PENGERTIAN AIR UMPAN BOILER ( Boiler Feed Water )

AIR UMPAN BOILER

Boiler Feed Water

Dalam suatu proses produksi dalam industri, boiler merupakan suatu pembangkit panas yang penting.Sesuai dengan namanya maka fungsi dari boiler ini adalah memanaskan kembali.Dalam suatu proses industri boiler harus dijaga agar effisiensinya cukup tinggi.Oleh sebab itu adalah penting untuk menjaga kualitas air yang diumpankan untuk boiler, karena akan berhubungan dengan effisiensi dari boiler tersebut.

Air umpan boiler atau Boiler Feed Water nantinya akan dipanaskan hingga menjadi steam.Karena di dalam boiler terjadi pemanasan harus diwaspdai adanya kandungan-kandungan mineral seperti ion Ca2+ dan Mg2+.Air yang banyak mengandung ion Ca2+ dan Mg2+ disebut sebagai air yang sadah (hard water).Ion-ion ini sangat berpengaruh pada kualitas air yang nantinya akan digunakan sebagai umpan boiler.Biasanya ion-ion ini terlarut dalam air sebagai garam karbonat, sulfat, bilkarbonat dan klorida.Berbeda dengan senyawa-senyawa kimia lainnya, kelarutan dari senyawa-senyawa mengandung unsur Ca dan Mg seperti CaCO3, CaSO4,MgCO3, Mg(OH)2, CaCl2,MgCL2, dll ; akan memiliki kalarutan yang makin kecil/redah apabila suhu makin tinggi.Sehingga ketika memasuki boiler, air ini merupakan masalah yang harus segera diatasi.Air yang sadah ini akan menimbulkan kerak(scalling) dan tentu saja akan mengurangi effisiensi dari boiler itu sendiri akibat dari hilangnya panas akibat adanya kerak tersebut.Selain itu yang dikhawatirkan bisa menyebabkan scalling adalah adanya deposit silika.

Dalam hal ini akan terjadi perbedaan ketika mengolah air untuk dijadikan sebagai air minum dibandingkan dengan untuk umpan boiler.Dalam pengolahan air minum mineral-mineral yang ada dalam air tidak akan dihilangkan karena mineral-mineral tersebut dibutuhkan untuk tubuh manusia.Bahkan ada perusahaan air minum yang menambahkan mineral pada air minum produksinya.Hal itu tidak boleh terjadi dalam pengolahan air untuk umpan boiler.Air minum juga harus dijaga agar bebas dari kuman penyakit dengan diberi desinfektan sedangkan air umpan boiler tidak perlu diberi desinfektan.

Sampling Air Boiler

Sampel air boiler akan berguna hanya jika sampel ini mewakili kondisi dibagian dalam boiler. Oleh karena itu sampel-sampel yang diambil dari gelas pengukur ketinggian air, yang tergantung di luar ruang control, atau dekat pipa pemasukan air umpan nampaknya sangat tidak akurat. 

Sampel yang diambil dari shell boiler tidak aman dan tidak akurat sebab airnya dalamkeadaan bertekanan dan sebagian akan menyemprot menjadi steam, sehingga konsentrasi

TDS yang terukur lebih tinggi pada sampel daripada didalam boiler. Berdasarkan hasil analisis sampel, sangat umum terjadi bahwa air boiler yang di-blowdown lebih banyak daripada yang diperlukan. 

Penyelesaiannya adalah menggunakan pendingin sampel untuk mengambil air dari boiler.Pendigin sampel adalah penukar panas berukuran kecil yang menggunakan air dingin untuk mendinginkan sampel pada saat diambil, oleh karena itu mengurangi semprotan, meningkatkan keamanan operator dan ketelitian sampel. Dalam beberapa sistim otomatis, sensor konduktivitas dipasang langsung ke shell boiler untuk memantau tingkat TDS secara terus menerus. Alasan lain untuk sistim kendali TDS otomatis adalah untuk menghindari pengaruh beban steam yang bervariasi, laju kondensat yang kembali, dan kualitas air make-up pada hasil sampel.

