PERANCANGAN KETEL UAP PIPA AIR KAPASITAS 150 TON/JAM TUGAS AKHIR BIDANG KONVERSI ENERGI

PERANCANGAN KETEL UAP PIPA AIR KAPASITAS 150 TON/JAM TUGAS AKHIR

BIDANG KONVERSI ENERGI Diajukan Kepada:

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik

Oleh : RIDO RIDWAN 201010120311053

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

ii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun oleh : Nama : Rido Ridwan NIM : 201010120311053

Yang telah disahkan oleh :

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin

(Ir. Daryono, MT) NIP. 108.8909.0124 Dosen pembimbing I

(Ir. Hery Suprianto, MT) NIP. 108.8709.0049

Dosen pembimbing II

(Ir. Ali Saifullah, MT) NIP. 195712271987031002

iii

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127

Fax. (0341) 460782 Malang 65144

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR

Nama : Rido Ridwan

Nim : 201010120311053

Bidang Keahlian : Konversi Energi

No. ST. Pem. TA : E.2 / 412 / FT/ UMM / XI / 2014

Judul : Perancangan ketel uap pipa air kapasitas 150 ton/jam Pembimbing I : Ir. Hery Suprianto, MT

No. CatatanAsistensi Paraf

Dosen pembimbing I 1 Konsultasi Bab I

2 Lanjut ke Bab II,tekanan diganti tekanan menengah

3 Konsultasi Bab II

4 Cara penulisan refrensi diperbaiki, lanjut ke Bab III

5 Konsultasi Bab IV

6 Cek data entalpi, lanjutkan perhitungan 7 Kesimpulan (Buat Gambar Rancangan) 8 ACC dan Semhas

Malang, 25 April 2015 Dosen pembimbing I

iv

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127

Fax. (0341) 460782 Malang 65144

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR

Nama : Rido Ridwan

Nim : 201010120311053

Bidang Keahlian : Konversi Energi

No. ST. Pem. TA : E.2 / 412 / FT/ UMM / XI / 2014

Judul : Perancangan ketel uap pipa air berkapasitas 150 ton/jam Pembimbing II : Ir. Ali Syaifullah, MT

No. CatatanAsistensi Paraf

Dosen pembimbing II 1 Konsultasi Bab I

2 Latar Belakang,Tujuan dan Rumusan masalah

3 ACC BAB I

4 Cek kembali sumber literature, gambar dan keterangan gambar

5 ACC Bab II

6 Konsultasi Bab III

7 Lanjutkan ke perancangan superheater 8 ACC Bab IV dan Semhas

Malang, 25 April 2015 Dosen pembimbing II

v

LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertandatangan dibawah ini :

Nama : Rido Ridwan

Nim : 201010120311053

Tempat/Tanggal Lahir : Malang, 3 Maret 1992

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Instansi : UniversitasMuhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :

Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “PERANCANGAN KETEL UAP PIPA AIR KAPASITAS 150 TON/JAM” yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya.

Malang, 25 April 2015 Yang menyatakan,

vi

PERANCANGAN KETEL UAP PIPA AIR DENGAN KAPASITAS 150 TON/JAM Rido Ridwan, Pembimbing I: Hery Suprianto Pembimbing II : Ali Syaifullah

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No.246 Telp.(0341) 464318-128 Dax.(0341) 460782 Malang 65144 Abstrak

Salah satu energi yang dibutuhkan untuk menjawab tuntutan dari pertumbuhan industri adalah energi listrik. PLTU yang masih memungkinkan digunakan untuk sekarang ini dan untuk jangka panjang, dikarenakan masih ketersedianya bahan bakar danfaktor-faktor penunjang lainnya. PLTU menggunakan ketel uap dan turbin uap untuk menggerakkan generator listrik untuk menghasilkan energy listrik. Mengetahui berapa kebutuhan bahan bakar untuk menghasilkan uap kering berkapasitas 150 ton/jam dan berapa kalor yang dibutuhkan oleh komponen ketel uap seperti superheater, evaporator, air heater, ekonomiser.

