Thermal Oil Heater 1.000.000 Kcal/Jam IDM Indonesia

Thermal Oil Heater 1.000.000 kcal/jam merupakan sistem pemanas industri yang menggunakan thermal oil sebagai media pemindah panas. Unit ini dirancang untuk memenuhi kebutuhan proses bertemperatur tinggi tanpa menggunakan tekanan uap yang tinggi seperti pada steam boiler.

Kapasitas 1.000.000 kcal/jam setara dengan sekitar:

1.000.000 kcal/jam×1,163=1.163.000 

Dengan demikian, kapasitas termalnya setara dengan kurang lebih 1.163 kW atau 1,163 MW.

Thermal Oil Heater IDM dapat digunakan untuk pemanasan reaktor, tangki minyak, mesin hot press, rotary dryer, oven industri, heat exchanger, pengolahan aspal, industri kimia, tekstil, makanan, plywood, karet, dan berbagai proses lainnya.

Sistem dirancang sebagai satu paket yang terdiri atas body heater, coil, burner, pompa sirkulasi, expansion tank, collection tank, panel kontrol, chimney, valve, strainer, gasket, serta perlengkapan keselamatan.

Pengertian Thermal Oil Heater 1 Juta Kcal/Jam

Thermal Oil Heater 1 juta kcal/jam adalah mesin pemanas yang membakar bahan bakar untuk memanaskan fluida thermal oil di dalam coil. Fluida panas kemudian dialirkan oleh circulation pump menuju peralatan produksi.

Setelah energi panasnya diserap oleh proses, thermal oil kembali ke heater untuk dipanaskan ulang. Siklus ini berlangsung secara tertutup dan kontinu selama sistem beroperasi.

Berbeda dari steam boiler, thermal oil tidak perlu mengalami perubahan fase menjadi uap. Oleh karena itu, sistem dapat mencapai temperatur tinggi dengan tekanan operasi yang relatif lebih rendah. Namun, seluruh komponen tetap harus dirancang berdasarkan temperatur, tekanan, karakteristik fluida, dan standar keselamatan yang sesuai.

Temperatur maksimum fluida pada unit ini direncanakan mencapai 280°C, sedangkan temperatur desain coil adalah 300°C. Selisih tersebut memberikan batas desain terhadap temperatur operasi normal.

Cara Kerja Thermal Oil Heater

Proses kerja thermal oil heater dimulai ketika circulation pump mengalirkan thermal oil melalui coil pemanas. Flow switch atau differential pressure switch memastikan bahwa aliran telah mencapai batas aman sebelum burner diizinkan menyala.

Setelah aliran stabil, burner menjalankan urutan berikut:

1. Panel menerima permintaan pemanasan.
2. Pompa sirkulasi mulai beroperasi.
3. Sistem memeriksa aliran thermal oil.
4. Combustion fan melakukan pre-purge.
5. Sistem ignition menyalakan bahan bakar.
6. Flame detector memastikan api telah terbentuk.
7. Burner menaikkan kapasitas secara bertahap.
8. Gas hasil pembakaran memanaskan permukaan coil.
9. Thermal oil menyerap panas di dalam coil.
10. Fluida panas dialirkan menuju proses.
11. Thermal oil kembali ke heater melalui jalur return.
12. Burner menyesuaikan kapasitas berdasarkan temperatur outlet.

Ketika temperatur mencapai set point, burner akan menurunkan kapasitas atau berhenti, tergantung sistem pengaturannya. Namun, circulation pump biasanya tetap beroperasi untuk menjaga aliran dan mencegah panas terperangkap di dalam coil.

Data Teknis Thermal Oil Heater 1.000.000 Kcal/Jam

Berikut spesifikasi umum unit Thermal Oil Heater IDM kapasitas 1.000.000 kcal/jam:

Spesifikasi tersebut merupakan data awal. Nilai final perlu dikonfirmasi melalui approved drawing, perhitungan hidraulik, datasheet burner, karakteristik thermal oil, dan kondisi proses pelanggan.

Coil Pipe Heater SA-192

Coil merupakan bagian utama yang menerima panas dari proses pembakaran. Thermal oil mengalir di dalam coil, sedangkan gas panas mengalir di sekitar permukaan luarnya.

