Hot Oil Heater Boiler (Thermal Oil Heater)

Hot Oil Heater Boiler, atau lebih dikenal sebagai Thermal Oil Heater, merupakan sistem pemanas industri yang menggunakan minyak termal sebagai media penghantar panas. Sistem ini mampu menghasilkan temperatur tinggi pada tekanan operasi yang relatif rendah sehingga cocok untuk berbagai kebutuhan proses industri.

Thermal Oil Heater Indira dirancang dengan ruang bakar yang lebar agar nyala api tidak mengenai permukaan coil secara langsung. Desain tersebut membantu mencegah terjadinya overheating serta memperpanjang umur coil dan thermal oil.

Keunggulan Thermal Oil Heater Indira

Dibandingkan sistem steam boiler, Thermal Oil Heater memiliki beberapa keunggulan operasional, antara lain:

Tidak membutuhkan instalasi water treatment plant.
Tidak membutuhkan chemical dosing pump.
Dapat mencapai temperatur tinggi dengan tekanan operasi rendah.
Tidak menimbulkan kerak seperti pada sistem boiler air.
Risiko korosi relatif lebih rendah.
Pengoperasian dan pemeliharaan lebih sederhana.
Temperatur proses dapat dikontrol secara stabil.
Efisiensi perpindahan panas relatif tinggi.
Tidak memerlukan operator boiler khusus untuk beberapa konfigurasi, tergantung peraturan dan kapasitas unit.
Dapat menggunakan burner berbahan bakar gas, solar, LPG, CNG, heavy oil, atau dual fuel.

Crude Oil Tank Heating System 16 KL menggunakan sistem Direct Fired dan Thermal Oil Heater — Crude Oil Tank Heating System 16 KL Direct Fired vs Thermal Oil Heater

Penggunaan mineral thermal oil sebagai media penghantar panas juga membantu mengurangi pembentukan kotoran dan kerak. Namun, kualitas thermal oil tetap harus diperiksa secara berkala karena dapat mengalami oksidasi dan degradasi akibat temperatur tinggi.

Konstruksi Thermal Oil Heater Indira

Indira Thermal Oil Heater dirakit menggunakan komponen pilihan yang telah dikenal memiliki kualitas dan keandalan tinggi. Komponen burner, pompa, instrumentasi, valve, dan perangkat kontrol dipilih dari produk yang suku cadangnya mudah diperoleh di Indonesia.

Setiap proses pembuatan dilaksanakan berdasarkan prosedur fabrikasi dan pengendalian kualitas yang ketat. Dengan sistem produksi lokal, jadwal pembuatan dan pengiriman dapat disesuaikan dengan kebutuhan proyek tanpa proses impor unit secara keseluruhan.

Dukungan teknisi profesional, commissioning, start-up, penyediaan spare part, dan layanan purnajual menjadi bagian penting dalam menjaga keandalan unit selama digunakan.

Body Thermal Oil Heater

Body merupakan bagian utama dari Thermal Oil Heater. Pada bagian dalam body terdapat sistem multi-helical coil yang berfungsi sebagai jalur sirkulasi thermal oil.

Ujung coil disatukan pada dua header utama, yaitu:

Header inlet thermal oil.
Header outlet hot thermal oil.

Coil Indira Thermal Oil Heater dibuat menggunakan pipa boiler berstandar internasional. Pembentukan coil dilakukan menggunakan mesin pipe bending tanpa pemanasan langsung agar sifat mekanis dan struktur material pipa tetap terjaga.

Bagian luar body dilengkapi insulasi rockwool untuk mengurangi kehilangan panas. Permukaan insulasi kemudian dilapisi aluminium atau stainless-steel cladding sebagai perlindungan sekaligus memberikan tampilan yang lebih rapi.

Ruang Bakar yang Lebar

Thermal Oil Heater Indira menggunakan desain ruang bakar yang cukup lebar dan disesuaikan dengan bentuk serta panjang nyala api burner.

