Pengoperasian Boiler Serta Cara Perawatannya

 PENDAHULUAN

Di kapal-kapal tangker untuk  menunjang kelancaran pelayanan dan pelayaran dibutuhkan pesawat-pesawat bantu di antaranya adalah auxiliary boiler di mana berfungsi sebagai penghasil uap panas yang akan di gunakan untuk memanaskan muatan, memompa keluar muatan, memanaskan bahan bakar, sebagai pengontrol suhu udara bila kita berlayar di daerah dingin dan di gunakan untuk keperluan lainnya.

Boiler di tuntut untuk selalu dapat menghasilkan uap panas yang mencukupi sesuai kebutuhan di atas kapal. Tersedianya uap panas merupakan hal yang mutlak bagi kelancaran operasional permesinan yang membutuhkan uap panas. Pelayaran dan pelayanan dapat terganggu jika penghasilan uap panas ada masalah karena kita tidak tahu cara pengoperasian yang aman dan benar sehingga boiler mengalami gangguan atau mengalami kerusakan.

Di latar belakangi pentingnya pengoperasian boiler yang aman dan benar untuk menunjang kinerjanya agar selalu dalam keadaan yang selalu siap beroperasi dan prima maka dalam makalah ini kami akan mencoba menguraikan tentang : “PENGOPERASIAN BOILER SERTA CARA PERAWATANNYA”

A. PENGERTIAN BOILER

Adalah suatu kenyataan bahwa sampai saat ini masih banyak kapal-kapal yang menggunakan instalasi tenaga uap, baik itu instalasi induk maupun untuk penggunaan pesawat bantu. Di kapal tanker uap hasil dari boiler tersebut biasanya di gunakan sebagai pemanas, baik pemanas bahan bakar, pemanas ruangan, pemanas air, pemanas cargo ataupun untuk keperluan yang lain sehingga operasional kapal dapat berjalan lancar.

Boiler atau boleh juga kita sebut juga dengan ketel uap adalah sebuah bejana tertutup yang dapat membentuk uap dengan tekanan lebih besar dari sari atmosfer dengan jalan memanaskan air boiler yang berada di dalamnya dengan gas-gas panas dari hasil pembakaran bahan bakar. Sebuah boiler atau ketel uap harus di lengkapi paralatan dapat membantu kinerjanya sehingga operasional boiler berjalan dengan aman. Boiler atau ketel uap harus mempunyai persyaratan sebagai berikut:

1. Dapat menghasilkan uap dengan berat tertentu dalam waktu tertentu pula, dan tekanannya lebih besar dari satu atmosfer.
2. Kadar air yang di hasilkan pada uap panas harus sedikit mungkit.
3. Kalau memakai alat pemanas lanjut uap, maka suhu uap pada pemakaian uap yang terakhir tidak berubah terlalu banyak.
4. Uap harus di bentuk dengan jumblah bahan bakar sehemat mungkin.
5. Jika pemakaian uap berubah-ubah, maka tekanan uap tidak boleh berubah banyak.

B.  JENIS BOILER DAN APPEDANSINYA / PERLENGKAPANNYA

Pada kapal-kapal motor penggunaan uap sudah barang tentu hanya di gunakan pada pesawat bantu saja. Sedangkan pada kapal-kapal uap, penggunaan utama dari uap adalah untuk menggerakkan mesin induk, sedangkan penggunaan lain adalah untuk keperluan pesawat bantu. Maka dari itu boiler atau ketel uap dapat di bedakan menurut zat-zat yang mengalir kedalam pipa-pipa, yaitu:

a.      Ketel Pipa Api
Adalah sebuah ketel di mana gas-gas pembakaran mengalir di dalam pipa-pipa sedang di luarnya mengalir air ketel.

b.      Ketel Pipa Air
Adalah sebuah ketel di mana air boiler mengalir di dalam pipa-pipa sedangkan di luarnya terdapat gas-gas pembakaran.

Telah kita ketahui bahwa boiler harus di lengkapi dengan appedansi dan beberapa peralatan agar boiler dapat berjalan lancar dan untuk menjamin keamanan boiler. Menurut hukum uap maka yang termasuk dalam appendansi adalah:

a.  Yang berhubungan dengan ruang uap.

