SISTEM BAHAN BAKAR BOILER

SISTEM BAHAN BAKAR BOILER

Inti dari setiap boiler adalah sistem bahan bakarnya. Masalah penanganan dan penyimpanan bahan bakar dapat membatasi efisiensi seluruh boiler.

Ada tiga bentuk bahan bakar boiler: cair, padat, dan gas. Metode penanganan dan penyimpanan berbeda-beda sesuai dengan jenis bahan bakar yang digunakan.

BAHAN BAKAR GAS

Bahan bakar gas yang bersih dan relatif tidak lembab menghadirkan sedikit kesulitan dalam penanganan. Gas alam adalah contoh utama bahan bakar bersih dan yang paling umum digunakan dalam sistem boiler.

Gas kotor, seperti gas kilang, gas tanur sembur, gas karbon monoksida, dan gas limbah lainnya dari proses, dapat menyebabkan masalah penanganan yang signifikan. Tindakan khusus harus diambil untuk mencegah pelepasan ke atmosfer sekitar, kebakaran, pengendapan saluran bahan bakar, kelembaban, dan pembakaran yang tidak sempurna. Tingkat keparahan masalah tergantung pada kontaminan spesifik di dalam gas.

Scrubber basah, presipitator elektrostatis, dispersan bahan kimia, dan pipa dan tangki lagging yang sesuai dapat digunakan untuk menghilangkan masalah. Scrubber basah dan pengendap elektrostatis menghilangkan kontaminan secara mekanis. Dispersan kimiawi telah digunakan bersama dengan scrubber basah dan presipitator elektrostatis untuk menangani kontaminan yang mengganggu. Karena kebocoran merupakan salah satu perhatian utama dalam penanganan gas, beberapa metode deteksi kebocoran sangat penting. Metode yang dipilih mungkin sesederhana semprotan tipe detektor atau secanggih detector gas yang mudah terbakar dengan alarm, yang dapat dihubungkan ke sistem pemadam kebakaran otomatis.

BAHAN BAKAR PADAT

Bahan bakar padat (termasuk batu bara, kayu, dan limbah padat) menghadirkan beberapa kesulitan penanganan yang sama. Masalah akan terjadi kecuali jika pasokan bahan bakar yang mengalir bebas dan terus menerus dengan ukuran yang sesuai untuk jenis peralatan pembakaran tertentu disediakan.

Sebagian besar masalah dapat diminimalkan atau dihilangkan melalui pemilihan peralatan penanganan bahan bakar yang tepat. Jenis peralatan khusus untuk penanganan, penyimpanan, dan persiapan bergantung pada karakteristik bahan bakar padat yang digunakan.

Karena peralatan yang tepat tidak selalu tersedia, bahan bakar tambahan atau alat bantu telah digunakan untuk meminimalkan masalah. Aditif ini termasuk alat bantu penggilingan, peningkat kelembaban, alat bantu debu, penghambat pembekuan, dan katalis untuk meminimalkan bahan mudah terbakar dalam sistem penanganan abu dan abu terbang.

BAHAN BAKAR CAIR

Bahan bakar cair termasuk minyak sisa, minyak ringan, minyak berat, dan cairan mudah terbakar lainnya. Karena masalah pembuangan residu cairan, semakin banyak variasi cairan yang mudah terbakar sedang dipertimbangkan dan diuji. Gambar 20.1 dan 20.2 mengilustrasikan komponen utama yang masing-masing ditemukan dalam sistem penanganan bahan bakar cair tipikal dan sistem penyimpanan bahan bakar minyak.

Masalah yang dihadapi dalam penanganan, penyimpanan, dan penyiapan bahan bakar cair antara lain kontaminasi air, pembentukan lumpur, hambatan aliran, pertumbuhan biologis, ketidakstabilan, dan sifat korosif. Umumnya, kondisi ini dimanifestasikan sebagai penyumbatan saringan yang berlebihan, aliran yang buruk, peningkatan beban pada pompa bahan bakar, endapan pemanas, endapan saluran bahan bakar, hilangnya ruang penyimpanan, endapan ujung burner, pengotoran burner, kebocoran karena korosi tangki penyimpanan, atomisasi yang buruk, dan masalah pembakaran lainnya. Tabel 20.1 merangkum sifat dan penyebab masalah yang terkait dengan komponen utama sistem penanganan bahan bakar cair; beberapa dari kondisi ini diilustrasikan pada Gambar 20.3 – 20.4 dan 20.5 – 20.6.

