utilitas terjemahan

59
COOLING WATER TREATMENT Air di dunia industri hampir sering digunakan untuk mendinginkan produk atau proses. Ketersediaan air pada industri-industri dan kapasitas panasnya yang tinggi menyebabkan air dijadikan medium terfavorit untuk perpindahan panas. Direct air cooling (pendingin udara langsung) penggunaannya semakin meningkat, khususnya pada daerah water-short tetapi masih jauh terbelakang dibandingkan dengan jumlah air yang diaplikasikan dan beban total dari perpindahan panas. Selama tahun terakhir, penggunaan air untuk pendingin telah ada di bawah pengawasan dari pengamatan lingkungan dan konservasional dan sebagai hasil, pola penggunaan air pendigin akan berubah dan berlanjut. Sebagai contoh, banyak sistem yang dilewatkan air oendingin melalui plant sistem hanya sekali dan kembali lagi hingga batas kemampuan air. Ini menciptakan tingkat penarikan air yang tinggi dan menambah panas ke aliran penerima. Di sisi lain, menara pendingin mengizinkan penggunaan kembali air untuk sebagian besar sistem pendingin dengan penguapan yang paling modern mengurangi aliran penarikan lebih dari 90 % dibandingkan dengan sistem once-through cooling. Secara substansi mengurangi panas masuk ke aliran tetapi tidak ke lingkungan dimana panas ditransferkan ke udara. Perubahan dalam desain dan operasi sistem pendingin air memiliki dampak besar pada sifat kimia air karena mempengaruhi korosi , deposisi , dan fouling dalam sistem. Bab ini memberikan ulasan mengenai operasi industri yang memanfaatkan air sebagai pendingin, masalah korosi, scale, dan fouling pada sistem tersebut dan bagaimana masalah-masalah tersebut mempengaruhi produksi plant melalui kehilangan panas dari transfer panas, kerusakan peralatan, atau keduanya. Sebagai tambahan, berbagai macam konsep cooling water treatment dijelaskan dan kontrol prosedur yang dibutuhkan. HEAT TRANSFER Perpindahan panas merupakan perpindahan panas dari suatu benda ke benda yang lain, yang lebih panas menjadi sumber dan pendingin sebagai penerima. Dalam sistem pendingin air, produk atau proses yang didinginkan adalah sumber dan air pendingin adalah penerima. Air pendingin biasanya tidak kontak secara langsung dengan sumber: material biasanya keduanya fluida, dipisahkan dengan sebuah pembatas yang merupakan konduktor panas yang baik, biasanya logam. Pembatas yang memberikan panas dari sumber ke penerima disebut permukaan heat exchager, dan perakitan pembatas disebut heat exchanger. Di beberapa industri, dalam heat exchanger sebagai sumber dan penerima adalah fluida. Jika sumber adalah uap yang dicairkan, heat echanger disebut kondensor, jika penerima adalah cairan yang diuapkan, exchanger disebut sebuah evaporator.

Upload: khonsasyahidah

Post on 05-Nov-2015

309 views

Category:

Documents


7 download

DESCRIPTION

ngj

TRANSCRIPT

COOLING WATER TREATMENTAir di dunia industri hampir sering digunakan untuk mendinginkan produk atau proses. Ketersediaan air pada industri-industri dan kapasitas panasnya yang tinggi menyebabkan air dijadikan medium terfavorit untuk perpindahan panas. Direct air cooling (pendingin udara langsung) penggunaannya semakin meningkat, khususnya pada daerah water-short tetapi masih jauh terbelakang dibandingkan dengan jumlah air yang diaplikasikan dan beban total dari perpindahan panas.Selama tahun terakhir, penggunaan air untuk pendingin telah ada di bawah pengawasan dari pengamatan lingkungan dan konservasional dan sebagai hasil, pola penggunaan air pendigin akan berubah dan berlanjut. Sebagai contoh, banyak sistem yang dilewatkan air oendingin melalui plant sistem hanya sekali dan kembali lagi hingga batas kemampuan air. Ini menciptakan tingkat penarikan air yang tinggi dan menambah panas ke aliran penerima. Di sisi lain, menara pendingin mengizinkan penggunaan kembali air untuk sebagian besar sistem pendingin dengan penguapan yang paling modern mengurangi aliran penarikan lebih dari 90 % dibandingkan dengan sistem once-through cooling. Secara substansi mengurangi panas masuk ke aliran tetapi tidak ke lingkungan dimana panas ditransferkan ke udara.Perubahan dalam desain dan operasi sistem pendingin air memiliki dampak besar pada sifat kimia air karena mempengaruhi korosi , deposisi , dan fouling dalam sistem. Bab ini memberikan ulasan mengenai operasi industri yang memanfaatkan air sebagai pendingin, masalah korosi, scale, dan fouling pada sistem tersebut dan bagaimana masalah-masalah tersebut mempengaruhi produksi plant melalui kehilangan panas dari transfer panas, kerusakan peralatan, atau keduanya. Sebagai tambahan, berbagai macam konsep cooling water treatment dijelaskan dan kontrol prosedur yang dibutuhkan.

