Persyaratan Air Umpan Boiler
Secara 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 s istem penunjangnya dan juga tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya pembusaan terhadap air boiler. Oleh 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 Tabel 2.2.1 Persyaratan ir !mpan "oiler Parameter
Satuan
Pengendalian "atas
Ph
!nit
1#.$% 11.$
&onducti'ity
(mhos)cm
$###,ma*
T+S
Ppm
$##,ma*
P% lkalinity
Ppm
-
% lkalinity
Ppm
/##,ma*
O% lkalinity
Ppm
2.$*SiO2,min
T.0ardness
Ppm
-
Silica
Ppm
1$#,ma*
"esi
Ppm
2,ma*
Phosphat residual
Ppm
2#% $#
Sulite residual
Ppm
2#% $#
p0condensate
!nit
/.#% .#
3e : PT.4alco PT.4alco 5ndonesia
Persyaratan kualitasair boiler menurut merican "oiler anuacturer6s ssosiation 7"8 dan S9 pada tabel berikut.
Tabel Tabel 2.2.2 Persyaratan ualitas ir "oiler 7"8 Tekanan
Total
Total
Suspended
Silica
ondukti'itas
7psig8
Solids
alkalinitas
solid
7ppm8
icro.ohm)cm
7ppm8
7ppm8
7ppm8
#% ##
.$##
;##
##
1$#
;.###
#1% <$#
.###
=##
2$#
#
=.###
<$1% =##
2.$##
$##
1$#
<#
$.###
=#1% ;$#
2.###
<##
1##
#
<.###
;$1% ##
1.$##
##
=#
2#
.###
#1% 1.###
1.2$#
2$#
<#
/
2.###
1.##1%1.$##
1.###
2##
21
2
1$#
Sumber:Pullmanellogs71/#8
ir kondensat biasanya dikembalikan lagi ke tangki umpan untuk menghemat pemakaian air,tetapi kualitas air kondensat tersebut harus memenuhi persyaratan seperti tabel berikut.
Tabel 2.2. Persyaratan ir ondensat 4o.
Parameter
Satuan
4ilai
1
ondukti'itas
mg)l
1#
2
Total +issol'ed Solid
mg)l
$
Total solid Suspended solid
mg)l
#.$
<
Total Silika
mg)l
#.#$
$
Total "esi
mg)l
#.1
=
Total &opper
mg)l
#.#2
;
mg)l
1
/
&hloride
mg)l
#.#1
Organic
mg)l
#.#1
Sumber :Pullmanellogs71/#8
Tabel 2.2.< onsentrasi ir "oiler onsentrasi ir "oiler aksimum yang direkomendasikan oleh >abungan
Produsen "oiler merika Tekanan Steam pada "oiler 7ata8
onsentrasi ir "oiler aksimum 7ppm8
#-2#
$##
2#-#
###
#-<#
2$##
<#-$#
2###
$#-=#
1$##
=#-;#
12$#
;#-1##
1###
2.2.1 3ekomendasi untuk "oiler dan ualitas ir !mpan otoran yang ditemukan dalam boiler tergantung pada kualitasair umpan yang tidak diolah, proses pengolahan yang digunakan dan prosedur pengoperasian boiler. Sebagai aturan umum, semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitiitas terhadap kotoran. Tabel 2.2.1.1 3ekomendasi batas air umpan 75S1#2, 1/28 39O94+S5 "TS 53 !P4 75S 1#2, 1/28 ?aktor
0ingga 2# kg)cm2
21- kg)cm2
<#-$ kg)cm2
Total besi 7maks.8 ppm
#,#$
#,#2
#,#1
Total tembaga 7maks.8 ppm
#,#1
#,#1
#,#1
Total silika 7maks.8 ppm
1
#,
#,1
Oksigen 7maks.8 ppm
#,#2
#,#2
#,#1
3esidu hidrasin ppm
-
-
-#,#=
p0 pada 2$#&
/,/-,2
/,/-,2
/,2-,2
esadahan, ppm
1
#,$
-
39O94+S5 "TS 53 !P4 75S 1#2, 1/28 ?aktor
0ingga 2# kg)cm2
21- kg)cm2
<#-$ kg)cm2
T+S, ppm
###-$##
1$##-2$##
$##-1$##
Total padatan besi terlarut ppm
$##
2##
1$#
ondukti'itas listrik spesiik pada 2$#& 7mho8
1###
<##
##
3esidu osat ppm
2#-<#
2#-<#
1$-2$
p0 pada 2$#&
1#-1#,$
1#-1#,$
,/-1#,2
Silika 7maks.8 ppm
2$
1$
1#
2. kibat ir !mpan "oiler yang Tidak emenuhi "aku utu etidaksesuaian kriteria air umpan boiler akan mempengaruhi berbagai hal, misalnya : 1. orosi Peristiwa korosi adalah peristiwa elektrokimia, di mana logam berubah menjadi bentuk asalnya akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya oksigen dengan logam, atau kerugian logam disebabkan oleh akibat beberapa kimia Penyebab korosi "oiler: % Oksigen Terlarut % lkalinity 7 orosi p0 tinggi pada "oiler tekanan tinggi 8 % arbon dioksida 7 korosi asam karbonat pada jalur kondensat 8 % orosi khelate 7 9+T sebagai pengolahan pencegah kerak 8 kibat dari peristiwa korosi adalah penipisan dinding pada permukaan boiler sehingga dapat menyebabkan pipa pecah atau bocor. 2. erak Pengkerakan pada sistem boiler disebabkan oleh : % Pengendapan hardness eedwater dan mineral lainnya % ejenuhan berlebih dari partikel padat terlarut 7 T+S 8 mengakibatkan tegangan permukaan tinggi dan gelembung sulit pecah.
