SOLUSI KOMPREHENSIF DALAM MENANGANI PHOSPHAT TAK TERDEKSI PROJECT ASSIGNMENT
Diajukan sebagai Syarat Pengangkatan Karyawan Tetap Program OJT Angkatan XIII
Disusun oleh: Operator Laboraturium
:
Sinar Ilham Hari Saputra :
Dini Aulia R Permana Jaya Hikmat
PT PEMBANGKIT JAWA BALI UNIT PEMBANGKIT MUARA KARANG JAKARTA 2016
ABSTRAK
Pengolahan air secara internal (internal water treatment) pada PLTU 4-5 adalah proses pengolahan air dalam internal siklus pembangkitan sehingga air di dalam siklus sesuai dengan persyaratan yang telah ditetapkan oleh Manufaktur. Pengolahan air dilakukan dengan beberapa cara salah satunya dengan penambahan/penginjeksian satu atau beberapa bahan kimia (chemicals) ke dalam air yang digunakan untuk proses. Salah satu upaya untuk menjaga kualitas air umpan boiler pada PLTU 4-5 adalah dengan penginjeksian bahan kimia Tri Sodium Phosphate (TSP). TSP yang terdiri dari senyawa Sodium dan Phosphate ini berfungsi menjaga pH dan sebagai pelunak air. Senyawa Phosphate akan mengikat silika ataupun pengotor-pengotor lain yang mungkin masih terdapat dalam air proses, sehingga dapat mencegah terbentuknya kerak di dalam boiler. Maka dari itu, Phophate diperlukan untuk selalu ada dalam air, berdasarkan literatur disebutkan bahwa konsentrasi fosfat dikontrol sebesar 2-4 ppm, bergantung pada karakteristik dan kondisi operasi boiler. Akan tetapi, kemudian timbul suatu fenomena yang menyebabkan sulitnya mengontrol kandungan Phophate dalam air. Fenomena ini dikenal sebagai phosphat e hide-out . Fenomena phosphat e hide-out dipengaruhi oleh kondisi pembebanan boiler yang fluktuatif. Perubahan pembebanan ini menyebabkan temperature dan tekanan operasi dari boiler berubah-ubah, yang kemudian mempengaruhi kelarutan dari Phophate dalam air. Apabila Phophate tidak larut (mengendap di dasar Boiler), maka Phosphate menjadi tidak terdeteksi ketika di lakukan analisa di Laboratorium. Tak terdeteksinya Phophate ini menjadi suatu permalasahan yang serius dalam pengolahan air Boiler karena Phosphate yang tidak terdeteksi membuat operator melakukan treatment injeksi Phosphate di waktu yang tidak diperlukan karena masih adanya kadar phosphate di dalam Boiler sehingga pH air Boiler akan naik dan kadar Sodium akan semakin besar yang bisa menyebabkan timbulnya free caustic. Adanya free caustic dalam air umpan akan memicu terjadinya serious corrosion pada boiler. Dalam upaya menjaga kualitas air umpan boiler dan mencegah terjadinya korosi maupun kerak, maka perlu dilakukan pengkajian mengenai faktor-faktor yang mungkin memicu terjadinya fenomena tidak terdeteksinya kandungan Phosphate dalam air Boiler, baik ditinjau dari sifat fisik-kimia fosfat Phophate beserta korelasinya terhadap kondisi operasi boiler, maupun dari segi batasan operasi dari steam drum serta dari sisi proses analisa yang dilakukan di laboratorium Sehingga nantinya dapat ditemukan penan ganan yang paling sesuai untuk mengatasi permasalahan ini. Kata kunci : Boiler , Phosphate tak terdeteksi , free caustic, serious corrosion, Steam drum.