Unit ini menggunakan pipa coil berukuran 76,1 × 3,2 mm dengan material SA-192. Namun, pemilihan material akhir tetap harus dikaji berdasarkan temperatur metal, tekanan desain, metode fabrikasi, corrosion allowance, standar desain, dan rekomendasi fluida.

Pemeriksaan coil dapat mencakup:

• Verifikasi material certificate
• Pemeriksaan dimensi
• Visual inspection
• Pemeriksaan hasil pengelasan
• Dye penetrant test
• Radiographic test jika disyaratkan
• Hydrostatic test
• Pemeriksaan kebocoran
• Dokumentasi fabrikasi

Kecepatan thermal oil di dalam coil harus cukup tinggi untuk menjaga aliran turbulen. Aliran yang terlalu rendah dapat menyebabkan temperatur film meningkat dan mempercepat degradasi thermal oil.

Temperatur Desain dan Temperatur Operasi

unit adalah 300°C, sedangkan temperatur maksimum thermal oil direncanakan sekitar 280°C. Temperatur operasi normal sebaiknya selalu berada di bawah batas desain.

Selain temperatur outlet, sistem perlu memantau:

• Temperatur thermal oil inlet
• Temperatur thermal oil outlet
• Temperatur gas buang
• Temperatur permukaan coil
• Temperatur expansion tank
• Selisih temperatur supply dan return
• Temperatur proses

Kenaikan temperatur yang tidak normal dapat menunjukkan aliran thermal oil terlalu rendah, permukaan coil kotor, kapasitas burner terlalu tinggi, sensor bermasalah, atau terdapat penyumbatan pada sistem.

Perbedaan Temperatur Supply dan Return

Data awal mencantumkan perbedaan temperatur antara inlet dan outlet sebesar 32°C. Nilai tersebut harus diperiksa bersama debit aktual, densitas, dan kalor jenis thermal oil.

Rumus kapasitas panas fluida adalah:

Q=m˙×Cp×ΔTQ=\dot{m}\times C_p\times\Delta T

Keterangan:

• QQ = kapasitas panas
• m˙\dot{m} = laju aliran massa
• CpC_p = kalor jenis thermal oil
• ΔT\Delta T = perbedaan temperatur supply dan return

Apabila flow pompa 140 m³/jam merupakan kapasitas maksimum pompa, belum tentu seluruh debit tersebut digunakan sebagai debit operasi. Flow aktual harus ditentukan melalui perhitungan pressure drop sistem dan kebutuhan proses.

Untuk kapasitas 1.000.000 kcal/jam, nilai 140 m³/jam dan ΔT 32°C perlu diverifikasi karena kombinasi keduanya dapat menghasilkan kapasitas perpindahan panas yang lebih besar dari 1.000.000 kcal/jam, tergantung sifat thermal oil.

Oleh karena itu, datasheet final harus membedakan:

• Maximum pump flow
• Normal operating flow
• Minimum safe flow
• Design temperature difference
• Pressure drop heater
• Pressure drop keseluruhan sistem

Pompa Sirkulasi KSB Etanorm SYT

Pompa sirkulasi berfungsi mengalirkan thermal oil dari heater menuju pengguna panas dan mengembalikannya ke heater. Unit ini direncanakan menggunakan KSB Etanorm SYT atau setara yang sesuai untuk fluida bertemperatur tinggi.

Data umum pompa:

Pemilihan pompa harus memperhatikan:

• Jenis dan viskositas thermal oil
• Temperatur operasi
• Debit minimum
• Total dynamic head
• Pressure drop coil
• Pressure drop heat exchanger
• Panjang pipa
• Jumlah fitting
• Jenis mechanical seal
• NPSH available
• NPSH required
• Motor rating
• Posisi expansion tank

Pompa sebaiknya dipasang pada jalur return dengan temperatur lebih rendah, apabila konfigurasi dan rekomendasi produsen memungkinkan. Cara ini membantu mengurangi beban temperatur pada mechanical seal dan pompa.

Untuk meningkatkan keandalan, dapat dipertimbangkan dua pompa dengan konfigurasi satu bekerja dan satu standby.

