pengendali kualitas air op 3

PT PLN (PERSERO) PUSDIKLAT UNIT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SURALAYA

PENGOPERASIAN UNIT PLTU MODUL 3 / OP

Pengendalian Kualitas Air

1. Kriteria Air.

Kriteria air atau kualitas air yang digunakan pada Pusat Listrik Tenaga Uap, sangat mempengaruhi umur Unit PLTU dan keandalan Unit PLTU. Di bawah ini akan ditunjukan akaibat tidak memenuhi persyaratan kualitas air.

Tabel I . Butir analisa air akibat tidak memenuhi persyartan kualitas Air.

DILUAR RENTANG STANDART NO. BUTIR ANALISA TERLAU RENDAH TERLALU TINGGI

I.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Silica SiO2 dalam air uap. Silica SiO2 dalam air ketel. Silica -S;02 dalam air Mentah Phosphate dalam air ketel pH dalam air pengisi, kondensat, ketel Fe dalam air kondensat. Cu dalam air kondensat. Oxygen dalam air pengisi Carbon dioxida. Conduktivity air pengisi dan Kondensat.

Baik Baik. Baik Korosi pH rendah Korosi Baik Baik Baik . Baik Baik Korosi pH rendah (tidak terdapat sisa hidrasin ).

Cary over pengerakan di sudu turbin tekanan menengah dan rendah. Pengerahan pipa ketel. Foaming,pengerakan Carry Over Foaming,pengerakan Carry Over. Telah terjadi korosi Telah terjadi korosi pada Pipa penukar kalor. Korosi oksigen. Korosi karbon dioksida. o Pengerakan. o Foaming. o Kebocoran

condensor.

TOTO/UNJ/ hr/06

1




9.

10.

11.

12.

Conduktitiviy air ketel Conduktitiviy air uap Kesadahan air ketel Hydrazin dalam air pengisi Amoniak dalam air condensat Chlorida

Korosi pH rendah (tidak terdapat sisa phosphate ) Baik Baik ( harus nol ). Korosi oksigen. pH rendah untuk PLTU-PLTU yang pengaturan pH-nya dengan amoniak Baik

o Pengerakan o Foaming o Carry over

o Carry Over o Pergerakan disisi

Super Heater. o Korosi chlorida. o Pengerakan. o Foaming. o Carry over.

Amonia attack pada pipa Yang terbuat dari tembaga. Pemakaian amoniak tinggi. o Korosi chlorida o Indikasi kebocoran

kondensor

Air yang digunakan di PLTU harus memenuhi persyaratan. Adapun sampel air yang diperiksa di laboratorium PLTU berupa : o Air kondensat. o Air ketel. o Air pengisi ketel. o Air penambah. Persyaratan kualitas air tergantung dari tekanan kerja ketel, makin tinggi tekanan kerja ketel makin ketat persyaratan kualitas air .

TOTO/UNJ/ hr/06

2




1.1 Standard Air Kondensate.

a. Untuk ketel bertekanan 170 kg / cm2

Air Kondensate: pH = 9,2 - 9,5 Conductivity, SC = < 10 mho / cm

Conductivity, CC = < 0,3 mho / cm

Silica ( SiOZ ) = < 0,02 ppm

Oksigen terlarut = < 0,015 ppm

Tembaga ( Cu ) = 0,01

Besi ( Fe ) = < 0,02

1.2 Standard Air Penambah. a. Untuk ketel bertekanan 170 kg / cm2

Air Penambah : pH = 7 Conductivity = < 0,3 p, mho / cm

Silica = < 0,02

1.3 Standard Air Pengisi Ketel. a. Untuk ketel dengan tekanan 40, 60, dan 80 atm. Air pengisi ketel :

Air Pengisi Ketel

Tekanan Kerja ( atm ) 40 atm 60 atm 80 atm

Oksigen terlarut (ppm ) < 0,02 < 0,02 < 0,02

Total besi ( ppm ) < 0,05 < 0,05 < 0,001 Total tembaga ( ppm ) < 0,01 < 0,01 < 0,005 pH pada 25 o C ( ppm ) 8 - 9 8 - 9 8 - 9

Silika ( ppm ) < 0,02 < 0,02 < 0,02

Conductivity ( p, s / cm ) < 1,0 < 0,5 < 0,3

Chlorida ( C1 - ) - - -

Hydrazin ( N2H4 ) PPM 0,01 - 0,03 0,01 - 0,03 0,01 - 0,03

TOTO/UNJ/ hr/06

3




b. Untuk ketel dengan tekan 170 kg/cm2.