• Katub keamanan
  Katub ini mempunyai fungsi untuk mencegah agar tekanan di dalam boiler tidak melebihi dari tekanan kerja yang ditentukan menurut peraturan.

• Katub utama dan bantu
  adalah katub yang dipakai untuk mengatur pemberian uap untuk pemanasan muatan, sedangkan katub bantu dipergunakan untuk mengatur aliran ke pesawat-pesawat bantu.  Katub harus dipasang sedekat mungkin dengan boiler dan katub harus dapat di buka dan ditutup dengan baik dan lancar.

• Manometer
  Alat ini untuk menunjukkan dan mengetahui tekanan uap sambungan yang berada dalam sebuah ketel dengan jelas dan tepat, dengan adanya manometer ini pengoperasian boiler akan lebih aman.

b.   Yang berhubungan dengan ruang air.

• Katub pengisian boiler
  Fungsi katub ini adalah untuk mengatur jumlah air pengisian yang masuk ke dalam boiler dan mencegah air boiler tidak kembali ke saluran pengisian.

• Kran Spui atau Blow down.
  Adalah untuk mengeluarkan sebagian atau seluruhnya air boiler untuk membuang kotoran yang mengendap di bagian bawah boiler.

• Gelas Penduga
  Adalah sebagai pengontrol air yang ada di dalam boiler.

Disamping itu ada alat tambahan, tapi tidak termasuk appendansi yaitu  :

• Kran Brain
• Kran Garam
• Garis Api
• Plat stempel

Pada boiler modern, disamping alat-alat tersebut masih dilengkapi dengan alat-alat lain untuk mempertinggi daya guna boiler, yaitu  :

1. Pemanas uap lanjut atau OVO
2. Pemanas udara atau LUVO
3. Pemanas awal air pengisi ketel atau ECO

C. PENGOPERASIAN BOILER

a.  Persiapan Pengoperasian.
Yakinkan bahwa alat-alat di bawah ini telah dilakukan pengecekan sebelum pengoperasian boiler dilakukan.

1. Water Level Gauge atau Petunjuk Level Air
   Drain cock harus ditutup penuh juga gauge cock bagian atas dan bawah dari petunjuk level air, yakinkan bahwa level air yang diinginkan dari drum boiler dapat diindikasi oleh petunjuk level air.  Bagaimanapun juga petunjuk level air menunjukkan bahwa level air tidak boleh berada di bawah dari level air yang aman di saat terjadi perubahan naik turunnya level air secara berkala terhadap kenaikan suhu air pada boiler.
2. Pressure Gauge atau Penunjuk Tekanan.
   Yakinkan Drain Cock terbuka penuh dan jarum menunjukkan angka nol.  Petunjuk tekanan ditempatkan dibawah sehingga mudah untuk dilihat.
3. Blow Off Valve atau Kran Blow Down.
   Yakinkan kran tengah dan kran blow down di kapal tertutup penuh.  Segera lakukan tindakan yang perlu dilakukan jika ada kebocoran pada sistem ini. 
4. Water Feed Valve atau Kran Air Pengisian.
   Jaga kran stop air pengisian selalu terbuka untuk menambah air tiap saat guna level air dapat terkontrol.  Tutup kran pengecek air pengisian agar tidak ada penambahan dalam pemakaian kapasitas air pengisian yang berlebihan. 
5. Steam Stop Valve atau Kran Stop Uap.
   Dengan membuka atau menutup pengendali kran ini, yakinkan bahwa kran tertutup penuh. 
6. Safety Valve atau Kran Keamanan.
   Yakinkan tidak ada kesalahan yang terjadi dalam membuka kran pembagi secara manual (The Manual Valve Opening Device) dan juga pipa drain pada body di buka.
7. Air Vent. Valve atau Kran Ventilasi Udara.
   Buka kran ventilasi udara secara penuh ketika steam pertama kali dialirkan, dan tutup kembali setelah itu udara yang masuk ke dalam  boiler dibuang.
8. Other Unit atau Unit Lainnya.
   Hindari kesalahan selama pengoperasian, cek unit lainnya secara teliti dan cermat.

b.  Pemanasan Bahan Bakar

    Salah satu syarat sempurnanya pembakaran bahan bakar adalah adanya pemanasan dan penyampuran yang baik antara bahan bakar dengan udara juga adanya panas yang sesuai.  Maksud diadakannya pemanasan pada bahan bakar adalah   :

1. Supaya minyak menjadi encer sehingga mudah dipisahkan atau dibersihkan dari kotoran serta mencapai viscosity pengabutan yang sempurna.
2. Dengan suhu setinggi mungkin minyak dapat dengan mudah dipompakan sampai di pembakaran oleh karena viscositas yang sudah rendah maka pengabutan minyak akan berjalan dengan lancar dan segera bisa dibakar.

