhatikan, namun bisa menyebabkan kebocoran pada kursi tabung pemanasan lanjut. Bila perbedaan suhu diafragma-diafragma melebihi 175 derajat, dan aliran uap tambahan tidak dapat digunakan, biasanya menggunakan header terpisah. Meskipun pengaturan ini mengurangi tekanan termal dan menghilangkan kebocoran kursi tabung, jalur gas yang lebar terbentuk di persimpangan tajuk. Oleh karena itu, tabung yang berbatasan dengan jalur akan memiliki suhu logam yang lebih tinggi daripada tabung rata-rata karena aliran gas yang lebih besar melewati jalur tabung.

c. Tube temperature, materials, and attachments to header

suhu material tabung bergantung pada gas yang berdekatandan suhu uap. Ukuran, ketebalan, dan material tabung, konduktivitas termal logam. Tingkat perpindahan panas film uap, dan keseluruhan panas masukan. Sebagai ketahanan terhadap aliran panas melalui logam biasanya jauh lebih sedikit daripada di sebelah uap film. Suhu logam tabung yang meningkat terutama disebabkan penurunan suhu tinggi pada film uap. Peningkatan aliran massa uap. Didapat dengan mengorbankan penurunan tekanan yang tinggi, akan meningkatkan laju ransfer film uap dan menurunkan gradien suhu di film uap dan suhu permukaan luar . Oleh karena itu, praktek perancangan yang baik menentukan penggunaan penurunan tekanan uap praktis yang paling tinggi untuk meminimalkan suhu tabung logam dan kebutuhan akan bahan paduan kelas tinggi. Harus dilakukan untuk kemungkinan distribusi uap yang sama dan aliran gas dalam menghitung suhu logam tabung. Kecuali ada kondisi yang luar biasa, lazimnya mempertimbangkan pembagian distribusi total 20% di sisi gas. Di sisi steam, dihitung ketidak seimbangan, yang tergantung pada pengaturan tabung dan header yang digunakan. Tabung logam yang paling tinggi biasanya ditemui di tabung yang memiliki minimum persentase aliran uap dan yang menerima sekitar 110% aliran gas rata-rata. Dari sudut pandang perpindahan panas, sangat diharapkan untuk menggunakan arus balik uap dan produk kompresor agar terjadi perbedaan suhu antara uap dan kita mengurangi jumlah serapan dari permukaan penyerap panas. Namun, dengan suhu uap tinggi, hal ini dapat menyebabkan suhu tabung logam yang berlebihan karena jumlah panas yang paling banyak akan ditransfer ke tabung yang membawa uap suhu tertinggi. Oleh karena itu, arus sejajar sering digunakan pada arus uap terakhir. Sejumlah kecil permukaan panas tambahan akan diminta untuk mengkompensasi penggunaan aliran paralel. Namun, tabung paduan kelas rendah dapat digunakan.

Umumnya, tabung dilekatkan pada header dengan menggulung saat suhu uap di bawah 850F, dan dilas di atas suhu ini. Jika karena suhu atau servis yang dimaksud, perlu dilas tabung ke header, pertimbangan khusus harus diberikan pada bahan dan metode pengelasan. Material yang sama menghadirkan beberapa masalah. Namun, bahan yang berbeda digunakan di tabung dan header. Kesulitan yang terjadi pada tabung pengelasan pada header diminimalkan dengan membuat tabung yang aman. Ujung aman adalah bagian pipa yang pendek dari bahan yang sesuai dengan header, yang memudahkan pengelasan lapangan. Pengelasan didesain yang lebih sulit antara tabung dan tempat aman dibuat dalam kondisi terkendali di bengkel.

d. Supports

Sebagian besar superheater memiliki pendukung berpendingin air yang terdiri dari tabung yang dilengkapi dengan sejumlah braket paduan. Seringkali, suhu tip dari braket paduan ini melebihi 1700 F dan paduan yang digunakan harus mampu bertahan dalam suhu yang lebih tinggi untuk memberikan marjin operasi terhadap distribusi arus gas dan suhu yang tidak sesuai.

e. Lokasi header

Pada boiler dengan superheater horisontal, header umumnya terletak di bagian belakang, dan pembaharuan tabung disediakan di bagian depan boiler. Bila superheater vertikal digunakan, tabung layar dapat diatur untuk membiarkan tabung superheater diperbarui melalui tungku di bagian depan atau belakang ketel. Dalam pengaturan lain, Tabung Superheater dapat diperbaharui melalui rongga superheater. Penggunaan lorong tembak untuk pembaharuan tabung superheater mengurangi ruang yang dibutuhkan untuk pemasangan boiler.

f. Slagging and high temperature corrosion

Slagging dan korosi suhu tinggi dari tabung dan pendukungnya sangat bervariasi dengan jenis bahan bakar minyak yang digunakan dan jumlah kontaminasi bahan bakar minyak. Konsentrasi abu yang tinggi dan kontaminasi, terutama oleh garam natrium klorida dan vanadium, biasanya mengakibatkan slagging dan korosi yang berat.  Penyelidikan laboratorium telah menunjukkan bahwa untuk bahan tabung yang diberikan, laju korosi meningkat dengan peningkatan suhu gas atau suhu logam. Selanjutnya, tingkat korosi meningkat sangat dengan peningkatan vanadium dalam minyak bakar.

Di unit yang dipecat minyak, tabung boiler dan superheater biasanya dipasang pada eenter praktis minimum untuk mengurangi ukuran ketel dan berat. Akibatnya, saat peringkat penembakan dan penguapan meningkat dan kualitas bahan bakar minyak memburuk, akumulasi terak di superheaters menjadi masalah desain dan perawatan utama. Untuk mengatasi hal ini, desain superheater telah dikembangkan dengan in-line dan bukan pengaturan tabung terhuyung ', di tabung tabung berkerut, dan dengan superheater yang berada di zona suhu gas praktis terendah sehingga menghasilkan logam gas yang paling menguntungkan. hubungan suhu Untuk bahan biasa yang digunakan, rata-rata tempel logam dibatasi sampai 1050 F. Rongga super tipe "rongga atau" berjalan menggabungkan fitur ini dan sangat meningkatkan aksesibilitas untuk pembersihan. Perbaikan lebih lanjut untuk pembersihan dan pemeliharaan adalah penyediaan rongga berjalan di antara superheater dan bank boiler Rongga ini memudahkan pemindahan jelaga terak yang menumpuk drum air. Meskipun fitur ini di lap dan boiler yang lebih berat, unit lebih ekonomis untuk dimakan sejak perawatan dan padam berkurang. Pengalaman menunjukkan bahwa penggunaan heot hembusan yang rajin (terutama permukaan yang memuaskan biasanya dapat menjaga agar superheater tetap bersih bersih selama setahun, atau lebih, operasi dan pembersihan dan pembasuhan penyerap panas eksternal hanya diperlukan selama overhaul yang dijadwalkan.

g. Reheaters

Desain pemanas melibatkan prosedur dan pertimbangan yang sama dengan desain super hea yang sesungguhnya. Namun, masalah suhu distribusi uap dan logam tabung lebih penting karena pemanasan ulang harus dirancang untuk kehilangan tekanan uap yang sangat rendah jika efisiensi siklus tinggi dapat diperoleh.  Uap atau gas pembakaran dapat digunakan sebagai media pemanas di pemanasan ulang. Bila pemanasan uap digunakan, suhu uap yang dipanaskan biasanya dibatasi 550 sampai 600 F, karena biasanya menggunakan uap kondensasi dan bukan uap panas sebagai media pemanas karena tingkat perpindahan kalor yang jauh lebih tinggi.  Penggunaan pemanas panas gas diperlukan jika suhu dan siklus uap panas tinggi e Perlu diisi pemanas ulang tersebut dapat dipecat secara terpisah atau dipasang di boiler dengan benar. Pemanasan yang dipecat secara terpisah tidak umum karena mereka memerlukan lorong tembak individu dan perpanjangan perpanjangan perpipaan tambahan, mengendalikan bangkai dengan baik, peralatan tembak, kipas angin, dsb.

Dalam siklus pemanasan ulang, uap dihasilkan pada tekanan tinggi, dilapisi panas di elemen boiler dan superheater konvensional, dan diperluas melalui elemen tekanan tinggi turbin ke tekanan inleter reheater. Kemudian dipanaskan kembali pada tekanan yang berkurang ini dan diperluas melalui elemen tekanan rendah turbin. Untuk operasi yang memuaskan dan dapat diandalkan, sarana harus disediakan untuk melindungi pemanasan ulang dari kepanasan selama operasi manuver dan astern saat aliran uap reheater berkurang atau tidak ada sama sekali. Desain boiler panas yang sesuai, kedepannya, agak lebih rumit daripada superheater untuk siklus nonreheat konvensional.