Desain ruang bakar harus memastikan bahwa:

Nyala api tidak langsung mengenai permukaan coil.
Pembakaran berlangsung secara sempurna.
Distribusi panas pada coil lebih merata.
Temperatur film thermal oil tetap dalam batas aman.
Risiko overheating dan thermal cracking dapat dikurangi.
Gas hasil pembakaran mempunyai jalur perpindahan panas yang optimal.

Pemilihan burner tidak hanya berdasarkan kapasitas panas, tetapi juga harus mempertimbangkan diameter ruang bakar, panjang api, back pressure, jenis bahan bakar, dan kebutuhan turndown.

Expansion Tank

Expansion tank berfungsi menampung pertambahan volume thermal oil ketika temperatur meningkat. Tanki ini juga membantu memisahkan udara yang terperangkap di dalam instalasi dan menjaga tekanan hisap pompa sirkulasi agar tetap stabil.

Fungsi utama expansion tank meliputi:

Menampung ekspansi volume thermal oil.
Membantu proses pelepasan udara dari sistem.
Menjaga kestabilan tekanan instalasi.
Menyediakan cadangan thermal oil.
Mencegah kavitasi pada circulation pump.
Mengurangi kontak thermal oil panas dengan udara.

Desain expansion tank harus menjaga lapisan thermal oil yang bersentuhan dengan udara tetap berada pada temperatur relatif rendah. Kondisi tersebut membantu mengurangi risiko oksidasi dan memperpanjang masa pakai thermal oil.

Circulation Pump

Circulation pump berfungsi mengalirkan thermal oil dari heater menuju equipment proses dan mengembalikannya ke heater.

Kapasitas, head, material, dan temperatur kerja pompa harus disesuaikan dengan desain instalasi Thermal Oil Heater. Flow thermal oil harus dipertahankan pada batas minimum yang telah ditentukan agar aliran di dalam coil tetap turbulen.

Aliran turbulen diperlukan untuk:

Meningkatkan perpindahan panas.
Menjaga distribusi temperatur tetap merata.
Mencegah terbentuknya titik panas pada coil.
Mengurangi risiko kerusakan thermal oil.
Melindungi coil dari overheating.
Menjaga kestabilan temperatur proses.

Pompa sirkulasi yang digunakan harus dirancang khusus untuk fluida temperatur tinggi dan dapat dipilih hingga temperatur operasi sekitar 300–350°C, tergantung merek serta spesifikasi pompa.

Burner tidak boleh dioperasikan apabila circulation pump berhenti atau flow thermal oil berada di bawah batas minimum.

Control Panel Thermal Oil Heater

Control panel merupakan pusat pengaturan dan pengamanan Thermal Oil Heater. Panel digunakan untuk mengoperasikan burner, circulation pump, alarm, serta perangkat pendukung lainnya secara otomatis.

Control panel dapat dilengkapi dengan:

Main circuit breaker.
Magnetic contactor.
Overload relay.
Temperature controller.
Digital temperature indicator.
Burner controller.
Pump selector switch.
Auto/manual selector switch.
Emergency stop.
Pilot lamp.
Buzzer alarm.
Hour meter.
PLC dan HMI sebagai pilihan.
Variable Frequency Drive untuk pompa atau fan.
Terminal interlock dengan mesin proses.

Panel dapat dikembangkan menggunakan sistem PLC untuk mempermudah monitoring temperatur, tekanan, flow, status burner, alarm, dan histori gangguan.

Safety Device Thermal Oil Heater

Sistem pengaman sangat penting karena Thermal Oil Heater bekerja pada temperatur tinggi. Perangkat keselamatan harus mampu menghentikan burner secara otomatis jika terjadi kondisi operasi yang tidak aman.

