IDM Thermal Oil Heaters
PENGERTIAN THERMAL OIL HEATER
UMUM
- Thermal Oil Heater adalah jenis mesin transfer pemanas dengan mengunakan Thermal Oil Fluid (Oli mineral) sebagai media penghantar panas dan dapat bekerja sampai temperatur 320 °C atau lebih, sesuai spesifikasi Oli nya. Berbeda dengan steam yang mencapai tekanan 70 bar untuk pemakaian temperatur 285 °C, Thermal Oil Heater bekerja hanya pada tekanan pompa sirkulasinya saja sehingga lebih aman dan alat-alat yang membutuhkan pemanasan tidak perlu dirancang dengan konstruksi yang
- Umur kerja Thermal Oil Fluid (pada system TOH yang baik) umumnya lebih dari 5 tahun dan tidak diperlukan penambahan selama tidak ada kebocoran pada pipa-pipa atau peralatan pemanas, dan tidak memerlukan pembersihan karena bagian dalam coil pemanas tidak berkerak seperti pada Steam.
KEUNGGULAN THERMAL OIL HEATER DIBANDINGKAN BOILER STEAM
- Beberapa hal yang bisa dijadikan pertimbangan kenapa harus memilih thermal oil
- Bekerja pada temperatur tinggi dengan tekanan rendah
- Temperatur control yang presisi
- Tidak memerlukan perawatan Oli
- Tidak ada heat losses dari condensate dan blowdown seperti pada steam boiler
- Tidak ada korosi pada bagian dalam pipa TOH
- Biaya pemeliharaan rendah
- Operasional Full Automatic dan mudah sehingga tidak memerlukan operator khusus
DESAIN
- Thermal Oil bisa disuplai dalam konstruksi Vertikal guna menghemat ruangan dan efisien karena mempergunakan Integrated Beberapa jenis burner di desain bisa menggunakan udara panas dengan menggunakan “Air Pre Heater”, yaitu dengan memanfaatkan gas buang sisa pembakaran sehingga pembakaran bahan bakar (cair) lebih sempurna. Atau Thermal Oil di desain Horizontal, tergantung kebutuhan pengguna.
“Heating Coil” terbuat dari Seamless Boiler Tube yang dirol secara continuous. Setiap sambungan las dikerjakan dengan teliti, dan “Pressure Test” dengan media gas sampai 1,5 kali tekanan operasi. Oli mengalir didalam coil dengan kecepatan tertentu untuk menghindarkan overheating, yang dapat mengakibatkan kerusakan Oli akibat terbentuknya arang.
- Gas panas hasil pembakaran memanaskan aliran thermal oil diruang bakar sebagai panas radiasi dan selanjutnya memanaskan oil di coil konveksi melalui sela-sela antar coil dengan kecepatan yang tertentu dalam 3 pass dengan arah berlawanan dengan arah aliran thermal Turbulensi yang dihasilkan oleh gas selama melewati coil menghasilkan meningkatnya effisiensi Heater dan efek pembersihan coil dari jelaga yang mungkin menempel pada bagian luar coil.
INSTRUMENT THERMAL OIL
Setiap unit dilengkapi dengan aksesoris, termasuk didalamnya adalah:
- Heating Coil/unit TOH lengkap dengan cover
- Circulation Pump
- Expansion Tank
- Collecting Tank
- Valve-Valve
- Strainer
- Differential Pressure Switch atau Pressure Gauge with Switch
- Control Panel
“PERHATIAN”
- Thermal oil heater bisa saja menjadi penyebab kecelakaan serius dan hal itu pernah terjadi. Maka pengguna mesin ini harus menjalankannya sesuai procedure. Operator yang menjalankan harus sudah mengikuti pelatihan operator TOH dan mengikuti petunjuk pengoprasian sesuai user manual yang telah diberikan oleh pembuat
PENJELASAN SISTEM
- Thermal oil heater adalah mesin penghasil panas dengan media Oli yang dipanaskan dalam pipa coil. Umumnya thermal oil memiliki instrument yang terdiri dari burner/mesin pembakar bahan bakar, pompa sirkulasi, tangki ekspansi, tangki penyimpanan oli, pipa-pipa dan panel kontrol.