Pemanasan ulang uap menjadi semakin menarik karena tenaga kuda terpasang meningkatkan ucapan bahan bakar yang bisa diperoleh dengan pemanasan ulang kemudian cukup untuk membenarkan mesin yang lebih rumit. Untuk sebagian besar, generator uap untuk memasok tanaman yang dipanaskan kembali telah disesuaikan dengan dua tungku tungku integral tungku. Satu atau dua tungku bisa digunakan. Tungku boiler tunggal. Satu atau dua tungku bisa digunakan. Konsep tungku tunggal menggunakan jalur aliran gas terbagi di luar tungku dengan suhu uap superheater dan reheater. Kemudian digabungkan untuk mengalir ke penukar panas tambahan. Dengan membakar semua bahan bakar di tungku tunggal, kontrol pembakar minyak dan sistem pasokan udara rancangan paksa disederhanakan. Dalam boiler tungku terbagi, bentuk dua tungku tungku, satu tungku memasok panas ke superheater. Beberapa desain menggabungkan bagian dari superheater di zona reheater untuk memberikan perlindungan tambahan untuk pemanasan ulang dan untuk mendapatkan karakteristik suhu uap yang diinginkan. Gas yang mengalir dari kedua reheater dan superheater bergabung di bank tabung pembangkit utama, dan jalur aliran gas tunggal dipelihara melalui alat penukar panas tambahan seperti pada desain tungku tunggal.

6. Air Heater and Economizers

Pemanas Udara dan Ekonomizer atau keduanya diperlukan untuk mendapatkan efisiensi boiler tinggi. Suhu uap jenuh pada tekanan 850 psig 528 dan suhu produk pembakaran yang meninggalkan bank tabung ketel adalah fora desain boiler konservatif, sekitar 150 derajat F di atas nilai ini, atau sekitar 675 minyak penembak dan beroperasi dengan 14,0 persen co2 dalam produk pembakaran ( 15 kelebihan suhu gas) serapan ini akan menghasilkan efisiensi operasi hanya 80 persen. Jika gas serapan bisa didinginkan sampai suhu yang sama dengan suhu kejenuhan uap dengan penggunaan jumlah menyerap panas yang tak terbatas Permukaan, efisiensi yang ditingkatkan hanya 83,75%. Oleh karena itu, pemanas udara atau economizers harus dipasang untuk meningkatkan effisiensi ful-load ke kisaran 88-90% yang biasanya diinginkan. Selanjutnya penggunaan peringkat evaporatif tinggi pada tekanan uap tertentu meningkatkan kebutuhan peralatan rekam panas tambahan. Bila pemanas udara atau penghematan dipasang, bagian permukaan boiler, pemanas udara, dan economizer harus seimbang. Biasanya, perbedaan suhu antara produk pembakaran dan cairan sorpsi di economizer dan pemanas udara lebih besar dari pada bagian terakhir dari tabung boiler. Hal ini menguntungkan dalam mengurangi permukaan penyerap panas yang dibutuhkan untuk pemulihan panas yang diberikan. Di pemanas udara, bagian dari keuntungan dihasilkan dari suhu yang lebih baik perbedaannya diimbangi oleh tingginya ketahanan panas saat melintas di sebuah film. Oleh karena itu, permukaan com harus menjadi proporsi yang paling ekonomis secara keseluruhan dipelajari dengan cermat untuk mendapatkan pengaturannya.

Suhu minimum air umpan ke kebanyakan ekonom kelautan pedagang bervariasi antara dan. Suhu air baku standar untuk kebanyakan instalasi angkatan laut adalah 246 F. Suhu yang lebih rendah ini memuaskan karena bahan bakar premium dengan kandungan sulfur rendah digunakan.

Dengan membiarkan economizer tidak boleh kurang dari suhu air masuk, maka suhu air air yang tinggi akan membatasi efesiensi yang ada. Akibatnya, dengan suhu air umpan tinggi, economizers tidak sering digunakan kecuali jika dipasang bersamaan dengan pemanas udara. Pada pemanas udara, suhu gas serapan minimum tergantung pada suhu udara yang masuk. Oleh karena itu daya tarik instalasi pemanas udara kemungkinan beroperasi dengan efisiensi boiler tinggi saat menggunakan suhu air umpan di kisaran 300 sampai 450. Bila turbin uap berdarah untuk pemanasan pakan regeneratif, efisiensi pabrik meningkat sekitar 1% untuk setiap 100 deg Frise. pada suhu umpan karena berkurangnya panas yang hilang pada kondensor. Apakah perbaikan efisiensi ini menjamin pengeluaran yang dibutuhkan untuk pemanasan umpan tambahan dan peralatan lainnya harus dipertimbangkan dengan cermat untuk setiap aplikasi.

Penggunaan pemanas udara memerlukan tekanan udara yang rendah ke unit boiler yang mengalirkan udara melalui pemanas udara. Tekanan udara juga harus ditingkatkan saat menggunakan karena resistansi yang relatif tinggi terhadap economizer gas, mengalir melintasi, tapi untuk boiler dengan ukuran yang sama dengan laju pembakaran yang sama, instalasi pemanas udara biasanya memerlukan tekanan udara total yang lebih tinggi daripada yang seharusnya. unit yang dilengkapi dengan economizer. Pemanas udara bukan bejana bertekanan, sehingga tabung dapat dibuat dari tabung mekanis (lebih murah dari tabung tekanan) yang dilebarkan dengan ringan ke dalam lembaran tabung. Namun, economizers adalah bagian dari sistem tekanan dan harus dirancang untuk menahan tekanan pelepasan pompa utama, untuk beroperasi tanpa kebocoran, dan untuk menahan shock termal .

a. Pemanas udara

Udara yang dipanaskan sebelumnya dapat memperbaiki pembakaran, mengurangi ketebalan boiler, dan mengurangi kemungkinan hilangnya pengapian terutama pada ujung yang sangat rendah dari kisaran rakitan.

Hampir semua pemanas udara laut yang lebih tua berasal dari tipe tubular; Namun, preheater udara regeneratif rotary telah menemukan aplikasi yang luas. Contoh khas pemanas udara regeneratif. Casing ketat gasnya merupakan bagian dari boiler yang memaksa rancangan udara dan saluran gas yang disengaja. Pemanas dipasang secara terpisah di atas ketel dan sendi ekspansi yang sesuai digunakan pada duet yang bergabung dengan keduanya.  Komponen penting pemanas adalah rotor di mana elemen pelat pemindah panas dikemas. Udara untuk pembakaran dilewatkan secara aksial melalui satu sisi aliran rotor sementara gas buang dilewatkan melalui sisi lain ke arah yang berlawanan. Seperti putaran rotor, panas n terus menerus ditransfer dari gas ke permukaan yang paling panas; Panas juga terus menerus diberikan pada memanaskan pelat yang melintasi sisi udara. Counterflow gas dan udara menjamin perpindahan panas angkatan laut yang efisien. Elemen perpindahan panas terbuat dari lembaran datar bergelombang dan sfak, yang secara bergantian dikemas dalam bagian utama dari pemanas dan keranjang dingin. Keranjang cold-end dirancang agar mudah dilepas untuk pembersihan atau penggantian bila kondisi sesuai. Untuk pembersihan sehari-hari, titik terendah perangkat pembersih yang terdiri dari alat pemotong hembusan hembusan massa. Peredam bypass udara dan gas merupakan bagian Dera yang tidak terpisahkan dari preheater dan berguna untuk mempertahankan suhu permukaan logam perpindahan panas di atas titik embun gas. Ini meminimalkan korosi pada tingkat operasi yang rendah dan juga membantu meminimalkan penumpukan jelaga. Pengoperasian bijih, peredam ini bisa dilakukan sepenuhnya otomatis.