Perangkat keselamatan yang dapat digunakan antara lain:

Digital temperature controller.
High-temperature limit switch.
Low-flow switch.
Differential pressure switch.
Inlet dan outlet pressure gauge.
Inlet dan outlet temperature indicator.
Chimney high-temperature control.
Low-level switch pada expansion tank.
Burner automatic control.
Flame failure protection.
Gas pressure switch untuk gas burner.
Fuel pressure switch untuk oil burner.
Circulation pump interlock.
Emergency stop.
Alarm dan pilot lamp indicator.
Safety relief valve sesuai kebutuhan desain.
Flow meter atau flow transmitter sebagai pilihan.

Interlock harus memastikan burner tidak dapat menyala apabila pompa sirkulasi belum bekerja atau flow thermal oil belum mencapai nilai minimum yang aman.

Cara Kerja Thermal Oil Heater

Sebelum unit dioperasikan, seluruh instalasi harus diisi thermal oil sampai mencapai level kerja pada expansion tank. Udara yang terperangkap di dalam pipa dan equipment proses harus dikeluarkan secara bertahap.

Urutan kerja Thermal Oil Heater secara umum adalah sebagai berikut:

Thermal oil diisi ke seluruh instalasi.
Circulation pump dijalankan.
Thermal oil bersirkulasi melalui coil dan equipment proses.
Sistem diperiksa untuk memastikan tidak terdapat kebocoran.
Flow dan tekanan sirkulasi harus berada pada kondisi stabil.
Burner mulai melakukan proses ignition.
Nyala burner memanaskan coil di dalam body heater.
Thermal oil menyerap panas dan mengalirkannya menuju equipment proses.
Thermal oil yang telah melepaskan panas kembali menuju heater.
Burner melakukan modulasi sesuai temperatur set point.
Burner berhenti ketika temperatur mencapai batas atas.
Burner kembali bekerja setelah temperatur turun sesuai differential yang ditentukan.

Circulation pump umumnya tetap beroperasi beberapa saat setelah burner berhenti untuk membuang panas yang masih tersimpan di dalam coil dan mencegah overheating.

Aplikasi Thermal Oil Heater

Thermal Oil Heater dapat digunakan pada berbagai proses industri, seperti:

Pemanasan tangki aspal dan bitumen.
Rotary dryer.
Industri minyak goreng dan CPO.
Industri tekstil.
Industri kimia.
Industri cat dan resin.
Mesin hot press.
Pemanasan reaktor.
Industri kayu dan plywood.
Oven dan furnace.
Industri makanan.
Pemanasan marine fuel oil.
Heat exchanger.
Pengeringan produk pertanian.
Industri karet dan plastik.

Perawatan Thermal Oil Heater

Agar unit tetap aman dan efisien, pemeriksaan berkala perlu dilakukan terhadap:

Kualitas dan kondisi thermal oil.
Flow serta tekanan circulation pump.
Kondisi bearing dan mechanical seal pompa.
Temperatur inlet dan outlet.
Sistem pembakaran burner.
Kebersihan ruang bakar dan permukaan coil.
Kondisi insulasi dan cladding.
Level thermal oil pada expansion tank.
Fungsi alarm dan safety interlock.
Kondisi filter dan strainer.
Kebocoran pada flange, valve, dan sambungan pipa.
Temperatur gas buang.
Kinerja sistem kontrol.

Studi Kasus Penerapan Thermal Oil Heater pada Industri

Kebutuhan Pemanasan

Sebuah pabrik membutuhkan sistem pemanas untuk menjaga temperatur proses produksi pada kisaran 250–280°C. Sebelumnya, proses pemanasan menggunakan sistem konvensional yang memiliki beberapa kendala, seperti temperatur tidak stabil, waktu pemanasan lama, dan konsumsi bahan bakar yang relatif tinggi.