- Coil TOH di desain berbentuk spiral, dipanaskan oleh burner berbahan bakar gas, solar/light oil, heavy oil/residu atau bahan bakar lain yang bertujuan untuk menaikan suhu Oli itu
- Oli yang telah bersirkulasi dipanaskan sampai temperatur 300 0C atau sesuai kebutuhan. Oli dipanaskan dalam pipa coil, kemudian ditransfer ke peralatan lain yang membutuhkan panas tersebut. Setela panas diambil/diserap, maka oli dikembalikan ke heater dengan dorongan pompa
- Expansion tank diperlukan dalam system untuk mengantisipasi peluapan ketika oli Tangki penyimpanan oli (collecting tank) juga dirangkaian dalam system untuk tempat penyimpanan oli, ketika keadaan darurat atau ketika dilakukan pemeliharaan.
KETENTUAN OLI YANG DISARANKAN
- Persyaratan utama Oli untuk transfer panas yang ideal adalah:
- Titik didih tinggi
- Stabilitas panas yang baik
- Titik beku rendah
- Sifat perpindahan panas yang baik
- Tidak mudah teroksidasi
- Tidak beracun dan tidak berbau
- Contoh sifat-sifat Oli TOH adalah:
- Density/kepadatan pada 2000C 760 Kg/m³
- Spesific Heat 4 kJ/kgK
- Flash Point1800C
- Ignition Point/Titik Bakar 3700C
- Boiling point/Titik didih 3300C
- Pour point/titik tuang -180C
- Koefisien Thermal expansion 00076/ 0C
FLUE GAS TEMPERATURE LIMITER
Flue Gas Temperature Limiter merupakan perangkat proteksi pada Thermal Oil Heater yang digunakan untuk memantau dan membatasi temperatur gas buang (flue gas), terutama pada unit berbahan bakar gas maupun liquid fuel.
Temperatur gas buang yang meningkat melebihi batas normal dapat menjadi indikasi adanya gangguan pada proses perpindahan panas, pembakaran, atau kondisi coil Thermal Oil Heater. Karena itu, temperatur flue gas merupakan salah satu parameter penting dalam sistem monitoring dan keselamatan heater.
Fungsi Flue Gas Temperature Limiter
Temperature limiter dapat dikonfigurasikan untuk memberikan alarm dan/atau melakukan burner trip/shutdown ketika temperatur gas buang mencapai batas yang telah ditentukan oleh desain dan prosedur keselamatan.
Peningkatan temperatur flue gas dapat berkaitan dengan beberapa kondisi, antara lain:
- permukaan perpindahan panas mengalami fouling atau deposit;
- aliran thermal oil tidak mencukupi;
- kondisi pembakaran tidak normal;
- heat transfer pada coil menurun; atau
- kondisi abnormal lain pada heater.
Indikasi Kebocoran Thermal Oil pada Coil
Monitoring temperatur gas buang juga dapat membantu dalam mendeteksi kondisi abnormal yang mungkin berkaitan dengan kebocoran thermal oil pada coil. Jika thermal oil bocor ke area furnace atau ruang pembakaran yang panas, fluida dapat terbakar dan menimbulkan asap, deposit karbon, atau jelaga.
Deposit yang terbentuk pada permukaan perpindahan panas dapat menghambat transfer panas. Kondisi tersebut berpotensi menyebabkan kenaikan temperatur lokal maupun perubahan temperatur gas buang.
Namun, kenaikan flue gas temperature tidak boleh digunakan sebagai satu-satunya indikator kebocoran thermal oil. Pemeriksaan juga perlu mempertimbangkan penurunan level expansion tank, kehilangan inventory thermal oil, perubahan tekanan, asap abnormal, kondisi burner, serta inspeksi heater.
Sistem Proteksi Burner pada Thermal Oil Heater
Sistem Proteksi Burner Thermal Oil Heater berfungsi untuk menjaga operasi pembakaran tetap berada dalam batas aman. Ketika temperatur gas buang mencapai high-high temperature set point, sistem interlock dapat melakukan burner trip atau automatic shutdown untuk menghentikan pembakaran dan mencegah overheating berlanjut.
Setelah burner mengalami trip, proses firing tidak boleh dijalankan kembali sebelum penyebab kenaikan temperatur diperiksa dan sistem dinyatakan aman. Pemeriksaan dapat mencakup flow thermal oil, kondisi coil, burner, combustion setting, fouling, indikasi kebocoran thermal oil, serta sensor temperatur gas buang.