Pilihan Burner Gas atau Solar

Spesifikasi mencantumkan burner gas Riello Italia atau setara, sedangkan data konsumsi bahan bakar menggunakan satuan liter per jam untuk solar. Kedua data tersebut harus dipisahkan menjadi alternatif bahan bakar.

Opsi burner gas

Burner gas dapat menggunakan:

• Gas alam
• CNG
• LPG
• Biogas yang telah dikondisikan

Sistemnya membutuhkan gas train yang terdiri atas:

• Manual shut-off valve
• Gas filter
• Gas regulator
• Pressure gauge
• Low gas-pressure switch
• High gas-pressure switch
• Double solenoid valve
• Valve-proving system jika diperlukan
• Butterfly valve
• Flexible joint
• Burner control

Konsumsi gas dihitung dalam Nm³/jam atau kg/jam berdasarkan nilai kalor bahan bakar.

Opsi burner solar

Burner solar membutuhkan:

• Fuel storage tank
• Daily tank
• Fuel transfer pump
• Burner fuel pump
• Filter
• Solenoid valve
• Nozzle
• Flexible hose
• Pressure regulator
• Return line jika dibutuhkan
• Ignition electrode
• Flame detector

Data konsumsi solar dicantumkan maksimum sekitar 180 liter/jam. Namun, angka ini perlu diverifikasi karena kapasitas output heater adalah 1.000.000 kcal/jam.

Jika nilai kalor solar diasumsikan 10.200 kcal/liter dan efisiensi heater 85%, kebutuhan bahan bakar teoritis adalah:

Konsumsi solar=1.000.00010.200×0,85\text{Konsumsi solar}= \frac{1.000.000} {10.200\times0{,}85} Konsumsi solar≈115,3 liter/jam\text{Konsumsi solar}\approx115{,}3\text{ liter/jam}

Dengan demikian, konsumsi normal pada beban penuh secara teoritis berada di sekitar 115 liter/jam. Nilai aktual dapat berubah karena kualitas bahan bakar, temperatur fluida, kondisi burner, efisiensi heater, serta beban proses.

Angka 180 liter/jam lebih aman ditulis sebagai kapasitas maksimum fuel system atau data awal burner yang harus dikonfirmasi saat commissioning.

Expansion Tank Thermal Oil 1.000 Liter

Expansion tank berfungsi menampung pemuaian volume thermal oil ketika temperaturnya meningkat. Tangki ini juga membantu proses venting, pemisahan gas, pengisian, dan pemantauan level fluida.

Spesifikasi awal:

• Kapasitas: 1.000 liter
• Dilengkapi support
• Elevasi support: sekitar 3 meter
• Sambungan vent
• Level indicator
• Drain
• Overflow
• Inlet dan outlet
• Insulasi sesuai kebutuhan

Ukuran expansion tank tidak boleh hanya ditentukan berdasarkan kapasitas heater. Perhitungannya harus menggunakan volume total thermal oil dalam coil, pipa, heat exchanger, tangki, dan peralatan proses.

Secara umum, expansion tank harus mampu menampung pemuaian thermal oil dari temperatur pengisian hingga temperatur operasi maksimum, ditambah ruang bebas dan margin keselamatan.

Lokasinya perlu dirancang agar memberikan static head yang cukup pada suction pompa. Selain itu, suhu thermal oil di dalam expansion tank perlu dijaga agar tidak terlalu tinggi untuk mengurangi oksidasi fluida.

Collection Tank 800 Liter

Collection tank berfungsi menampung thermal oil ketika dilakukan drain, maintenance, atau kondisi tertentu. Kapasitas awalnya adalah 800 liter.

Namun, kapasitas collection tank sebaiknya dibandingkan dengan volume fluida yang mungkin dikosongkan dari:

• Body heater
• Coil
• Jalur pipa
• Heat exchanger
• Filter
• Valve
• Peralatan proses

Jika total volume thermal oil lebih besar dari 800 liter, perlu disediakan tangki tambahan atau prosedur drain bertahap.