Pemanas udara tabung sebagian besar terdiri dari tipe horisontal. Tipe vertikal tidak sering digunakan karena perlu 450 untuk memasang permukaan yang jauh lebih banyak untuk penyerapan panas yang dibutuhkan daripada yang dibutuhkan untuk jenis horizontal. Dalam tipe horisontal, biasanya melintas udara melalui tabung dan gas melintasi tabung. Pada tipe tabung vertikal , gas biasanya melewati tabung. nt dan udara melintasi tabung. Pemanas udara tabung horizontal umumnya menggunakan in-line adalah pengaturan tabung. Ini memudahkan eleaning permukaan pemanasan exteral, fitur yang dianggap jauh lebih menguntungkan daripada pengalihan panas yang sedikit lebih tinggi yang diperoleh. Dengan pengaturan tabung terhuyung-huyung tabung pemanas berkisar dari 1% inci ke 2,5 inci juga diameter luar, dengan kebanyakan instalasi menggunakan 1,5 inci di tabung. Jika daya tahan terhadap arus internal harus dikurangi untuk massa gas tertentu, tabung besar lebih disukai karena, untuk aliran massa gas tertentu, resistansi bervariasi berbarengan seperti di dalam ter. Namun, kekompakan adalah persyaratan utama boiler laut dan, oleh karena itu, penggunaan tabung kecil mungkin lebih baik untuk memungkinkan pemasangan permukaan maksimum di tempat yang tersedia. Selanjutnya, koefisien perpindahan panas dari gas dan udara yang mengalir melintasi dan melalui tabung, masing-masing bervariasi berbanding terbalik dengan 0,35 dan 0,22 kekuatan diameter tabung dan, oleh karena itu, perpindahan panas pada laju aliran massa meningkat dengan pengurangan diameter tabung.

Pada desain pemanas udara awal, baik ukuran tabung dan tabung tabung diasumsikan. Cukup memuaskan, dalam kebanyakan kasus, untuk mempertimbangkan 1% masuk ke 2-in. tabung dengan pelek. ligamen tabung. Sebuah perkiraan kemudian dibuat dari panjang jumlah tabung per jumlah baris tabung, dan jumlah lintasan gas dan udara. Fasilitas ini menentukan tingkat perpindahan panas dan perkiraannya kemudian disesuaikan, jika perlu, sehingga pengaturan permukaan dan perpindahan panas memberikan penyerapan panas yang dibutuhkan. Pola aliran gas dan udara juga harus dianalisis karena distribusi yang tidak dapat dilakukan dapat mengurangi heatabsorpsi, meningkat daya kipas, kurangi atau angkat suhu tabung logam, atau kencangkan kapasitas unit ketel. Desain pemanas udara biasanya didasarkan pada suhu udara masuk 100 F, dan suhu udara keluar berkisar antara 300 sampai 450 F pada kecepatan operasi muatan normal. Perancangan suhu gas keluar 290 sampai 320 F umum untuk pemanas udara tabung dan menghasilkan efisiensi boiler 88,5 sampai 88%. Pemanas udara regeneratif dapat dirancang untuk mengurangi suhu gas yang lebih rendah karena risiko korosi yang diberikan karena untuk suhu udara dan gas yang sama, suhu permukaan pemanas logam agak lebih tinggi daripada pemanas tubular. Suhu gas dari 240 sampai 260 F umum untuk pemanas udara regeneratif dengan efisiensi ketel 90 sampai 89,5%.

Baik berat gas yang dihasilkan dan panas specifir dari gas buang lebih besar dari pada pembakaran udara. Oleh karena itu, saat menembaki minyak dengan kecepatan sekitar 15% ercess, pengurangan suhu produk dari gelembung com yang melewati pemanas udara sekitar 13% lebih rendah daripada kenaikan suhu udara.  Di pemanas udara, koefisien perpindahan panas melintasi film gas dan udara kira-kira sama besarnya, dan ketahanan tinggi terhadap aliran panas ditemui di film gas di kedua sisi tabung. Pemanas udara digunakan untuk mentransfer energi panas dari tumpukan gas ke pasokan udara bakar masuk. Efisiensi boiler ditingkatkan pada semua beban akibat suhu gas pada suhu rendah. Kondisi pembakaran yang meningkat pada operasi peranti pembakar yang membakar dengan kelebihan udara yang lebih rendah bisa menjadi keuntungan tambahan.

Pemanas udara dapat digunakan secara ekonomis pada unit dengan output serendah 25.000 pound uap per jam. Pilihan antara pemanas udara dan economiser untuk unit yang lebih besar dibuat berdasarkan Instalasi ganda yang menggabungkan pemanas udara dan economiser sering digunakan pada unit yang lebih besar dengan tekanan aliran di atas 400 psig.

Gas asap stelah keluar dari memanasi ekonomiser masih bertemperatur sekitar 400⁰ C hingga 700⁰ C sehingga sayang bila dibuang langsung lewat cerobong, karena panas yang terkandung di dalam gas asap tersebut masih dapat dimanfaatkan lagi untuk memanaskan udara sebelum dimasukkan ke dalam tungku, sehingga efisiensi thermis boiler uap dapat dinaikkan lagi. Memanaskan udara pembakaran sebelum dimasukkan ke dalam tungku berarti mengurangi kebutuhan panas untuk menaikkan temperatur udara di dalam tungku,  sehingga api di dalam tungku tidak banyak mengalami penurunan temperatur, sehingga mengurangi kemungkinan api di dalam tungku tiba-tiba padam sendiri. Api yang tiba-tiba padam sendiri, dapat menyebabkan peledakan tungku, bila tiba-tiba alat penyundut api dipasang/dinyalakan, karena di dalam tungku terdapat sejumlah uap bahan bakar dan udara yang telah siap untuk terbakar. Kelalaian operator menyalakan aat penyudut api bila api di dalam tungku padam sendiri, dapat menyebabkan peledakan tungku yang dapat menimbulkan kerugian besar.

Bila api di dalam tungku padam sendiri, maka gas-gas berikut campuran uap bahan bakar dan udara yang terdapat di dalam tungku dihisap keluar dengan menggunakan fan isap (Induced draught fan atau IDF) bila tersedia fan hisap, dan bila tidak tersedia fan isap, dihembus dengan menggunakan fan penghembus atau fan tekan (Forced Drught Fan atau FDF), agar tidak tersisa lagi campuran uap bahan bakar dan udara di dalam tungku, dan baru dapat dimulai lagi prosedur penyalaan tungku dari awal. Dengan demikian bila api di dalam tungku padam sendiri, maka ada sejumlah kerugian bahan bakar yang dibuang, lagi pula operasi boiler menjadi terganggu. Hal ini tidak dikehendaki. Oleh karena itu diusahakan untuk memanaskan udara pembakar terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku. Manfaat lain dengan memanaskan udara pembakar terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam tungku, ialah udara yang telah dalam keadaan panas masuk ke dalam tungku, membantu untuk mempercepat penguapan air yang terkandung di dalam bahan bakar (khususnya bahan bakar padat) sehingga akan mempercepat berlangsungnya pembakaran bahan bakar di dalam tungku, yang dengan demikian untuk kapasitas tungku yang sama, yaitu untuk jumlah bahan bakar yang dibakar sama, tungku yang menggunakan udara panas ukuran-ukurannya menjadi lebih kecil sehingga dapat lebih murah investasinya.

Pada pemanas udara pipa, gas asap dialirkan melalui pipa-pipa, sedang kan udara dialirkan di sekeliling luar pipa-pipa, sehingga terjadi pertukaran panas antara gas asap dengan udara melewati dinding-dinding pipa. Ada pula udara yang melewati pipa –pipa. Diameter luar pipa-pipa sekitar 20 mm hingga 25 mm, tergantung besar-kecilnya pemanas udara atau besar-kecilnya ketel uap. Pada pemanas udara pelat, udara dialirkan di antara pelat-pelat yang berganti-ganti atau berselang-seling dengan gas asap. Sehingga pertukaran antara gas asap dengan udara yang dipanasi melalui dinding-dinding plat yang membatasinya. Pada pemanas udara regenerasi terdapat elemen-elemen logam yang untuk sementara waktu ditempatkan pada aliran gas asap, sehingga untuk sementara waktu elemen logam tersebut dipanasi oleh gas asap, sehingga udara sempat mengambil panas dari elemen-elemen logam tersebut dibawa kembali ke daerah aliran udara. Demikian dilakukan terus-menerus. Elemen-elemen logam tersebut dari plat-plat, yang bergelombang untuk membuat jarak antara plat yang satu dengan yang lain, diantara plat-plat tersebut dapat dilewati oleh gas asap atau udara

b. Ekonomizer

Ahli ekonomi kelautan dapat dikelompokkan menjadi dua elassifikasi umum, jenis "tabung telanjang" dan tipe "permukaan yang diperpanjang", umumnya tidak dikeringkan dan biasanya diatur untuk sumber air dan produk pembakaran. Hal ini menghasilkan suhu yang lebih besar. perbedaan, dan penggunaan heatabsorp yang lebih besar dapat diperoleh. Pengaturan penghitung arus balik per mits efisiensi boiler yang lebih tinggi karena temperatur gas ent dapat mendekati air masuk. Economiser menggunakan tabung mulai dari 1,5, sampai 2 in yang diatur dalam bentuk jepit rambut atau loop terus menerus. Jenis jepit rambut terdiri dari tabung bengkok U yang dilas, atau dilebarkan ke dalam. Single atau beberapa baris loop dapat digunakan serta dua atau lebih header. Dalam tipe loop kontinu, setiap elemen tabung terdiri dari panjang tabung yang ditekuk ke belakang dan ke depan untuk membentuk jumlah baris yang diinginkan: ujung tabung dilekatkan pada header saluran masuk dan keluar, biasanya dengan pengelasan. Karena hanya dua header yang dibutuhkan, jumlah sambungan tabung sangat berkurang.