Pada perancangan ketel uap akan dilakukan beberapa tahap perhitungan yang berguna untuk mendapatkan beberapa variable penunjang utama perancangan. Dengan menentukan berapa kapasitas uap yang akan dihasilkan maka bisa dihitung berapa kebutuhan bahan bakar dan jenis bahan bakar yang dipilih. Faktor penunjang perancangan lainnya yaitu menganalisis proses pembakaran dan perpindahan kalor dalam ketel uap. Setelah melakukan perhitungan dengan seksama maka bisa ditentukan berapa ukuran komponen-komponen utama ketel uap.

Hasil yang didapat untuk menghasilkan kapasitas uap sebesar 150 ton/jam bahan bakar yang diperlukan sebesar 150 ton/jam. Bahan bakar yang digunakan berupa batubara jenis gas-coal yang memiliki LHV = 6806 kkal/kg. Volume ruang bakar yang diperlukan untuk proses pembakaran sebesar 452 m³. Dalam merencanakan sebuah ketel uap, sebaiknya memperhatikan jenis ketel uap yang akan direncanakan serta ketel uap yang direncanakan dimanfaatkan untuk industri apa.

vii

PERANCANGAN KETEL UAP PIPA AIR DENGAN KAPASITAS 150 TON/JAM Rido Ridwan, Pembimbing I: Hery Suprianto Pembimbing II : Ali Syaifullah

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Raya Tlogomas No.246 Telp.(0341) 464318-128 Dax.(0341) 460782 Malang 65144

Abstract

One of energy which required to respond demand of industri growth is electric energy. Steam Boiler power plan which still enable used today and for long term, because still availability fuel and another supporting factors. Steam boiler power plan used steam boiler and steam turbine drive generator for produce electric energy. To know how many fuel needed to produce superheated steam 150 ton/hour capacity and how many calor needed by boiler components like superheater, evaporator, air heater, and economiser.

Steam boiler Design will do several step calculations that useful to get some the main supporting variable design. By determine how much steam capacity to be produce it can be calculated how much fuel needs and selected fuel type. Other supporting factors of design is analyze burning proses and steam boiler heat transfers. After calculation by carefully then it could be select how much size of steam boiler main components.

The results obtained to produce steam 150 ton/hour capacity fuel needs amount 15 ton/hour. Fuel which used is gas-coal it has Low Heat Transfer (LHV) = 6806 cilocal/kg. The volume of combustor required for burning process amount 452 m³. Steam boiler design should notice type of steam boiler will be plan along utilized for what any industry.

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syuku rkepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN KETEL UAP PIPA AIR KAPASITAS 150 TON/JAM” ini akhirnya dapat terselesaikan.

Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini.Ungkapan terima ksi htersebut disampaikan kepada :

1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan.

2. Bapak Ir. Hery Suprianto. MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 3. Bapak Ir. Ali Saifullah. MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini.

4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM. 5. Bapak Budiono, SSi. MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM. 6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan

ix

7. Teman – teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A, B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini.

8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semuannya.

Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim – Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.

Malang, 25 April 2015

x DAFTAR ISI

COVER………i

POSTER………..ii

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI……….iii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I………….………iv