Blowdown Boiler

Jika air dididihkan dan dihasilkan steam, padatan terlarut yang terdapat dalam air akan tinggal di boiler. Jika banyak padatan terdapat dalam air umpan, padatan tersebut akan terpekatkan dan akhirnya akan mencapai suatu tingkat dimana kelarutannya dalam air akan terlampaui dan akan mengendap dari larutan. Diatas tingkat konsenrasi tertentu, padatan tersebut mendorong terbentuknya busa dan menyebabkan terbawanya air ke steam. Endapan juga mengakibatkan terbentunya kerak di bagian dalam boiler, mengakibatan pemanasan setempat menjadi berlebih dan akhirnya menyebabkan kegagalan pada pipa boiler. Oleh karena itu penting untuk mengendalikan tingkat konsentrasi padatan dalam suspensi dan yang terlarut dalam air yang dididihkan. Hal ini dicapai oleh proses yang disebut ‘blowing down’, dimana sejumlah tertentu volume air dikeluarka n dan secara otomatis diganti dengan air umpan – dengan demikian akan tercapai tingkat optimum total padatan terlarut (TDS) dalam air boiler dan membuang padatan yang sudah rata keluar dari larutan dan yang cenderung tinggal pada permukaan boiler. Blowdown penting untuk melindungi permukaan penukar panas pada boiler. Walau demikian, Blowdown dapat menjadi sumber kehilangan panas yang cukup berarti, jika dilakukan secara tidak benar.

Konduktivitas sebagai indikator kualitas air boiler

Peningkatan dalam konduktivitas menunjukan kenaikan “pencemaran” air boiler. Metode konvensional untuk mem-blowdown boiler tergantung pada dua jenis blowdown: sewaktu-waktu dan kontinyu. 

Blowdown yang sewaktu-waktu/ intermittent

Blowdown yang sewaktu-waktu dioperasikan secara manual menggunakan sebuah kran yang dipasang pada pipa pembuangan pada titik terendah shell boiler untuk mengurangi parameter (TDS atau konduktivitas, pH, konsentasi Silica dan Fosfat) dalam batasan yang sudah ditentukan sehingga tidak berpengaruh buruk terhadap kualitas steam. Jenis blowdown ini juga merupakan metode efektif untuk membuang padatan yang telah lepas dari larutan dan menempati pipa api dan permukaan dalam shell boiler. Pada blowdown yang sewaktu-waktu, jalur yang berdiameter besar dibuka untuk waktu sesaat, yang didasarkan pada aturan umum misalnya “sekali dalam satu shift untuk waktu 2 menit”.

Blowdown yang sewaktu-waktu menyebabkan harus ditambahkannya air umpan ke dalam boiler dalam jumlah besar dan dalam waktu singkat, sehingga membutuhkan pompa air umpan yang lebih besar daripada jika digunakan blowdown kontinyu. Juga, tingkat TDS akan bervariasi, sehingga menyebabkan fluktuasi ketinggian air dalam boiler karena perubahan dalam ukuran gelembung steam dan distribusinya yang setara dengan perubahan dalam konsentrasi padatan. Juga, sejumlah besar energi panas hilang karena blowdown yang sewaktu-waktu

Blowdown yang kontinyu

Terdapat pemasukan yang tetap dan konstan sejumlah kecil aliran air boiler kotor, dengan penggantian aliran masuk air umpan yang tetap dan konstan. Hal ini menjamin TDS yang konstan dan kemurnian steam pada beban steam tertentu. Kran blowdown hanya diatur satu kali untuk kondisi tertentu, dan tidak perlu lagi diatur setiap saat oleh operator. Walaupun sejumlah besar panas diambil dari boiler, tetapi ada peluang pemanfaatan kembali panas ini dengan mengembuskannya ke flash tank dan mengasilkan flash steam. Flash steam ini dapat digunakan untuk pemanasan awal air umpan boiler. Jenis blowdown ini umum digunakan pada boiler bertekanan tinggi.