AIR

Air dapat menjadi emulsi dalam minyak selama pemrosesan dan juga dapat dimasukkan ke dalam minyak selama penanganan melalui kondensasi, kontaminasi, atau kebocoran. Adanya air dapat menimbulkan banyak masalah:

·         air yang memisah dari minyak umumnya bersifat asam dan dapat dengan mudah menimbulkan korosi pada tangki penyimpanan, terutama pada antarmuka minyak/air

·         air yang terpisah menempati ruang penyimpanan

·         air di burner dapat menyebabkan aliran minyak terputus

·         jika masuk ke sistem pembakaran dalam jumlah yang cukup, air dapat menyebabkan sengatan panas, yang menyebabkan kerusakan pada tungku pembakaran

Sebagian besar air dapat dihilangkan dengan prosedur pengaliran dan penanganan yang cermat. Desain dan pemeliharaan peralatan yang tepat juga dapat meminimalkan kebocoran air, seperti yang diakibatkan oleh pemanas uap atau kebocoran tangki. Untuk meminimalkan kondensasi, lagging dan pemanasan tangki diperlukan.

Aditif yang dipilih dengan benar dapat digunakan untuk mengemulsi sejumlah kecil air (hingga sekitar 1%) secara ekonomis. Air dalam jumlah besar harus dikeluarkan secara fisik dari tangki dengan dikeringkan atau dipompa. Ketika air dalam jumlah besar terdeteksi, sumbernya harus diidentifikasi dan diperbaiki.

Air di tangki penyimpanan dapat dideteksi dengan Bom Bacon. Perangkat ini diturunkan ke dalam tangki dan dibuka untuk memungkinkan pengambilan sampel di titik manapun di bawah permukaan. Sampel kemudian dapat dievaluasi dengan menguji sedimen dasar dan air (BS&W). Menguji air bisa sesederhana menunggu sampel mengendap secara bertahap.

LUMPUR

Lumpur terdiri dari aglomerat berat yang mengendap dikombinasikan dengan bahan tersuspensi dari bahan bakar minyak atau cair. Pembentukan lumpur meningkat ketika bahan bakar minyak dari minyak mentah yang berbeda atau bahan bakar cair dari sumber yang berbeda dicampur. Ketika bahan bakar minyak dipanaskan dalam tangki untuk memastikan aliran yang baik, kemungkinan pembentukan lumpur meningkat. Jika panas cukup tinggi untuk memecah air dalam emulsi minyak, aglomerat yang lebih berat dapat mengendap. Pembentukan lumpur di dalam tangki mengurangi ruang penyimpanan untuk bahan bakar yang dapat digunakan dan menghilangkan bagian dari komponen bahan bakar yang mengandung energi tinggi. Pembersihan saringan yang sering, diperlukan untuk mencegah penurunan tekanan yang tinggi dan memastikan aliran yang baik. Pembentukan lumpur juga dapat menyebabkan pengotoran ujung burner pada pemanas.

Untuk mencampur lumpur yang mengendap dengan bahan bakar baru, ada baiknya mengisi tangki penyimpanan dari bawah. Tangki dengan lagging efektif (insulasi luar) tidak terlalu rentan terhadap penumpukan lumpur. Penyimpanan jangka panjang (lebih dari 7 hari) harus dihindari dan beberapa metode resirkulasi digunakan untuk menjaga campuran aglomerat berat. Jika metode mekanis tidak sepenuhnya efektif dan/atau beberapa tingkat bantuan diperlukan, aditif efektif dalam mendispersikan lumpur, bahkan pada tingkat penggunaan yang rendah.

Banyak keuntungan yang dihasilkan ketika lumpur bahan bakar diminimalkan:

·         Peningkatan kandungan energi dalam bahan bakar meningkatkan efisiensi.

·         Tangki bersih mampu memanfaatkan ruang penyimpanan secara maksimal.

·      Saluran umpan, pemanas, dan pembakar yang bersih sangat penting untuk aliran yang baik dan pembakaran yang baik.

·  Pengondisian bahan bakar yang tepat menghasilkan pola nyala api yang baik, mengurangi kemungkinan penumpukan nyala api.

Aliran bahan bakar yang tepat memungkinkan boiler beroperasi pada kapasitas maksimum dan membantu mengontrol pembentukan endapan di dalam burner. Ini juga memungkinkan operasi pada udara berlebih yang minimum, yang membantu mengontrol slagging dan korosi pada suhu tinggi.

ALIRAN BAHAN BAKAR

Hambatan aliran bahan bakar cair adalah fungsi dari viskositas dan titik alir. Temperatur yang lebih tinggi menurunkan viskositas dan meningkatkan kemampuan bahan bakar untuk mengalir. Penting untuk menjaga kisaran suhu yang benar dalam tangki penyimpanan untuk memastikan aliran bahan bakar yang baik dan mencegah penguapan fraksi minyak ringan.