Salah satu instrumen yang dapat menjadi bagian dari sistem proteksi burner Thermal Oil Heater adalah Flue Gas Temperature Limiter. Instrumen ini memonitor temperatur gas buang dan dapat digunakan sebagai input alarm maupun interlock sesuai desain sistem keselamatan.
Nilai alarm dan trip Flue Gas Temperature Limiter tidak dapat menggunakan satu angka yang sama untuk seluruh Thermal Oil Heater. Set point harus ditentukan berdasarkan desain heater, temperatur operasi, jenis thermal oil, karakteristik bahan bakar, temperatur flue gas normal, rekomendasi manufacturer, serta prosedur keselamatan yang berlaku.
Dengan kombinasi alarm, safety interlock, burner trip, dan automatic shutdown yang tepat, sistem proteksi burner membantu mendeteksi kondisi operasi abnormal dan mengurangi risiko kerusakan lebih lanjut pada Thermal Oil Heater.
FLAME DETECTOR
Ketika terjadi gagal api pada burner dengan bahan bakar cair atau gas, flame detector akan menangkap sinyal bahwa tidak adanya pembakaran di dalam ruang bakar. Maka flame detector akan memerintahkan burner untuk memutuskan suplai bahan bakar, sehingga tidak terjadi penumpukan bahan bakar di ruang
- Fungsi dari flame detector harus di periksa setiap hari dan dicatat. Tarik sensor api/flame detector dari soketnya lalu diuji dengan menutupi kaca flame detector tersebut, hanya untuk sebatas melihat fungsi system yang seharusnya bahan bakar tidak tersuplai dan berhenti segera secara
THERMAL OIL FLOW LIMITER
Flow limiter adalah peralatan safety untuk membaca aliran dalam coil. Pada umumnya menggunakan “differential pressure switch” yang diinstal pada outlet thermal oil heater. Beberapa pabrikan memasang “pressure gauge with switch” untuk membaca tekanan oli npada coil nya. Apabila tekanan kurang dari yang disarankan atau melebihi tekanan oprasi normal, maka burner akan dimatikan kan secara otomatis. Hal ini terjadi aapabila ditemukan penyumbatan pada pipa Oli atau pompa sirkulasi tidak berjalan
EXPANSION TANK LOW LEVEL
Pada expansion tank disarankan dilengkapi dengan pelampung level Oli. Setiap oli panas yang hilang akibat kebocoran ditunjukan dengan matinya Kebocoran ini biasanya ditemukan di pipa boiler, seal pompa sirkulasi, flange dan pipa di line system. Jika kebocoran ini terjadi didalam tungku pemanas, maka akan mengakibatkan ledakan.
KONTROL THERMAL OIL HEATER
Parameter utama dari thermal oil heater adalah dari temperature Tekanan tidak begitu berpengaruh karena perbedaan tekanan tidak akan mempengaruhi suhu oprasinya. Tekanan dalam system thermal oil pada dasarnya hanya tekanan pompa sirkulasi saja.
- Ketika suhu oli di dalam unit telah mencapai pengaturan batas suhu atas, input panas dari pembakaran burner (atau tungku) akan dihentikan, namun sirkulasi tetap terus Ketika suhu kembali menurun, maka burner akan menyala lagi setelah diperintah nyala oleh temperature controller.
IDM Thermal Oil Heaters
Pengertian Thermal Oil Heater
IDM Thermal Oil Heater merupakan sistem pemanas industri yang menggunakan thermal oil fluid atau heat transfer fluid (HTF) sebagai media untuk membawa energi panas dari heater menuju peralatan proses.
Thermal oil dipanaskan di dalam heater kemudian disirkulasikan menggunakan pompa menuju heat exchanger, reactor jacket, dryer, oven, tank heating, atau peralatan lain yang membutuhkan energi panas.
Sistem Thermal Oil Heater dapat dirancang untuk bekerja pada temperatur tinggi. Batas temperatur aktual harus mengikuti spesifikasi thermal oil, desain heater, film temperature, material konstruksi, flow rate, dan kondisi operasi.
Salah satu karakteristik penting sistem thermal oil adalah kemampuannya menyediakan pemanasan bertemperatur tinggi tanpa mengikuti hubungan tekanan-temperatur saturasi air seperti pada sistem steam.