% erak boiler yang la@im : &a&O, &a 7PO<82, g7O082, gSiO, SiO2, ?e27&O8, ?ePO<
. 9ndapan Pembekuan material non mineral pada boiler, umumnya berasal dari : % Oksida besi sebagai produk korosi % ateri organic 7 kotoran % bio, minyak dan getah 8, "oiler bersiat alkalinity jika terkena gliserida maka akan terjadi reaksi penyabunan. % Partikel padat tersuspensi dari eedwater 7 tanah endapan dan pasir 8 +ari peristiwa % peristiwa ini mengakibatkan terbentuknya deposit pada pipa superheater, menyebabkan peristiwa o'erheating dan pecahnya pipa, terbentuknya deposit pada sirip turbin, menyebabkan turunnya eisiensi.
2.< Pengolahan ir !mpan "oiler !ntuk mencegah terjadinya masalah-masalah yang timbul pada boiler,maka air umpan 7contohnya air sungai8 yang akan digunakan sebelum masuk ke boiler, harus diolah terlebih dahulu, pengolahan air ini meliputi : 1.
Pengolahan 9ksternal
Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan terlarut 7terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukan kerak8 dan gas-gas terlarut 7oksigen dan karbon dioksida8. Proses perlakuan eksternal yang ada adalah: A
Pertukaran ion
A
+e-aerasi 7mekanis dan kimia8
A
Osmosis balik
A
Penghilangan mineral atau demineralisasi
Sebelum digunakan cara di atas, perlu membuang padatan dan warna dari bahan baku air, sebab bahan tersebut dapat mengotori resin yang digunakan pada bagian pengolahan berikutnya. etode pengolahan awal adalah sedimentasi sederhana dalam tanki pengendapan atau pengendapan dalam clariier dengan bantuan koagulan dan lokulan. Penyaring pasir bertekanan, dengan aerasi untuk menghilangkan karbon dioksida dan besi, dapat digunakan untuk menghilangkan garam-garam logam dari air sungai.
Tahap 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 ataudemineralisasi. Proses pengolahan eksternal dijelaskan dibawah ini.
a.
Proses Pertukaran 5on 7Plant Pelunakan8
Pada proses pertukaran ion, kesadahan dihilangkan dengan melewatkan air pada bed @eolit alam atau resin sintetik dan tanpa pembentukan endapan. Benis paling sederhana adalah pertukaran basa dimana ion kalsium dan magnesiun ditukar dengan ion sodium. Setelah jenuh, dilakukan regenerasi dengan sodium klorida. >aram sodium mudah larut, tidak membentuk kerak dalam boiler. +ikarenakan penukar basa hanya menggantikan kalsium dan magnesium dengan sodium, maka tidak mengurangi kandungan T+S, dan besarnya blowdown. Penukar basa ini juga tidak menurunkan alkalinitasnya. +emineralisasi merupakan penghilangan lengkap seluruh garam. 0al ini dicapai dengan menggunakan resin kation, yang menukar kation dalam air baku dengan air hidrogen menghasilkan asam hidroklorida, asam sulat dan asam karbonat. sam karbonat dihilangkan dalam menara degassing dimana udara dihembuskan melalui air asam. "erikutnya, air melewati resin anion, yang menukar anion dengan asam mineral 7misalnya asam sulat8 dan membentuk air. 3egenerasi kation dan anion perlu dilakukan pada jangka waktu tertentu dengan menggunakan asam mineral dan soda kaustik, supaya kemampuan pertukaran ion pulih kembali. Sebelum penggunaan kembali resin yang telah jenuh, perlu dilakukanpencucian atau pembilasan dengan air lunak untuk menghilangkan kelebihan 4a&l yang tersisa diunggun resin. ir regenerasi biasanya memerlukan /# % 1=# kg 4a&l untuk setiap 1 m resin dengan larutan garam $ % 2#C. Daju air garam yang digunakan berkisar <# l)menit.m2. Penghilangan lengkap silika dapat dicapai dengan pemilihan resin anion yang benar. Proses pertukaran ion, jika diperlukan dapat digunakan untuk demineralisasi yang hampir total, seperti untuk boiler pembangkit tenaga listrik. Proses pelunakan air dengan resin penukar ion ini lebih eisien danpraktis dibandingkan dengan proses pelunakan menggunakan pengendapankimia karena tidak menghasilkan lumpur, peralatan sederhana dan mudah dioperasikan.