Residu blowdown yang meninggalkan flash vessel masih mengandung energi panas yang cukup dan dapat dimanfaatkan kembali dengan memasang sebuah penukar panas untuk memanaskan air make-up dingin. Sistim pemanfaatan kembali panas blowdown yang lengkap hingga 80% energi yang terkandung dalam blowdown, yang dapat diterapkan pada berbagai ukuran boiler steam dengan waktu pengembalian modalnya bisa kembali hanya dalam beberapa bulan.

Perhitungan blowdown

- Metode 1

Besarnya jumlah blowdown yang diperlukan untuk mengendalikan konsentrasi padatan air boiler dihitung dengan menggunakan rumus berikut: 

Blowdown (persen) = TDS Air make up x % Air make up

TDS maksimum dalam boiler yang diinginkan

Jika batasan maksimum TDS yang diperbolehkan sebagaimana dalam boiler paket adalah sebesar 3000 ppm, persen air make up adalah 10 persen dan TDS dalam air make up adalah 300 ppm, maka persentase blowdownnya adalah sebagai berikut:

= 300 x 10 / 3000

= 1 %

Jika laju penguapan boiler sebesar 3000 kg/jam maka laju blowdown yang diperlukan adalah:

= 3000 x 1 / 100

= 30 kg/jam

Metode 2

Sistem Blowdown : Pengertian Blowdown adalah pembuangan sejumlah kecil air boiler dengan maksud untuk menjaga tingkat maximum dari padatan terlarut dan terendap pada tingkat yang diizinkan. Sebagai contoh bila air dengan kandungan padatan terlarut 100 ppm kemudian diuapkan sebanyak 50 % dari air tersebut maka konsentrasi dari padatan menjadi 200 ppm. Ini bisa ditulis secara matematik :

Keuntungan pengendalian blowdown

Pengendalian blowdown boiler yang baik dapat secara signifikan menurunkan biaya perlakuan dan operasional yang meliputi:

• Biaya perlakuan awal lebih rendah 
• Konsumsi air make-up lebih sedikit
• Waktu penghentian untuk perawatan menjadi berkurang 
• Umur pakai boiler meningkat 
• Pemakaian bahan kimia untuk pengolahan air umpan menjadi lebih rendah

De-aerasi

Dalam de-aerasi, gas terlarut, seperti oksigen dan karbon dioksida, dibuang dengan pemanasan awal air umpan sebelum masuk ke boiler. Seluruh air alam mengandung gas terlarut dalam larutannya. Gas-gas tertentu seperti karbon dioksida dan oksigen, sangat meningkatkan korosi. Bila dipanaskan dalam sistim boiler, karbon dioksida (CO2) dan oksigen (O2) dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air (H2O) membentuk asam karbonat (H2CO3). 

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. Asam karbonat mengkorosi logam menurunkan umur peralatan dan pemipaan. Asam ini juga melarutkan besi (Fe) yang jika kembali ke boiler akan mengalami pengendapan dan meyebabkan terjadinya pembentukan kerak pada boiler dan pipa. Kerak ini tidak hanya berperan dalam penurunan umur peralatan tapi juga meningkatkan jumlah energi yang diperlukan untuk mencapai perpindahan panas.

PENGERTIAN, SUMBER AIR DAN SIFAT-SIFAT AIR PADA BOILER

Memproduksi steam yang berkualitas tergantung pada pengolaha n air yang benar untuk mengendalikan kemurnian steam, endapan dan korosi. Sebuah boiler merupakan bagian dari sistim boiler, yang menerima semua bahan pencemar dari sistim didepannya. Kinerja boiler,efisiensi, dan umur layanan merupakan hasil langsung dari pemilihan dan pengendalian air umpan yang digunakan dalam boiler.