Namun, Thermal Oil Heater bukan berarti bekerja tanpa tekanan. Tekanan tetap diperlukan untuk mensirkulasikan fluida dan mengatasi pressure drop pada coil, piping, valve, heat exchanger, serta peralatan proses.
Umur Thermal Oil Fluid
Umur pakai Thermal Oil Fluid sangat dipengaruhi oleh kualitas fluida, temperatur operasi, film temperature, flow, oksidasi, kontaminasi, desain expansion tank, kondisi burner, dan praktik maintenance.
Pada sistem yang dirancang dan dioperasikan dengan baik, thermal oil dapat digunakan dalam jangka panjang selama hasil pemeriksaan menunjukkan kondisinya masih memenuhi spesifikasi.
Berbeda dengan sistem berbasis air, thermal oil tidak membentuk mineral scale dengan mekanisme yang sama seperti boiler water. Meskipun demikian, thermal oil tetap dapat mengalami degradasi dan membentuk deposit sehingga inspeksi dan fluid analysis secara berkala tetap diperlukan.
Keunggulan Thermal Oil Heater Dibandingkan Boiler Steam
Pemilihan Thermal Oil Heater vs Steam Boiler harus disesuaikan dengan kebutuhan proses. Keduanya merupakan teknologi pemanas industri, tetapi mempunyai karakteristik yang berbeda.
Studi Banding Thermal Oil Heater vs Steam Boiler
Parameter | IDM Thermal Oil Heater | Steam Boiler |
|---|---|---|
| Media panas | Thermal oil / HTF | Air dan steam |
| Temperatur tinggi | Dapat dicapai sesuai spesifikasi HTF dan desain | Temperatur steam berkaitan dengan tekanan |
| Tekanan operasi | Terutama dipengaruhi sirkulasi dan pressure drop sistem | Dipengaruhi tekanan steam yang dibutuhkan |
| Perubahan fase media | Umumnya tetap cair dalam desain liquid-phase | Air berubah menjadi steam |
| Pompa sirkulasi | Diperlukan | Feedwater/condensate pump umum digunakan |
| Expansion tank | Umumnya diperlukan | Menggunakan sistem feedwater/steam/condensate |
| Water treatment | Tidak menggunakan boiler-water treatment | Umumnya diperlukan |
| Blowdown boiler water | Tidak diperlukan | Umumnya diperlukan |
| Mineral scaling dari boiler water | Tidak terjadi dengan mekanisme yang sama | Harus dikendalikan |
| Condensate return | Tidak ada sistem steam condensate | Umumnya menjadi bagian penting sistem |
| Distribusi panas | Sirkulasi thermal oil | Distribusi steam |
| Direct steam process | Tidak tersedia | Sangat sesuai |
| Maintenance fluida | Monitoring degradasi thermal oil | Monitoring kualitas boiler water |
| Aplikasi | Indirect process heating | Process steam dan heating |
1. Temperatur Tinggi dengan Karakteristik Tekanan Berbeda
Salah satu alasan penggunaan Thermal Oil Heater adalah kebutuhan proses bertemperatur tinggi.
Pada saturated steam, peningkatan temperatur membutuhkan peningkatan tekanan saturasi. Sistem thermal oil memiliki karakteristik berbeda karena heat transfer fluid dapat tetap berada dalam fase cair pada rentang temperatur desainnya.
Dengan demikian, thermal oil dapat menjadi alternatif untuk proses yang membutuhkan temperatur tinggi tetapi tidak membutuhkan steam sebagai media proses.
Tekanan aktual tetap harus dihitung berdasarkan flow rate, pressure drop, elevasi, pompa sirkulasi, dan desain keseluruhan sistem.
2. Tidak Membutuhkan Water Treatment seperti Steam Boiler
Steam Boiler memerlukan pengendalian kualitas air untuk membantu mencegah scale, corrosion, carryover, dan permasalahan kualitas steam.
Thermal Oil Heater tidak menggunakan air sebagai media utama sehingga tidak membutuhkan boiler-water treatment dengan metode yang sama.
Namun, thermal oil tetap membutuhkan monitoring kondisi fluida untuk mendeteksi thermal degradation, oxidation, contamination, moisture, dan pembentukan deposit.
3. Tidak Memerlukan Steam Trap dan Condensate Return
Sistem thermal oil bekerja dengan mensirkulasikan fluida cair dari heater menuju pengguna panas dan kembali lagi menuju heater.
Karena tidak menghasilkan steam sebagai media distribusi, sistem ini tidak membutuhkan steam trap dan condensate return system sebagaimana instalasi steam konvensional.
Hal tersebut dapat menyederhanakan konfigurasi pada aplikasi yang memang hanya membutuhkan indirect heating.
4. Distribusi Temperatur yang Terkontrol
Thermal oil yang bersirkulasi dapat digunakan untuk memasok energi menuju satu atau beberapa pengguna panas.
Dengan desain flow, kontrol temperatur, valve, dan heat exchanger yang tepat, IDM Thermal Oil Heater dapat digunakan untuk proses yang membutuhkan distribusi panas secara terkontrol.
Aplikasinya antara lain:
- reactor dan vessel jacket;
- dryer dan oven industri;
- heat exchanger;
- tank heating;
- asphalt dan bitumen heating;
- industri kimia;
- tekstil;
- makanan dan proses lainnya yang sesuai.
5. Risiko Korosi dan Kerak Memiliki Mekanisme Berbeda
Pada Steam Boiler, kualitas air merupakan faktor penting karena mineral dan zat terlarut dapat berkontribusi terhadap pembentukan scale maupun korosi.
Thermal oil tidak menghasilkan mineral scale seperti boiler water.
Tetapi ini tidak berarti sistem thermal oil bebas deposit. Degradasi fluida akibat temperatur berlebihan dapat menghasilkan low boilers, high boilers, sludge, carbonaceous deposits, atau perubahan sifat fisik fluida.
Karena itu, kualitas thermal oil dan kondisi coil tetap harus diperiksa secara berkala.
6. Maintenance Sistem yang Berbeda
Thermal Oil Heater dapat menghilangkan beberapa komponen maintenance yang terkait dengan sistem steam, seperti boiler-water treatment, steam trap, dan pengelolaan condensate.
Sebagai gantinya, operator perlu memperhatikan:
thermal oil quality, circulation pump, expansion tank, burner atau electric heater, coil, strainer, valve, instrumentasi, kebocoran, serta kondisi piping.
Dengan demikian, Thermal Oil Heater bukan sistem yang “bebas maintenance”, melainkan memiliki jenis maintenance yang berbeda dari Steam Boiler.
Studi Kasus Pemilihan IDM Thermal Oil Heater
Sebagai ilustrasi, sebuah fasilitas industri membutuhkan panas untuk beberapa reactor dan heat exchanger dengan temperatur proses tinggi. Produk tidak membutuhkan kontak langsung dengan steam.
Tim engineering membandingkan Thermal Oil Heater dan Steam Boiler berdasarkan:
heat duty → temperatur supply/return → flow rate → pressure drop → kebutuhan proses → bahan bakar → CAPEX → OPEX → maintenance → keselamatan
Karena kebutuhan utamanya adalah indirect heating dan tidak terdapat kebutuhan direct steam pada proses tersebut, IDM Thermal Oil Heater dapat menjadi salah satu kandidat yang layak dievaluasi.
Sebaliknya, apabila pabrik membutuhkan steam untuk sterilisasi, direct steam injection, humidification, atau steam sebagai utility utama, Steam Boiler dapat menjadi pilihan yang lebih sesuai.
Kesimpulan Studi Banding
Keunggulan Thermal Oil Heater dibandingkan Boiler Steam terutama terlihat pada aplikasi indirect heating yang membutuhkan temperatur tinggi dan tidak memerlukan steam sebagai media proses.
Thermal Oil Heater tidak memerlukan boiler-water treatment, steam trap, atau condensate return dengan cara yang sama seperti sistem steam. Selain itu, karakteristik hubungan temperatur dan tekanannya berbeda dari saturated steam.
Namun, Thermal Oil Heater tidak selalu lebih unggul dari Steam Boiler. Steam tetap mempunyai kelebihan pada proses yang secara langsung membutuhkan steam.
Oleh karena itu, pemilihan IDM Thermal Oil Heater vs Steam Boiler sebaiknya berdasarkan kebutuhan temperatur, heat duty, tekanan, flow, jenis proses, bahan bakar, efisiensi, maintenance, keselamatan, CAPEX, OPEX, serta Total Cost of Ownership (TCO).