b.
+e-aerasi
+alam de-aerasi, gas terlarut seperti oksigen dan karbon dioksida, dibuang dengan pemanasan air umpan sbelum masuk ke boiler. Seluruh air alam mengandung gas terlarut dalam larutannya. >as-gas tertentu seperti karbon dioksida dan oksigen, sangat meningkatkan
korosi. "ila dipanaskan dalam sistem boiler, karbon dioksida 7 dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air 7
8 dan oksigen 7
8
O8 membentuk asam karbonat 7
8. Penghilangan oksigen, karbon dioksida dan gas lain yang tidak dapat terembunkan dari air umpan boiler sangat penting bagi umur peralatan boiler dan juga keamanan operasi. sam karbonat mengkorosi logam menurunkan umur pemipaan dan peralat an. sam ini juga melarutkan besi 7?e8 yang jika kembali ke boiler akan mengalami pengendapan dan menyebabkan terjadinya pembentukan kerak pada boiler dan pipa. erak ini tidak hanya berperan dalam penurunan umur peralatan tapi juga meningkatkan jumlah energi yang diperlukan untuk mencapai perpindahan panas. +e-aerasi dapat dilakukan dengan
de-aerasi mekanis, de-aerasi kimiawi, atau dua-duanya. +e-aerasi mekanis untuk penghilangan gas terlarut digunakan sebelum penambahan bahan kimia untuk oksigen. +eaerasi mekanis didasarkan pada hukum isika &harles dan 0enry. Secara ringkas hukum tersebut menyatakan bahwa penghilangan oksigen dan karbon dioksida dapat disempurnakan dengan pemanasan air umpan boiler, yang akan menurunkan konsentrasi oksigen dan karbon dioksida di sekitar atmoser air umpan. +e-aerasi mekanis dapat menjadi yang paling ekonomis, beropasi pada titik didih air pada tekanan dalam de-aerator. +e-aerasi mekanis dapat berjenis 'akum atau bertekanan. +e-aerator berjenis 'akum beroperasi dibawah tekanan atmoser, pada suhu sekitar &, dan dapat menurunkan kandungan oksigen dalam air hingga kurang dari #,#2 mg)liter. Pompa 'akum atau steam ejector diperlukan untuk mencapai kondisi 'akum. +e-aerator jenis bertekanan beroperasi dengan membiarkan steam menuju air umpan melalui klep pengendali tekanan untuk mencapai tekanan operasi yang dikehendaki, dan dengan suhu minimum &. Steam menaikkan suhu air menyebabkan pelepasan gas
dan
yang dikeluarkan dari sistem. Benis ini dapat
mengurangi kadar oksigen hingga #,##$ mg)liter.
"ila terdapat kelebihan steam tekanan rendah, tekanan operasi dapat dipilih untuk menggunakan steam ini sehingga akan meningkatkan ekonomi bahan bakar. +alam sistem boiler, steam lebih disukai untuk de-aerasi sebab: A
Steam pada dasarnya bebas dari
dan
A
Steam tersedian dengan mudah
A
Steam menambah panas yang diperlukan untuk melengkapi reaksi
Sementara de-aerator mekanis yang paling eisien menurunkan oksigen hingga ke tingkat yang sangat rendah 7#,##$ mg)liter8, namun jumlah oksigen yang sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan bahaya korosi terhadap sistem. Sebagai akibatnya, praktek pengoperasian yang baik memerlukan penghilangan oksigen yang sangat sedikit tersebut dengan bahan kimia pereaksi oksigen seperti sodium sulat yang akan meningkatkan T+S dalam air boiler dan meningkatkanblowdown dan kualitas air make-up. 0ydrasin berea ksi dengan oksigen membentuk nitrogen dan air. Senyawa tersebut selalu digunakan dala m boiler tekanan tinggi bila diperlukan air boiler dengan padatan yang rendah, karena senyawa tersebut tidak meningkatkan T+S air boiler.
c.