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Air merupakan salah satu komponen penting dalam suatu unit pembangkit listrik tenaga uap. Suatu produksi pada pembangkit listrik tenaga uap sangat dipengaruhi oleh kualitas air. Sehingga kualitas air pada boiler adalah komponen penting yang harus dijaga demi keberlangsungan produksi dan kehandalan suatu pembangkit PLTU. Kondisi air boiler yang kurang baik dapat mempengaruhi produksi, peralatan, seperti kerak, carry over, carry under, sodium embritlment, dan korosi. Salah satu parameter yang perlu dijaga dari air boiler adalah pH. Pada air boiler pH diatur pada kisaran 9,0 - 9,8 dengan cara penginjeksian Tri Sodium Phophate (TSP) dengan konsentrasi phosphate dikontrol antara 1 - 3 ppm. Penginjeksian TSP ini dilakukan secara intermitten (jika diperlukan). Disisi lain jika penginjeksian fosfat ini berlebihan maka pH diboiler akan terlalu tinggi, dimana jika pH > 9,8 akan menyebabkan korosi basa pada peralatan pembangkit. Jika pH terlalu rendah, menandakan air bersifat asam yang dapat mengakibatkan korosif bagi Boiler. 1.2
Permasalahan
Seringkali Phophate dalam air boiler tidak terdeteksi dalam analisa air siklus PLTU 45, sehingga dikhawatirkan jika terjadi kebocoran di steam drum tidak ada softener/pelunak air yang mencegah pembentukan deposit dari garam-garam terlarut.
1.3
Hipotesa
Tidak terdeteksinya fosfat dalam air boiler kemungkinan disebabkan oleh: 1. 2. 3. 4. 5.
Metode analisa yang tidak sesuai. Peralatan dan Bahan Pereaksi uji yang tidak laik. Personil yang tidak mengetahui prosedur kerja. Terjadinya fenomena Phophate hideout . Kurang terjadwalnya pembukaan blowdown.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Boiler Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk merubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan memanaskan air yang berada di dalam pipa-pipa dengan panas hasil pembakaran bahan bakar. Pembakaran dilakukan secara kontinyu di dalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa pipa berisi air disebut dengan water tube boiler
Boiler pada PLTU 45 UP Muara Karang merupakan jenis Water Tube Boiler.
Water
Tube Boiler adalah jenis boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air Air .
di boiler di pompakan dari pompa air pengisi Gambar 2.1 merupakan gambar boiler pipa .
air .
Gambar 2.1 Boiler Pipa Air Fungsi pengolahan air sebelum masuk steam drum bertujuan untuk mengkondisikan kualitas dari air pengisi agar sesuai dengan persyaratan air Boiler yang telah ditetapkan oleh manufaktur dalam proses pembangkitan listrik. Internal treatment dilakukan dengan cara menginjeksikan sejumlah bahan kimia salah satunya yaitu Tri Sodium phosphate (TSP). TSP ini berfungsi untuk menaikkan pH air di Boiler dan juga untuk mereaksikan,
menggumpalkan serta mengendapkan zat-zat padat yang terlarut kandungan ion-ion ataupun senyawa yang dapat menyebabkan kerak (fungsi pelunakan air) dalam air pengisi. Endapan hasil reaksi yang berbentuk seperti lumpur
ini kemudian dibuang melalui saluran
blowdown pada boiler.