Jika air umpan masuk ke boiler, kenaikan suhu dan tekanan menyebabkan komponen air memiliki sifat yang berbeda. Hampir semua komponen dalam air umpan dalam keadaan terlarut. Walau demikian, dibawah kondisi panas dan tekanan hampir seluruh komponen terlarut keluar dari larutan sebagai padatan partikuat, kadang-kadang dalam bentuk kristal dan pada waktu yang lain sebagai bentuk amorph. Jika kelarutan komponen spesifik dalam air terlewati, maka akan terjadi pembentukan kerak dan endapan. Air boiler harus cukup bebas dari pembentukan endapan padat supaya terjadi perpindahan panas yang cepat dan efisien dan harus tidak korosif terhadap logam boiler.

Pengendalian endapan

Endapan dalam boiler dapat diakibatkan dari kesadahan air umpan dan hasil korosi dari sistim kondensat dan air umpan. Kesadahan air umpan dapat terjadi karena kurangnya sistim pelunakan. Endapan dan korosi menyebabkan kehilangan efisiensi yang dapat menyebabkan kegagalan dalam pipa boiler dan ketidakmampuan memproduksi steam. Endapan bertindak sebagaiisolator dan memperlambat perpindahan panas. Sejumlah besar endapan diseluruh boiler dapat mengurangi perpindahan panas yang secara signifikan dapat menurunkan efisiensi boiler. Berbagai jenis endapan akan mempengaruhi efisiensi boiler secara berbeda-beda,sehingga sangat penting untuk menganalisis karakteristik endapan. Efek pengisolasian terhadap endapan menyebabkan naiknya suhu logam boiler dan mungkin dapat menyebabkan kegagalan pipa karena pemanasan berlebih.

Kotoran yang mengakibatkan pengendapan

Bahan kimia yang paling penting dalam air yang mempengaruhi pembentukan endapan dalam boiler adalah garam kalsium dan magnesium yang dikenal dengan garam sadah. Kalsium dan magnesium bikarbonat larut dalam air membentuk larutan basa/alkali dan garam-garam tersebut dikenal dengan kesadahan alkali. Garam-garam tersebut terurai dengan pemanasan, melepaskan karbon dioksida dan membentuk lumpur lunak, yang kemudian mengendap. Hal ini disebut dengan kesadahan sementara – kesadahan yang dapat dibuang dengan pendidihan.

Kalsium dan magnesium sulfat, klorida dan nitrat, dll., jika dilarutkan dalam air secara kimiawi akan menjadi netral dan dikenal dengan kesadahan non-alkali. Bahan tersebut disebut bahan kimia sadah permanen dan membentuk kerak yang keras pada permukaan boiler yang sulit dihilangkan. Bahan kimia sadah non-alkali terlepas dari larutannya karena penurunan daya larut dengan meningkatnya suhu, dengan pemekatan karena penguapan yang berlangsung dalam boiler, atau dengan perubahan bahan kimia menjadi senyawa yang kurang larut.

Silika

Keberadaan silika dalam air boiler dapat meningkatkan pembentukan kerak silika yang keras. Silika dapat juga berinteraksi dengan garam kalsium dan magnesium, membentuk silikat kalsium dan magnesium dengan daya konduktivitas panas yang rendah. Silika dapat meningkatkan endapan pada sirip turbin, setelah terbawa  dalam bentuk tetesa n air dalam steam, atau dalam bentuk yang mudah menguap dalamsteam pada tekanan tinggi.

Pengolahan air internal

Pengolahan internal adalah penambahan bahan kimia ke boiler untuk mencegah pembentukan kerak. Senyawa pembentuk kerak diubah menjadi lumpur yang mengalir bebas, yang dapat dibuang dengan blowdown. Metode ini terbatas pada boiler dimana air umpan mengandung garam sadah yang rendah, dengan tekanan rendah, kandungan TDS tinggi dalam boiler dapat ditoleransi, dan jika jumlah airnya kecil. Jika kondisi tersebut tidak terpenuhi maka laju blowdown yang tinggi diperlukan untuk membuang lumpur. Hal tersebut menjadi tidak ekonomis sehubungan dengan kehilangan air dan panas.