Osmosis "alik
Osmosis balik menggunakan kenyataan bahwa jika larutan dengan konsentrasi yang berbeda beda dipisahkan dengan sebuah membran semi-permeable, air dari larutan yang berkonsentrasi lebih kecil akan melewati membran untuk mengencerkan cairan yang berkonsentrasi tinggi. Bika cairan yang berkonsentrasi tinggi tersebut diberi tekanan, prosesnya akan dibalik dan air dari larutan yang berkonsentrasi tinggi mengalir kelarutan yang lebih lemah. 0al ini dikenal dengan osmosis balik.
ualitas air yang dihasilkan tergantung pada konsentrasi larutan pada sisi tekanan tinggi dan perbedaan tekanan yang melintasi membran.
2.
Pengolahan 5nternal
Pengoahan 5nternal 75nternal Treatment8 adalah pengkondisianir boiler dengan bahan kimia treatment E pengaturan lainnya dengantujuan agar orosi, Pengerakan dapat dihindari dan kemurnian uap terjaga baik. Pengolahan ini dengan cara pemberian bahan kimia langsung kedalam boiler bersama-sama dengan air pengisi boiler.3eaksi yang terjadi menyebabkan naiknya kandungan @at padat ) en dapan yang dapat menyebabkan pembusaan ) primming dan carry o'er. Bumlah @at padat dapat ditekan dengan pengaturan blowdown,sehingga permasalahn yang terjadi dapat diatasi. Tujuan pengolahan ini untuk mengatur atau mengontrol @at-@atpadat, alkalinitas,kelebihan os at, gas-gas korosi, menghindarkantimbulnya endapan- endapan yang dapat melekat dan me ngeras padadinding atau pipa-pipa boiler dan membuat lapisan boiler lebih tahanterhadap korosi. "eberapa mekanisme yang terjadi dalam 5nternal Treatment, antara lain:
1. ereaksikan kesadahan dengan bahan kimia, agar kerakcalcium carbonate yang keras berubah menjadi endapan yang lunak berlumpur sehingga bisa dibuang melalui blowdown. 2.
engkondisikan p0)lkalinity air boiler untukmenghindarkan pengerakan silica.
. Penggunaan anti-busa 7anti oam8 untuk mencegah potensi pembusaan yang mengakibatkan terjadinya carry-o'er dan menurunkan kemurnian uap.
akan
"eberapa jenis bahan kimia yang umum dipergunakan dalam 5nternal treatment adalah sbb: ?osat 7jenis ortho ataupun polyosat8: bereaksi kesadahan calcium untuk menetralisir kesadahan air dengan membentukhydrat tricalcium osat yang berbentuk lumpur dan dapat dibuangmelalui blow down secara terus-menerus atau secara berkala melalui bawah ketel. •
•
4atural and synthetic dispersants 7+ispersant8: meningkatkan siat dispersi ir "oiler.
"eberapa contoh Polymeric +ispersant adalah: -
polimer lam : lignosulphonates, tannin
.
Polimer sintetik : polyacrylates, maleat acrylate copolymer,maleat styrene copolymer,dsb
SeFuestering agents 7anti scale8 seperti phoshate organic 7phosphonates8,Polymaleic acid 7P8, Sulonated co-polymer, dsb. •
O*ygen sca'engers 7Pemakan Oksigen8:seperti natrium sulit,tannis, hidra@in, hidroFuinon)progallol berbasis deri'ati,hydro*ylamine deri'ati, asam askorbat deri'ati, dll. O*ygenSca'engers ini, dikata lisasi ataupun tidak, akan mengurangi kadar oksigen terlarut dalam eedwater. "eberapa jenis dari o*ygensca'enger ini juga berungsi sebagai passi'ator untuk mem-passi'asi permukaan logam seperti 0ydra@ine, 0ydro*ylamine deri'ate,dll. Pilihan produk dan dosis yang diperlukan akantergantung pada jenis alat mekanis yang digunakan 7+ eaeator atau0eating Tank8 •
nti-oaming or anti-priming agents : campuran bahan aktipermukaan yang mengubah tegangan permukaan cairan, menghilangkan busa dan mencegah terbawa air halus partikel. •