Ada banyak jenis economiser permukaan yang diperluas Yang paling menonjol adalah baja yang memiliki baja atau bulu baja spiral yang dilapisi dengan tempurelieli. Fitur yang umum untuk semua ekonom permukaan yang diperluas mencakup konsentrasi permukaan pemanasan, minimum sambungan tabung, dan penggunaan hanya dua header utama. Pengatur kelautan menggunakan pengaturan arus balik dengan gas aliran naik dan aliran bawah. Penurunan tekanan air pada sekitar 25% dari tingkat opasitas nermal full-load harus sama dengan, atau lebih besar dari pada kepala statie air di orde: untuk mencegah resirkulasi. Persyaratan drop tekanan mini ini tidak diperlukan jika aliran paralel, sekarang gas dan air, digunakan ekonom nonsteaming karena tekanan air di header outlet selalu kurang dari pada header inlet. Beberapa aliran air sering digunakan dalam h dan economizers mendapatkan penurunan tekanan air yang memuaskan. Pengaturan ini memiliki kontra dan hubungan antara air dan produk pembakaran, dan perpindahan panas yang dihitung harus didasarkan pada rata-rata pengaturan aliran. Sebagian besar loop kontinu dan penguat ekonoisasi jenis permukaan diperpanjang memiliki aliran air tunggal yang diatur untuk arus sungai. dengan gas.

Meskipun economizers beroperasi dengan suhu air umpan rendah seperti 180 F, lazimnya membatasi suhu umpan sampai minimum 220 F. Hal ini memungkinkan deaerasi dan, oleh karena itu, cukup tinggi untuk mencegah, atau meminimalkan, korosi oksigen internal. Namun, dengan minyak bahan bakar sisa, perlu menggunakan suhu air umpan dalam kisaran 270 sampai 280 F untuk mempertahankan suhu logam tabung di atas titik embun produk gas dari pembakaran. Dengan kisaran suhu air umpan ini, economizers counterflow economiser dapat dirancang untuk mengurangi suhu gas keluar sampai kira-kira 320 F (yang memiliki efisiensi boiler sekitar 88 R) pada nilai pemuatan penuh. Ketika kedua ekonomizers dan pemanas udara dipasang , suhu air umpan 350 sampai 400 F umumnya digunakan untuk memanfaatkan pemanasan umpan regeneratif.

Dalam arus balik ekonomizer (aliran air turun, aliran gas naik), suhu diferensial paling sedikit 50 F harus dijaga antara air keluar dan suhu uap jenuh untuk mencegah uap air, palu air, dan sengatan panas, terutama saat overload dan manuver cepat. Jika perlu untuk suhu air keluar untuk mendekati suhu sejuk jenuh, arus sejajar (aliran air dan gas naik) atau kombinasi antara counter dan parallel flow economizers harus digunakan.

Saat menembaki minyak kenaikan suhu air economizer sekitar sepertiga suhu gas turun di economizer. Karena economizers umumnya dirancang untuk efek pengurangan suhu gas berkisar antara 200 dan 300 deg F, kenaikan suhu air bervariasi antara 70 sampai 100 F. Dengan demikian, dengan templet air masuk sekitar 280 F, suhu air keluar kira-kira 350 F. Ini lebih dari 100 F di bawah suhu uap jenuh yang sesuai. untuk menekan psig dan diatasnya.

Dalam tabung ekonomizers, suhu turun di dinding tabung kecil dan, untuk semua keperluan praktis, suhu logam tabung dapat dianggap sama dengan air yang dibawanya. Suhu logam tabung dari elemen permukaan yang diperluas juga hampir sama dengan air yang berdekatan, meskipun suhu ujung permukaan enten jauh lebih tinggi. Garis bypass di sekitar economizer akan memungkinkan boiler dengan penghapus economizer. Namun, beberapa economizers dilengkapi dengan garis bypass karena biaya dan komplikasi perpipaannya. Jika economizer dilewati, mengakibatkan hilangnya efisiensi, sekitar 5 sampai 7% bahan bakar tambahan harus dipecat untuk mempertahankan tingkat penguapan yang diperlukan dan penggemarnya harus menyediakan udara yang proporsional secara proporsional terhadap tekanan statis yang meningkat. Suhu gas yang masuk ke economizer biasanya kurang dari 950 F dan, maka oksidasi logam tabung tidak boleh dialami selama operasi jalan masuk. Yang terpenting, saat beroperasi dengan temp economizer jalan masuk, adalah kenaikan suhu di luar superheater. Hal ini disebabkan oleh aliran gas yang lebih besar yang, pada gilirannya, menyebabkan kenaikan rasio gas menjadi 75 terhadap berat uap dan, dengan demikian, perpindahan panas lebih banyak ke uap panas.

Sementara manuver, economizers dapat dikenai thermal shock akibat fluktuasi cepat suhu air. Misalnya, dengan penghentian sesaat dari mulai menguap, saat beban meningkat, pengenalan air umpan secara tiba-tiba ke economizer dapat menyebabkan tekanan air tinggi dengan tekanan panas tinggi. Karena kemungkinan tersebut berarti harus disediakan untuk mencegah kebocoran sendi dan pemasangan. Oleh karena itu tabung dilas ke header, dan gasket lembaran. boft umumnya digunakan di semua alat kelengkapan, atau alat kelengkapan weldable dapat digunakan. Jika air umpan ke economizer mengandung oksigen, oksigen dilepaskan saat panas diterapkan dan dapat menyebabkan korosi tabung dan header. Oleh karena itu, ketika economizers digunakan, selalu diperlukan untuk membuat ketentuan untuk deaerasi air umpan. Ekonmizer adalah susunan tabung air umpan yang berada di saluran pembuangan yang menyerap sebagian energi panas yang jika tidak hilang dalam gas buang. Energi pulih ini menyediakan pemanasan tambahan dari air umpan sehingga mengurangi tingkat pembakaran boiler yang diperlukan untuk menghasilkan uap, meningkatkan efisiensi pemanasan boiler secara keseluruhan atau persyaratan proses selain dari siklus air boiler. Economizer umumnya lebih disukai daripada preheater udara dalam penambahan retrofit pada unit berukuran industri karena alasan berikut.

• Turunkan biaya modal awal

• Tidak ada dampak pada emisi Nox

• Hilangkan draf kerugian

• Kebutuhan daya bantu minimal

Economizer lebih ecomomical daripada preheater udara untuk boiler tekanan rendah dan kecil dengan output di bawah 50.000 pon uap per jam. Preheater udara menjadi kompetitif dengan economizer untuk unit yang lebih besar dan pilihan dibuat berdasarkan faktor-faktor yang sama yang dijelaskan sebelumnya di bab ini. Di bawah pengawasan "Prinsip operasi" pemanas udara. Gas asap setelah meninggalkan superheater konveksi ataupun pemanas lanjut ulang steam reheater, temperaturnya masih cukup tinggi sekitar 500⁰ C hingga 800⁰ C, sehingga akan merupakan kerugian panas yang besar bila gas asap tersebut langsung dibuang lewat cerobong. Gas asap yang masih panas ini dapat dimanfaatkan untuk memanasi air terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam drum boiler, sehingga air telah dalam keadaan panas, sekitar 30⁰ C sampai 50⁰ C di bawah temperatur mendidihnya. Air yang telah dalam keadaan panas pada saat masuk ke dalam drum ketel membawa keuntungan karena di tempat air masuk ke dalam drum, dinding boiler tidak mengerut sehingga drum boiler dapat lebih awet dengan demikian biaya perawatan atau biaya biaya maintenancenya menjadi lebih murah. Lain halnya bila air dalam keadaan dingin masuk ke dalam drum tersebut, dinding drum akan mengerut dan mudah pecah atau bocor, sehingga biaya perawatannya mahal.

