Tagged: perbandingan bahan bakar dan uap

Selamatkan Manusia, Hentikan Bahan Bakar Boiler!

Sebuah ketel uap harus dilengkapi dengan perlindungan terhadap bahaya energi liar, misalnya ledakan. Ia juga harus dilindungi terhadap bahaya lain penyebab kerusakan parah. Bahaya2 tsb dapat menimbulkan kerugian luar-biasa bagi manusia.

Ada satu set sistem sensor dan perintah, sebagai bagian dari BMS (Boiler Management System) untuk mengimplementasikan perlindungan ini. Pada sisi perintah, salah satunya namanya MFT, Master Fuel Trip.

MFT adalah aksi trip (berhenti-paksa) pada ketel dengan berhenti beroperasi dengan menutup seluruh sistem pasokan bahan-bakar dan pemantikan api (ignitor). Perintah MFT ini muncul jika kondisi ketelnya yang sedang menyala dalam keadaan genting, bahaya. Apa saja kondisi genting / bahaya itu?

A. Tombol perintah Emergency Trip teraktuasi

Operator dapat menilai apakah kondisi boiler genting berbahaya atau tidak. Jika menurut hematnya boiler dalam keadaan genting, berbahaya, maka ia dapat menekan tombol Emergency Trip. Ini akan menerbitkan perintah MFT. Jadi, teraktuasinya tombol ini juga berarti kondisi genting / bahaya boiler, yang informasinya didapat dari kesaksian dan pertimbangan operator.

B. Campuran Udara dan Bahan Bakar –> Campuran Mudah Meledak

B1. Pasokan udara terganggu

Sistem pemasok udara pembakaran, jika terhenti, atau aliran udaranya tidak cukup, menimbulkan akumulasi bahan bakar di dalam ketel. Kondisi ini dapat berlanjut dengan merangkaknya nilai perbandingan udara-bahan bakar ke nilai mudah meledak (di sudut ruang tertentu, atau di seluruh ruangan ketel). Ini terjadi karena proses pencampuran atau homogenisasi tidak terjadi. Kondisi ini semakin berbahaya karena panas masih ada. Nah, sinyal perintah MFT harus diterbitkan sebelum hal-hal yang tidak diinginkan terjadi.

Ketidaksetimbangan sistem pang-kipas-an (draft system) juga berpotensi membahayakan. Tekanan udara ruang ketel dapat menjadi terlalu negatif atau terlalu positif. Ini dianggap sebagai terganggunya kestabilan nilai udara terhadap bahan-bakar. Juga indikasi kemungkinan konstruksi ketel akan rusak parah karena mengempot, atau menggembung.

B2. Pasokan bahan-bakar terganggu

Biasanya bahan bakar pada PLTU kalo tidak batubara, ya solar. Nah, Terhentinya pasokan bahan-bakar ini (walaupun mungkin hanya sebentar) dengan sendirinya akan menerbitkan sinyal MFT. Kalau gangguan pasokan bahan-bakar dibiarkan, bisa jadi ketel akan berada –mungkin berkali-kali– di kondisi campuran bahan bakar-udara mudah meledak. Ini berbahaya lho. Karena pemantikan spontan dapat terjadi secara random, kapan saja, di mana saja.

B3. Api terganggu

Pada saat ketel beroperasi, tidak terdeteksinya api di dalam ketel juga diartikan sebagai bahaya. Jika kondisi ini dibiarkan, bahan bakar yang tidak terbakar akan beterbangan di seluruh ruangan ketel. Jika ada pemantikan spontan (karena panas, bara di pipa ketel (boiler tube) atau di bebatuan-pelapis-ketel (refractory)), maka energi liar dapat terbentuk. Jika api tidak terdeteksi, sinyal MFT akan terbit.

C. Kerusakan Besar Komponen Ketel

C1. Perbandingan Antara Uap Dan Bahan Bakar

Ketel harus dilindungi dari ledakan dan kerusakan-kerusakan parah. Apa saja penyebab kerusakan besar ketel selain karena ledakan pembakaran?