Pemanasan dilakukan sampai mencapai suhu sekitar 10° C dibawah titik nyala dan viscositasnya kira-kira 2° Engler.  Jika pemanasan melampaui titik nyala, maka akan timbul kesukaran selama dalam perjalanan ke pembakaran dikarenakan suhu yang tinggi mengakibatkan pengendapan pada pipa yang nantinya akan melekat di pipa sehingga akan memperkecil saluran pipa.

3.  Pembakaran Bahan Bakar.

Bahan bakar minyak pada dasarnya mengandung unsur-unsur kimia karbon (C), hidrogen (H) dan sedikit belerang (S).  Masing-masing unsur tersebut dalam proses pembakaran dengan unsur oksigen (O2) dari udara akan menimbulkan panas.  Secara sederhana reaksi kimia dalam proses pembakaran tersebut dapat dituliskan sebagai berikut  :

C       +        O2          -------             CO 2         +       panas
2H2   +        O2          -------             2H2O       +      panas
S        +         O2         -------             SO2         +      panas

Dari reaksi diatas ternyata pada proses pembakaran dihasilkan H2O yaitu air.  Disinilah yang menyebabkan perbedaan pendapat terhadap jumlah panas yang dihasilkan.  Untuk dapat mencapai suatu pembakaran yang sempurna, maka perbandingan antara jumlah minyak dan udara harus baik.  Agar diperoleh pembakaran  yang  sempurna  dibutuhkan  :

1. Minyak opak ketel harus bersih dari segala kotoran yang sifatnya padat atau cair.
2. Minyak harus dipanasi lebih dahulu sampai suhu tertentu.
3. Saat meninggalkan mulut pembakaran minyak mempunyai kecepatan yang cukup dan dalam keadaan dikabutkan bisa terbakar dan tidak akan mengenai dinding pembakaran.
4. Udara yang masuk mempunyai kecepatan yang cukup dan mempunyai cara penyampuran dengan bahan bakar dengan baik sehingga tiap bagian dari minyak terbakar habis. Untuk itu cara memasukkan udara ke dalam dapur pembakaran mengikuti arah suatu perputaran, dan udara yang masuk harus dipanasi agar bisa membantu terlaksananya pembakaran.

d.  Pengoperasian Boiler

1.  Feed Water to the boiler atau air pengisian ke boiler

• Buka semua kran air pengisian dari tangki cascade ke boiler begitu juga dengan ventilasi udara dari feed pump dan sistemnya.
• Nyalakan sumber tebaga dari boiler.
• Pindahkan pompa  pengisian dari manual ke otomatis.  Juga pilih pompa pengisian No.1 atau No.2.
• Tekan tombol untuk pengoperasian  pompa pengisian dan pastikan pilot lamp menyala, pilot lamp menyala untuk level air rendah juga buzzer alarm level air rendah.
• Pastikan motor pompa pengisian berjalan dengan halus dan panasnya tidak berlebihan.
• Pastikan compound gauge dan pressure gauge bekerja dengan normal
• Cek sistem pipa dari kebocoran.
• Hidupkan stop switch untuk alarm buzzer level air rendah.

2. Ventilasi udara dari sirkulasi bahan bakar

• Buka semua kran sistem bahan bakar.
• Tutup kran cock dari kran pengembalian bahan bakar, juga udara ventilasi dari sistem bahan bakar dan pompa pengisian.
• Naikkan setting dari alarm termostat suhu rendah sesuai sirkulasi dari bahan bakar.
• Pindahkan pembakaran ke pengoperasian otomatis dan pindahkan switch pembakaran ke posisi ON.
• Buka cock ventilasi udara pada pipa pengembalian bahan bakar untuk semua pembuangan udara dari sisem.
• Cek sistem bahan bakar dari kebocoran.
• Pastikan motor poma bahan bakar dan fan force drop berjalan lembut dan panasnya terkontrol.
• Pastikan bahwa termometer mencatat sesuai dengan suhun pemanasan bahan bakar dan tidak ada kebocoran saat melewati pipa nozzle.