Keuntungan kedua ialah dengan memanfaatkan gas asap yang masih mempunyai temperatur yang tinggi tersebut untuk memanasi air sebelum masuk ke dalam drum boiler, berarti akan memperbesar efisiensi dari boiler, karena dapat memperkecil kerugian panas yang diderita oleh ketel. Keuntugan berikutnya ialah dengan air yang telah dalam keadaan panas masuk ke dalam drum boiler tersebut, untuk menguapkannya di dalam tungku hanya sedikit saja dibutuhkan panas, sehingga dengan demikian untuk menguapkan air di dalam tungku hanya dibutuhkan sedikit bahan bakar, sehingga pemakaian bahan bakarnya lebih hemat, atau dengan kata lain biaya operasinya menjadi lebih ekonomis. Keuntungan keempat ialah, bila air telah dalam keadaan panas memasuki drum boiler, maka untuk menguapkannya hanya dibutuhkan panas yang sedikit di dalam penguapan, sehingga luas bidang yang dipanaskan atau heating surface dari penguapan atau evaporator menjadi lebih sedikit, akibatnya ukuran-ukuran tungku menjadi lebih kecil, oleh karena itu harga tungku menjadi lebih murah atau secara keseluruhannya harga boiler atau harga investasinya menjadi lebih murah, sekalipun harus dipasang alat untuk memanaskan air terlebih dahulu sebelum masuk drum ketel.

Jika dilihat dari bentuknya, ada ekonomiser yang berbentuk ular yang disebut ekonomiser ular atau serpent economiser. Ada pula pipa-pipa ekonomiser yang diberi berusuk-rusuk dengan maksud untuk memperluas bidang persinggungan antara gas asap dengan dinding pipa yang telah diperluas oleh rusuk-rusuk. Ada pula untuk memperluas bidang singgung dengan gas asap dengan mengelas potongan-potongan pelat baja pada pipa-pipa sehingga pipa-pipa tersebut bersayap, yang disebut Find and stund economiser. Ekonomiser ular terbuat dari pipa-pipa baja, yang ditekuk-tekuk dan menyerupai ular. Karena bidang persinggungan dengan gas asap tidak diperluas, maka memerlukan pipa yang panjang, namun pembuatannya mudah. Pada ekonomiser berusuk dan ekonomiser bersayap, maka luas bidang persinggungan diperluas dengan rusuk-rusuk atau sayap-sayap, sehinggga untuk kapasitas yang sama, panjang pipa-pipanya dapat lebih pendek dibandingkan dengan ekonomiser ular.

7. Desuperheaters and Attemperators.

Desuperheater dan atemperators adalah penukar panas yang mengurangi dan mengendalikan suhu uap super panas. Dua jenis utama digunakan: jenis drum (atau internal), yang dipasang di drum uap atau air; dan tipe eksternal, yang terletak di sistem perpipaan di luar boiler. Desuperheater internal dapat terdiri dari satu pipa atau mungkin terdiri dari sejumlah tabung berdiameter kecil yang digulung atau dilas ke manifold dan dipasang di bawah permukaan air ti pada drum uap atau drum air seperti pada Gambar 27. Mereka mungkin diatur dengan lengkungan. untuk memberikan pemanasan yang dibutuhkan pada permukaan drum panjang yang tersedia. Fungsi superheater'e pembantu adalah untuk mengurangi suhu sebagian output uap superheat dari toiler untuk digunakan pada mesin anariliaris, panas umum, dan lain-lain. Biasanya dirancang untuk tidak menyediakan unsigned sphere 50 sampai 75 F residual superolder pada fiberglass maksimum yang dirancang dengan penurunan tekanan 75 sampai 100 psi di bawah tekanan uap outlet pemanas super. Desuperheatern tipe pipa cukup memuaskan untuk arus yang relatif rendah yaitu 5000 sampai 20.000 lb / jam. Untuk arus yang lebih besar dan untuk membatasi penurunan tekanan pada nilai yang masuk akal, digunakan beberapa jenis desetersheater multi-tube.

Tunas maksimum jenis ini bisa mencapai 150.000 lb / jam dalam tanker besar dimana pemanasan muatan dan beban pemompaan tambahan mungkin sangat tinggi. Tidak ada kontrol yang diperlukan sebagai desuperheater tambahan yang tidak dapat mendinginkan uap di bawah teroperatur drum satu ransum. Karena tekanan turun melalui superheater, menghubungkan perpipaan, dan desuperheater. uap desuperheated sedikit dikeringkan setiap saat. Ini membantu memastikan uap kering pada bahan pembantu. Entuperheater eksternal biasanya berasal dari jenis semprotan dan digunakan untuk menyediakan uap desuperheat dalam jumlah besar di mana kualitas uap relatif tidak penting. Seorang pengamat (pengontrol desuperheater) adalah pemanas desuper yang digunakan untuk mengendalikan jarak dekat. suhu akhir untuk nilai desain, Suhu uap super panas adalah fungsi pemeringkatan dan untuk boiler laut biasa meningkat seperti yang ditunjukkan oleh kurva "yang tidak terkontrol" pada Gambar membuat penggunaan bahan yang paling efektif di superheater dan main Perpipaan uap, suhu steam terakhir bisa dikontrol agar tidak melebihi nilai desain. Hal ini dapat dicapai dengan melewatkan panci uap super panas melalui alat pengeras suara di drum, Lokasi sambungan outlet dan saluran masuk biasanya "interpass", uap desuperheat dikembalikan untuk umpan terakhir dari superheater di mana ia bercampur dengan aliran untuk menghasilkan suhu desain. Katup yang dioperasikan secara manual atau katup trolled otomatis digunakan untuk mengatur suhu pada semua tingkat di atas "titik kontrol" (titik pada kurva karakteristik suhu uap yang tidak terkendali yang tidak ada garis suhu dikontrol yang dikehendaki).

8. sirkulasi dan Steora Bafles.

Karakteristik sirkulasi alami dari boiler dan jenis steam drum baffling ditentukan setelah susunan permukaan penyerap panas telah terbentuk. Umumnya, karena efek dari penyadapan uap drum sistem peredaran darah, analisis simultan dibuat. Prosedur perhitungan sirkulasi sebagian bersifat empiris dan sebagian teoritis. Tujuan analisis ini membuat sistem pendorong, anak tangga, dan tabung pembangkit, yang akan memastikan bahwa setiap tabung menerima pasokan air sesuai dengan panas.

a. Sirkulasi: tabung boiler bank dan air tanur dinding

Karakteristik sirkulasi dinding tungku dan bank tabung boiler ditentukan oleh prosedur yang sama dan, karena rasio air-uap menurun dengan kenaikan rating, karakteristik harus ditetapkan untuk rating contempiated maksimum. Dalam menganalisis sirkulasi boiler, dapat diasumsikan bahwa setiap sistem yang bersirkulasi, pada dasarnya adalah tabung U. Bagian riser tabung U adalah bagian bank tabung dimana arus uap dan air naik saat panas diterapkan. Bagian downcomer terdiri dari tabung yang tidak dipanaskan atau bagian bank tabung dimana penyerapan panasnya jauh lebih rendah daripada di bagian riser. Karena perbedaan kepadatan fluida, tabung pemanas dapat bertindak sebagai pendorong untuk bagian riser dan ada zona transisi yang pasti antara penghuni yang mengalami pendarahan dan tabung riser, yang lokasinya sangat bervariasi dengan perubahan tingkat pembakaran boiler.

Dalam sirkulasi boiler, dapat diasumsikan bahwa menganalisis setiap sistem sirkulasi, pada dasarnya, tabung U  Bagian riser dari tabung U adalah bagian dari bank tabung dimana aliran uap dan air naik ke atas panas diterapkan Bagian downcomer terdiri dari tabung yang tidak dipanaskan atau bagian bank tabung dimana penyerapan panasnya jauh lebih rendah daripada di bagian riser. Karena perbedaan densitas fluida, dan tabung bertindak sebagai downco untuk riser yang dipanaskan, ada zona transisi yang pasti antara sudut bawah dan tabung riser, yang lokasinya sangat bervariasi dengan perubahan tingkat pembakaran boiler. analogi tabung U, awalnya ada pesawat vertikal di bagian bawah dimana tekanan yang diberikan oleh kaki air panas dan dingin sama. Saat panas diterapkan dan air mulai mengalir, hambatan terhadap aliran ditemui. Jadi, pada bidang tekanan hipotetis yang sama di drum air bawah, atau tajuk, tekanan yang sesuai dengan aliran air melalui downcom ers sama dengan produk kepala air dan densitasnya dikurangi daya tahan terhadap arus. Tekanan ini harus menyeimbangkan produk kepala air di riser dan densitasnya ditambah resistaninya agar mengalir. Dengan menyamakan dua jumlah ini dan memecahkan kerugian gesekan di sudut bawah, itu jelas bahwa downcomer (kerugian riksi sama dengan produk kepala air dan perbedaan kerapatan anu pendengkur, minus riser frie. kehilangan n kuantitas yang dikenal sebagai kepala bersih bersih 2 kepala salur.