Batasan operasi air pengisi: Sistem Air Pengisi -
pH
: 9,2 - 9,5 cek ulang ( 8,8 - 9,3)
-
Conductivity, SC
: < 10 μ mhos/cm (2-6 uS/cm)
-
Silica (SiO2)
: <0,02 ppm
-
Oksigen terlarut
: < 0,007 ppm (pakai ppb saja)
-
Hydrazin (N2H4)
: 0,03 – 0,05 (0,02- 0,04 ppm)
2.2 Fungsi Injeksi Fosfat
Untuk mempertahankan pH di dalam boiler dilakukan penginjeksian bahan kimia TSP. Penambahan TSP ini juga berfungsi mengikat hardness yang ada di dalam air boiler (Mg2+, Ca2+). Hal ini perlu dilakukan untuk mencegah pembentukan kerak didalam boiler. Lumpur yang merupakan hasil reaksi dapat dibuang melalui blowdown. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : 6PO43- + 10Ca+ + 2OH- → [ Ca3(PO4)2]3.Ca(OH)2 6PO43- + 10Mg2+ + 2OH- → [ Mg3(PO4)2]3.Mg(OH)2
Larutan TSP yang diinjeksikan berupa bahan kimia trisodium phosphate [Na 3PO4]. Ion sodium akan membantuk senyawa bersifat basa dalam air sehingga dapat menaikan pH air Boiler, namun keberadaan Na juga dapat bereaksi dengan pipa boiler yang terbuat dari besi ( sodium embritelment ) dengan reaksi: Fe + 2NaOH Fe3O4 + 4NaOH
Na2FeO2 + H2
2NaFeO2 + Na2FeO2 + 2H2O
Sehingga perlu dikendalikan kandungannya di dalam air Boiler. Hidrogen hasil reaksi ini juga menyebabkan Hydrogen Damage, dimana gas hydrogen walau dalam jumlah yang sedikit, dapat masuk ke dinding logam dan bereaksi dengan atom karbon pada pipa karbon steel membentuk gas metana (CH 4). 2H2 + Fe3C
3Fe + CH4
Dosis injeksi Phosphate diatur berdasarkan volume boiler serta target pH yang akan dicapai. Sedangkan perbandingan Na/PO 4 untuk meminimalisir terjadinya fenomena Phosphate diatur berdasarkan tekanan pada boiler, seperti pada table berikut.
Gambar 2. Ratio Na/PO4 vs pH 2.3 Sistem Blowdown Blowdown boiler adalah proses pembuangan air dari boiler. Tujuannya adalah untuk mengendalikan kualitas air boiler sehingga memenuhi persyaratan parameter yang telah ditetapkan manufaktur sesuai dengan kondisi tekanan operasi Boiler untuk meminimalkan scale, korosi, carryover. Blowdown juga digunakan untuk membuang endapan yang tidak diperlukan yang terbentuk didalam sistem pengolahan air Boiler akibat injeksi kimia TSP, dan pembuang kontaminan padatan terlarut dalam air Boiler sehingga kualitasnya memenuhi persyaratan yang ditetapkan pada boiler. Endapan ini biasanya disebabkan oleh kontaminasi feedwater, internal precipitates secara kimiawi, atau melampaui batas kelarutan kelarutan garam. Akibatnya, air pada steam drum akan blowdown dan diganti dengan feedwater baru. To SuperHeater Steam Feedwater Water
NO NC
Blowdown
Gambar 3. Sistem Blowdown
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Fakta Yang Mempengaruhi
Boiler Water Vs Beban
14 13.5 13 12.5 12 11.5 11 10.5 10 9.5 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -4 -4.5 -5
Beban ( x 10 MW) pH PO4 (ppm) SC (uS/cm) injeksi PO4
3.2 Analisa Penyebab Masalah Why 3 Problem
Why 1
Why 2
fenomena fosfat hideout
Kelarutan fosfat terganggu
Kesalahan metode analisa
Solution Terbentuknya deposit fosfat
Perlu adanya blow down
Metode yang digunakan tidak sesuai standar
Menggunakan metode sesuai prosedur berdasarkan SOP dan IK
Metode analisa belum tervalidasi
Melakukan validasi metode
pH meter belum dikalibrasi, Kesalahan analisa
Kesalahan alat dan bahan analisa
Fosfat di boiler water tidak terdeteksi
Penggunaan Spectrofotometer peralatan belum spectrofotometer terkalibrasi dikalibrasi Bahan kimia kadaluarsa atau tidak sesuai
Kesalahan operasi injeksi kimia atau human error
Melakukan kalibrasi peralatan pH meter secara rutin
Sistem Penata laksanaan Penyimpanan Bahan kimia
Melakukan Kesalahan pada Tidak sesuainya prosedur operasi operator injeksi prosedur operasi sesuai manual kimia internal berdasarkan SOP book, SOP atau treatment atau IK IK Tidak sesuainya prosedur operasi Kesalahan pada laboraturium analis kimia berdasarkan SOP atau IK
Melaksanakan prosedur sesuai aturan operasi dan batasan operasi
3.3 Pembahasan Berdasarkan hasil tabel why-why analisis diatas dapat dilihat bahwa penyebab fosfat pada bolier tidak terdeteksi dikarenakan : 1. Terjadinya fenomena fosfat hideout mengakibatkan tidak terbacanya kandungan fosfat pada steam drum PLTU 4-5. Hal ini diduga karena fosfat tidak terlarut secara sempurna pada steam drum yang menyebabkan sample air Boiler yang dianalisa tidak mengandung senyawa Phosphate, sehingga tidak terbacanya kandungan fosfat yang sebenarnya terdapat dalam Boiler .