Air pengisi ketel : pH = 9,2 -9,5 Conductivity, SC = < 10 g mho / cm

Silica ( Si02 ) = < 0,02 ppm

Oksigen terlarut = < 0,007

Hidrazin ( NzH4 ) = 0,03 - 0,05

1.4 Standard Air Ketel.

a. Untuk ketel tekanan 40, 60, dan 80, Air Ketel :

Tekanan Kerja ( atm ) 40 atm 60 atm 80 atm

Silika ( ppm ) - < 10 < 4

Phospat ( ppm ) < 10 < 10 < 3 Conduktivity ( ~ s / cm ) - < 2500 < 1150 pH 9 - 10 9 - 10 9 - 10

b. Untuk ketel dengan tekanan 170 kg /cm2 Air ketel : pH = 9,2 - 9,5 Conductivity, SC = < 20

Silica ( SiOZ ) = < 0,185

Phosphat ( PO4 ) = < 0,007

Chlorida ( C1 ) = < 0,5

Main Steam . pH = 9,2 - 9,5 Conductivity, SC = < 10 Silica ( SiOz ) = < 0,015

TOTO/UNJ/ hr/06

4




2. Faktor Faktor Yang Mempengaruhi Kualitas Air.

2.1 Mineral / Organik. Mineral dan zat organik yang terlarut dalam air pengisi ketel , merupakan zat

padat yang tidak diharapkan. Zat padat tersebut akan menambah impurities

( kotoran ) dalam air ketel yang menambah laju korosi dan deposit pada ketel

dan turbin. Sumber-sumber zat padat ( mineral ) yang terbawa dalam ketel

berasal dari :

a. Kebocoran kondensor.

b. Pencemaran air penambah yang disebabkan oleh carry over dalam

evaorator atau kesalahan pada saat proses penghilangan mineral.

c. Pencemaran air di dalam sistem clean-drains recovery.

d. Hasil korosi dari sistem injeksi pengolahan yang tidak benar ( beberapa

korosi sering tetap muncul meskipun tindakan pencegahan telah diambil ).

2.2 Kesalahan Operasi.

Kesalahan operasi dalam melakukan injeksi kimia pada siklus PLTU dapat

mempengaruhi kualitas air. Injeksi kimia yang terlalu banyak atau terlalu sedikit

dapat menyebabkan air pengisi ketel atau air ketel tidak memenuhi syarat,

yang mana akibatnya menambah laju korosi dan pembentukan deposit.

Bahan kimia yang digunakan untuk bahan injeksi kimia pada internal treatment

(pengolahan air) adalah amonia, Hidrazin dan Sodium phospat.

2.3 Problem Pengolahan Air. Problem utama pengolahan air ( internal treatment ) adalah bila terjadi

kebocoran kondensor. Kebocoran kondensor menyebabkan kerusakan yang

patal pada Boiler maupun Turbin, bila tidak segera diatasi. Jika terjadi

kebocoran kondensor pada suatu unit, maka ada tiga macam resiko :

1. Adanya chlorin di dalam air boiler menyebabkan resiko korosi pada sisi air

pipa-pipa uap didalam ketel.

TOTO/UNJ/ hr/06

5




2. Penggunaan air pengisi yang dicemari chlorin, ke dalam Desuperheater

tipe sepray dapat menimbulkan korosi stress pada sistem setelah

desuperheater.

3. Akan terjadi kenaikan konduktivitas air boiler yang menyebabkan carry

over. Carry over adalah terbawanya garam - garam pada air boiler dalam

aliran uap, sehingga garam - garam tersebut dapat membentuk deposit

( kerak ) pada superheater dan sudu-sudu turbin.

Secara umum bilamana terjadi kebocoran kondensor dan diketahui bahwa

terdapat kontaminasi chlor pada air pengisi, maka spray desuperheater harus

segera dihentikan. Untuk ini perlu untuk menurunkan beban. Selanjutnya

langkah yang akan diambil untuk megatasi kebocoran kondensor harus

ditentukan.

Sebagai contoh, tindakan yang direkomendasikan adalah sebagai berikut :

a. Konduktivitas air ketel setelah

penukar panas. Pengolahan air ketel dengan coustic soda

Kurang dari 5 microsiemen Belum perlu ada tindakan

10 microsiemen

Termasuk situasi bahaya Kurangi beban dan hentikan aliran spray desuperheater dan reaheater. Unit hanya boleh terus dioperasikan apabial kebocoran dapat dilokalisir dan diperbaiki.

Diatas 80 microsiemen

konduktivitas airketel sebelum penukar cation = 30 mikrosiemen

Unit harus segera dihentikan.

TOTO/UNJ/ hr/06

6




b. Untuk metode zero solid dimana hanya digunakan Hidrasin.

Konduktivitas kondensat Setelah penukar kation

TINDAKAN YANG DIAMBIL

Kurang dari I microsiemen Belum perlu ada tindakan

1 microsiemen.

9 Injeksi soda caustic 0,05 ppm ekivalenNaOH yang dihitung berdasarkan volume.

9 Buka saluran blow down dan bila mungkin stop unit.

5 microsiemen. Stop unit saat itu juga

TOTO/UNJ/ hr/06

7




3. Akibat Ketidakmurnian Air.

Ketidak murnian air akan mengakibatkan korosi, deposit dan erosi. Dalam pengolahan air yang perlu dijaga adalah terbentuknya lapisan Magnetik Film pada permukaan pipa yang dapat melindungi dari korosi. Dibawah ini akan dijelaskan mengenai korosi, deposit, erosi dan magnetik film. 3.1 Korosi.