Pada kebanyakan analisis cireulation, uap yang dihasilkan dalam tabung riser dihitung dan aliran watersteam, kemudian ditentukan untuk berbagai rasio tim. Dalam menganalisa karakterisasi peredaran darah, adalah lazim untuk menggambarkan secara grafis kerugian gesekan down-camer dan butiran sirkulasi yang tersedia untuk campuran air-uap yang diasumsikan sekarang. aliran di mana kepala yang tersedia dikurangi daya tahan mengalir melalui baffle uap sama dengan resistansi terhadap aliran downcomer yang diperlukan untuk menyeimbangkan sistem peredaran darah. Dari arus pada titik keseimbangan, persentase uap dengan volume di bagian atas tabung riser dapat dihitung. Persentase uap dengan volume di bagian atas tabung riser harus sedemikian rupa sehingga mencegah overheating tabung. Jika jumlahnya berlebihan, sistem peredaran darah harus didesain ulang untuk memberi tambahan tenaga pendatang, atau ukuran dan kontur pendatang harus diubah untuk mengurangi hambatan terhadap arus.

Hal ini juga mungkin diperlukan untuk mengubah lokasi, ukuran, dan kontur tabung ketel untuk mendistribusikan penyerapan panas dan mengurangi hambatan aliran. Dalam sistem peredaran darah yang memuaskan, sejumlah air yang cukup harus diberikan untuk setiap pon uap yang dihasilkan. Oleh karena itu, jika persentase uap oleh volume pada pintu keluar tabung riser digunakan sebagai kriteria desain, maka perlu untuk memvariasikan persentase yang diijinkan tekanan perubahan persentase uap oleh volume akan meningkat saat tekanan berkurang karena dari volume spesifik uap yang meningkat. Basah mendidih - biasanya dirancang untuk rasio uap air (yaitu berat air / berat uap yang melewati tabung pembangkit tenaga listrik) berkisar antara 5,0, dan 10,0 dan unit pedagang biasanya jatuh pada kisaran 15,0-20,0 pada tarif kelebihan beban operasi. Lower air-uap rasio yang digunakan pada boiler angkatan laut dalam rangka untuk mengurangi ukuran boiler dan berat dengan meminimalkan persyaratan downcomer bagian atas kolom.

b. Dipanaskan downcomers

Jika peringkat menguapkan yang konservatif dan suhu gas meninggalkan boiler melakukan ONT melebihi sekitar 750 F, beberapa baris pertama dari tabung akan berfungsi sebagai penambah sisanya dengan menjabat sebagai downcomers dipanaskan. Seperti kenaikan tarif pembakaran, zona suhu tinggi gas bergerak lebih jauh kembali ke bank tabung dan tyubes tambahan karena anak tangga sementara bertindak sesuai nomor yang lebih kecil sebagai downcomers. Jika tingkat pembakaran lebih jauh meningkat, jumlah downcomers menjadi tidak mencukupi, sirkulasi menghalangi, dan korban tabung dapat terjadi, ketika anakyses desain menunjukkan keadaan seperti itu, eksternal atau internal downcomers dipanaskan harus diinstal.

c.      Eksternal dan internal downcomers dipanaskan

Dengan peringkat evaporatif konservatif, downcomers eksternal yang diperlukan untuk hanya bagian-bagian dari boiler di mana tabung tidak dapat bertindak sebagai downcomers (baris tabung tunggal membentuk batas tungku, sebuah bank tabung dangkal dipasang antara dua tungku, atau bank tabung melindungi superheater dari dua tungku). Jika downcomers diperlukan untuk bank tabung utama, mereka biasanya terletak di luar bank tabung meskipun pengaturan tersebut membutuhkan drum boiler lagi. Penggunaan downcomers internal dipanaskan meminimalkan drum panjang dan menghilangkan tabung di bank boiler utama, namun tidak dipanaskan internal downcomers usuallyenter steam drum pada tingkat air yang tinggi dan mereka mungkin kehilangan air selama berat gulungan atau pengurangan sengaja di tingkat air. Selanjutnya, penggunaan internal downcomers tabung dipanaskan mempersulit pengaturan bank, meningkatkan perlawanan terhadap aliran gas, dan mengurangi permukaan boiler menyerap panas. transfer panas untuk downcomers internal dapat meminimalkan dengan pelat menggunakan, stud-tabung, atau baffle bersirip-tabungperlindungan.

d. Drum uap membingungkan.

Uap Drum membingungkan digunakan di boiler laut yang paling sederhana dalam konstruksi dan pengaturan. Jenis yang umum digunakan dalam boiler tipe header adalah "penyekat vertikal," yang terletak antara pipa kering dan pembuangan tabung circulator. Desain hanya memeriksa diperlukan bila menggunakan baffle vertikal adalah penentuan kecepatan uap belakang dan di sekitar ujung penyekat. Kecepatan ini, berdasarkan output maksimum uap boiler, harus kurang maka kecepatan kritis di mana uap mengambil air, sedangkan velocitycan uap dikurangi dengan meningkatkan ukuran uap drum atau dengan miring penyekat. Tunggal dan beberapa berlubang-plat sekat, digunakan dalam boiler drum-jenis yang paling beroperasi pada peringkat uap konservatif; baffle ini tergantung pada pemisahan alami uap dan air. Untuk peringkat boiler yang lebih tinggi berarti positif dari pemisahan uap diperlukan dan sekat kompartemen-tipe yang sering digunakan.

Pemisah uap sentrifugal digunakan terutama di pedagang dinilai tinggi dan drum-jenis boiler Angkatan Laut, mereka sangat diinginkan untuk boiler subjectedto manuver cepat, fluktuasi tingkat permukaan air, atau konsentrasi solida yang tinggi dalam air boiler. sentrifugal pemisah uap dapat diatur baik hirozontally maupun vertikal dalam steam drum. Perlawanan mengalir melalui separator sentrifugal lebih besar daripada yang melalui piring  atau kompartmen tipe baffle. Hal ini akan cenderung meningkatkan kebutuhan downcomer bagian atas kolom, atau menghalangi sirkulasi, tetapi debit bootom dari pemisah sentrifugal yang praktis bebas uap air, dan dengan demikian kepala avaiable untuk sirkulasi meningkat karena kepadatan air disuplai ke downcomers lebih besar daripada yang "berbusa" air-uap campuran dikeluarkan dari berlubang-piring dan sekat kompartemen-tipe. Aliran uap-uap air melalui drum baffles adalah seri dengan semua sirkuit aliran dalam sistem peredaran darah. Jadi, jika mengalir melalui salah satu sirkuit yang ditingkatkan, misalnya, oleh instalasi downcomers tambahan, aliran melalui uap baffle juga meningkat. Hal ini menyebabkan sebuah perlawanan tambahan dalam sistem sirkulasi Overal dengan hasil bahwa aliran dalam downcomers tidak akan meningkat dalam proporsi langsung dengan penambahan dibuat.

9. Construstion dan Persyaratan fisik

Desain struktural drum, header dan tabung harus sesuai dengan aturan badan pengatur yang mengatur pembangunan kapal (USCG, ABS, USN, Lloyd's, dll)

a. Drum

Pembangunan drum uap dan air pada dasarnya sama. Sebuah drum berbentuk silinder dengan ujung ditutup oleh kepala salah satu bentuk semi-elips atau hemispherical. Drum shell biasanya terbuat dari pelat disebut lembaran pembungkus dan tabung. Tabung lembaran ketebalan lebih besar dari lembaran pembungkus untuk memberikan kekuatan diperlukan di jalan lubang tabung. Untuk sebagian besar, drum adalah konstruksi las meskipun dalam ukuran yang lebih kecil satu bagian tempa berongga dapat digunakan. Drum kepala biasanya dipalsukan. Untuk karya komersial 70.000 baja tarik digunakan secara luas dalam drum konstruksi; Sebagai pengurangan berat badan, 80.000 baja tarik digunakan. Drum uap berkisar diameter 36-72 masuk dengan unit pedagang paling berpengaruh 48-in ke 54-in. boiler drum dan angkatan laut menggunakan 46-in sampai 60-in drum. Seperti meningkatkan tingkat daya, drum 60 sampai 72 di diameter yang digunakan lebih frequenly untuk memberikan ruang yang diperlukan untuk baffle uap dan untuk menyediakan kemampuan menampung menyusut dan membengkak yang terjadi ketika manuver.

b. Header dan tabung

Header untuk waterwalls atau economizer biasanya dibuat dari pipa saham. tempa Hollow dapat juga digunakan terutama untuk superheaters. Mereka bahkan menjadi bulat atau lupa segiempat atau lainnya untuk memfasilitasi instalasi tabung. Tabung dipasang dengan memperluas atau dengan pengelasan. Standar dan economizer boiler tabung yang dibuat dari resistensi listrik baik dilas atau saham mulus. tabung resistensi listrik dilas expensiveand kurang telah terbukti sebagai diandalkan sebagai pembuluh mulus dalam boiler dan economizer. Superheater tabung terbuat dari baja paduan saham mulus atau tabung, seperti yang dipersyaratkan oleh suhu logam yang terlibat. Tabung gas pemanas udara biasanya dibuat dari pipa mekanik dilas karena tekanan defferential antara udara dan gas sedikit, dan tidak menjamin biaya pipa tekanan.