Jenis sumber air yang berbeda memerlukan bahan kimia yang berbeda pula. Senyawa seperti sodium karbonat, sodium aluminat, sodium fosfat, sodium sulfit dan komponen sayuran atau senyawa inorganik seluruhnya dapat digunakan untuk maksud ini. Untuk setiap kondisi air diperlukan bahan kimia tertentu.

KONSULTASIKAN DENGAN BROLLEN REPRESENTRATIVE TECHNICAL ASSISTANCE

VIII. Permasalahan & Solusi seputar Water Treatment dan Boiler Feed Water

Ketidak murnian air akan mengakibatkan :

1. Korosi,
2. Deposit
3. Erosi.

Korosi adalah : proses kerusakan logam yang disebabkan oleh proses reaksi kimia atau proses reaksi elektrokimia dengan lingkungan yang memungkinkan terjadinya proses reaksi tersebut.

Deposit (kerak) terjadi bilamana dalam air pengisi ketel terdapat zt-zat padat terlarut. Zat padat terlarut dapat berupa Calsium, Magnesium atau Silika.

§Erosi adalah proses pengikisan ( Abrasi ) pada permukaan benda ( logam ) yang disebabkan oleh zat-zat padat yang bergerak cepat, erosi dapat terjadi pada pipa-pipa Superheater dan sudu-sudu turbin.

JENIS KOROSI

Secara umum korosi dibagi menjadi dua yaitu :

1. Korosi elektro kimia.
2. Korosi Suhu tinggi, yang terjadi di ruang bakar.

Reaksi elektrokimia terjadi jika terdapat 3 komponen yaitu :

• Anoda
• Katoda
• Elektrolit

Pada proses korosi elektrokimia terjadi 2 macam reaksi , yaitu :

• Reaksi Katoda: merupakan reaksi Reduksi yang tidak merusak logam.
• Reaksi Anoda : merupakan reaksi Oksidasi yang merusak logam.

Penyebab Korosi.

Penyebab korosi antara lain :

1. Gas O2 yang larut dalam air.
2. Gas CO2 yang larut dalam air.
3. Ion Hydrogen.
4. Garam2 -tak stabil ( non stable salts ).

Garam - garam ini juga dapat menyebabkan kerak

Pencegahan Korosi:dengan menghilangkan Gas Oksigen

Menghilangkan gas - gas dari dalam air

1.Secara Mekanis 

O2 dan gas2 lain yang tidak mengkondensir (NCG=Non Condensable Gas) dapat dihilangkan dari dalam air secara mekanis dengan " DEAERATOR HEATER " .

2.Secara Kimia :

O2 yang larut dalam air dapat dirubah bentuknya menjadi senyawa lain yang tidak merugikan ( dengan N2H4 ( hydrazine )

KOROSI KARENA CHLORIDA

Chlorida (Cl) yang terlarut dalam air dapat menimbulkan laju korosi yang sangat cepat.

Prosesnya sbb:

MgCl2 + H2O ---à 2HCl + Mg (OH)2

Fe + 2 HCl --à FeCl2 + 2 H+

Menghilangkan Gas CO2 dari dalam Air

• Umumnya CO2 dalam air berada dalam ikatan asam karbonat (H2CO3). Asam ini tidak stabil mudah terurai dalam suhu biasa :
• Gas ini dapat dihilangkan secara mekanis dengan proses Degasifier. Sebagai pelindung dari korosi CO2 kadang-2 dipakai juga : "Filming & Neutralizing Amines", dimana zat kimia ini akan membentuk lapisan yang dapat melindungi terhadap korosi karena Gas CO2 .

Pencegahan Korosi Karena Ion Hidrogen.

1. Penanbahan alkali Na3PO4 atau NaOH kedalam air ketel, berarti akan menaikkan pH air ketel. Kenaikkan pH air ketel berarti penurunan konsentrasi ion hydrogen.
2. Penambahan N2H4 atau Na2SO3 dalam air kondensat - air pengisi ketel juga akan menaikkan pH air. Karena zat2 tersebut adalah alkali lemah maka hanya dapat sedikit menyumbang pH, juga kelebihan N2H4 akan terurai menjadi Amoniak pada suhu dan tekanan kerja. ketel.

