REFRESHER TRAINING FOR BOILER AND COOLING WATER

TUJUANPRESENTASI / Training : a. Pemanfaatan air b. Boiler Water Treatment Program c. Cooling Water Treatment Program

PROSES PRESENTASI DISKUSI 2 ( DUA ) ARAH TANYA JAWAB

PAY OFF : HASIL yg DIHARAPKAN Untuk meningkatkan pemahaman tentang Cooling Water dan Boiler Chemical Treatment Program. Bisa memberikan NILAI TAMBAH agar dapat memberikan TECHNICAL ADVICE yang benar dan BERMANFAAT bagi PT DSS. Meningkatkan efektivitas & efisiensi dari monitoring, kontrol & trouble-shooting pekerjaan sehari hari di lapangan. Long term mutual relationship dengan customer sehingga bisa memberikan good business relationship

HUJAN Air dalam bentuk yang paling murni

GAS MINERALS Oxygen Carbon Monoxide Carbon Dioxide TANAH

Calcium Magnesium Sodium Iron

Clay Silt Sand

(1) Dissolved Solids

(2) Dissolved Gases

(3) Suspended Soilds

Air mengandung 3 type kontaminant

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

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 dapat menyebabkan terjadinya problem KERAK

Dissolved Gases ?Setiap gas mempunyai harga KELARUTAN dan setiap dari mereka Membuat 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

Contaminant Removal Unit ProcessesC o n ta m in a n tsS u sp e n d ed P a rticlesC o llo d ial m a tter O rg a nic s , F e & M n B io fo rm s

D isso lve d io nsH a rd n e ss a lk a lin ity O rg a n ic s & R e s .C l2

D isso lve d G a sesCO2 O2 H 2 S , N H3

F iltration C larification M icrofiltration U ltrafiltration

C hlorination

Ion Exchange R everse O sm osis Activated C arbon EvaporationE le ctro d ia lysis

D eaeration C hem ical Scavenging D ecarbonation

SIFAT / PARAMETER AIR 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 tergantung jenis DS tsb. Semakin banyak DS, maka conductivity semakin besar. Conductivity >>, maka air semakin KOROSIF Satuan : QS/cm, atau Qmhos/cm => Berdasarkan kemampuan daya hantar listrik Calcium Hardness (CaH) : Konsentrasi >>, maka kecenderungan terbentuk SCALE yaitu CaCO3. HARDNESS = KESADAHAN Total Hardness (TH), terdiri dari Ca + Magnesium (Mg). Bila TH >>, maka kecenderungan terbentuk SCALE CaCO3, Mg(OH)2 & MgSiO3

SIFAT / PARAMETER AIRAlkalinity : CO2, HCO3-, CO32- & OH- (P, M, O Alkalinity) KESETIMBANGAN Tergantung pH air a. pH < 4.3 => CO2 b. pH : 4.3 8.3 => HCO3- & sedikit CO32c. pH : 8.3 10.3 => CO32- & sedikit OHd. pH > 10.3 => OHpH >>, 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.

BOILER PRE-TRATMENTTEKANAN OPERASI ( PRESSURE ) & KEGUNAAN STEAM akan MENENTU KAN jenis PRE-TREATMENT yang diperlukan untuk menghasilkan BFW yang sesuai. Pada umumnya : 1. LP Boiler & steam utk HEATING - SOFTENED WATER ( minimum kualitas air yg diperlukan utk BFW ), bahkan ada yang memakai DEMIN WATER 2. HP Boiler & steam utk TURBINE DRIVE - Harus DEMIN WATER BOILER PRE-TREATMENT sangat PENTING, karena menentukan KUALITAS AIR UMPAN BOILER, sehingga mempengaruhi terjadi atau tidak terjadinya masalah di dalam boiler yang berhubungan dengan air.

SOFTENED WATERSOFTENER (CATION EXCHANGER) WASTE REGENERASI CaCl2, MgCl2 Dissolved Solids CO3-Na+ + Ca++ ++ Na Ca Mg++ HCO3Na+ RESIN ClNa+ Mg++ SO4-K+ Na+ Na+ -++ SiO2 Fe SOFTENED NO3Cu+

AIR

WATER

REGENERASI ( Larutan NaCl )

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

Dissolved Solids Na+>> CO3-HCO3K+ ClFe++ SO4-Cu+ SiO2-NO3-

DEMIN PLANTSUSPENDED SOLIDS REMOVAL5 - 200 NTU SS 2-100 mg/l TDS 50-1000 mg/l < 5 NTU SS < 3 mg/l

DISSOLVED SOLIDS REMOVAL

Demin Water< 0.5 NTU SS < 1 mg/l

CLARIFICATION

FILTRATION

ION EXCHANGE/ DEMINERALIZER

Demin Water

REVERSE OSMOSIS

DEMIN WATER (ION EXCHANGE)Ca++ Mg++ Na+ K+ Fe++ Cu+ CO3-HCO3ClSO4-SiO2-NO3-

Udara + CO2

AIR H+

Udara

OHOHH+ H2O

H+ CO3-HCO3ClSO4-SiO2-NO3-

H+ CO3-- Bereaksi dengan CO2 & H2CO3 sehingga pH steam & condensate tetap terjaga TINGGI ( 8.5 9.2 )