Boiler ini terdiri dari sejumlah header plat baja yang dapat dilunakan sementara, dimana pipa ditekuk. Setiap header menghubungkan satu atau beberapa baris pipa vertikal. Header mungkin tegak lurus terhadap pipa, atau mungkin vertikal dengan lubang miring untuk memungkinkan masuknya pipa. Header biasanya desain berliku-liku untuk menahan tekanan mendadak dari pipa. Pipa penyimpanan terdiri dari satu atau lebih bagian paralel, masing-masing dengan header depan dan belakang. Bagiannya mungkin memiliki pengaturan dek tunggal, ganda, atau tiga dek. Setiap bagian terhubung ke drum dengan satu downtake dan circulator serapan tunggal, kecuali beberapa boiler dek ganda mungkin memiliki nipple untuk menghubungkan header dalam kesejajaran vertikal. Bagian bawah header downtake dihubungkan oleh nipple ke header kecil yang dikenal sebagai drum lumpur. Drum lumpur ini, seperti namanya, berfungsi sebagai ruang pengumpul untuk sedimen, padatan atau lumpur, di dalam air ketel. Hal ini dilengkapi dengan koneksi pembuangan blowoff

c. Casing Desain

Amplop yang berisi udara pembakaran dan gas buang di dikenal sebagai casing. Fungsi utama adalah untuk konten dan saluran udara dan pembakaran gas buang melalui bagian tekanan. Fungsi sekunder penting adalah untuk mengurangi kerugian panas ke ruang mesin, dengan demikian meningkatkan baik efisiensi boiler dan kelayakhunian ruang mesin. praktek desain yang baik membatasi suhu rata-rata permukaan luar casing untuk 130 F atau kurang. wilayah lokal, misalnya di mana superheater inlet atau outlet nozzle menembus casing, mungkin lebih panas karena "melalui baja" yang tidak mengizinkan isolasi secara efektif diterapkan. Kebanyakan boiler konstruksi ganda-casing. Sebuah casing inner dan outer digunakan untuk membentuk ruang udara sekitarnya boiler. Spasi ini adalah bertekanan dengan udara pembakaran, yang berada pada tekanan yang lebih tinggi tha gas buang (oleh tidak kurang dari kerugian kompor minyak draft). Setiap kecenderungan kebocoran di selas, pintu akses, dll akan berakibat kebocoran udara pembakaran ke dalam ruang mesin atau melakukan sisi api. Di sisi lain, dengan ketel tunggal-cased, gas pembakaran debit ke ruang mesin pada saat terjadi kebocoran. envelope dari gas pembakaran disalurkan menggunakan casing. Fungsi ini untuk menurunkan tekanan. Fungsi lain adalah mereduksi losses panas di ruang mesin. Design yang bagus berkisar di bawah 130F. Kebanyakan dari boiler menggunakan dobel design konstruksi. Bagian dalam dan bagian luar digunakan untuk mengalirkan udara. Space ini juga digunakan untuk mempressure dengan udara pembakaran, di mana tekana gas di bawah dari bahan bakar. Tendensi dari seal, pintu dsb. Di gambar 33 casing dobel pada konstruksi boiler. Ketebalan insulasi dan refaktori materialnya. Struktur dari kekuatan dari casing menyupport beberapa pressure part. Casing ini akan mensupport rolling dan pitching pada kapal. Biasanya praktis untuk mensupport header dari superheater pada struktur casingnya.pada boiler yang besar, terdapat dinding yang dobel di mana hal ini merupakan salah satu syarat.

10.  Oil Burner

Oil burner memiliki dua prinsip dasar, atomizer dan air register assembly. Automizer digunakan untuk membenahi furnance berupa partikel-partikel. Air register digunakan throat, air doors, vanes, impeller atau air diffuser. Atomizer dan air register menggunakan valve, fitting dan safety coupling. Alat hubung pengaman ini didesain untuk mencegah retak pada uap atau oli dari automizer dimana digunakan untuk membersihkan. Beberapa jenis atomizers bahan bakar digunakan untuk didalam boiler laut. Paling umum pada boiler yang lebih tua adalah tipe mekanis, yang beroperasi diatas berbagai tekanan minyak dari 100 sampai 300 psi di kapal dagang dan sampai 600 psi dikapal angkatan laut. Minnyak tersebut dikabutkan didalam piring semprotan dengan menyalurkannya melalui slot tangensial ke ruang pusaran pusat dan mengeluarkannya melalui lubang yang sesuai. Kapasitas adalah fungsi dari diameter orifice dan jumlah slot digunakan (biasanya empat atau enam ). Kisaran tekanan menyediakan hanya perubahan terbatas pada laju alir ( biasanya kurang dari 2: 1). Oleh karena itu tingkat pembakaran boiler dikendalikan oleh mengubah jumlah embakaran dan ukuran pembakar piring sprayer yang digunakan. Alat penyemprot mekanis jarak jauh digunakan pada beberapa A.S. kapal angkatan laut ini memberikan rasio turndown 12:1. Dalam alat penyemprot ini tekanan suplai minyak bervariasi dari 100 sampai 400 psi sebagai respon terhadap permintaan uap dan bertindak untuk posisi spring plumper. Saat pluger bergerak dalam pusaran ruang, mencakup dan mengungkap pusaran yang diiris secara tangensial lubang dan bervariasi are slot alat penyemprot. Kisarasn turndown yang tersedia cukup untuk memenuhi semua cara mengukus tanpa memotong pembakaran di keluar atau mengubah ukuran kpiring sprayer. Mekanikal uap atomizer pada dasarnya adalah yang uap jet telah ditambahkan campuran minyak dan uap diluar meningkatkan tubulensi campuran minyak udara. Rentang ini agak lebih besar dari pada penyemprot kalor tapi tidak sebagus pencampuran internal alat penyemprot uap pada pembakar pencampuran internal yang khusus, uap menggetarkan minyak dan campurannya mengembang melalui nozzle keluaran dengan kecepatan tinggi sehingga semprotan minyak terbagi halus. Dapat dipasok sampai 300 psi dan tekanan uap yang dibutuhkan biasanya disimpann konstan pada 125 psi.

11.  Boiler Mounting

Boiler mounting ini meliputi :

1.     Stop valve

2.     Feed check valve

3.     Feedwater regulator

4.     Safety valve

5.     Sentinel valve

6.     High and low water level alarms

7.     Pressure gages

8.     Vent and drain valve

9.     Blowdown valve

10.  Water level indicator

11.  Water sampling connections

12.  Soot water

13.  Burner flame scanners and ignitors

14.  Instrumentation

Dengan umumnya boiler penyangga, yang paling penting untuk control dan operasional boiler dan juga keselamatan dalam operasional. Istilah dari mounting yaitu sinonim dari istilah fitting. Operasi boiler yang bagus dapat memperoleh bila penyangga dipilih dengan memperhatikan kualitas dan sesuai dengan fungsinya. Pada saat dipasangnya penyangga yang paling penting akan kita bahas lebih dalam berikut ini.