3.  Pembakaran

• Jika suhu pemanasan bahan bakar sudah sesuai dan tidak ada masalah dalam setiap unitnya, nyalakan termostat alarm pada suhu normal.
• Pembuangan air setiap 35 menit.
• Pembakaran mulai beberapa detik setelah lampu pilot pembakaran menyala.
• Pemeriksaan saat pembakaran
  • Warna, tingkat pengabutan dan stabilitas penyalaan
  • Warna asap, bocornya gasbuang dari sisi atas dan pelindung.
  • Getaran tidak normal.
  • Jika terjadi masalah segera hentikan pembakaran dan cek tekanan minyak, suhu minyak, dan ujung nozzle.
  • Buka kran uap utama perlahan-lahan untuk mencegah ketukan air dalam sistem.
  • Periksa sistem dari kebocoran

4.  Shut down atau pembuangan

• Menaikan tekanan uap mendekati maksimum tekana kerja normal
• Tutup kran uap utama, blow off permukaan air.
• Pembakaran di nyalakan kembali, mendekati maksimum tekanan kerja normal.
• Matikan switch pembakaran, tekan pengunci penghentian pengoperasian dan putus sumber tenaga listrik.
• Tutup kran sistem pengisian, periksa level air dalam tanki cascade dari jumblah minyak dalam tanki harian sebelum penutupan kran utama.

5.  Cold starting atau jalankan pada kondisi dingin

Keyika tekanan uap jatuh pada nol atau khususnya dalam kasus ini adalah percobaan pengoperasian atau boiler baru, perhatikan hal-hal di bawah ini :

• Sejak bagian dalam boiler dingin hindari penyalaan pembakaran tiba-tiba. Jangan menikan tekanan uap tiba-tiba tapi ambil waktu yang baik sampai tekanan naik ke 1 Kg/cm².
• Periksa semua sistem dan lakukan tindakan yang perlu dilakukan untuk mencegah hal-hal yamh tidak diingikan.

D.  KOROSI PADA BOILER

a. Bentuk Korosi Pada Boiler.

Dalam bab ini akan diuraikan berbagai bentuk korosi yang terdapat pada boiler. Korosi dapat terjadidi sisi air dan di sisi gas asap bahan. Yang di maksud dengan korosi adalah penyentuhan yang tidak disukai pada bahan oleh pengaruh kimia dipermukaannya. Korosi di sisi air dapat di cegah dengan penanganan air secara baik, sedangkan korosi di sisi gas lebih rumit. Pencegahannya terutama terletak di bidang konstruksi, dalam arti kata dalam bentuk boiler, pola pemipaan, letak pemanas lanjut, pengaturan suhu pendingin gas asap, dan sebagainya. Rancangan boiler masa kini terutama di tunjukkan pada pencegahan korosi di sisi gas asap.

Terkecuali logam mulia emas, perak dan platina logam terdapat dalam alam sebagai oksida, dalam arti kata bersenyawa dengan zat asam. Pengolahan logam murni untuk penerapan praktis terjadi melalui proses reduksi sebagai berikut :

MeO   +   R    -------      Me    +    RO

MeO adalah oksida logam, R sarana reduksi, Me logam dan RO oksida sarana reduksi. Misalnya reduksi Fe₂O₃ dengan CO, seperti berlangsung dalam dapur tinggi adalah sebagai berikut :

Fe₂ O₃      +     3CO    -------   2Fe    +     3CO₂

Walaupun kebanyakan logam tidak dalam bentuk murnimnya tetapi di terapkan sebagai paduan, logam akan mencoba kembali ke bentuk asalnya yaitu oksida. Karena itu oksida dianggap sebagai gejala alami. Pemberantasannya setiap tahun membutuhkan biaya yang sangat besar untuk perbaikan dan sarana pemberantasan di satu pihak dan rugi bahan di lain pihak. Korosi dapat di bagi dalam arti manifestasinya, yaitu :

1. Penyentuhan di seluruh permukaan.
2. Penyentuhan setempat (pembentukan kubangan, lekukan).
3. Garis antar kristal, yaitu penyentuhan di batas-batas kristal pada atau dekat bawah permukaan.

