Jenis Ketel Uap Lainnya, Ekonomiser, dan Superheater

Penjelasan tentang jenis ketel uap spesialis dan fitur-fitur khusus lainnya.

Generator uap

Dalam banyak aplikasi:

• Jumlah uap yang dibutuhkan terlalu kecil untuk menggunakan ketel shell, yaitu kurang dari 1 000 kg / jam.
• Proses kecil yang membutuhkan uap hanya beroperasi pada shift siang, yang berarti pabrik akan dihidupkan setiap pagi dan dimatikan setiap malam.
• Biaya modal ketel shell konvensional akan berdampak negatif pada kelayakan ekonomis proses.
• Tingkat keahlian di lokasi, sejauh menyangkut ketel uap, tidak setinggi yang dibutuhkan pada sistem uap yang lebih besar. Untuk memenuhi kebutuhan khusus ini, dua jenis ketel uap telah dikembangkan. Ketel koil Ini adalah jenis ketel tabung air ‘sekali lewat’, dan disebut dalam beberapa peraturan sebagai ‘ketel tanpa tingkat air yang dapat dikenali’. Pasokan air ke ketel uap biasanya 10 hingga 15% di atas laju penguapan untuk:
• Memastikan bahwa seluruh air tidak menguap, sehingga memastikan bahwa uap panas berlebih tidak diproduksi.
• Menyediakan sarana untuk membawa TDS air umpan. Jika sarana ini tidak tersedia, garam dalam air umpan akan mengendap di bagian dalam tabung dan mengganggu perpindahan panas, menyebabkan panas berlebih dan akhirnya kegagalan tabung. Jelas, pemisah merupakan komponen penting dari jenis ketel uap ini untuk menghilangkan air terkontaminasi tersebut. Karena merupakan jenis tabung air, ketel ini dapat menghasilkan uap pada tekanan sangat tinggi. Aplikasi tipikal untuk generator uap dan ketel koil meliputi binatu dan pembuatan pakaian, di mana permintaan kecil dan laju perubahan beban lambat.

Ketel uap tanpa tabung vertikal paket

Berbagai model tersedia dengan keluaran dalam rentang 50 hingga 1 000 kg/jam, dan tekanan hingga 10 bar g. Tinggi ketel bervariasi biasanya dari 1,7 m hingga 2,4 m untuk keluaran sekitar 100 kg/jam hingga 1 000 kg/jam masing-masing. Potongan melintang desain ditunjukkan pada Gambar 3.4.2. Perhatikan jalur api ke bawah, dan aksi pusaran. Jalur panas dibalik di bagian bawah ketel dan gas panas naik, melepaskan panas ke sirip. Perhatikan juga jumlah air yang sedikit dalam ketel. Hal ini memungkinkan ketel mencapai suhu operasi dengan sangat cepat, biasanya 15 menit. Namun, jumlah air yang sedikit ini berarti hanya sejumlah kecil energi yang tersimpan dalam ketel, sehingga tidak mudah mengatasi perubahan beban yang tiba-tiba dan berkelanjutan. Jika perubahan beban terjadi lebih cepat dari kemampuan respons ketel, maka tekanan di dalam ketel akan turun dan akhirnya ketel akan mengalami priming dengan air umpan. Hal ini diperburuk oleh area permukaan air yang kecil, yang menghasilkan kecepatan pelepasan uap yang tinggi. Namun, jalur uap secara vertikal naik dan menjauh dari permukaan air berbanding horizontal di atas permukaan air (seperti pada ketel shell), dan ini meminimalkan efeknya.

Ekonomiser

Gas cerobong, setelah melewati ketel utama dan superheater, masih akan panas. Energi dalam gas cerobong ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi termal ketel. Untuk mencapai hal ini, gas cerobong dilewatkan melalui ekonomiser. Ekonomiser adalah penukar panas yang dilalui oleh air umpan. Air umpan dengan demikian tiba di ketel pada suhu yang lebih tinggi dibandingkan jika tidak ada ekonomiser yang dipasang. Energi yang dibutuhkan kemudian lebih sedikit untuk menghasilkan uap. Alternatifnya, jika jumlah energi yang sama disuplai, maka lebih banyak uap yang dihasilkan. Hal ini menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi. Secara umum, peningkatan 10°C pada suhu air umpan akan memberikan peningkatan efisiensi sebesar 2%. Catatan: Karena ekonomiser berada di sisi tekanan tinggi dari pompa umpan, suhu air umpan melebihi 100°C dimungkinkan. Kontrol tingkat air ketel harus bertipe ‘modulasi’ (yaitu bukan ‘hidup-mati’) untuk memastikan aliran air umpan yang kontinu melalui penukar panas. Penukar panas tidak boleh terlalu besar sehingga:

• Gas cerobong didinginkan di bawah titik embunnya, karena cairan yang dihasilkan mungkin bersifat asam dan korosif.
• Air umpan mendidih di dalam penukar panas.

Superheater

Apapun jenis ketel uap yang digunakan, uap akan meninggalkan air di permukaannya dan masuk ke ruang uap. Uap yang terbentuk di atas permukaan air dalam ketel shell selalu jenuh dan tidak dapat menjadi uap panas berlebih di dalam shell ketel, karena terus-menerus bersentuhan dengan permukaan air. Jika uap panas berlebih diperlukan, uap jenuh harus melewati superheater. Ini hanyalah penukar panas di mana panas tambahan ditambahkan ke uap jenuh. Pada ketel tabung air, superheater mungkin merupakan tambahan yang tergantung di area tungku di mana gas panas akan memberikan derajat pemanasan berlebih yang diperlukan (lihat Gambar 3.4.4). Dalam kasus lain, misalnya dalam skema CHP di mana gas buang turbin gas relatif dingin, superheater yang dibakar secara terpisah mungkin diperlukan untuk menyediakan panas tambahan. Jika kontrol yang akurat terhadap derajat pemanasan berlebih diperlukan, seperti halnya jika uap akan digunakan untuk menggerakkan turbin, maka attemerator (desuperheater) dipasang. Ini adalah perangkat yang dipasang setelah superheater, yang menyuntikkan air ke dalam uap panas berlebih untuk mengurangi suhunya.