Korosi adalah proses kerusakan logam yang disebabkan oleh proses reaksi kimia atau proses reaksi elektro kimia dengan lingkungan yang memungkinkan terjadinya proses tersebut. Kerusakan karena penyebab phisik tidak dapat disebut korosi, tetapi dinyatakan sebagai erosi atau keausan. Dalam bebrapa kasus, logam dapat mengalami kerusakan yang disebabkan oleh kombinasi kedua hal tersebut diatas, sehingga proses kerusakannya disebut proses erosi korosi ( Corrosion Erosion ), korosi karena lelah (Corrotion fatique ), korosi karena stress ( Stress corrosion ) dan lain-lain. Pengkaratan ( Rusting ) adalah istilah yang lazim digunakan untuk menyatakan korosi pada besi dan campurannya yang membentuk oksida besi terhidrasi ( hidrated iron oxide ) yang disebut karat. Secara umum korosi dapat dibagi menjadi dua, yaitu : Korosi Elektrokimia Korosi suhu tinggi, yang terjadi diruang bakar. Pada materi palajaran ini yang kita bahas hanya mengenai korosi Elektrokimia. Prose korosi Eiektrokimia merupakan kejadian yang paling banyak menyerang logam karena, terjadi pada suhu ruang atau temperatur yang relatif rendah. Korosi elektrokimia disebabkan oleh reaksi logam dengan Air, Larutan garam , Asam dan Besi. Syarat terjadinya Elektrokimia adalah bila terdapat tiga komponen, yaitu ; Anoda. Katoda. Elektrolit. Pada proses korosi elektrokimia terdapat dua macam reaksi, yaitu ; Reaksi katoda merupakan reaksi reduksi yang tidak merusak logam Reaksi anoda merupakan reaksi oksidasi yang merusak logam

TOTO/UNJ/ hr/06

8




Di bawah ini dapat dilihat contoh - contoh terbentuknya anoda dan katoda :

NO. KONDISI ANODA KATODA

1. Cu & Fe Fe & Zn

Fe Zn

Cu Fe

2. ButiranUkuran butiran Batas krista Halus Tengah Kasar

3. Tegangan Tegang Rileks

4. Temperatur Panas Dingin

5. Konsentrasi OZ Rendah Tinggi

6. Adanya kotoran Tengah Pinggir

PROSES KOROSI ELEKTROKIMIA.

TOTO/UNJ/ hr/06

9




3.1.1 Korosi Pada Sistem Air Pengisi Ketel. Sistem air pengisi ketel terdiri dari beberapa komponen, seperti : pipa-pipa

saluran, pemanas awal air pengisi, katup-katup dan lain sebagainya yang

semuanya terbuat dari logam. Logam-logam yang dipakai dalam sistem air

pengisi terutama adalah : besi, nikel, tembaga, aluminium, seng dan titanium.

Bila dalam sistem air pengisi terjadi korosi , maka kerak yang timbul sebagai

akibat dari proses korosi tersebut akan terbawa bersama air pengisi ke ketel.

Dalam hal yang ekstrim kejadian ini dapat menyebabkan terbentuknya deposit-

deposit yang akan mempengaruhi proses perpindahan panas. disamping itu

kerak yang ditimbulkan oleh proses korosi juga dapat membantu proses

pengkaratan pada saat ada beban.

3.1.2 Korosi Karena Chlorida. Chlorida ( Cl ) yang terlarut dalam air dapat menimbulkan laju korosi yang

sangat cepat. Chlorida, khususnya yang berasal dari Magnesium Chlorida ( Mg

CI z ) di dalam Boiler dapat dirubah secara reaksi kimia yang disebut hidrolisa

menjadi asam chlorida.

Mg (OH )2

Magnesium Hidroksida

Mg CI2 + H2O Magnesium Air

Chlorida

2HCL Asam

Chlorida +

Fe + 2 HCl Besi Asam Chlorida

Fe Cl2Besi

Chlorida

2H+

Ion Hidrogen

+

Asam-asam jelas merupakan hal yang tidak diinginkan di dalam air boiler,

sebab asam-asam tersebut cendrung menyerang permukaan logam dari boiler.

Untuk alasan inilah orang labor biasanya menambahkan Sodium Hidroksida

( NaOH ) ke dalam air boiler agar dapat mendapatkan pH kira-kira 10,0. Alkali

ini akan menetralkan asam-asam yang dihasilkan oleh proses Hidrolisa

Chlorida.

TOTO/UNJ/ hr/06

10




3.2 Deposit.

Deposit ( kerak ) terjadi bilamana dalam air pengisi ketel terdapat zat-zat padat

terlarut. Zat padat terlarut dapat berupa Calsium, Magnesium atau Silika. Kerak

pada pipa boiler akan mempengaruhi secara serius terhadap perambatan

panas, dan kemudian bisa menyebabkan pecahnya pipa boiler.