Bagian lain adalah menurut mekanisme korosi :

1. Korosi kimia murni.
2. Koroso elektro kimia

b. Penyebab Korosi Pada Boiler

1.  Pengkorosian disebabkan oleh air boiler

Korosi akan terjadi pada bagian dimana air di uapkan secara terus-menerus bila corong asap di atas ruang pembakaran dan menunjukkan pipa air menuju ruang pembakaran, saat beberapa korosi terjadi segera atasi dengan reaksi kimia, ketika reaksi berlangsung cepat maka korosi terjadi tidak sampai mengakar. Jika, bagaimanapun melakukan pencucian dengan reaksi kimia akan memperlambat terjadinya korosi. Beberapa penyebab terjadinya korosi adalah kelalaian dalam blow off, tidak bersihnya pembersihan dalam boiler, tidak cukupnya sirkulasi air boiler dan pemakaian berlebihan.

2 .Korosi yang di sebabkan oleh zat-zat lain

a.  Reaksi gas dalam air boiler

Besi berkarat atau berkorosi akibat terendam dalam air atau suhu yang tinggi dan pemakaian bahan yang mudah korosif. Dalam kasus ini terkandungnya oksigen dalam penyediaan air sangat bagus untuk pengubangan atau pelubangan, kejadian ini bagian dalam ruangan uap dimana kurangnya pergantian air, jalannya air dari drum boiler dan pipa-pipa, pipa air dan economiser. Asam karbon hasil dari karbon dioxida ketika pelarutan dalam air dan bereaksi dengan besi untuk menghasilkan karbon besi. Karbon besi bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan oksida besi kedua. Sejak proses reaksi ini berlangsung di mana karbon dioksida terbebaskan, dengan demikian mempercepat siklus pengkorosian lainnya.

b.  Korosi oleh alam

Satu bagian dari pengubangan atau pelubangan, perluasan area pengkorosian di sebabkan oleh terpisahnya asam-asam dalam air boiler dan terpisahnya asam besar/gemuk dari binatang atau tanaman tenunan dalam air boiler.

c.  Korosi oleh garam

Korosi magnesium klorida pada boiler terjadi sampai berakar. Keadian ini karena terpisahnya hasil asam hidroklorik dalam air boiler dan ini tidak berhenti dalam pelubangan tapi berhenti dalam bentuk karat skala ikan melakukan perluasan, dimana sering terjadi dalam bagian-bagian menunjukkan untuk kuatnya panas dimana gelembung-gelembung udara sukar untuk di lepaskan.

d.  Korosi oleh uap panas yang nerlebihan.

Uap adalah pemisah dalam hidrogen dan oksigen ketika suhu dari permukaan baja naik menjadi 400 degrees centrigrade atau lebih tinggi. Oksigen adalah pengkorosi bagian penampang baja.

E. AIR BOILER DAN AIR PENGISI BOILER

a.      Pengertian air boiler dan air pengisi boiler

Kita memerlukan air yang sangat murni untuk mengisi boiler dan untuk menambah akibat dari kebocoran  yang terjadi dalam peredaran lingkar yaitu memanaskan  —   menguap   —   mengkondensasi dengan maksud memberi energi. Untuk maksud ini berbagai pesawat terdapat dalam peredaran lingkar yaitu ketel uap  —   turbin   —   kondensor dan pesawat bantu lainnya seperti pompa, pemanas muatan, pemanas bahan bakar dan sebagainya.

Selama peredaran lingkar terdapat rugi air 2%, rugi ini harus di ganti. Di kapal laut, hal ini di lakukan degan penguapan air laut. Uap di kondensasi lagi dan sebagai air suling di simpan dalam tanki persediaan, dari tanki ini di masukkan kembali dalam peredaran lingkar tetapi masih banyak kapal mengambil persediaan air pengisi boiler dari darat.