KOROSI karena AmmoniaTerjadi pada BFW section & condensate sistem - Material : Copper or copper alloys ( Tembaga ) SUMBER : Ammonia AMMONIA + OXYGEN dlm jumlah kecil => Aggressive PENCEGAHAN : 1. Tidak memakai bahan kimia ammonia 2. Eliminasi kebocoran udara ( khususnya di condenser - krn vacuum ) 3. Menjaga pH BFW, steam & condensate : 8.5 - 9.2

Untuk semua JENIS KOROSI, bila temp. sistem semakin tinggi - maka laju korosi semakin CEPAT.

DEPOSIT

SOLUSI : 1. MECHANICAL : Condensate Polisher 2. CHEMICAL Kontrol korosi ( pH ) di condensate & BFW sistem dengan memakai amines dan O2 scavenger chemicals & metal passivator

CARRY OVERCARRY OVER : Ikut terbawanya impurities ( air / BW, sodium & silica ) bersama steam, sehingga akan menurunkan steam purity serta menimbulkan deposit pada turbine. Perbedaan density yg semakin kecil antara BW & steam => Tendensi problem CARRY OVER semakin tinggi Contoh : P : 35 Barg, BW = 46.9X lebih berat steam P : 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 besar 2. Selective carry over => Disebabkan oleh silica di boiler water ( konsentrasinya terlalu tinggi )

CHEMICAL TREATMENT PROGRAMNO 1 PRODUCTS N-Elimin-Ox FUNCTION

Oxygen Scavenger and Metal Passivator for Boiler

2

N-22310

Internal Treatment with Transport Plus

3

N-356

Steam & Condensate Treatment for Boiler

Steam & Condensate Treatment (N-356)Karakteristik :

Neutralizing Amine Campuran dari beberapa jenis amine Mencegah korosi dengan meneutralisasi asam (karbonat) dan menaikkan pH steam & kondensat Tidak mengandung ammonia

N-EliminoxKarakteristik : Fungsi adalah sebagai polisher untuk menghilang oksigen di BFW dan sebagai metal passivator Volatile Structure : NH2NH CO NH NH2 Carbohydrazide dalam temperature rendah < 1350C berfungsi sbg oxygen scavenger dan passivator Di atas temperature > 1350C pecah menjadi hydrazine Hydrazine

N-EliminoxKarakteristik : Tidak menambahkan dissolved solids ke boiler & steam / condensate Produk reaksi adalah nitrogen dan air Passivator khususnya di BFW section (meminimasi korosi & deposit problem) Tidak terbatas oleh tekanan boiler

NexGuard 22310 Boiler Internal yang mengandung TRANSPORT PLUS Dosis: 25 ppm/ppm TAH Boiler Pressure: < 600 psig (41 bar) FDA/CFIA approved

A More Forgiving ProgramNexGuard is still 70Xs underdosed at this point, yet is able to remove scale that formed during the upset% Hardness Transport Ne ar er rea men

Feedwater Hardness Upset

8

Time (days)

NexGuard recovers from upset conditions more quickly than other programs

Parameter ControlPPH U TI ITY PI ITY I ITY PHARDNESS T TAL HARDNESS HLORIDE Resi al ELI INOX RESIDUAL NSOLU E IRON SILI A RATIO O-ALK : SiO2 Y LE ppm ppm ppm l ppm ppm ppm e ppm SiO2 < 15 < 0.1 < 0.05

M

Limit ontrol Feed ter densate . - 9. Boiler . ater . team 8.3 - 9.0 . . Tr c max 100 mi < 150 2.5 Silica Tr c Trac < 0.1 < 0.05 i 10

s/c

. -9. -

Trouble-shooting for BFWNo. PARAMETER 1 pH, Unit CONTROL LIMIT TROUBLE SHOOTING 8.0 - 9.0 Bila pH< 8.0, tambah stroke N-356 Bila pH > 9.0, kurangi stroke N-356 2 Total Hardness, ppm TRACE Bila hardness muncul, blow down boiler. Segera check hardness di CaCO3 dsoftener water & kondensat untuk memastikan adanya kebocoran 3 Silica, ppm SiO2 4 Conductivity, Qmhos 5 Residual Eliminox, ppb 6 Iron, ppm Fe 15, max 300, max Min 150 0.01, max Bila silica tinggi, check silika di softener water & kondensat Bila conductivity > 300, check conductivity di softener water & kondensat Bila Residual < 150 Tambah stroke pompa N-Eliminox Bila besi > 0.01, check besi di demin water & kondensat