Selain zat-zat padat yang terlarut dalam air ketel dapat mengakibatkan

masalah sebagi berikut :

Kerusakan Turbin Bila air yang mengandung kotoran dididihkan, timbullah uap dan sisanya

kotoran padat. Jika air dipanskan diatas titik didih normalnya, maka dihasilkan

uap panas lanjut dan kotoran padat tersebut akan terlarut dalam uap. Zat-zat

padat ini terutama silika dapt terbawa dan menempel ( deposit ) pada sudu-

sudu turbin.

Deposit pada sudu-sudu turbin ini akan menyebabkan getaran pada turbin yang

akan meyebakan getaran pada turbin yang akan menyebabkan kerusakan di

sudu-sudu dan akhirnya menyebabkan kerusakan pada bearing-bearing.

Makin tinggi tekanan pada boiler yang beroperasi, makin besar kotoran-kotoran

yang akan terbawa, karena kelarutannya naik dengan adanya kenaikan

temperatur. Oleh karena itu, pada tekanan tinggi perlu diperhatikan bahwa

konsentrasi zat padat terlarut dari air boiler harus serendah mungkin.

Sebaiklnya, untuk boiler tekanan rendah pada unit yang sangat tua dapat

menggunakan air lunak atau Soft Water.

Boiler Friming (Carry - Over) Jika konsentrasi zat padat yang terlarut di dalam air boiler sangat tinggi, Priming

atau terbawanya air secara mekanis, dari boiler bersama uap kedalam pemanas

lanjut dan bahkan dilanjutkan ke turbin.

Air dapat terbawa ke dalam uap dan zat padat yang terlarut akan membentuk

deposit di dalam pemanas lanjut dan pada sudu-sudu turbin. Di dalam pipa

pemanas lanjut, deposit padat akan mempunyai akibat yang sama seperti kerak

pada pipa boiler.

TOTO/UNJ/ hr/06

11




3.3 Erosi. 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.

Erosi disebabkan oleh Carry over , yaitu terbawanya garam-garam ( zat padat )

bersama uap menuju ke Superheater dan turbin. Zat padat yang terlarut dalam

uap tersebut dapat mengikis permukaan logam yang dilalui.

3.4 Magnetit Film. Korosi dapat dikurangi dengan menempatkan lapisan pelindung magnetite

( Fe304 ) diantara logam dengan media korosi ( air atau uap ) . Baja lunak ( mild

steel ) yang dipergunakan di dalam boiler termasuk logam yang tidak tahan

korosi. Bila baja tersebut dikenakan terhadap air panas atau uap dengan atau

tanpa oksigen, korosi akan terjadi dan besi oksida akan terbentuk dengan cepat.

Macam-macam oksida atau Hidroksida terbentuk dalam jumlah yang berbeda-

beda, bergantung pada kondisi tertentu. Kebanyakan hasil korosi menjadi

terlepas dan tersapu keluar sehingga terbuka logam aslinya dan tidak mencegah

air menuju metal.

Dalam hal ini korosi tidak dapat dihindari dan berjalan terus. Oksida yang dapat

digunakan hanyalah magnetite dengan rumus Fe3O4. Magnetit yang dihasilkan

dengan cara yang benar dapat menjadi padat, keras, dan merupakan lapisan

yang melekat secara terus-menerus serta sangat kuat diantara baja dengan

lingkungan yang korosif.

Magnetit terbentuk dari reaksi air panas atau uap pada besi panas, Reaksi

pembentukan magnetit biasanya digambarkan sebagai :

3 Fe + 4 H20 Fe 304 + 4 H2

Dari reaksi pembentukan magnetit dapat dilihat bahwa tidak ada gas atau

oksigen terlarut yang diperlukan untuk reaksi diatas dan hidrogen terbentuk

bebas.

TOTO/UNJ/ hr/06

12




Dari pengamatan nampak bahwa, dua bentuk ion berdifusi ketika terbentuk

magnetit pada logam di bawah kondisi tempertaur tinggi. Oksigen dari larutan

masuk ke dalam melalui kisi-kisi magnetit yang baru pada permukaan sebelah

dalam logam / oksidanya.

Magnetit yang terbentuk menjadi padat dan keras, dan selama terbentuknya

magnetit dari logam, hal ini akan baik terhadap logam. Pada saat yang sama, ion

besi ( kation ) tersebar keluar melalui magnetit, dan magnetit yang baru

terbentuk pada permukaan oksida air. Magnetit yang terbentuk ini berbentuk

butiran-butiran kecil dan hanya menempel dengan longgar pada magnetit yang

keras.

Sekarang dua magnetit dihasilkan, tetapi hanya lapisan dalam yang bersifat

melindungi. Bahwa volume dari magnetit bagian dalam volumenya hampir sama

dengan volume total dari besi yang diperlukan untuk pembentukan dua lapisan

tersebut. Dalm kondisi ini film yang bersifat pelindung terbentuk dengan tekanan

mekanis minimum. Di dalam boiler biasanya magnetit bagian luar terbawa keluar

oleh aliran air.