Collection tank dapat dilengkapi dengan:

• Drain valve
• Vent
• Level indicator
• Manhole
• Transfer pump
• Strainer
• Sampling point
• Grounding
• Support

Panel Kontrol Schneider

Panel kontrol berfungsi mengatur pompa, burner, alarm, serta seluruh safety interlock. Komponen dapat menggunakan Schneider atau setara, sedangkan temperature controller menggunakan Autonics atau setara.

Panel dapat dilengkapi dengan:

• Main MCCB
• Motor circuit breaker
• Contactor
• Overload relay
• Control transformer
• Temperature controller
• High-temperature limiter
• Selector switch
• Push button
• Pilot lamp
• Alarm buzzer
• Emergency stop
• PLC
• HMI
• Hour meter
• Ammeter dan voltmeter
• Terminal block

Indikasi pada panel dapat mencakup:

• Main power on
• Circulation pump running
• Pump trip
• Burner running
• Flame failure
• Low thermal-oil flow
• High outlet temperature
• High flue-gas temperature
• Low expansion-tank level
• Emergency shutdown

Sistem Kontrol Temperatur

Temperature controller menerima sinyal dari sensor pada inlet, outlet, chimney, dan titik proses. Setelah itu, controller mengatur kapasitas burner agar temperatur thermal oil tetap sesuai set point.

Sistem sebaiknya mempunyai setidaknya dua lapisan proteksi:

1. Operating temperature controller, untuk mengatur operasi normal burner.
2. Independent high-temperature limiter, untuk menghentikan burner saat temperatur melewati batas aman.

Sensor pengaman temperatur tinggi sebaiknya mempunyai rangkaian independen agar tidak hanya bergantung pada controller utama.

Pressure Gauge dan Pressure Switch

Pressure gauge digunakan untuk menunjukkan tekanan pada sisi inlet dan outlet heater. Perbedaan tekanan dapat memberikan informasi mengenai kondisi aliran dan kemungkinan penyumbatan pada coil.

Pressure switch dapat digunakan sebagai bagian dari interlock. Namun, perlindungan aliran tidak sebaiknya hanya mengandalkan tekanan statis. Sistem dapat dilengkapi dengan:

• Flow switch
• Differential pressure switch
• Flow transmitter
• Low-flow trip
• Pressure gauge inlet
• Pressure gauge outlet

Burner tidak boleh menyala sebelum aliran thermal oil dinyatakan aman.

Chimney Diameter 420 Mm

Unit direncanakan menggunakan chimney dengan spesifikasi:

Desain akhir chimney harus mempertimbangkan kapasitas burner, volume gas buang, temperatur, bahan bakar, pressure drop, draft furnace, tinggi bangunan, dan kondisi lingkungan.

Chimney juga dapat dilengkapi dengan:

• Inspection door
• Drain
• Sampling port
• Support
• Expansion joint
• Insulasi
• Stainless-steel cladding
• Rain cap
• Guy wire jika diperlukan

Diameter 420 mm dan tinggi 9 meter harus diverifikasi melalui perhitungan draft serta kebutuhan emisi di lokasi pemasangan.

Valve dan Strainer Thermal Oil

Valve digunakan untuk mengisolasi, mengatur, serta mengarahkan aliran thermal oil. Strainer berfungsi menangkap kotoran sebelum masuk ke pompa dan coil.

Daftar perlengkapan dapat meliputi:

Jumlah setiap valve harus mengikuti Piping and Instrumentation Diagram atau P&ID. Pemilihan valve juga harus mempertimbangkan temperatur 280°C, material body, material trim, packing, gasket, dan arah aliran.

Untuk jalur utama thermal oil, penggunaan valve dengan pressure drop rendah dapat dipertimbangkan. Globe valve memberikan kemampuan pengaturan, tetapi mempunyai pressure drop lebih tinggi dibandingkan gate valve atau ball valve khusus thermal oil.

Gasket, Seal, Mur, dan Baut

Sambungan flange membutuhkan gasket yang sesuai untuk temperatur tinggi. Spiral wound gasket atau SWG dapat digunakan apabila material winding dan filler cocok dengan thermal oil serta temperatur operasi.