a. Safety valve

Pada setiap boiler terdapat katup-katup pengaman yang cukup dengan jenis dan kapasitas desain memenuhi kode dan juga aturan yang telah ada. Tujuan dari katup ini adalah mencegahnya tingkat tekanan boiler diatas batas aman yang ditentukan. Biasanya dua tabung terpasang katup pengaman dan satu katup outlet superheater digunakan. Dimana kemampuan mengurangi dibutuhkan melebihi yang disediakan oleh katup, katup tabung tambahan yang diinstal. Dari system pengaman ini sendiri memiliki dua tipe dasar yang pertama yang tertua dan yang satunya adalah yang paling umum. Menggunakan katup spring dirancang untuk membuka pada tekanan diatur dan tetap buka sampai penurunan bertekanan yang diinginkan telah tercapai. Katup superheater selalu terendah, yang biasanya diatur untuk membuka  pada tekanan yang dikisarkan sebesar 4% diatas tekanan desain. Katup superheater harus membuka sebelum tabung katup dapat menjamin aliran uap melalui superheater untuk mencegah dari uap yang terlalu panas. Katup yang awal pada tabung biasanya ditetapkan pada tekanan sebesar 2% diaatas jumlah dari katup outlet superheater peraturan ditambahkan penurunan tekanan superheater pada tingkat maksimal. Jika satu atau lebih tabung katup harus menyediakan kemampuan mengurangi, mereka ditetapkan pada tekanan 5 sampai 10 psi  terpisahdapat menjamin pengoperasian tajam pada pembukaandan penutupan. Pengaturan superheater katup pegas dapat kita tarik sering dalam situasi manuver cepat karena control (atau pengoperasian) response time. Sering operasional dari katup menyebabkan masalah kebocoran dan pemeliharaan sebagai katup terutama pengaman dan katup tidak dirancang atau dibangun dapat menjadi "bertekanan kontrol" katup. Untuk meningkatkan tersebar antara outlet superheater bertekanan dan tekanan set katup pengaman superheater (sehingga memberikan marjin lebih lanjut untuk bertekanan transien kunjungan), sistem pengaman katup dioperasikan pilot harus digunakan. Suatu katup yang dioperasikan oleh pengendali terdiri dari pengaman kecil. Katup ditabung uap (disebut tabung katup pilot) dan katup muat di outlet suoerheater. Pilot tabung ditetapkan pada tekanan sama dengan jumlah steam outlet superhetar bertekanan. Tekanan maksimum superheater pada overload, dengan marjin 4% - 5% pada outlet bertekanan uap. Didalam pengoprasian pilot muncul ketka perusahaan mengatur bertekanan hamper seketika memicu pembukaan katup unloding superheater. Jika tekanan terus naik tabung katup pengaman diurutan mereka set.

b. Indikator Tingkat Air

Adalah sangat penting bahwa air yang cukup berada di boiler setiap saat untuk pengoprasian yang aman. Rentan kerja normal ditunjukkan secara visual dengan cara langsung membaca pengukur yang dipasang pada steam tabung dan dengan indicator remote tidak langsung terpasang missal pada control utama (atau dalam hal kontrool jembatan darimesin utama di jembatan). Tipe langsung membaca dan remote membaca pengukur. Terlalu rendah tingkat air bias mengakibatkan hilangnya sirkulasi dan tabung kegagalan jika turun kembali yang terungkap. Tingkat yang terlalu  tinggi dapat menyebabkan berlebihan dengan thermalshock setelah superheater atau jika cukup parah dapat mesin utama. Mempertahankan control dekat permukaan air adalah wajib dan indicator level air harus tetap bersih dan dalam kondisi baik setiap saat. Setiap boiler harus mempunyai paling sedikit dua alat independen menunjukkan tingkat air. Praktek yang biasa adalah dengan menggunakan dua terpisah langsung membaca gage gelas dan pengukur terpencil sebanyak surat perintah kondisi operasi tertentu.

c. Indicator asap

kemampuan dapat melihat tumpukan debit gas merupakan bantuan berbeda dapat pengoprasian boiler. Perubahan mendadak dari bersih ke gelap stack gas mungkin bukti maloperations seperti pembakaran minyak kotor atau forced draft atau kesulitan control. Untuk ijin melihat tumpukan tanpa perlu meninggalkan stasiun operasi indikatr asap dipasang. Indicator langsung membaca pada dasarnya adalah sebuah periskop diatur kememberikan operator pandangan langsung dari sumber cahaya yang bersinar melalui serapan boiler dan gas pembakar. Jenis lain mempekerjakan ceilfotoelektrik dan memberikan pembacaan pada skala meter dikalibrasi dalam unitdensitas asap, tetapi juga dapat dipasang untuk membunyikan alarm bila kepadatan asap tertentu tercapai.

d. Instrumentasi dan kontrol.

Kebutuhan untuk instrument operasi dan manual atau control otomatis bervariasi dengan ukuran dan jenis peralatan , metode pembakaran, meningkatkan kemampuan dari personil operasi, dan tingkat otomatis yang diingkan. Untuk pengoprasian yang aman dan kinerja yang efisien, informasi yang dibutuhkan relative ketingkat adir diboiler tabung, kinerja burner, tekanan ua dan feedwater tersebut, suhu super heat uap, tekanan gas dan udara yang masuk dan meninggalkan komponen utama, feedwater dan kondisi air boiler kimia dan akumulasi particie, operasional pompa pakan, penggemar, pembakaran bahan bakar, dan peralatan bahan bakar preparbion, hubungan udara pembakaran yang sebenarnya melewati tungku untuk secara teoritis diperlukan untuk bahan bakar menyala, temperatue, gas bahan bakar air, dan udara memasuki dan meningalkan bagian – bagian komponen utama unit, feed water, uap, bahan bakar, dan arus udara. Selama bertahun-tahun marine boiler telah dilengkapi dengan peralatan control mengijinkan pengoprasian stabil dilaut dengan partisipasi operator kecil kecuali saat manuver. Namun otomatis lengkap dari boiler mungkin diinginkan sehingga dengan pengecualian memulai mereka dapat dioperasionalkan sepanjang rentang penuh dari stanby untuk beban penuh tanpa penyesuaian manual. Untuk mencapai sepenuhnya pengoprasian otomatis komponen control yang memadai sangat penting. Karakteristik operasi item pokok dan tambahan peralatan yang menghasilkan uap harus benar – benar dikenal sejak karakteristik ini mempengaruhi tingkat pengendalian ruang lingkup control yang diperlukan dan respon yang diperoleh. Sebagai ujian misalnya, dimana burner memiliki berbagau operasi atau kemampuan trun down sama atau lebih besar dari pada yang dibutuhkan oleh boiler, kebutuhan ke burner urutan (atau membawa mereka keluar dari layanan) dihilangkan. Hal ini pada giliranya menghilangkan banyak keputusan dan fungsi – fungsi yang lain akan diperlukan suatu system manajemen burner otomatis, dan system sederhana dapat dipilih. Derajat control yang dapat dicapai dalam rnagka naik kecanggihan, secara manual, manual local, petunjuk diawasi remote, otomatis (non-daur ulang), dan otomatis (daur ulang). Berbagai jenis ini pengendalian terbaik dapat digambarkan dengan mengaitkan fungsi mereka ke pengoprasian burner. Dengan jenis manual control, burner secara manualdibersihkan dan dinyalakan. Ini mungkin otomatis dimodulasi tetapi dihentikan secara manual. Meskipun tidak ada fungsi operator dilakukan secara otomatis, lebar kisaran pembakar dapat digunakan dengan control pembakaran otomatis memudahkan pengoprasian dermaga – kedermaga tanpa partisipasi manual. Tetappi  tenpa perangkat pemantauan boiler dan burner, operasi harus tetap didekat boiler kememberikan pengawasan yang diperlukan. Dalam system manual local diawasi seperti pada gambar 3.8 di buku marine engineering, burner adalah di bersihkan dan dinyalakan secara manual, tetapi prosedur dan kondisi yang diawasi oleh interlocks pengaman. Semua fungsi manual dilakukan dan diperikasa oleh operator distasiun burne selama pengprasian normal, dan jika permintaan untuk uap berada dalam kemampuan burner, pengoprasian boiler tanpa pengawasan tercapai. Pemantauan dan pengaman interlocks disediakan mengubah pengoprasian jika kondisi tidak aman berkembang, dan keperjalanan boiler burner jika perlu. Setelah keluar perjalanan operator harus mengambil tindakan koretif yang diperlukan untuk menghapus interlocks dan daur ulang burner atau boiler. Manual system remote diawasi pada gambar 39 di buku marine engineering , memungkinkan burner yang akan dibersihkan dan dinyalakanoleh tombol tekan manual degerakkan remote atau switch pemilih. Hal ini juga memberikan supervise produser oleh interlocks pengaman. Burner adalah mekanik dan semua fungsi operasi yang dilakukan oleh perangkat mekanis diawali dari sebuah stasiun kendali jarak jauh yang menunjukan apakah fungsi masing – masing telah dilakukan dengan benar. System control tidak membebaskan operator manipulasi burner. Dia harus mencurahkan perhatian penuh kepada langkah demi langkah prosedur untuk memulai dan mengamankan pembakaran yang memakan waktu proses. System control dapat ijustified hanya dalam instalasi dimana kemampuan turn down dari burner tidak cocok dengan persyaratan turn down dari boiler dan dimana burner harus dimanipulasi mencakup rentang operasi. Penerapan tidak akan memenuhi persyaratan USCG untuk boiler otomatis.