Trouble-shooting for BWNo. PARAMETER CONTROL LIMIT 10.5 - 11.8 150, max 3000, max Trace 2.0 - 9.0 TROUBLE SHOOTING Bila pH < 10.5, naikkan stroke N-22310 or NaOH Bila pH > 11.8, turunkan stroke N-22310 Bila silika > 150 ppm, blow down boiler sampai silika mencapai kontrol. Bila conductivity > 3000, blow down boiler Bila muncul hardness blow down boiler & naikkan stroke N-444 bila memungkinkan Bila Res. 22310 < 100, naikkan stroke N-22310 Bila Res. 22310 > 100, kurangi stroke N-22310

1 PH, Unit 2 Silica, ppm SiO2 3 Conductivity, Qmhos 4 Total Hardness, ppmCaCO3

5 Residual 22310

Trouble-shooting for Steam & KondensatNo. PARAMETER 1 pH, Uni 2 Silica, ppm SiO2 3 Conductivity, Qmhos 4 Iron, ppm Fe CONTROL LIMIT TROUBLE SHOOTING 8.3 - 9.0 Bila pH< 8.3, tambah stroke N-356 Bila pH > 9.0, kurangi stroke N-356 0.05, max Bila silika > 0.05 ppm, chek silika di boiler & bila melewati controlnya, blow down boiler. 5, max Bila conductivity > 5, chek conductivity di boiler & bila melewati controlnya, blow down boiler. 0.01, max Bila kadar besi > 0.01 ppb, cek pH & besi di feed water & boiler

E. COOLING WATER SISTEMTYPE : 1. CLOSED C/W SYSTEM 2. ONCE-THROUGH C/W SYSTEM 3. OPEN C/W SYSTEM Sumber air yang tersedia akan menentukan pemilihan TYPE C/W sistem. 1. CLOSED C/W SISTEM ( Biasa dipakai Demin Water, atau Softened Water )

COOLING WATER SISTEM2. ONCE-THROUGH C/W SYSTEM ( Biasa dipakai AIR LAUT )

Pemakaian air : Sangat banyak Biasanya dipakai oleh Power Plant yg terletak di tepi laut, khususnya air laut dipakai sebagai media pendingin di Condenser.

OPEN COOLING WATER SYSTEMOPEN C/W SYSTEM ( Biasa dipakai air sungai atau air sumur yg telah ditreatment terlebih dahulu, minimal turbidity < 10 NTU) Evaporasi : Yg menguap AIR saja, mineral tetap di C/W. Akibat : Konsentrasi DS / mineral di C/W >> konsentrasi DS / mineral di make up water. Untuk menjaga kestabilan konsentrasi mineral di C/W, maka perlu BLOWDOWN. Make up water untuk mengganti air yg hilang krn EVAPORASI & BLOWDOWN. Sehingga level C/W di basin relatif STABIL.

Problem di Sistem Pendingin Terbuka

MICROBIO FOULING

Processes Relation

Scale /Deposit

Corrosion

Bio

Korosi> Proses alami perubahan oksida logam ke bentuk aslinya

Sel Korosi pada Material Carbon SteelWater - Conductive Media

A nodic Cathodic

: Fe ( m ) etal p Fe+2 + 2e- ( O xidation ) : O + HO + 2e- p 2 O H ( Reduction ) 2 2

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Korosi pH Temperatur (2x setiap peningkatan 10 0C) Oksidator (chlorine; etc) Laju alir air Ion-ion agresif (Cl-, SO4=; dll) Ukuran katoda dan anoda Jenis logam

Laju Korosi vs pH

Jenis-jenis Korosi General Corrosion korosi terjadi secara merata pada permukaan logampoor treatment Concentration Cell Corrosion korosi terjadi secara lokal karena perbedaan area & potensial yang besar antara katoda dan anoda. Biasanya mengakibatkan pitting corrosion Stress Corrosion Cracking korosi karena adanya gabungan stress (tekanan, temperatur & ion agresif) yang melebihi daya tahan logam

Concentration Cell Corrosion

Stress Corrosion Cracking

Pencegahan Korosi Material tahan korosi Coating (inert films) Anoda yang dikorbankan Merubah sifat kimia air (pH dan Alkalinity) Membatasi konsentrasi ion-ion agresif Bahan kimia pencegah korosi

Cara Kerja Bahan Kimia Pencegah Korosi Anodic inhibitor Membentuk lapisan film dan menghentikan reaksi di anoda

Cathodic inhibitor Membentuk lapisan film dan menghentikan reaksi di katoda

Anodic & cathodic (organic) inhibitor - Membentuk lapisan film antara air dan logam

