III.
Dasar Te Teori
Boiler merupakan instalasi penghasil uap yang dipakai untuk menggerakkan turbin uap sebagai pembangkit tenaga di pabrik kelapa sawit, selain itu uap juga digunakan untuk proses perebusan dan keperluan pemanasan lainnya. Boiler bekerja mengkonversi panas yang dihasi dihasilka lkan n bahan bahan bakar bakar ke dalam dalam bentuk bentuk uap yang mengan mengandung dung entalp entalphy hy,, yang kemudi kemudian an digunakan untuk menggerakkan turbin uap. Bagian-Bagian Boiler 1
Ruang Bakar.
2
Pens Pensup upla laii Udar Udaraa Pemb Pembak akar aran an..
Upper !rum.
"
#ower !rum.
$
Pipa %ir.
&
'uperheater.
(
Pena Penang ngka kap p %bu %bu Pem Pemba baka kara ran. n.
)
*ero *erobo bong ng %sap sap +*hi +*himn mney ey. .
'hoot Bl Blowing.
1 'a/ety !evi0es, !evi0es, adalah adalah kelengkapan kelengkapan boiler boiler yang harus ada untuk untuk menjamin menjamin keamanan dalam pengoperasiannya. !alam suatu proses produksi produksi dalam industri, industri, boiler boiler merupakan merupakan suatu pembangkit panas yang penting. 'esuai dengan namanya maka /ungsi dari boiler ini adalah memanaskan kembali. !alam suatu proses industri boiler harus dijaga agar e//isiensinya 0ukup tinggi.leh sebab itu
adalah penting untuk menjaga kualitas air yang diumpankan untuk boiler, karena akan berhubungan dengan e//isiensi dari boiler tersebut. %ir yang digunakan sebagai air umpan boiler harus memenuhi spesi/ikasi agar 1 Peralatan boiler yang digunakan tidak rusak 2 3/esiensi pembakaran tinggi 4enghasilkan steam +uap dengan kualitas yang baik Ion Exchanger
Unit ini mengandung asam kuat dan asam lemah yang terikat dengan resin sebagai bahan dasar. %dapun resin yang digunakan adalah asam sul/at +52'". 6ungsi penukar kation ialah 1
4enghilangkan7mengurangi kesadahan dan magnesium dalam air.
2
4enghilangkan7mengurangi alkalinitas dari garam-garam dekali +0arbonate, bi0arbonate dan hydroksida.
4enghilangkan7mengurangi 8at-8at padatan yang terlarut +disolved solid.
9ambar 1. 'kema :on 3;0hanger
Tujuan Pengolahan Air
1 4en0egah pembentukan kerak !isebabkan oleh garam-garam 4g dan *a. 2 4en0egah korosi !isebabkan oleh gas 2 dan *2 4en0egah 0arry over Pembusaan +/oaming yang disebabkan oleh senyawa-senyawa tertentu dalam air umpan. Mencegah Pembentukan Kerak
9aram < garam magnesium dan kalsium terlarut yang dikenal sebagai kesadahan dalam suasana panas akan tertimbun dalam permukaan tube boiler membentuk kerak senyawa 0arbonat pada saat air dipanaskan menjadi steam. =erak yang terjadi akan mengurangi laju perpindahan panas dan menyebabkan terjadinya panas berlebihan pada tube < tube logam setempat. >imbunan lain yang biasanya terjadi di tube dalam boiler - 'ul/at endapan yang terjadi lebih keras dari endapan 0arbonat - 'ilika merupakan deposit yang sangat keras
Mencegah Korosi
9as terlarut yang sering menimbulkan korosi pada tube boiler adalah 2 dan *2. 9as *2 selain berasal dari air uapan juga berasal dari dekomposist 0arbonat dalam air uapan. 9as *2 akan menurunkan nilai p5 air . ksigen yang larut dalam air uapan yang padas dengan 0epat akan melkukan oksidasi dengan metal 6e
6e2.
!imana 6e2 yang terentuk bersi/at lebih katodik dari logam 6e, sehingga dapat mengakibatkan serangan korosi sumur +pitting 0orrosion %pabila air terlalu asam +p5?( maka air akan melarutkan lapisan pelindung logam yaitu 6e2" +magnetide yang ada, selanjutnya dapat melarutkan logam 6e yang terdapat didalamnya. 6e2" @ ) 5 @
6e2 @ @ " 52
'eragam korosi terhadap logam 6e mengikuti reaksi
6e @ 2 5 @
6e @ 52 + g
6e @ 5 @
6e@ @ 1,$ 52 + g
'erangan korosi tersebut sering terjadi pada lapisan yang mengalami retakan 6e" atau sambungan 0elahan logam. Aika ada ion *e maka 6e2@ akan permukaan logam mengakibatkan retakan +hydrogen tra0king. Aika p5 air lebih tinggi dari 11. air yang bersi/at alkalis akan merapuhkan pelindung 6e" sehingga logam 6e dan 6e akan larut mengikuti reaksi 6e @ 2 a5 6e @ 2 a5
a26e2 @ 52 a26e2 @ 52
5al ini yang dikenal dengan 0a0sti0 0rading. :on 0lorida +*> ini dapat terbawa steam. :on 0hloride mampu berpenitrasi ke dalam lapisan logam yang akan mengakibatkan timbulnya retakan di dalam logam +0hloride 0ra0king 0orrosion dengan mekanisme 6e2@ @ 2e
6e
2
c 2@
6e @ 2
c
6e
Mencegah Carry Oer
'enyawa-senyawa tertentu yang terkandung dalam /eed water bias menyebabkan /oaming +pembusaan dan terbawanya senyawa pengatr ke aliran steam sehingga kualitas steam menjadi menurun.
!enis"jenis #engotor yang a$a $alam air um#an boiler
Pengotor-pengotor dalam air umpan boiler adalah 1 Padatan terlarut seperti karbonat, klorida dan garam-garam kalsium 2 Padatan tersuspensi 9as terlarut seperti oksigen da karbondioksida
Umpan Boiler, yang memerlukan mutu khusus yakni bebas dari logam alkali tanah yang dapat menyebabkan pembetukan kerak pada boiler. 4aka perlu dikontrol dengan baik kesadahan air yang keluar dari anion e;0hanger. Bebas dari logam oksidator penyebab korosi dan bebas dari lumpur yang dapat merangsang pembentukan kerak serta dapat mengurangi perpindahan panas. %&A'AT AI' (MPA) *OI+E'
'e0ara umum air yang akan digunakan sebagai air umpan boiler adalah air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya endapan yang dapat membentuk kerak pada boiler, air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan korosi terhadap boiler dan sistem penunjangnya dan juga tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya pembusaan terhadap air boiler. leh karena itu untuk dapat digunakan sebagai air umpan boiler maka air baku dari sumber air harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, karena harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel dibawah ini
Tabel ,.- Persyaratan Air (m#an *oiler Parameter
%atuan
Pengen$alian *atas
p5
Unit
1.$< 11.$
*ondu0tivity
Cmhos70m
$,ma;
>!'
ppm
$,ma;
P< %lkalinity
ppm
-
4< %lkalinity
ppm
),ma;
< %lkalinity
ppm
2.$;'i2,min
>.5ardness
ppm
-
'ili0a
ppm
1$,ma;
Besi
ppm
2,ma;
Phosphat residual
ppm
2< $
'ul/ite residual
ppm
2< $
p50ondensate
Unit
).< .
Pengolahan air metode pertukaran ion dengan meman/aatkan proses kimiawi untuk memisahkan ion-ion seperti *a2@, 4g 2@, '"2-, dan lain-lain yang menyebabkan kerusakan pada boiler. Reaksi penukar ion dapat berasal dari bahan alami 8eolit merupakan penukar ion anorganik, sedangkan penukar ion dan kation. =egunaannya adalah sebagai bahan pelunak dalam proses demineralisasi air dan untuk pengolahan air limbah. =eunggulannya dibandingkan 8eolit, yaitu memiliki kapasitas yang lebih besar dan tahan terhadap p5. Pengolahan se0ara eksternal dimaksudkan untuk menurunkan nilai kesadahan melalui proses pelunakan dan mengurangi konsentrasi gas-gas terlarut terutama gas 2. Proses pelunakan adalah pengolahan air untuk mengurangi *a2@ dan 4g2@. Proses pelunakan yang sering digunakan dalam penyediaan air umpan boiler adalah proses pertukaran kation non hardness dari unggun resin penukar kation. Unggun resin merupakan sebuah kolom yang diisi oleh resin penukar ion. Pada saat operasi aliran air dimasukkan dari bagian atas.
Reaksi pertukaran kation Ca Mg / anion 0 1)a '
Ca Mg / ' 0 1)a / anion
Reaksi berlangsung spontan dan sempurna sepanjang ruang kolom pertukaran kation masih ada atau belum ter0apai breakthrough. >er0apainya kondisi breakthrough menunjukkan kemampuan pertukaran kation berkurang yang ditandai dengan terdeteksinya kesadahan dialirkan keluar resin. !alam kondisi ini kolom resin perlu diregenerasi agar kemampuan pertukaran pilih kembali. Proses regenerasi dilakukan dengan mengalirkan garam sehingga terjadi reaksi Ca Mg / '
Ca Mg / Cl 0 1)a / '
'ebelum digunakan perlu dilakukan pen0u0ian atau pembilasan dengan air lunak untuk menghilangkan kelebihan a*l untuk setiap 1 m resin dengan larutan garam $ < 2D. #aju alir garam $ < 2D. #aju alir garam yang digunakan berkisar " lt7 menit.m2.
Proses pelunakan air dengan resin penukar ion ini lebih e/isien dan praktis dibandingkan dengan proses pelunakan menggunakan pengendapan kimia karena tidak menghasilkan lumpur, peralatan sederhana dan mudah dioperasikan.
'istem boiler terdiri dari sistem air umpan + feed water system, sistem steam + steam systemdan sistem bahan bakar + fuel system. 1. %istem air um#an 2 feed water system3 menyediakan air untuk boiler se0ara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. 2. %istem steam 2 steam sistem3 mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. 'team dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. . %istem bahan bakar 2 fuel sistem3 adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yangdibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahanbakar yang digunakan pada sistem. 'istem yang lain adalah penggunaan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang, untuk mendapatkan e/isiensi boiler yang lebih tinggi.
Pengolahan Eksternal
Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan terlarut +terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukan kerak dan gas-gas terlarut +oksigen dan karbon dioksida. Proses perlakuan eksternal yang ada adalah 1. 2. . ".
Pertukaran ion !e-aerasi +mekanis dan kimia smosis balik Penghilangan mineral atau demineralisasi
'ebelum digunakan 0ara di atas, perlu membuang padatan dan warna dari bahan baku air, sebab bahan tersebut dapat mengotori resin yang digunakan pada bagian pengolahan berikutnya. 4etode pengolahan awal adalah sedimentasi sederhana dalam tanki pengendapan atau pengendapan dalam clarifier dengan bantuan koagulan dan flokulan. Penyaring pasir bertekanan, dengan aerasi untuk menghilangkan karbon dioksida dan besi, dapat digunakan untuk menghilangkan garam-garam logam dari air sungai. >ahap pertama pengolahan adalah menghilangkan garam sadah dan garan non-sadah. Penghilangan yang hanya garam sadah disebut pelunakan, sedangkan penghilangan total garam dari larutan disebut penghilangan mineral atau demineralisasi. 30onomi8er adalah jenis penukar kalor antara 9as dan *airan , dimana dengan system ini =alor dari9as asap Boiler diman/aatkan sebagai pemanas air untuk proses produksi ataupun sebagai umpan%ir ke Boiler . 'e0ara umum Boiler akan mengalami peningkatan e//esiens sekitar 1 D untuk setiap penurunan temperature 2o* dari 9as %sap !eaerator adalah perangkat yang banyak digunakan untuk menghilangkan kandungan oksigen dan gas-gas terlarut lainnya dari /eedwater yang masuk ke steam generator +boiler. Pada umumnya, oksigen terlarut dalam feedwaters boiler akan menyebabkan kerusakan korosi yang serius dalam Steam generation system yang bereaksi ke dinding pipa dan peralatan logam lainnya sehingga membentuk oksida +karat. =andungan *2 yang bereaksi dengan 52 akan membentuk asam karbonat yang akan menyebabkan tingkat korosi lebih lanjut. 'ebagian besar deaerator diran0ang untuk menghilangkan oksigen ke tingkat ( ppb berat +,$ 0mE 7 #.