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II………….………v

LEMBAR PERNYATAAN………..vi

ABSTRAK………vii

KATA PENGANTAR………...ix

DAFTAR ISI………..xi

DAFTAR GAMBAR………xv

DAFTAR TABEL………...xvi

DAFTAR PUSTAKA………xviii

BAB I………...1

PENDAHULUAN………...1

1.1 Latar belakang………...1

1.2 Rumusan masalah……….3

1.3 Tujuan penelitian………...4

xi BAB II

TINJAUAN PUSTAKA……….4

2.1 Mesin Kalor...………5

2.2 Ketel Uap…...………...5

2.3 Klasifikasi Ketel Uap..………..8

2.4 Bagian-bagian Utama ketel uap…..……...………11

2.4.1 Ruang Bakar..………...11

2.4.2 Pipa Waterwall..………...10

2.4.3 Pipa Superheater..………...12

2.4.4 Pipa Back Pass…...………....15

2.4.5 Drum Ketel...15

2.4.6 Ekonomiser...16

2.4.7 Pemanas Udara atau Air Heater...17

2.5 Proses Pembentukan Uap...………..19

2.6 Bahan Bakar Ketel dan Reaksi Pembakaran………...……….24

2.6.1 Nilai Kalor Bahan Bakar...24

2.6.2 Kebutuhan Bahan Bakar dan Udara Pembakaran...25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN……….27

3.1Metode Penulisan...………..27

3.2 Perancangan Ketel Uap…...……….27

xii

3.2.2 Perhitungan Dimensi….……….27

3.3 Gambar Rancangan…....………..28

3.4 Diagram Alir Rancangan...29

BAB IV PEMBAHASAN DAN PERHITUNGAN…...………30

4.1 Perhitungan Nilai Kalor..………30

4.2 Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar….………31

4.3 Proses Pembakaran...32

4.3.1 Kebutuhan Udara Pembakaran...32

4.3.2 Perthitungan Gas Asap...33

4.4 Keseimbangan Panas...34

4.4.1 Panas Berguna...34

4.4.2 Kerugian-kerugian Panas...35

4.5 Perencanaan Pembagian Panas...37

4.5.1. Panas yang terjadi di Ruang Bakar...37

4.5.2. Panas yang diperlukan Ketel Uap...38

4.5.3. Suhu Gas Asap pada Dapur...41

4.6 Ruang Bakar...43

4.6.1 Ukuran Rangka Bakar Rantai...45

4.6.2 Perpindahan Panas pada Ruang Bakar...47

4.7 Pipa WaterWall...48

4.7.1 Ukuran dan Jumlah Pipa...48

xiii

4.7.3 Panas yang Diserap Pipa Water Wall...52

4.8 Pipa Superheater...55

4.8.1 Panas yang Diserap Pipa Superheater...55

4.8.2 Temperatur Gas Asap Meninggalkan Superheater...56

4.8.3 Ukuran Pipa Superheater...57

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………61

5.1Kesimpulan………...61

5.2Saran……….…………62

LAMPIRAN DAFTAR PUSTAKA DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 : Ketel Uap...……….6

Gambar 2.2 : Salah satu PLTU di Indonesia...7

Gambar 2.3 : Perbandingan antara PLTU dan PLTN...8

Gambar 2.4 : Salah satu ketel uap type pipa api...………...9

Gambar 2.5 : Ketel uap pipa air...………..10

Gambar 2.6 : Bentuk Ruang Bakar tungku di Bawah...11

Gambar 2.7 : Pipa waterwall...………...13

xiv

Gambar 4.1 : Ruang Bakar Dan Rantai Bakar yang Direncanakan...46

Gambar 4.2 : Ukuran dan Jarak Pipa Water Wall...51

Gambar 4.3 : Waterwall Pada Ruang Bakar...52

Gambar 4.4 : Header dan ukuran pipa superheater...59

Gambar 4.5 : Gambar Pipa Superheater...60

DAFTAR TABEL Tabel 1.1 : Spesifikasi Ketel...………...3

xv DAFTAR PUSTAKA

 Babcock and Wilcox, 1972, “Steam It’s Generation and Use”, Newyork

 Djoksetyardjo M.J., 2006, Ketel Uap, Cetakan Keenam, Jakarta.  Djokosetyardjo M.J., 1990. “Pembahasan Lanjut Tentang Ketel

Uap”, Cetakan Pertama, Jakarta.

 J.P. Holman alih bahasa E.Jasifi, 1988, “Perpindahan Kalor”, edisi keenam, Jakarta.

 Syamsir A. Muin, 1992, “Pesawat-pesawat Konversi Energi II (Ketel Uap)”, cetakan pertama, Jakarta.

 P. Shyakin, 1988, “Turbin Kukus”, Erlangga, Jakarta.

 Puji Harianto, 2011, “Perencanaan Ketel Uap untuk Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit”, Tugas Akhir Universitas Islam Riau, Pekanbaru.