Pemilihan mur dan baut harus memperhatikan:

• Material
• Temperatur
• Pressure rating
• Ukuran flange
• Standar flange
• Metode pengencangan
• Kebutuhan retightening

Kebocoran thermal oil berbahaya karena fluida panas dapat terbakar jika bersentuhan dengan permukaan atau sumber api yang cukup panas.

Insulasi dan Stainless-Steel Cladding

Insulasi berfungsi mengurangi kehilangan panas dan menjaga temperatur permukaan body tetap lebih aman. Lapisan luarnya menggunakan stainless-steel cladding untuk melindungi insulation material dari air, debu, dan kerusakan mekanis.

Material insulasi dapat berupa:

• Rockwool
• Mineral wool
• Ceramic fiber pada area tertentu
• Material temperatur tinggi lainnya

Ketebalan insulasi ditentukan berdasarkan temperatur permukaan, temperatur lingkungan, lokasi pemasangan, serta target heat loss.

Perangkat Keselamatan Thermal Oil Heater

Sistem thermal oil heater perlu dilengkapi dengan proteksi berikut:

• Low-flow burner trip
• High outlet-temperature trip
• High-high temperature shutdown
• High flue-gas-temperature trip
• Low expansion-tank level alarm
• Low-low level trip
• Pump-overload protection
• Flame-failure protection
• Ignition-failure protection
• Fuel-pressure protection
• Emergency stop
• Pressure monitoring
• Differential-pressure monitoring
• Gas-leak protection untuk burner gas

Interlock harus diuji satu per satu selama commissioning. Sistem tidak boleh dioperasikan apabila salah satu proteksi utama tidak bekerja.

Studi Kasus Penggunaan Thermal Oil Heater

Sebuah industri membutuhkan pemanasan thermal oil untuk beberapa mesin hot press. Kebutuhan total panas proses diperkirakan mencapai 850.000 kcal/jam.

Jika menggunakan heater 1.000.000 kcal/jam, persentase bebannya adalah:

850.0001.000.000×100%=85%

Cadangan kapasitasnya adalah:

1.000.000−850.000=150.000 kcal/jam

Dengan demikian, heater beroperasi pada beban sekitar 85% dan memiliki cadangan 150.000 kcal/jam. Cadangan tersebut dapat membantu saat start-up, perubahan produksi, dan kehilangan panas.

Namun, perhitungan harus memasukkan:

• Energi untuk memanaskan mesin dari kondisi dingin
• Massa produk
• Waktu heat-up
• Kehilangan panas dari pipa
• Kehilangan panas dari tangki
• Efisiensi heat exchanger
• Beban proses kontinu
• Pemakaian beberapa mesin bersamaan

Aplikasi Thermal Oil Heater 1 Juta Kcal/Jam

Unit ini dapat digunakan untuk:

• Mesin hot press plywood
• Pemanasan tangki aspal
• Industri tekstil
• Rotary dryer
• Oven industri
• Reaktor kimia
• Pemanasan minyak
• Industri karet
• Industri resin
• Industri cat
• Industri makanan
• Heat exchanger
• Pengolahan plastik
• Marine heating
• Pemanasan CPO
• Pengering kayu

Setiap aplikasi membutuhkan temperatur, flow, dan sistem kontrol yang berbeda. Oleh sebab itu, kapasitas unit tidak boleh ditentukan hanya berdasarkan ukuran tangki atau mesin.

Kesimpulan

Thermal Oil Heater 1.000.000 kcal/jam IDM Indonesia mempunyai kapasitas termal setara sekitar 1.163 kW. Unit ini dirancang dengan coil SA-192 berukuran 76,1 × 3,2 mm, temperatur desain 300°C, dan temperatur maksimum fluida 280°C.

Paket sistem mencakup body heater, burner gas atau solar, pompa KSB Etanorm SYT atau setara, expansion tank 1.000 liter, collection tank 800 liter, panel Schneider, temperature controller Autonics, chimney, valve, strainer, gasket, serta perangkat keselamatan.

Data flow 140 m³/jam, ΔT 32°C, konsumsi solar 180 liter/jam, tekanan pengujian 7 barg, dan ukuran tangki harus dikonfirmasi melalui perhitungan final. Verifikasi diperlukan agar kapasitas heater, pompa, perpipaan, dan proses berada dalam kondisi seimbang.