Jenis Bahan Kimia Pencegah Korosi Anodic Inhibitor Chromate, nitrite, orthophosphate, bicarbonate, silicate, molybdate

Cathodic Inhibitor Carbonate, polyphosphate, phosphonate, zinc

Anodic & Cathodic Inhibitor Organic filmers

Pencegahan Korosi di Carbon SteelWater - Conductive Media Worse with High ConductivityO2

CaCO3 Ca-PO4 Zn(OH)2 Ca-HEDP

Fe-PO4, Fe-HEDP, Fe-MoO4, etc FexOy

O2

No electron flow

Electron Insulator Cathodic Inhibitor

Anodic Inhibitor

KerakLapisan yang padat berasal dari mineral terlarut (dissolved solids) yang terikat secara kuat baik antara mineral-mineral itu sendiri maupun dengan permukaan logam

Faktor Terbentuknya Kerak Konsentrasi ion-ion (Ca, Mg, SiO2, CO3, PO4) pH Temperatur Waktu

Pengaruh Temperatur terhadap Pembentukan Kerak

Pencegahan Kerak Membatasi konsentrasi padatan terlarut/ TDS (menurunkan cycle) Penambahan Asam (mengurangi pH dan Alkalinity) Perubahan Mekanik- Meningkatkan flow - Air rumbling - Side-stream filter, dll

Penggunaan bahan kimia pencegah kerak

Cara Kerja Bahan Kimia Pencegah Kerak Modifikasi Kristal Phosphonates

Sequestration Poly-phosphates, EDTA

Peng-kondisian Kerak Acrylate polymers, lignins, tannins

Dispersi Anionic polymers

Modifikasi Kristal

DispersiDispersants terserap (adsorbtion) oleh partikel dan akan membuat permukaan partikel bermuatan tinggi sehingga partikel-partikel tersebut akan saling tolak-menolak

scale particulate

+DISPERSANT

dispersed scale particulate

FoulingDeposit yang tidak padat dan mudah lepas yang terbentuk dari padatan tidak terlarut (suspended solids) dari air umpan, kontaminasi proses, angin ataupun pertumbuhan mikroorganisma

Pencegahan Terbentuknya Fouling Membatasi konsentrasi padatan tidak terlarutPretreatment, side-stream filter, blow down

Perubahan Mekanik Meningkatkan laju alir Backflushing Air rumbling

Bahan Kimia Pencegah Fouling (dispersant)

Cara Kerja Bahan Kimia Pencegah Fouling Menurunkan tegangan permukaan Surfactants

Meningkatkan muatan Anionic polymers

Mikroorganisma Problem di sistem pendingin seringkali berkaitan dengan pertumbuhan mikroorganisma yang tidak terkontrol Untuk mendapatkan sistem pendingin yang trouble free pertumbuhan mikroorganisma harus terkontrol dengan optimum

Jenis-jenis Mikroorganisma BakteriBakteri aerobik: slime forming bacteria menghambat perpindahan panas dan memberikan rumah bagi bakteri anaerobik Bakteri anaerobik: SRB, clostridia under deposit corrosion/ pitting

Algaemenghambat distribusi air pendingin dan proses perpindahan massa/ panas di cooling tower memberikan rumah dan makanan bagi bakteri

Fungimengurangi umur peralatan dari kayu (cooling tower)

Pencegahan Pertumbuhan Mikroorganisma di Sistem Pendingin Me-minimasi kontaminasi dari proses dan lingkungan (ammonia, oli, organik; dll) Penggunaan bahan kimia pembunuh mikroorganisma (biosida / biocide)

Jenis-Jenis BiosidaOxidizing Biocide bekerja dgn membakar dinding sel mikroorganisma

Non Oxidizing Biocide bekerja dgn merusak spesifik komponen dari sel yang mengakibatkan sel tersebut mati Isothiazoline Quaternary amine Glutaraldehyde DBNPA Carbamate Terbuthylazine (algicide)

Chlorine (Cl2, NaOCl, CaOCl) Sodium Bromide (NaBr) Stabilized Bromine (Stabrex) Ozone Hydrogen Peroxide

CHEMICAL TREATMENT PROGRAMCOOLING SYSTEM CONTROL PARAMETERNo. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 pH M-Alkalinity, ppm CaCO3 Conductivity, QS/cm Ca Hardness, ppm CaCO3 Total Hardness, ppm CaCO3 Unfiltered phosphate,ppm PO4 Soluble phosphate, ppm PO4 Unfiltered Soluble (Filtered) phosphate, ppm PO4 Zinc, ppm Zn Silica, ppm SiO2 Iron, ppm Fe Free chlorine, ppm Cl2 Chloride, ppm Cl Turbidity, FTU Total count bacteria, cfu/ml Cycle of concentrationt