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Pada dewasa ini dimana industri semakin tumbuh dan berkembang, maka kebutuhan energi juga semakin meningkat. Hal ini mendorong terciptanya suatu teknologi-teknologi baru untuk menghasilkan energi yang menguntungkan dan lebih efisien. Salah satu energi yang dibutuhkan untuk menjawab tuntutan dari pertumbuhan industri adalah energi listrik.

Energi listrik merupakan kebutuhan bagi kehidupan modern yang menjadi syarat bagi suatu kehidupan yang layak dan untuk perkembangan industri yang maju. Beberapa pusat pembangkit listrik yang masih banyak digunakan dewasa ini yaitu PLTA, PLTD, PLTU, PLTG, PLTGU, dan beberapa pembangkit lain yang menggunakan energi alternatif. Tetapi di antara pembangkit-pembangkit tersebut, PLTU yang masih memungkinkan digunakan untuk sekarang ini dan untuk jangka panjang, dikarenakan masih ketersedianya bahan bakar dan factor-faktor penunjang lainnya. PLTU menggunakan ketel uap dan turbin uap untuk menggerakkan generator listrik untuk menghasilkan energy listrik.

Selain untuk menghasilkan listrik, uap panas yg dihasilkan ketel uap juga mampu untuk memutar alat atau mesin lainnya, seperti alat penunjang produksi dalam suatu industri, sebagai penggerak pompa air, kompresor, penggerak konveyor batu bara, dan lain-lain yang mampu dikerjakan oleh ketel uap dan turbin uap. Ketel uap yang akan dirancang disesuaikan dengan penggunaannya,

2

bila digunakan untuk pembangkit listrik dan untuk menggerakkan mesin-mesin di industri maka diperlukan ketel uap yang menghasilkan uap berkapasitas besar agar penggunaan ketel uap tersebut lebih efisien dan mencapai tujuan yang diinginkan.

Ketel uap merupakan pembangkit tenaga yang berfungsi untuk menghasilkanuap dengan jalan memberi sejumlah energi panas melalui proses pembakaran bahan bakar pada fluida air yang terdapat pada ketel uap. Pada umumnya bahan bakar yang digunakan pada ketel uap adalah batu bara, residu, dan bagasse ( ampas tebu ).

Salah satu hal penting lainnya yaitu tersedianya bahan bakar yang melimpah selain gas alam dan minya bumi ataupun energi alternatif lainnya demi kelangsungkan pembangkit energi itu sendiri, serta biaya perawatan dan invesati. Batu bara adalah salah satu energi yang masih tersedia melimpah di Indonesia. Penggunaannya juga belum maksimal, sehingga menjadi bahan bakar ketel uap adalah satu cara memaksimalkan penggunaan batu bara di negeri ini. Selain harganya yang lebih murah dari gas alam dan minyak bumi, batu bara memberi banyak keuntungan pada faktor-faktor tertentu secara teknis dan non-teknis.

Menurut Shields, Carl D (1971) bahwa kapasitas ketel uap pipa air dapat dibagi menjadi seperti pada tabel 1.1 di bawah ini.

3

Tabel 1.1 Spesifikasi ketel Ketel pipa air ;

1. Horizontal straight tube boiler :

a) Box header b) Longitudinal

drum 2. Bent tube boiler :

a) 2 drum b) 3 drum c) 4 drum

Tekanan (bar)

11 ÷ 17 10 ÷ 40

8 ÷ 120 8 ÷ 40 11 ÷ 57

Kapasitas uap (ton/jam)

1,8 ÷ 22,5 4 ÷ 30

5 ÷ 300 5 ÷ 300

4,5

Berdasarkan tabel di atas untuk merancang ketel uap yang direncanakan berkapasitas sebesar 150 ton/jam dan tekanan uap sebesar 30 bar maka dipilih ketel uap pipa air tipe Bent Tube Boiler 2 drumskarena spesifikasi ketel memenuhi syarat perancangan.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang dapat di ambil adalah sebagai berikut :

1. Menghitung berapa kebutuhan bahan bakar untuk menghasilkan uap kering berkapasitas 150 ton/jam dan berapa kalor yang dibutuhkan oleh komponen ketel uap seperti: ruang bakar, pipa waterwall, pipa superheater.