Karena ketebalan dari lapisan magnetit bertambah, maka difusi dari ion-ion yang

melaluinya menjadi lebih lambat dan berangsur-angsur reaksi antara logam

dengan air menjadi terhenti. Peristiwa yang terjadi di dalam boiler inilah yang

selalu diharapkan dan dijaga oleh orang laboratorium. Magnetik pelindung hanya

akan melekat dengan baik bila permukaan - permukaan logam bersih. Inilah

sebabnya kerak dan rontokan-rontokan lainnya dihilangkan denga Acid Cleaning

sebelum boiler dikomisioning.

Tingkat pembentukan magnetit bertambah dengan adanya temperatur dan

konsentrasi hidroksida. Agar supaya daerah magnetit yang rusak dapat cepat

diperbaiki, maka perlu dijaga agar konsentrasi Sodium Hidroksida ( Coustic Soda ) di dalam air boiler kecil.

Pertumbuhan dari lapisan lindung Fe304 dapat difihat di bawah ini.

TOTO/UNJ/ hr/06

13




Gambar 1. Pertumbuhan Lapisan Lindung Fe3O4.

Gambar 2. Pertumbuhan Lapisan Lindung Fe3O4 Secara Grafik.

TOTO/UNJ/ hr/06

14




4. Methode Pengendalian Air.

Untuk mengendalikan kualitas air uap pada siklus PLTU maka petugas laboratorium

kimia harus selalu memonitor secara terus menerus kondisi dari air kondensat, air

ketel dan uap. Kondisi air dan uap tersebut diatas harus memenuhi batas persyaratan

yang diinginkan yang sesuai dengan unit pembangkit setempat. Bilamana terjadi

penyimpangan-penyimpangan pada kualitas air tersebut maka petugas laboratorium

bersama operator PLTU yang bertugas harus dengan segera mengatasi

permasalahan tersebut.

Peyimpangan-penyimpangan tersebut dapat berupa :

Terjadi kebocoran kondensor Injeksi kimia yang tidak tepat Sistem Demineralizes Plant yang gagal

Untuk mengatasi penyimpangan-penyimpangan tersebut, maka dapat dilakukan

metode pengendalian air sebagai berikut :

4.1 Kondenser Polisher. Condensate Plisher adalah peralatan pengolahan air ( internal treatment ) yang

dipasang setelah Condensate Pump. Condensate Polisher didesain untuk PLTU

yang mempunyai tekanan ketel diatas 160 Kg / cm2 atau untuk boiler tekanan

sub kritikal dan kritikal. Biasanya kapasitas PLTU yang mempunyai unit

Condensate Polisher adalah diatas 400 MW.

Condensate Plisher berupa tangki yang di dalamnya berisi resin kation dan resin

anion . Fungsi dari kondensate polisher adalah menangkap impurities ( kotoran )

yang terkandung pada air Condensate. Impurities pada air condensate bisa

berasal dari pangsa korosi yang berasal dari sirkuit air uap PLTU dan bisa juga

berasal dari kebocoran kondensor. Bilamana konduktivitas dari air kondensat

naik melebihi batas yang diijinkan maka condensate polisher perlu dioperasikan

untuk menurunkan konduktivitas air kondensat.

TOTO/UNJ/ hr/06

15




4.2 Injeksi Kimia. Injeksi kimia yang dilakukan pada siklus air uap PLTU, berfungsi untuk

mengontrol kwalitas air dan uap PLTU.

Tujuan dari injeksi kimia tersebut adalah :

a. Pencegalian korosi didalam boiler, sistem uap dan sistern pengisi.

b. Pencegahan pembentukan kerak dan endapan pada permukaan yang

panas.

c. Menjaga kermunian uap tetap tinggi.

Untuk alasan keuangan, boiler terbuat dari baja, baja mempunyai banyak

sifat yang baik yaitu : dapat ditempa, dicetak, dilas, mudah di pergunakan,

dan lain-lain. Tetapi baja mempunyai satu kejelekan yaitu mudah korosi. Hal

yang menguntungkan dari kejadian reaksi kimia adalah terbentuknya

magnetit hitam, ini terjadi dalam kondisi larutan sedikit basa (pH sekitar 10).

Dalam kondisi mendekati netral magnetit hanya sedikit terlarut , dan

magnetit ini mengendap saling melekat serta menjadi kuat, yang dapat

menghalangi saluran air menuju lugom dibawah lapisan tersebut. Kecepatan

pembentukan lapiasan film oksida menurun sebagaimana kenaikan

ketebalan lapisan film oksida, dan pengukuran ketebalan lapisan film hanya

beberapa micron setelah 103 jam penguapan. Dalam kondisi asam dan basa

yang lebih, sifat fisik dari magnetit berubah, menjadi kropos dan berkurang

sifat pelindungnya.

Pada akhirnya lapisan film menjadi tidak bersifat melindungi dan kecepatan

korosi menjadi tinggi. Oleh karena itu, suatu boiler perlu diperhatikan

kesetabilan lapisan film oksida, yang ditunjang oleh kondisi logam boiler,

kimia boiler dan pemeliharaan bentuk film oksida yang stabil sehingga dapat

mengurangi laju korosinya.