Mencegah Korosi Karena Garam Tak Stabil.

Selain itu ada beberapa zat2 kimia yang kadang2 ditambahkan seperti misalnya:

1. Chelate : Untuk mengikat oksida2 logam dalam bentuk persenyawaan komplek yang stabil dan larut, yang berguna untuk mencegah terjadinya “sticking" 
2. ( lengket ).
3. Polymer : Uhtuk menaikkan daya kerja chelate, mencegah terjadinya pembentukan kerak serta dapat melepas kerak2 ketel.
4. Antifoam: mencegah pembentukan busa.
5. Filming : melindungi korosi karena CO2 dan membentuk film kondensat.

DEPOSIT (KERAK )

Deposit pada sudu-sudu turbin ini kan menyebabkan getaran (vibrasi)

Jika konsentrasi zat padat yang terlarut di dalam air boiler sangat tinggi terjadi Boiler Priming ( Carry Over ) yaitu terbawanya air secara mekanis dari boiler bersama uap ke dalam pemanas lanjut dan bahkan dilanjutkan ke turbin.

MAGNETIT FILM (LAPISAN LINDUNG Fe3O4 )

Magnetit terbentuk dari reaksi air panas atau uap pada besi panas.

Reaksi pembentukan magnetit biasanya digambarkan sebagai berikut :

3 Fe + 4 H2O -----à Fe3O4 + 4 H2

PENYIMPANGAN PADA KUALITAS AIR

Penyimpangan kwalitas air dapat disebabkan hal – hal sbb :

• Terjadi kebocoran kebocoran kondensor
• Injeksi Kimia yang tidak tepat
• Sistem Demineralizes Plant yang gagal.

METHODE PENGENDALIAN KUALITAS AIR INTERNAL

Metode pengendalian Kualitas Air secara Internal :

• Condensate polisher.
• Degasser.
• Injeksi Kimia.
• Blow Down

CONDENSAT POLISHER

Berupa tangki yang didalamnya berisi resin kation dan resin anion.

Condensate Polisher merupakan bagian dari instalasi sistem air condensate.

Fungsi dari kondensate polisher adalah menangkap impurities ( kotoran) yang terkandung pada air kondensat.

DEGASSER

Adanya gas yang terlarut dalam air pengisi, terutama gas Oksigen menyebabkan laju korosi bertambah.Maka untuk itu kandungan Oksigen yang terlarut dalam air pengisi harus dihilangkan dengan kimia maupun mekanik. Secara kimia dengan melakukan Injeksi Hydrazin sementara secara mekanik dengan melakukan degasser

Degasser pada siklus ini terjadi pada Dearator.

TUJUAN INJEKSI KIMIA:

Injeksi Kimia pada siklus Air Umpan Boiler bertujuan unrtuk :

• Pencegahan korosi di dalam boiler,baik pada sistem uap dan sistem air pengisi.
• Pencegahan pembentukan kerak dan endapan pada permukaan yang panas.
• Menjaga kemurnian uap tetap tinggi.

BAHAN KIMIA UNTUK INJEKSI KIMIA

Bahan Kimia yang diinjeksikan ke siklus Air Umpan Boiler adalah :

• Brollen 802 C Sulfite 
• Brollen 809 
• Brollen 802 

PENGELUARAN OKSIGEN SECARA KIMIA

Reaksi Sodium Sulfit ( Brollen 802 C Sulfite ) dengan Oksigen adalah sebagai berikut :

1. 2Na2SO3 + O 2 ---à 2 Na2SO4

Sodium Oksigen Sodium Sulphate

BLOW DOWN

Pembukaan katup blow down tergantung dari kandungan Silica dan Chlorida dalam air ketel.

Blow Down berfungsi untuk membuang endapan silika dan chlorin di boiler drum.

PENGERTIAN AIR UMPAN BOILER ( Boiler Feed Water ) 2017-03-03T10:07:00-08:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf