bab 3. pengolahan air umpan boiler

10/31/2011

1

BAB 3PENYEDIAAN AIR UMPAN BOILER

Utilitas

By : Ridhawati, S.T.,M.T

Utilitas By Ridhawati, S.T., M.T 2

KRISTAL AIR

BAB 3. PENYEDIAAN AIR UMPAN BOILER

Utilitas By Ridhawati, S.T., M.T

3

Karakteristik air umpan boiler Pengolahan air umpan boiler


4

MINERALSGAS

TANAH

CalciumMagnesium

SodiumIron

OxygenCarbon

MonoxideCarbonDioxide

ClaySilt

Sand

(1) Dissolved Solids (2) Dissolved Gases (3) Suspended Soilds

HUJAN Air dalam bentuk yang paling murni

Air mengandung 3 type kontaminant

Karakteristik air umpan boiler


5

• pH : Derajat ke-ASAM-an air (Skala : 0 – 14)pH = 7 (netral), pH < 7 (asam => korosif)pH > 7 (basa => scale/kerak)

• Conductivity : Jumlah DS (mineral yg larut di dalam air), tidak tergantungjenis DS tsb. Semakin banyak DS, maka conductivity semakin besar.Conductivity >>, maka air semakin KOROSIFSatuan : mS/cm, atau mmhos/cm => Berdasarkan kemampuan daya hantarlistrik

• Calcium Hardness (CaH) : Konsentrasi >>, maka kecenderungan terbentukSCALE – yaitu CaCO3. HARDNESS = KESADAHAN

• Total Hardness (TH), terdiri dari Ca + Magnesium (Mg). Bila TH >>, makakecenderungan terbentuk SCALE – CaCO3, Mg(OH)2 & MgSiO3


6

•Alkalinity : CO2, HCO3-, CO3

2- & OH- (P, M, O Alkalinity)

KESETIMBANGAN – Tergantung pH air

a. pH < 4.3 => CO2

b. pH : 4.3 – 8.3 => HCO3- & sedikit CO3

2-

c. pH : 8.3 – 10.3 => CO32- & sedikit OH-

d. pH > 10.3 => OH-

pH >>, maka ALKALINITY juga >> & cenderung membentuk SCALE, spt CaCO3, Mg(OH)2

• Chloride : Semakin >>, maka air cenderung semakin KOROSIF

• Silica : Semakin >>, maka cenderung membentuk SCALE (MgSiO3)

• Iron : Sebagai bentuk produk korosi, bila trend naik terus maka menunjukkan kecenderungan korosi di dalam sistem.

Karakteristik air umpan boiler

10/31/2011

2


7

Suspended Solids ?Suspended Solids ?

Solids, dimana TIDAK LARUT dalam air

Ukuran partikel solid : VARIATIFE – Dari 0.45 micron &

PALING BESAR (1 micron : 0.001 mm)

CONTOH : Sand, silt, mud, dust, SLIME / BIO-FOULING

PENGARUH : AIR menjadi TURBID/KOTOR


8

Dissolved Solids ?Dissolved Solids ?

Solids, dimana TERLARUT di dalam air, dan menjadi larutan YANG HOMOGEN, sehingga TIDAK BISA DILIHAT dengan mata telanjang

Ukuran Partikel Solid : VARIATIVE – Lebih kecil dari 0.45 micron (1 micron : 0.001 mm)

Contoh : Minerals, seperti sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), chloride (Cl), sulfate (SO4), silicate (SiO2), phosphate (PO4), nitrate (NO3) etc

Setiap MINERALS mempunyai harga BATAS KELARUTAN di dalam air

Pengaruh : Air menjadi tidak 100% PURE (as H2O), dan mineral dapatmenyebabkan terjadinya problem KERAK


9

Dissolved Gases ?Dissolved Gases ?

Setiap gas mempunyai harga KELARUTAN dan setiap dari merekaMembuat kesetimbangan antara fasa – Liquid dan gas (di dlm Udara)

CO2(g)

CO2(aq)

UDARA

AIR

KESETIMBANGAN tergantung pada TEKANAN DAN SUHU System

Contoh dari Dissolved Gases : O2, CO2, H2S etc

PENGARUH : Air mempunyai tendensi unt bersifat CORROSIVE


Ultrafiltration

Microfiltration

Clarification

Filtration Chlorination

Suspended ParticlesCollodial matter

Organics, Fe & MnBioforms

Electrodialysis

Evaporation

Activated Carbon

Reverse Osmosis

Ion Exchange

Dissolved ionsHardnessalkalinity

Organics & Res.Cl2

Decarbonation

Chemical Scavenging

Deaeration

Dissolved GasesCO2O2

H2S , NH3

Contaminants

Contaminant Removal Unit Processes


BOILER PRE-TRATMENT

TEKANAN OPERASI ( PRESSURE ) & KEGUNAAN STEAM akanMENENTUKAN jenis PRE-TREATMENT yang diperlukan untukmenghasilkan BFW yang sesuai.

Pada umumnya :1. LP Boiler & steam utk HEATING - SOFTENED WATER ( minimum

kualitas air yg diperlukan utk BFW ), bahkan ada yang memakaiDEMIN WATER

2. HP Boiler & steam utk TURBINE DRIVE - Harus DEMIN WATER

BOILER PRE-TREATMENT sangat PENTING, karena menentukanKUALITAS AIR UMPAN BOILER, sehingga mempengaruhi terjadi atau tidakterjadinya masalah di dalam boiler yang berhubungan dengan air.

12

SOFTENED WATER

AIR

Dissolved SolidsCa++

Mg++

Na+

K+

Fe++

Cu+

CO3--

HCO3-

Cl-

SO4--

SiO2--

NO3-

SOFTENEDWATER

Dissolved SolidsNa+>>K+

Fe++

Cu+

CO3--

HCO3-

Cl-

SO4--

SiO2--

NO3-

Ca++

Mg++

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

REGENERASI( Larutan NaCl )

CaCl2, MgCl2

WASTE REGENERASI

RESIN

SOFTENER (CATION EXCHANGER)

Untuk menghilangkan tendensi terjadinya kerak /SCALE : CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2, MgSiO3

10/31/2011

3


SUSPENDED SOLIDS REMOVAL

< 0.5 NTUSS < 1 mg/l

< 5 NTUSS < 3 mg/l

5 - 200 NTUSS 2-100 mg/lTDS 50-1000 mg/l

ION EXCHANGE/DEMINERALIZER

REVERSE OSMOSIS

CLARIFICATION FILTRATION

DEMIN PLANT

Demin Water

Demin Water

Pengolahan Umpan Boiler


14

Reverse osmosis: suatu proses dimana air dipompakan ke dlm bejanayang berisi lempengan membrane semi permeable shg impurities akanterperangkap pada membrane dalam bentuk konsentrat dan BWF (demineral water) out sebagai produk yang diinginkan

Lime/soda softening: proses ini berlangsung dengan mereaksikankalsium hidroksida dengan kalsium dan magnesium bikarbonat yang berasal dari kesadahan sementara untuk menghasilkan endapan lumpuryang dapat dikeluarkan dari proses.

Ion exchange: proses pengolahan air sbg air umpan boiler yg paling umum & ekonomis adlh dg melalui proses pelunakan air (water softening)

Resin Penukar Ion


15

• Resin yang mempunyai kemampuan untuk menyerap atau menukar kation-kation seperti Ca2+, Mg2+, K+, Na+ dsb yang terdapat dalam air.

Resin Penukar Kation

• Resin penukar anion adalah resin yg mempunyai kemampuan menyerap atau menukar anion-anion yang terdapat dalam air seperti SO42+, Cl-, dan HCO3-.

Resin Penukar Anion


DEMIN WATER (ION EXCHANGE)


17

Diagram kolom resin penukar kation dan regenerasinya

Air proses(air +

kesadahan)

Resin PenukarKation

(air + asam)

HCl dan dibilas dengan aquadest

Garam-garam terbuang


18

air + asam

Resin PenukarAnion

NaOH dan dibilas dengan aquadest

Garam-garam terbuang

Diagram kolom resin penukar anion dan regenerasinya

10/31/2011

4


CATION EXCHANGE RESIN

Produk => pH : 2 – 3 (bersifat asam) Resin => Lama2 jenuh. Ion (+) / cation yg pertama kali

lepas : Sodium (Na), shg trend pH produk-nya akancenderung naik

Monitoring (produk cation resin) – dibuat TREND :a. pH b. Conductivity

Bila trend pH / conductivity produk cation resin cenderungnaik, maka resin dalam keadaan jenuh & perlu utkregenerasi


ANION EXCHANGE RESIN

• Resin => Lama2 jenuh. Ion (-) / anion yg pertama kali lepas : Silica (SiO3

2-), shg trend pH produk-nya akan cenderung turun(krn terbentuk H2SiO3 – asam lemah)

• Monitoring (produk anion resin) – dibuat TREND :a. pH b. Conductivityc. Silica (low range)

• Bila trend pH produk anion resin cenderung turun & / ataukandungan silica maupun conductivity cenderung naik, makaresin dalam keadaan jenuh & perlu utk regenerasi


DEGASIFIER

Tujuan : Untuk mengurangi alkalinity (Alkalinity : CO2, HCO3

-, CO32- & OH- - merupakan ion negatif) dari produk

cation resin, sehingga beban anion resin akan berkurang PROSES : Produk cation resin pH < 4.3, sehingga alkalinity

berbentuk CO2. Air mengalir dari atas & udara ke atas, sehingga terjadi perpindahan CO2 yg larut di dalam air keudara


MIXED BED RESIN

Berisi : Cation & Anion resin Tujuan : Untuk lebih menyempurnakan produk anion

resin, sehingga conductivity < 1 mS/cm & Silica < 20 ppb Monitoring (dibuat trend) :

a. pHb. Conductivityc. Silica

Bila trend pH naik, berarti ada sodium leakage (terbentukNaOH) & cation resin sudah jenuh. Harus di-regenerasi.

Bila trend pH turun & atau conductivity naik, berarti adasilica leakage (terbentuk H2SiO3 – asam lemah) & anion resin sudah jenuh. Harus di-regenerasi.


PROBLEM BOILER ( Water Side )PROBLEM BOILER ( Water Side )1. KERAK ( SCALE )

a. Terjadi pada LP Boiler yang memakai SOFTENER, karena kualitasSOFTENED WATER jelek ( Ca & Mg atau HARDENSS leakage )

b. Akan membentuk DEPOSIT di FEED WATER SECTION & didalam BOILER ( krn temperatur tinggi, sehingga kelarutan mineralCa, Mg akan jauh berkurang )

2. KOROSIa. Bisa terjadi pada semua type boiler, baik memakai SOFTENED

WATER maupun DEMIN WATERb. Jenis : Korosi karena

- Oksigen- Caustic ( pada high pressure boiler saja )- Karbon dioksida- Ammonia ( pada material logam tembaga )


PROBLEM BOILER( Water Side )3. DEPOSIT

a. Terjadi pada HP Boilerb. Pengendapan mineral besi ( Fe ) & tembaga ( Cu ) yang cukup

tinggi konsentrasinya ( berasal dari BFW ) yang akan membentukdeposit di dalam boiler ( khusunya di area yang HEAT FLUX-nyatinggi )

4. CARRY OVERa. Bisa terjadi pada semua type boiler, baik memakai SOFTENED

WATER maupun DEMIN WATERb. Biasanya disebabkan oleh kandungan mineral di dalam boiler yang

sangat tinggi, adanya kontaminasi ( seperti OIL ), level air didalam boiler yg terlalu tinggi, serta load boiler yg sangat berfluktuatif

c. Akibatnya : Kemurnian steam akan berkurang & bisa menimbulkanDEPOSIT pada TURBINE BLADE

10/31/2011

5


25

KERAK (SCALE)

SOLUSI :

1. Kontrol kualitas SOFTENED WATER yang BAGUS

2. Chemical untuk ANTI-SCALE :

Phosphate ( membentuk lumpur lunak )

Phosphate polymer

Polymer ( #b & #c - membentuk senyawakompleks dengan Ca & Mg, sehingga tetaplarut di air )


DEPOSIT

SOLUSI :

1. MECHANICAL : Condensate Polisher

2. CHEMICALKontrol korosi ( pH ) di condensate & BFW sistem dengan memakai aminesdan O2 scavenger chemicals & metal passivator


CARRY OVERCARRY OVER : Ikut terbawanya impurities ( air / BW, sodium &silica ) bersama steam, sehingga akan menurunkan steam purity sertamenimbulkan deposit pada turbine.

Perbedaan density yg semakin kecil antara BW & steam => Tendensiproblem CARRY OVER semakin tinggi

Contoh : P : 35 Barg, BW = 46.9X lebih berat steamP : 126 Barg, BW = 8.9X lebih berat steam

Steam Separator di dalam steam drum untuk mencegah problem CARRY OVER.

CARRY OVER :1. Mechanical => Indikasi : Konsentrasi Na di steam besar2. Selective carry over => Disebabkan oleh silica di

boiler water ( konsentrasinya terlalu tinggi )



bab 3. pengolahan air umpan boiler

Documents