Jadi pengertian dari air pengisi boiler adalah air yang di sediakan untuk menambah air boiler yang telah hilang dalam peredaran lingkar. Sedangkan air boiler adalah air yang telah ikut atau mengalami peredaran dalam siklus terjadinya uap, hingga di kondensasi, dan jadi uap lagi.

b.      Syarat air pengisi boiler

Pada prinsipnya air pengisi harus memenuhi beberapa syarat, yaitu :

• Sejauh mungkin gas O₂ dan CO₂ terbatas, yang terlarut dalam air boiler menyebabkan terjadinya reaksi oksidasi terhadap logam atau pipa besi pada boiler.
• Kadar garam dapur (NaCl dan Na₂SO₄) serendah mungkin sebab garam ini menyebabkan air boiler mendidih.
• Jika air pengisi boiler terjadi endapan, maka harus dalam keadaan yang dapat di keluarkan dari boiler.
• Air pengisi harus bersifat tidak agresif pada besi, cenderung Ph ke arah basa.

c.       Penanganan air boiler dan air pengisi boiler

1.  Pelunakan thermis pada air pengisi boiler

Hal ini dilakukan di luar boiler di dalam apa yang di sebut deaerator, pembuang gas atau pembuang angin. Sebuah alat pemanas muka campur, di mana kondensat di campur dengan uap. Suhu campuran kira-kira 110ºC. Bikarbonat diuraikan sebagai berikut :

Ca(HCO₃)₂   +    Q    ------    CaCO_{3 ¯}    +    H₂O    +    CO_{2 ­}
Mg(HCO₃)₂    +     Q   -------   Mg(OH)_2¯    +     2CO_{2 ­}

CaCO3 dan Mg(OH)2 sebagai lumpur halus oleh air di bawa ke dalam boiler. Dengan zat-zat lainnya dalam air boiler di coagulasi menjadi lumpur halus mengambang yang dengan mudah dapat di kuras.

2.  Pelunakan kimia pada air boiler

Setelah pelunakan thermis, kekerasan sementara hilang, berarti bahwa ion Ca⁺⁺ dan Mg⁺⁺ yang terikat pada HCO₃^– hilang, kini dalam air masih ada Na⁺⁺, SO₄^{– –} dan Cl^–. Ca⁺⁺ dan Mg⁺⁺ harus terikat sedemikian rupa sehingga zat yang tidak menghasilkan endapan yang membahayakan (batu boiler) dan mudah dapat di kuras. Untuk pelunakan kimia ini dapat di pergunakan Na2Co3 (soda), Na2Co3 dalam keadaan tertentu terurai sebagai berikut :

Na2CO3    ------     2Na⁺    +     Co3^{– –}

Dalam boiler timbul CO2 yang tidak dikehendaki, sedangkan Ph air naik, karena ion-ion H⁺ di tarik dari air juga di pertahankan adanya kelebihan PO4^– sebanyak 15 s/d 25ppm PO₄. Pada kelebihan PO₄ tidak ada lagi Ca++ karena diubah menjadi :

2PO₄     +     3Ca⁺⁺     -------      Ca3(PO4)2 ¯

Fosfat kalsium tudak larut dan di singkirkan pada aktu pengurasan. Pelunakan air di katakan di bawah kontrol apabila di pertahankan kelebihan PO4 tertentu untuk Ca⁺⁺ dan Ph tertentu untuk Mg⁺⁺, juga karena alasan lain bahwa air boiler mempunyai Ph tertentu (korosi). Pelunakan air perlu karena pada kondensor yang agak bocor Ca⁺⁺ dan Mg⁺⁺ masuk ke dalam sistem air pendingin. Dengan ini suplai Ca⁺⁺ dan Mg⁺⁺ masuk ke dalam sistem.

3.  Pengawasan terhadap air boiler dan air pengisi boiler.

Pada dasarnya pengawasan yang di lakukan pada air boiler dan air pengisi boiler adalah sama yang meliputi beberapa hal, yaitu :

NO	PEMERISAAN	SATUAN	NILAI
1	PH
2	ALKALINITAS-P
3	ALKALINITAS-M
4	ZAT ASAM
5	HIDRASIN
6	FOSFAT
7	KHLORIDA (Cl)

Sumber : http://tugas2kuliah.wordpress.com/2011/11/29/pengoperasian-boiler-serta-cara-perawatannya/