Bahan Kimia Yang Dipergunakan Untuk Mengolah Air Pengisi Besaran Agar supaya dapat menaikan pH dari 7 sampai 9, diperlukan kenaikan ion

hidorksida OH, oleh karena itu diperggunakan bahan kimia yang bisa

menaikan pH, yaitu yang mempunyai sumber ion hidroksisda.

TOTO/UNJ/ hr/06

16




a. Coustic soda (Sodium Hidroksida / Na OH).

sumber ion hidrolsida ( OH- ) diambil dari Sodium Hidroksida . Zat ini

relatif murah dan dapat dibeli seperti zat padat dan larutan lain, dan

mudah diperoleh dalam bentuk murni.

Untuk pengolahan kondisi air pengisi pada unit tekanan tinggi adalah

tidak cocok, karena zat ini secara fisik bentuknya padat. Zat tersebut

akan membentuk deposit di dalam pipa desuperheater dan pipa

superheater, dan pada temperatur tinggi endapan ini menimbulkan

masalah korosi yang menyebabkan terjadinya keretakan, dan untuk

inilah maka digunakan zat kimia yang mudah menguap.

b. Amonia ( NH3 ). Amonia berupa gas dan merupakan gas yang paling mudah larut dari

semua gas. Pada temperatur ruang, satu unit volume air dapat di

larutkan kira - kira 1.400 unit volume amonia.

NH3 + H2O NH4OH

NH4OH + NH4 + OH

secara praktis 0, 2 - 0,5 ppm NH 4+ ( kurang lebih 0,2 ppm ) cukup dapat

memberikan pH yang diinginkan. Amonia ditambahkan pada pelepasan

pompa ekstrasi atau pada keluaran deareator (lebih disukai ) dengan cara

injeksi menggunkan variabel stroke closing pump, dimana amonia tersebut

dalam bentuk larutan dalam air yang bebas mineral.

Konsentrasi amonia yang tinggi dapat menyebabkan korosi, lubang-

lubang dan retek ( keadaan akan retak ) khususnya pada tembaga alloy di

bagian lewatnya udara ekstrasi, dari kondesor dan untuk mengatasi ini

harus dilakukan pengontrolan konsentrasi amonia. Pengecekan secara

reguler di daerah kuning pada logam secara tetap adalah perlu, dan

pengambilan contoh pipa kondensor untuk pengecekan metalurgi.

TOTO/UNJ/ hr/06

17




c. Hidrazin. N2H4 Hidrazin yang murni adalah tidak stabil dan mudah meletup. Hidrazin yang

diperlukan adalah 35 % larutan ( Zero % ). Hidrazin adalah suatu zat

penghilang oksidasi dan dalam keadaan murni menghasilkan gas - gas :

N2 H4 + O2 2H2O + N23N2H4 + 4 NH3 + N2

Hidrazin ditambahkan kepada pelepas pompa ekstrasi sama caranya

dengan penambahan amonia, begitu juga konsentrasi hidrazin yang

dimasukan pada sisi masuk ekonomiser kira-kira 0. 02 ppm, tentu kira- kira

5 kali konsentrasi oksigen pada tempat ini. Ada hubungan antara

konsentrasi hidrazin dengan konsentrasi tembaga, besi, dan nikel di dalam

air pengisi.

Perbandingan yang tepat bervariasi antara tempat yang satu dengan

tempat lain, tetapi kira- kira 0, 02 - 0, OS ppm N2H4. Menurut teori pada

konsentrasi tersebut di atas, hidrazine menghasilkan pelindung oksida

magnetik yang lebih baik di dalam ekonomiser / boiler. Hal yang sama,

beberapa sumber mengatakan bahwa kadar oksigen terlarut praktis no

( Ca.Mg) < 0. 005 ppm 02 ) dan ini menguntungkan sekali.

d. Sodium Phosohat ( Na3PO4 ) Larutan sodium phospat sedikit basa, sehingga bila diinjeksikan ke dalam

air ketel akan menaikan pH air ketel. Fungsi injeksi phospat ( Na3P04 )

adalah mengontrol / menaikan pH air boiler, sehingga pH air boiler dijaga

sekitar 10,0. Selain itu injeksi phospat bertujuan untuk mencegah

pengerakan yang diakibatkan olah kesadahan air ( Ca, Mg ). Bila

diinjeksikan phospat maka akan terbentuk endapan lumpur yang bisa

dibuang lewat blow dwon.

Reaksinya adalah sebagai berikut : 3Ca2+H4 + 2Na3PO4 Ca3 (PO2 )4 + 6Na+

( Endapan Lumpur )

TOTO/UNJ/ hr/06

18




4.3 Degaser. Ketidak murnian air dapat disebabkan oleh adanya gas-gas yang terlarut dalam

air. Adanya gas yang terlarut dalam air pengisi, terutama gas oksigen akan

meyebabkan laju korosi bertambah. Maka untuk itu, kandungan oksigen yang

terlarut dalam air pengisi harus dihilangkan dengan melakukan Degasser.

Degasser untuk menghilangkan/mengurangi gas oksigen terlarut dapat

dilakukan dengan 2 cara, yaitu : cara mekanik dan cara kimia.