2. Menghitung dimensi komponen utama ketel uap seperti : ruang bakar,pipa waterwall, pipa superheater.

4

1.3. Tujuan Perencanaan

Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan yang di dapat adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui berapa kebutuhan bahan bakar untuk menghasilkan uap kering berkapasitas 150 ton/jam dan berapa kalor yang dibutuhkan oleh komponen ketel uap seperti: ruang bakar, pipa waterwall, pipa superheater.

2. Mengetahui dimensi komponen utama ketel uap seperti : ruang bakar, pipa waterwall, dan pipa superheater.

1.4. Batasan Masalah

Karena permasalahan dalam perancangan ketel uap sangat meluas dan

kompleks maka didalam perencanaan ini lebih mengarah dan ditekankan pada hal-hal sebagai berikut :

1. Analisa kebutuhan udara dan gas asap.

. 2. Kebutuhan kalor dan kebutuhan bahan bakar.

3. Perancangan hanya meliputi komponen utama : ruang bakar, pipa waterwall, dan pipa superheater.

xiv

Gambar 4.1 : Ruang Bakar Dan Rantai Bakar yang Direncanakan...46

Gambar 4.2 : Ukuran dan Jarak Pipa Water Wall...51

Gambar 4.3 : Waterwall Pada Ruang Bakar...52

Gambar 4.4 : Header dan ukuran pipa superheater...59

Gambar 4.5 : Gambar Pipa Superheater...60

DAFTAR TABEL Tabel 1.1 : Spesifikasi Ketel...………...3

xv

 Babcock and Wilcox, 1972, “Steam It’s Generation and Use”, Newyork

 Djoksetyardjo M.J., 2006, Ketel Uap, Cetakan Keenam, Jakarta.  Djokosetyardjo M.J., 1990. “Pembahasan Lanjut Tentang Ketel

Uap”, Cetakan Pertama, Jakarta.

 J.P. Holman alih bahasa E.Jasifi, 1988, “Perpindahan Kalor”, edisi keenam, Jakarta.

 Syamsir A. Muin, 1992, “Pesawat-pesawat Konversi Energi II (Ketel Uap)”, cetakan pertama, Jakarta.

 P. Shyakin, 1988, “Turbin Kukus”, Erlangga, Jakarta.

 Puji Harianto, 2011, “Perencanaan Ketel Uap untuk Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit”, Tugas Akhir Universitas Islam Riau, Pekanbaru.

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Pada dewasa ini dimana industri semakin tumbuh dan berkembang, maka kebutuhan energi juga semakin meningkat. Hal ini mendorong terciptanya suatu teknologi-teknologi baru untuk menghasilkan energi yang menguntungkan dan lebih efisien. Salah satu energi yang dibutuhkan untuk menjawab tuntutan dari pertumbuhan industri adalah energi listrik.

Energi listrik merupakan kebutuhan bagi kehidupan modern yang menjadi syarat bagi suatu kehidupan yang layak dan untuk perkembangan industri yang maju. Beberapa pusat pembangkit listrik yang masih banyak digunakan dewasa ini yaitu PLTA, PLTD, PLTU, PLTG, PLTGU, dan beberapa pembangkit lain yang menggunakan energi alternatif. Tetapi di antara pembangkit-pembangkit tersebut, PLTU yang masih memungkinkan digunakan untuk sekarang ini dan untuk jangka panjang, dikarenakan masih ketersedianya bahan bakar dan factor-faktor penunjang lainnya. PLTU menggunakan ketel uap dan turbin uap untuk menggerakkan generator listrik untuk menghasilkan energy listrik.