Salah satu metode yang digunakan untuk mengontrol titik alir melibatkan pencampuran minyak dengan titik alir yang berbeda. Perhatian harus diberikan karena titik aliran campuran bisa lebih tinggi daripada titik alir kedua komponen. Akibatnya, solidifikasi dan kristalisasi dapat terjadi pada bahan bakar, yang sepenuhnya dapat menyumbat pompa bahan bakar. Penyumbatan seperti itu hampir tidak mungkin dihilangkan melalui metode pembersihan normal. Suhu tinggi dan gerakan konstan disarankan jika bahan bakar dengan titik alir tinggi digunakan.

Viskositas juga mempengaruhi atomisasi minyak oleh pembakar. Atomisasi yang tepat membutuhkan viskositas bahan bakar yang lebih rendah daripada yang dibutuhkan untuk aliran bahan bakar yang baik. Viskositas yang lebih rendah ini diperoleh dengan pemanasan. Hanya pemanasan awal yang dapat dilakukan saat minyak berada di dalam tangki penyimpanannya, untuk mencegah penguapan fraksi minyak yang lebih ringan. Setelah pemanasan awal, minyak mengalir ke pemanas in-line di mana ia dipanaskan hingga suhu yang sesuai untuk atomisasi yang baik.

KOROSI TANGKI DAN PERTUMBUHAN BAKTERI

Air yang memisah dari bahan bakar minyak hampir selalu bersifat asam. Meskipun sebagian besar hidrokarbon bersifat protektif, korosi masih dapat ditemukan pada lapisan antarmuka air/minyak. Dalam praktiknya, bahan alkali atau aditif jenis amina ditambahkan untuk melindungi permukaan logam.

Karena bahan bakar minyak yang lebih berat tidak memberikan nutrisi yang menopang kehidupan, mereka jarang mengalami pertumbuhan bakteri. Dalam bahan bakar minyak ringan, seperti bahan bakar diesel, pertumbuhan bakteri telah ditemukan pada antarmuka lapisan air/minyak. Untuk mencegah terjadinya hal ini, perlu menggunakan bahan bakar minyak bebas air atau untuk mencegah pemisahan air dari bahan bakar. Ketika pertumbuhan bakteri tidak dicegah, mereka dapat dikendalikan oleh antimikroba.

Spesimen uji korosi dapat dipasang pada antarmuka lapisan air/minyak untuk memantau korosi, menghilangkan kebutuhan untuk inspeksi peralatan secara berkala. Pemantauan pertumbuhan bakteri memerlukan pengambilan sampel di antar muka air/minyak dan pengujian jumlah bakteri.

MASALAH PERALATAN KHUSUS

Strainer bahan bakar melindungi sistem bahan bakar dari masalah dengan aglomerat berat dan materi tersuspensi. Strainer relatif kasar, karena peregangan halus dapat menghambat aliran bahan bakar dan meningkatkan frekuensi pembersihan yang diperlukan.

Pemilihan pompa bahan bakar harus didasarkan pada padatan tersuspensi yang diantisipasi dalam bahan bakar, bersama dengan jenis aditif yang akan digunakan untuk proteksi kebakaran. Misalnya, pompa diferensial konstan beroperasi pada kecepatan konstan, dan berbagai jumlah minyak yang tidak digunakan disirkulasi ulang karena beban bervariasi. Sirkulasi ulang ini, bersama dengan aditif tertentu, dapat meningkatkan jumlah padatan tersuspensi dalam bahan bakar, sehingga meningkatkan toleransi jarak yang diperlukan.

Nozel burner terpengaruh oleh bahan tersuspensi dan dapat aus. Efek keausan pada nozzle dapat ditentukan dengan observasi pola nyala api atau dengan alat pengukur “go or no-go“.

Pemanas in-line dan ujung burner menimbulkan masalah penyumbatan karena suhu tinggi, yang menyebabkan beberapa pemadatan hidrokarbon yang lebih berat. Masalah dengan in-line heater ditunjukkan oleh penurunan tekanan di seluruh pemanas, penurunan suhu bahan bakar minyak, atau peningkatan tekanan uap yang diperlukan untuk mempertahankan suhu minyak yang sama.

Penanganan bahan bakar yang tepat harus dipertahankan untuk memastikan kondisi optimal dan dengan demikian meminimalkan masalah ini. Selain itu, pembersihan berkala seringkali diperlukan. Jika frekuensi pembersihan yang diperlukan berlebihan, aditif dapat digunakan untuk membantu menjaga agar aglomerat berat tersebar dan mengalir dengan mudah.

KEAMANAN

Bahan bakar cair membutuhkan penanganan yang hati-hati untuk memaksimalkan keamanan. Potensi masalah termasuk kontaminasi dari tumpahan atau kebocoran dan keluarnya uap yang mudah terbakar. Area tangki harus dibendung untuk menampung tumpahan. Untuk mencegah kebakaran, konstruksi tangki khusus diperlukan dan monitor uap yang mudah terbakar harus digunakan. Monitor yang mudah terbakar dapat diintegrasikan ke dalam sistem pemadam kebakaran.