Air di dalam ketel bisa saja kurang. Apa saja faktornya? Pertama, bisa jadi karena sirkulasi air yang sedang dididihkan di dalam ketel tidak cukup. Mungkin pompa sirkulasinya bermasalah. Ini akan menyebabkan pipa pemanas tingkat 1 (waterwall) akan kekurangan air. Kedua, level drum ketel (pemisah air-uap) rendah. Ini akan menyebabkan pasokan ke pemanas tingkat 2 (superheater) ketel akan kekurangan air. Ketiga, gagalnya pasokan uap ke reheater (komponen pemanas tingkat-tiga di dalam ketel).

Sistem kontrol ketel didesain untuk melewatkan air (atau uap) ke dalam pipa pemanas2 dalam jumlah yang cukup dan aman pada nilai panas pembakaran tertentu. Ada tetapan perbandingan aman antara aliran bahan-bakar terhadap aliran uap. Aman dari apa? Aman dari pemanasan berlebih pada pipa logam ketel.

Kalau aliran bahan bakar (yang otomatis mempengaruhi besarnya panas) lebih besar dari aliran uap, maka pipa-pipa ketel dapat menderita panas berlebih (karena tidak ada pendinginan dari air atau uap), dan akhirnya berubah sifat-pipanya. Ini dapat mengakibatkan pipa ini rusak, atau, tidak dapat menahan tekanan air, dan akhirnya meletus.

C2. Gas Air Heater

Pada sistem ketel uap ada komponen yang “menghangatkan” udara pembakaran sebelum dimasukkan ke ketel. Namanya Gas-Air Heater. Komponen ini memutar roda berisi plat-plat logam. Putaran roda akan menyebabkan plat2 ini kadang berada di aliran gas panas keluaran ketel, kadang ada di aliran udara dingin pencampur udara pembakaran. Nah, oleh plat2 tsb, panas dari gas akan dipindahkan ke udara dingin pembakaran tadi. Pasokan udara ke ketel akan menjadi “hangat”, sehingga proses pembakaran menjadi lebih cepat. Apa jadinya jika putaran roda ini terhenti? Plat yang ada di sisi gas panas akan menerima panas berlebih. Ini akan menyebabkan kerusakan roda yang parah. Sebelum ini terjadi, ketel harus dihentikan dengan menerbitkan MFT.

C3. Peralatan Lain

Apakah hanya gas-air heater mati yang dapat menyebabkan sistem menderita kerusakan parah yang menyebabkan perbaikan offline berbulan-bulan yang merupakan sesuatu yang mestinya tidak diinginkan? Tentu tidak. Banyak peralatan yang fungsinya vital. Shut down atau tripnya alat bersifat vital tersebut tidak hanya menyebabkan ketel trip, tetapi menyebabkan kerusakan parah pada sistem.

D. Sistem kontrol terganggu

Kelangsungan “hidup” sistem kontrol ketel juga tidak luput dari perhatian. Tidak normalnya kondisi kelistrikan sistem kontrol juga diartikan sebagai kegentingan pada ketel. Sejak pengawasan ketel secara detail dilakukan oleh sistem kontrol otomatis, jika sistem kontrol ini terganggu, dianggap tidak ada lagi alat untuk mengawasi dan mengatur kondisi aman ketel. Jika kondisi kelistrikan sistem kontrol ketel bermasalah, maka sinyal MFT juga akan diterbitkan.

—————–

Shutdown = berhenti normal. Misalnya, ketika kita mengemudikan mobil, saat itu mobil disebut sedang in-service. Proses shutdown mobil adalah: mobil kita perlambat; mobil kita posisikan lebih ke pinggir jalan; mobil kita rem hingga berhenti; mobil kita rem tangan. Kunci kontak mobil kita posisikan OFF.

Trip = berhenti paksa. Ketika mobil inservice, proses trip itu seperti: tiba-tiba mobil kehabisan bensin. Mobil langsung macet di tengah jalan. Jadi, trip itu berhenti karena kondisi tidak normal akan terjadi atau sedang terjadi. Begitu kurang lebih.