Data awal kebutuhan sistem:

Parameter	Data
Kapasitas panas	2.000.000 kcal/jam
Setara kapasitas	±2.326 kW
Temperatur thermal oil masuk	258°C
Temperatur thermal oil keluar	290°C
Perbedaan temperatur	32°C
Tekanan uji coil	12 barg
Flow thermal oil	±180 m³/jam
Head circulation pump	±60 meter
Daya motor pompa	±60 kW
Bahan bakar	Solar
Efisiensi desain	±85%

Pemilihan Thermal Oil Heater

Berdasarkan kebutuhan tersebut, dipilih Indira Thermal Oil Heater berkapasitas 2.000.000 kcal/jam. Unit menggunakan konstruksi multi-helical coil untuk menghasilkan perpindahan panas yang merata dan mempertahankan aliran turbulen di dalam coil.

Spesifikasi utama yang direkomendasikan:

Kapasitas thermal: 2.000.000 kcal/jam
Kapasitas setara: ±2.326 kW
Temperatur operasi maksimum: 290°C
Temperatur desain: 300°C
Material coil: SA-192
Ukuran pipa coil: Ø76,1 × 3,2 mm
Sambungan inlet dan outlet: DN150
Sistem pembakaran: automatic oil burner
Sistem kontrol: automatic temperature control
Insulasi: rockwool dengan metal cladding
Control panel: komponen Schneider atau setara

Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar

Perkiraan konsumsi solar dihitung menggunakan rumus:

$Konsumsi solar = Nilai kalor solar \times Efisiensi Kapasitas panas$

Dengan asumsi:

Kebutuhan panas: 2.000.000 kcal/jam
Nilai kalor solar: ±10.000 kcal/liter
Efisiensi heater: 85%

Maka:

$Konsumsi solar = 10.000 \times 0 , 852.000.000$ $= 235, 3 liter/jam$

pada beban penuh diperkirakan sekitar 235–240 liter/jam. Konsumsi aktual dapat lebih rendah ketika burner beroperasi secara modulating dan temperatur proses telah mencapai set point.

Sistem Sirkulasi Thermal Oil

Circulation pump dipilih berdasarkan kebutuhan flow dan total hambatan instalasi. Untuk kapasitas tersebut, sistem membutuhkan flow sekitar 180 m³/jam dengan head kurang lebih 60 meter.

Pompa yang digunakan harus memenuhi beberapa persyaratan:

Dirancang untuk thermal oil temperatur tinggi.
Memiliki mechanical seal yang sesuai.
Mampu mempertahankan minimum flow heater.
Tidak mengalami kavitasi pada temperatur operasi.
Memiliki kapasitas yang cukup untuk mengatasi pressure drop coil, piping, valve, dan equipment proses.

Flow thermal oil tidak boleh terlalu rendah karena dapat menyebabkan kenaikan film temperature pada permukaan dalam coil. Kondisi ini dapat mempercepat degradasi thermal oil dan menimbulkan overheating pada pipa.

Pengaturan Sistem Pembakaran

Burner dipilih dengan kapasitas yang mampu memenuhi beban panas heater sekaligus mengatasi hambatan ruang bakar. Karena kapasitas proses dapat berubah, burner direkomendasikan menggunakan sistem modulating.

Sistem modulating memberikan beberapa keuntungan:

Kapasitas burner mengikuti kebutuhan panas aktual.
Temperatur outlet thermal oil lebih stabil.
Frekuensi burner hidup dan mati berkurang.
Konsumsi bahan bakar lebih terkendali.
Risiko thermal shock pada coil dapat dikurangi.
Umur komponen burner dan sistem heater lebih panjang.

Bentuk dan panjang nyala api burner juga disesuaikan dengan diameter serta panjang ruang bakar agar api tidak langsung menyentuh coil.

Sistem Expansion Tank

Expansion tank ditempatkan pada posisi tertinggi instalasi. Tangki ini digunakan untuk menampung pertambahan volume thermal oil ketika temperatur meningkat dari kondisi dingin menuju temperatur operasi.

Kapasitas expansion tank ditentukan berdasarkan:

Total volume thermal oil dalam sistem.
Persentase ekspansi thermal oil.
Temperatur awal dan temperatur maksimum.
Ruang kosong untuk ekspansi.
Cadangan level operasi.
Kebutuhan deaerasi sistem.

Expansion tank tidak boleh diisi penuh karena harus tersedia ruang yang cukup untuk menampung pemuaian thermal oil.

Safety Interlock yang Digunakan

Untuk melindungi heater, burner, circulation pump, dan thermal oil, sistem dilengkapi dengan beberapa interlock keselamatan:

Burner tidak dapat menyala sebelum circulation pump bekerja.
Burner berhenti apabila flow thermal oil terlalu rendah.
Burner berhenti apabila temperatur outlet melewati batas maksimum.
Alarm aktif apabila level expansion tank terlalu rendah.
Burner berhenti apabila tekanan bahan bakar tidak sesuai.
Flame failure menyebabkan fuel valve menutup otomatis.
Emergency stop menghentikan sistem pembakaran.
High stack temperature mengaktifkan alarm atau menghentikan burner.
Motor overload menghentikan equipment terkait dan memberikan alarm.

Tahapan Commissioning

Commissioning dilakukan secara bertahap untuk menghindari thermal shock dan memastikan udara serta uap air telah keluar dari instalasi.

Tahapan pekerjaan meliputi:

Pemeriksaan coil, piping, valve, instrumentasi, dan sambungan flange.
Pengisian thermal oil sampai mencapai level operasi.
Menjalankan circulation pump tanpa burner.
Memeriksa flow, tekanan, arah putaran pompa, dan kebocoran.
Mengeluarkan udara yang terperangkap dari sistem.
Menyalakan burner pada kapasitas rendah.
Menaikkan temperatur secara bertahap.
Melakukan proses dehidrasi untuk mengeluarkan kandungan air.
Menguji seluruh alarm dan safety interlock.
Melakukan combustion tuning.
Mengatur temperature set point sesuai kebutuhan proses.
Memberikan pelatihan pengoperasian kepada operator.

Kenaikan temperatur awal tidak dilakukan terlalu cepat. Apabila thermal oil atau instalasi masih mengandung air, pemanasan yang terlalu cepat dapat menimbulkan tekanan, getaran, dan luapan pada expansion tank.

Hasil Penerapan

Setelah Thermal Oil Heater beroperasi dan sistem berhasil mencapai kondisi stabil, diperoleh beberapa peningkatan:

Temperatur proses dapat dipertahankan pada set point.
Distribusi panas menuju mesin produksi menjadi lebih stabil.
Burner dapat mengikuti perubahan beban secara otomatis.
Waktu pemanasan awal menjadi lebih terkendali.
Tidak diperlukan water treatment dan chemical dosing.
Sistem bekerja pada tekanan relatif rendah meskipun temperatur tinggi.
Operator lebih mudah memonitor temperatur, tekanan, dan status equipment.
Risiko kerusakan coil berkurang karena terdapat low-flow dan high-temperature interlock.

Kesimpulan Studi Kasus

Berdasarkan studi kasus tersebut, Indira Thermal Oil Heater 2.000.000 kcal/jam dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan proses hingga temperatur 290°C. Pemilihan circulation pump, burner, expansion tank, diameter piping, control panel, dan safety interlock harus dilakukan sebagai satu kesatuan sistem.

Kapasitas heater tidak boleh ditentukan hanya berdasarkan ukuran mesin proses. Perhitungan juga harus mempertimbangkan massa produk, kenaikan temperatur, waktu pemanasan, kehilangan panas, kebutuhan flow, jenis thermal oil, serta pola operasional pabrik.

Informasi dan konsultasi:

PT Indira Mitra Boiler
Workshop: Tangerang – Indonesia
WhatsApp: +62 813-8866-6204 (Ratman Bejo)
Website: www.indiramitraboiler.co.id
Website: www.idmboiler.co.id
YouTube: Bejo Burner Indonesia