Munculnya generator uap, atau ketel, mengubah kehidupan sehari-hari jauh sebelum inovasi elektronik, dan bisa dibilang memiliki dampak yang lebih besar dampak keseluruhan daripada inovasi yang lebih baru seperti perdagangan online, media sosial, dan nirkabel teknologi. Sulit untuk menghargai sekarang seberapa besar pengubah permainan yang bisa dilakukan dari satu tempat ke tempat lain tanpa kekuatan pribadi atau hewan (misalnya, kereta kuda).
Sekilas, produksi uap dengan sengaja tampak seperti pilihan yang aneh. Melihat dunia seperti anak kecil, uap tampaknya tidak lebih dari limbah cair yang wajib produk dari berbagai proses yang melibatkan pembangkitan panas, dari memasak sekotak pasta hingga menghangatkan koridor a bangunan.
Cara terbaik untuk menghubungkan pikiran Anda dengan nilai uap yang dimanfaatkan dengan benar adalah dengan membayangkan apa yang terjadi ketika sesuatu yang mengepul darinya tiba-tiba tertutup atau secara fisik dicegah untuk mengeluarkan uap tersebut – misalnya, menjepit tutup panci dengan rapat berisi air mendidih bahkan untuk sedetik sebelum melepaskannya.
Dasar-dasar dan Asal Uap Tenaga
Uap adalah uap air, atau lebih umum, bentuk molekul gas. Air terdiri dari atom hidrogen dan oksigen dan memiliki rumus molekul H2HAI. Seperti masalah lain dengan tertentu titik didih, air dapat memasuki fase gas ketika mencapai suhu tersebut (untuk air, 100 C, atau derajat Celcius (212 F, atau derajat Fahrenheit) dan mendapat dorongan energi kecil sehingga dapat mengatasi panas penguapannya, semacam beban yang biasanya harus dibayar materi untuk berpindah antar keadaan (padat, cair atau gas).
Saat ini, peran luas uap yang paling vital adalah dalam pembangkitan tenaga listrik. Tetapi pada akhir tahun 1600-an, ditemukan bahwa lebih mudah untuk membuang air limbah dari tambang ketika dikondensasikan. Dalam prosesnya, ditemukan bahwa proses kondensasi air menciptakan ruang hampa (tekanan negatif sehubungan dengan apa pun yang berada di luar area aktivitas kondensasi). Temuan ini akhirnya diintegrasikan ke dalam mesin dan generator uap modern.
Apa yang Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Uap?
Ada berbagai jenis pembangkit listrik tenaga uap, dengan organisasi dan rincian spesifik lainnya masing-masing tergantung pada tujuan akhir dari pembangkit listrik tenaga uap. Dalam setiap kasus, uap bukanlah tujuan, tetapi sarana untuk menghasilkan daya.
Daripada hanya melepaskan uap ke udara terbuka, dengan tekanan apa pun perbedaan lokal dengan cepat disetrika karena pasokan udara yang tidak terbatas, ia terperangkap dalam semacam ruang dan kekuatannya yang terpendam dilepaskan pada pasokan manusia peralatan.
Di pembangkit listrik, uap dihasilkan dari pembakaran bahan bakar di lingkungan bertekanan tinggi – yaitu boiler. Hal ini terlihat terutama di pembangkit listrik tenaga batu bara, meskipun pada awal abad ke-21 ini telah runtuh kebakaran hebat baik untuk efek polusi langsung maupun kontribusinya terhadap iklim antropogenik perubahan. Uap juga digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir serta di pembangkit listrik tenaga panas matahari.
Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Uap
Meskipun komposisi dan konstruksi boiler dapat bervariasi, komponen intinya sebagian besar sama dan meliputi:
- Tungku: Ruang ini adalah tempat terjadinya pembakaran, dan menampung pembakar dan berbagai perangkat pengatur.
- Pembakar: Ini menyuntikkan campuran udara dan bahan bakar (biasanya batu bara, bahan bakar minyak atau gas alam) ke dalam sistem distribusi untuk mengoptimalkan campuran untuk pembakaran.
- Drum: Ini termasuk drum lumpur yang lebih rendah untuk mengumpulkan sebagian besar limbah padat dan drum uap atas untuk mengumpulkan uap untuk ditempatkan ke dalam sistem distribusi.
- Penghemat: Perangkat ini mengoptimalkan efisiensi operasional dengan memanaskan air umpan ke suhu tertentu sebelum dapat masuk ke badan sistem boiler.