Menghilangkan oksigen secara mekanis Oksigen dan karbon dioksida serta gas-gas lain yang tak terkondensasi

dihilangkan dari dalam air pengisi secara mekanis di dalam kondensor dan

deaerator.

a. Pemisah udara dalam kondensor. Air penambah biasanya diisikan dalam bentuk spray langsung di atas

permukaan air kondensor. Vacum di dalam kondensor menyebabkan gas

akan terpisah dan keluar dari air. Tujuan spray adalah mengurangi air

menjadi butiran-butiran air yang kecil serta membuat permukaan yang luas

di dalam kondensor, sehingga pemisah udara dari air lebih effisien. Dengan

cara seperti ini, air kondensat akan mempunyai kandungan oksigen terlarut

lebih kecil dari 0,015 ppm.

Apabila terjadi kebocoran di dalam kondensor atau pipa kondensat atau di

perapat (gland ) pompa kondensat nilai 0,015 ppm akan naik karena

masuknya udara ke dalam sistem. Karena itu perlu dijaga agar saluran

sistem air pengisi selalu dalam kondisi rapat terhadap udara. Perlu

diketahui bahwa perapat pornpa kondensat akan lebih efektif bila dibantu

dengan air perapat.

b. Pemisahan Udara Dalam Deaerator. Uap dihembuskan ke dalam deaerator bersamaan dengan air pengisi yang

disemprotkan. Uap akan membantu memisahkan gas dari air pengisi untuk

kemudian gas-gas tersebut bergerak dengan cepat kebagian atas

TOTO/UNJ/ hr/06

19




deaerator dan serlanj'utnya dibuang ke atmosfir. Air pengisi yang telah

mengalami deaerasi ( deaerated feed water 0 mengumpul dibagian bawah).

Disamping mengeluarkan gas-gas dari air pengisi, uap juga

mememanaskan air dan dengan demikian deaeraator berfungsi sebagai

pemanas kontak langsung untuk air pengisi. Deaerator yang efsien dapat

mengurangi konsentrasi oksigen yang terlarut di dalam air pengisi hingga

lebih kecil dart 0,005 ppm O.

Pemisah Udara Secara Kimia Pemisah udara secara mekanis tidak dapat mempertahankan konsentrasi

oksigen atau karbon dioksida pada harga yang bisa diterima di dalam sistem air

pengisi maupun di dalam instalasi boiler. Walaupun kondenor atau deaearator

dapat menurunkan konsentrasi gas yang terlarut sampai level-level yang sangat

rendah, korosi masih bisa terjadi apabila terdapat kebocoran sehingga udara

masuk ke dalam sistem dimana tidak ditanggulangi dengan cara apapun.

Pusat pembangkit dengan 2 Shift ( jam kerja ) yang tidak beroperasi

( shut down ) pada malam hari, akan cendrung terserang korosi karena oksigen

yang terlarut dan karbon dioksida. Pada saat unit pembangkit tidak beroperasi,

air pada sistem menjadi dingin dan cendrung untuk menyerap udara. Pemanas-

pemanas awal air pengisi juga cendrung berisi udara ketika turbin dan

kondensor tidak vakum lagi.

Akibatnya, pada saat unit distart, air pengisi ( feed water ) mempunyai konsentrsi

oksigen terlarut dan karbon dioksida yang tinggi dimana ini merupakan kondisi

yang ideal bag[ terjadinya proses korosi. Pemanas awal yan terbuat dart pipa

cupro - nikel 70 / 30 pada pusat pembangkit dengan pola operasi 2 Shift.

cendrung korosi khusunya korosi karena oksigen. Hal ini ditandai dengan

pengelupasan karena pengaruh korosi pada pipa-pipa yang membentuk lapisan

tipis oksida dan akan hancur pada saat temperatur berubah. Proses ini akan

jauh berkurang jika digunakan pipa cupro nikel 90 / 10.

Membilas sistem dengan menggunakan nitrogen, ( tidak berbahya dan tidak

bersifat korosif ) dapat mencegah masuknya udara ketika kondensor tidak lagi

vakum. Cara ini memerlukan biaya besar untuk nitrogen. Oleh sebab itu

TOTO/UNJ/ hr/06

20




beberapa pusat pembangkit hanya melakukan pengisian nitrogen ke pemanas

awal air per.gisi tekanan tinggi dimana diperkirakan korosi terjadi lebih serius.

Korosi oleh oksigen dan karbon dioksida pada saluran air pengisi serta

ekonomizer dapat menyebabkan sejumlah kecil kerak akibat korosi terbawa ke

dalam boiler dan mengendap. Pada boiler endapan - endapan tersebut akan

menyebabkan korosi lebih lanjut.

Petugas laboratorium pada pusat pembangkit biasnya menambah bahan-bahan

kimia tertentu ke air pengisi. Hal ini dilakukan tidak hanya untuk menghilangkan

atau menetralisir gas-gas yang lolos pada proses pemisahan secara mekanis,

tetapi juga untuk mengatasi gas-gas yang masuk ke sistem melalui kebocoran-

kebocoran atau akibat operasi kondensor atau deaerator yang jelek.

Pengeluaran Oksigen Secar Kimia Prinsipnya oksigen dikeluarkan dari air pengisi dengan menambahkan sodium

sulphite ( Na2SO3 ) yang berbentuk kristal-kristal putih atau bentuk putih.

Tetapi bahan kimia ini tidak dapat digunakan lagi kecuali pada instalasi yang

lebih tua, karena selain mengikat oksigen, disamping akan membentuk sulfat

sebagaimana ditunjukan dalam persamaan reaksi berikut, sodium sulfat

( Na2S03 ), juga akan menaikan konsentrasi zat padat terlarut dalam air

( TDS ).

Reaksi sodium sulfat dengan oksigen adalah sebagai berikut :

2 Na2 S03 + O2 2Na2S04

Sodium Oksigen Sodium

Sulphate Sulphate

Memang zat padat terlaurut dapat dibuang melalui saluran blow down ketel,

tetapi ini sekaligus juga berarti pembuangan baik panas maupun air. Pada

PLTU yang menggunakan De superheater dengan air pencar, zat padat terlarut

dalam air pengisi tidak dapat ditolerir, karena akan mengakibatkan

terbentuknya endapan-endapan di dalam superheater.

TOTO/UNJ/ hr/06

21




Pada pusat-pusat pembangkit yang modern , digunakan bahan kimia lain untuk

mengeluarkan oksigen dari air pengisi dan air boiler. Bahan kimia ini disebut

Hydrazine (N2H4 ) dan reaksinya adalah sebagai berikut :

N2H4 + O2 N2 + 2HO2Hydrazine Oksigen Nitrogen Air

( cair ) ( gas ) ( gas ) ( cair )

Dari persamaan kimia diatas, kita dapat melihat bahwa tidak ada benda-benda

padat yang diproduksi, sedangkan nirogen dan air tidak merusak. Karena itu

Hydrazine adalah bahan kimia yang idial untuk menghilangkan oksigen, sebab

kerugiannya hanya karena hydrazine relatif mahal. Dalam menangani hidrazin

dibutuhkan kewaspadaan karena hydrazine dapat merusak kulit dan pakaian.

Operator yang bijaksana akan memakai pelindung muka, kaus tangan dan

semacam baju pelindung (apron) pada saat menuangkan larutan Hydrazine.

Keuntungan yang lain dari penggunaan hidrazin didalam pengolahan air adalah

jika terjadi kelebihan hidrazin, maka hydrazine akan terurai membentuk amonia

( gas alkaline ) dan nitrogen.

3N2H4 4N2 + N2Hydrazine Amonia Nitrogen

( cair ) ( gas ) ( Gas )

Konsentrasi maksimum oksigen terlarut di dalam air yang direkomendasikan

adalah sebagai berikut :

Pada sisi tekan pompa kondensat : 0,015 ppm oksigen.

Pada sisi masuk ekonomizer : 0,005 pptm oksigen.

4.4 Blowdown.

Pembukaan katup blow down tergantung dari kandungan silika dan Chlorida

dalam air ketel. Silika yang terlarut dalam air boiler harus dikontrol dengan

TOTO/UNJ/ hr/06

22




pengoperasian blow down untuk menjaga agar konsentrasi silika yang terlarut

dalam air boiler lebih kecil dari besaran sebagai berikut :

5,00 ppm Si02 pada 62 bar

1,5 ppm SiO2 pada 103 bar

5,00 ppm SiO2 pada 163 bar

Hal ini harus menunjukan, bahwa besaran diatas menjadi pedoman batas

konsentrasi untuk silika di dalam air boiler. Batasan konsentrasi silika untuk

tekanan adalah 0,02 ppm SiO, didalam uap dan konsentrasi di dalam air boiler di

atas memegang peranan trehadap harga batas silika di dalam uap.

Kemungkinan lain yaitu jika dapat dibuktikan dengan percobaan, bahwa

mengoperasikan dengan konsentrasi silika tinggi di dalam air boiler tanpa

memgakibatkan silika melebihi batas di dalam uap, maka hal ini diijinkan pula

untuk dilaksanakan.

Konsentrasi silika di dalam air boiler harus dikontrol dengan Blow down dan

tujuan pengambilan harus untuk mencegah konsentrasi silika di dalam uap

mencapai batas target dan kemudian tindakan blow down, bila batas konsentrasi

dilewati. Kandungan Chlorida di dalam air ketel juga harus dikontrol dengan

mengoperasikan blow down. Dalam keadaan operasi normal katup continous

blow down diatur pembukaannya dengan rumus sebagai berikut :

C1 - dalam air pengisi ketel

% Blow Down = x 100 % Cl - dalam air ketel

Di bawah ini dapat dilihat siklus PLTU beserta pengambilan sampel dan injeksi

kimia, pada gambar 3.

TOTO/UNJ/ hr/06

23




Gambar 3. Siklus PLTU dan Pengambilan Sampel Air Serta Injeksi Kimia

TOTO/UNJ/ hr/06

24

pengendali kualitas air op 3

Documents