Selain untuk menghasilkan listrik, uap panas yg dihasilkan ketel uap juga mampu untuk memutar alat atau mesin lainnya, seperti alat penunjang produksi dalam suatu industri, sebagai penggerak pompa air, kompresor, penggerak konveyor batu bara, dan lain-lain yang mampu dikerjakan oleh ketel uap dan turbin uap. Ketel uap yang akan dirancang disesuaikan dengan penggunaannya,

bila digunakan untuk pembangkit listrik dan untuk menggerakkan mesin-mesin di industri maka diperlukan ketel uap yang menghasilkan uap berkapasitas besar agar penggunaan ketel uap tersebut lebih efisien dan mencapai tujuan yang diinginkan.

Ketel uap merupakan pembangkit tenaga yang berfungsi untuk menghasilkanuap dengan jalan memberi sejumlah energi panas melalui proses pembakaran bahan bakar pada fluida air yang terdapat pada ketel uap. Pada umumnya bahan bakar yang digunakan pada ketel uap adalah batu bara, residu, dan bagasse ( ampas tebu ).

Salah satu hal penting lainnya yaitu tersedianya bahan bakar yang melimpah selain gas alam dan minya bumi ataupun energi alternatif lainnya demi kelangsungkan pembangkit energi itu sendiri, serta biaya perawatan dan invesati. Batu bara adalah salah satu energi yang masih tersedia melimpah di Indonesia. Penggunaannya juga belum maksimal, sehingga menjadi bahan bakar ketel uap adalah satu cara memaksimalkan penggunaan batu bara di negeri ini. Selain harganya yang lebih murah dari gas alam dan minyak bumi, batu bara memberi banyak keuntungan pada faktor-faktor tertentu secara teknis dan non-teknis.

Menurut Shields, Carl D (1971) bahwa kapasitas ketel uap pipa air dapat dibagi menjadi seperti pada tabel 1.1 di bawah ini.

3

Tabel 1.1 Spesifikasi ketel

Ketel pipa air ;

1. Horizontal straight tube boiler :

a) Box header b) Longitudinal

drum 2. Bent tube boiler :

a) 2 drum b) 3 drum c) 4 drum

Tekanan (bar)

11 ÷ 17 10 ÷ 40

8 ÷ 120 8 ÷ 40 11 ÷ 57

Kapasitas uap (ton/jam)

1,8 ÷ 22,5 4 ÷ 30

5 ÷ 300 5 ÷ 300

4,5

Berdasarkan tabel di atas untuk merancang ketel uap yang direncanakan berkapasitas sebesar 150 ton/jam dan tekanan uap sebesar 30 bar maka dipilih ketel uap pipa air tipe Bent Tube Boiler 2 drumskarena spesifikasi ketel memenuhi syarat perancangan.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang dapat di ambil adalah sebagai berikut :

1. Menghitung berapa kebutuhan bahan bakar untuk menghasilkan uap kering berkapasitas 150 ton/jam dan berapa kalor yang dibutuhkan oleh komponen ketel uap seperti: ruang bakar, pipa waterwall, pipa superheater.

2. Menghitung dimensi komponen utama ketel uap seperti : ruang bakar,pipa waterwall, pipa superheater.

1.3. Tujuan Perencanaan

Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan yang di dapat adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui berapa kebutuhan bahan bakar untuk menghasilkan uap kering berkapasitas 150 ton/jam dan berapa kalor yang dibutuhkan oleh komponen ketel uap seperti: ruang bakar, pipa waterwall, pipa superheater.

2. Mengetahui dimensi komponen utama ketel uap seperti : ruang bakar, pipa waterwall, dan pipa superheater.

1.4. Batasan Masalah

Karena permasalahan dalam perancangan ketel uap sangat meluas dan

kompleks maka didalam perencanaan ini lebih mengarah dan ditekankan pada hal-hal sebagai berikut :

1. Analisa kebutuhan udara dan gas asap. . 2. Kebutuhan kalor dan kebutuhan bahan bakar.

3. Perancangan hanya meliputi komponen utama : ruang bakar, pipa waterwall, dan pipa superheater.