Seperti yang diketahui bahwa fosfat sangat
penting peranannya pada steam drum yaitu sebagai perlindungan preventif dari serangan ion dan senyawa hardness yang bisa terjadi sewaktu-waktu sehingga harus selalu tersedia dalam air Boiler.
Disisi lain bahwa fluktuasi beban pembangkit
mempengaruhi terlarutnya fosfat, sehingga perlu adanya pemantauan secara rutin kandungan fosfat pada steam drum dan juga perlu adanya penjadwalan blowdown dan pengendalian injeksi TSP . 2. Kesalahan analisa berdasarkan metode pembacaannya sangat mempengaruhi hasil keputusan yang akan dilakukan selanjutnya. Sehingga prosedur analisa sesuai SOP atau IK perlu diterapkan. Kesalahan pembacaan atau analisa alat terkait pH dan kandungan fosfat akan mempengaruhi kualitas air pada steam drum. 3. Kesalahan operasi atau human error terjadi karena kurang telitinya sumber daya manusia dalam pengoperasian internal treatment. Hal ini dikarenakan SDM terkait tidak menjalankan proses operasi sesuai aturan operasi / manual book dan batasan operasi serta batasan peralatan dengan baik dan benar.
Berdasarkan permasalahan Phosphate di boiler water tidak terdeteksi, berikut analisa dan solusinya : 1. Untuk menanggulangi adanya fenomena Phosphate hideout yang terjadi karena fluktuasi beban, maka diperlukan prosedur penjagaan kadar fosfat dalam boiler water. Hal ini dilakukan karena fenomena Phosphate hideout sangat terpengaruhi beban, sedangkan pengoperasian beban pembangkit selalu berubah-ubah.
Seperti yang
diketahui bahwa pada kondisi beban naik, maka fosfat cenderung turun sedangkan pH dalam kondisi tetap. Untuk mengatasi permasalahan yang berkelanjutan berdasarkan fenomena ini, maka pemantauan rutin perlu dilakukan dan perlu adanya penjadwalan rutin blowdown agar Boiler mendapatkan air baru dan pH bisa turun
sehingga dapat diinjeksikan kembali Phosphate tanpa menjadikan pH melewati batasan yang telah ditetapkan. 2. Kesalahan metode analisa terjadi karena tidak sesuainya prosedur yang dilakukan, maka hal ini dapat diperbaiki dengan kembali kepada prosedur operasi yang baik sesuai SOP dan IK. Salah satu penyebab yang membuat terjadinya tidak terbacanya analisa Phosphate. Sedangkan kesalahan analisa peralatan terjadi karena pembacaan peralatan itu sendiri yang kurang baik, maka solusinya dapat dengan men-setting ulang peralatan atau meng-kalibrasi peralatan tersebut sebelum digunakan yang kemudian dilanjutkan dengan memvalidasi methode yang digunakan sehingga analisa yang dilakukan dapat terjamin mutunya. Kesalahan analisa pun dapat terjadi dari bahan pereaksi yang digunakan tidak sesuai dari segi kualitas dan jumlahnya, maka solusinya adalah dengan penata laksanaan terkait penyimpanan dan pengunaan bahan kimia pereaksi. 3. Pengoperasian peralatan tidak terlepas dengan campur tangan sumber daya manusia terkait, baik dalam bidang produksi dan bidang laboraturium. Adanya kesalahan operasi atau human error tidak dapat dihindari namun dapat diantisipasi dengan membaca kembali prosedur operasi dan menjalankannya sesuai aturan peralatan dan batasannya.