- Sistem distribusi uap: Jaringan katup, tabung, dan sambungan ini disesuaikan untuk tingkat tekanan uap yang dibawa melalui sistem. Uap meninggalkan boiler dengan tekanan yang cukup untuk memberi daya pada proses apa pun yang ada di hilir (mis., pembangkit listrik melalui turbin).
- Sistem air umpan: Elemen penting dari boiler ini memastikan bahwa jumlah air yang masuk ke sistem seimbang dengan yang keluar dari sistem. Ini harus dihitung dalam berat, bukan volume, karena sebagian air adalah uap dan sebagian cair.
Jenis Pembangkit Uap
tabung api. Ini paling sering digunakan dalam proses yang membutuhkan mulai dari 15 hingga 2.200 tenaga kuda (1 hp = 746 watt, atau W). Ketel jenis ini berbentuk silinder, dengan nyala api di rongga tungku itu sendiri dan gas pembakaran itu sendiri disimpan di dalam serangkaian tabung. Ini datang dalam dua desain dasar: punggung kering dan punggung basah.
tabung air. Dalam pengaturan ini, tabung berisi uap, air atau keduanya, sedangkan produk pembakaran melewati bagian luar tabung. Ini sering memiliki beberapa set drum, dan karena mereka menggunakan air yang relatif sedikit, boiler ini menawarkan kemampuan mengukus yang luar biasa cepat.
Komersial. Ini biasanya menampilkan kombinasi watertube, firetube dan desain tahan listrik. Mereka populer di gedung-gedung besar yang membutuhkan sebagian besar suhu konstan, seperti sekolah dan perpustakaan, kantor dan gedung-gedung pemerintah, bandara, kompleks apartemen, perguruan tinggi dan rumah sakit laboratorium penelitian lainnya, dan sebagainya di.
Kondensasi. Boiler kondensasi dapat mencapai tingkat efisiensi termal hingga 98 persen, dibandingkan dengan 70 hingga 80 persen yang dapat dicapai dengan menggunakan desain boiler standar. Tingkat efisiensi tipikal mencapai sekitar 90 persen ketika suhu air kembali pada 110 F atau lebih rendah, dan naik dengan penurunan suhu air kembali setelahnya.
Tabung air fleksibel (flextube). Konstruksi ini sangat tahan terhadap "kejutan panas", menjadikannya pilihan alami untuk penggunaan pemanas. Boiler tabung air fleksibel hadir dalam berbagai input bahan bakar dan sangat cocok untuk aplikasi tekanan rendah baik menggunakan uap atau air panas. (Tidak semua "boiler" benar-benar merebus air!) Ini juga cukup mudah dirawat, dengan akses mudah ke bagian kerja mereka dari luar.
Listrik. Boiler ini terkenal berdampak rendah: bersih, tenang, mudah dipasang, dan kecil dalam kaitannya dengan utilitasnya. Karena tidak ada yang benar-benar terbakar (yaitu, tidak ada api yang perlu dikhawatirkan), ketel listrik sangat sederhana. Tidak ada bahan bakar atau peralatan penanganan bahan bakar dalam campuran, dan karenanya tidak ada pembuangan dan tidak perlu pipa dan port terkait. Selain itu, ini memiliki elemen pemanas yang mudah diganti.
Pembangkit uap pemulihan panas (HRSG). Ini adalah "penukar panas" pemulihan energi inovatif yang memulihkan panas dari aliran gas panas yang lewat. Ini menghasilkan uap yang dapat digunakan untuk menggerakkan proses tertentu atau digunakan untuk menggerakkan turbin uap untuk menggerakkan pembangkit listrik menggunakan elektromagnet. HRSG dibangun di atas fondasi tiga komponen utama – evaporator, superheater, dan economizer.
Uap sebagai Bahan Bakar Reaktor Nuklir
Pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan energi bukan dari pembakaran bahan bakar tetapi dengan pemisahan mekanis dari komponen terkecilnya. Itu adalah cara yang sangat ringan untuk menggambarkan fisi nuklir, di mana atom (dalam hal ini, yang termasuk dalam unsur uranium) dipecah menjadi atom yang lebih kecil, melepaskan sejumlah besar energi.
Energi yang dilepaskan oleh fisi ditangkap dan digunakan untuk memanaskan dan merebus air, dan uap yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan turbin untuk keperluan pembangkit listrik.