HEAT TRANSFERPerpindahan panas merupakan perpindahan panas dari suatu benda ke benda yang lain, yang lebih panas menjadi sumber dan pendingin sebagai penerima. Dalam sistem pendingin air, produk atau proses yang didinginkan adalah sumber dan air pendingin adalah penerima. Air pendingin biasanya tidak kontak secara langsung dengan sumber: material biasanya keduanya fluida, dipisahkan dengan sebuah pembatas yang merupakan konduktor panas yang baik, biasanya logam. Pembatas yang memberikan panas dari sumber ke penerima disebut permukaan heat exchager, dan perakitan pembatas disebut heat exchanger.Di beberapa industri, dalam heat exchanger sebagai sumber dan penerima adalah fluida. Jika sumber adalah uap yang dicairkan, heat echanger disebut kondensor, jika penerima adalah cairan yang diuapkan, exchanger disebut sebuah evaporator.Jenis heat exchanger yang sederhana terdiri dari sebuah tube atau pipa konsentris yang terletak didalam shell. Ini disebut heat exchanger pipa ganda. Pada exchanger sederhana, cairan proses mengalir melalui tube bagian dalam dan air pendingin melalui annulus diantara tube. Panas mengalir melewati dinding logam yang memisahkan kedua cairan. Kedua fluida melalui exchanger hanya sekali, susunan ini disebut single-pass heat exchanger. Jika kedua fluida mengalir pada arah yang sama, exchanger disebut aliran paralel/ cocurrent, jika bergerak berlawanan arah, exchanger disebut jenis countercurretn.Kemajuan dari heat exchanger, unit-unit didesain lebih mutakhir untuk meningkatkan efisiensi proses pertukaran panas. Gambar 38.2 menunjukkan shell-and tube heat exchanger. Fluida proses dan air pendingin diletakkan pada sisi pembatas yang berbeda.Alat penukar panas lain yang sederhana adalah jacketed vessel, dengan air pendingin melalui ruang antar dinding ganda dari vessel reaksi kimia, melepaskan panas dari proses. Desainnya seperti botol thermos, tetapi pada kasus ini dinding ganda digunakan untuk melepaskan panas dari isolasi. Jenis plate-heat exchanger, menyerupai penyarng plate dan frame, yang digunakan pada beberapa proses industri kimia karena desain yang kompak dan ketersediaan material dalam konstruksi yang luas

Removing Undesireable HeatKetika air memenuhi tugasnya dan mendinginkan sumber, itu mengandung panas yang harus dihamburkan (dissipasi). Ini akan tercapai dengan mentransferkan panas ke lingkungan. Pada sistem once-through, air pendingin di alirkan, dipanaskan dan dikembalikan lagi ke aliran penerima, yang kemudian menjadi lebih hangat. Pada sistem ini tiap satu pound air pendingin (0,454 kg) yang dipanaskan 10F melepas kalor sebnyak 1 Btu (0,252 cal) dari sumber.Pada sistem open recirculating, air diupakan: fase berubah dari cairan menjadi gas yang menghasilkan panas ke atmosfer. Air yang diuapkan melepas kalor sekitar 1000 Btu per pound air (555 cal/kg) yang diubah menjadi uap. Ketika penguapan digunakan dalam proses pendingin, itu dapat melepaskan 50 sampai 100 kali lebih panas ke lingkungan per unit air daripada sistem tanpa penguapan.

Sensible Heat TransferDua cara umum yang paling sering digunkan untuk transfer panas dari fluida proses ke air pendingin dalam heat exchanger adalah konduksi dan konveksi. Panas mengalir dari fluida panas melalui permukaan heat exchanger ke sisi lain dengan konduksi. Panas kemudian dilepaskan dari permukaan yang panas dengan kontak langsung dengan air pendingin melalui konduksi. Kemudian air yang dipanaskan akan bercampur dengan air pendingin lain dalam prose perpindahan panas melalui konveksi.5 faktor yang mengontrol perpindahan panas konduksi adalah:1. Sifay perpindahan panas dari pembatas (konduktivitas thermal)2. Ketebalan pembatas heat exchanger3. Luas permukaan pembatas4. Perbedaan temperatur antara sumber dengan air pendingin (driving force)5. Deposit pada sisi pembatasDari kelima faktor tersebut, 3 faktor pertama adalah penting dalam desain exchanger. Faktor 4 dan 5 merupakan karakteristik operasional yang dapat berubah bergantung pada kondisi alat. Deposit yang terbentuk pada sisi logam memiliki konduktivitas thermal yang kebih rendah daripada logamnya, sehingga kecepatan panas konduksi berkurang dengan adanya sejumlah deposit. Sebagai contoh, penumpukan 0,1 in (0,25 cm) scale dari kalsium karbonat pada tube heat exchanger dapat mengurangi kecepatan transfer panas sekitar 40%.Penurunan tersebut berarti air pendingin mungkin tidak meleas kalor secara efisien pada proses. Oleh karena itu, produksi harus diperlambat atau jumlah aliran air pendingin harus ditingkatkan untuk mempertahankan kecepatan proses pendinginan yang berlaku sebelum adanya fouling. Namun, sangatlah tidak mungkin tetap mempertahankan kondisi sebagaimana kondisi awal.

Heat Exchanger DesignHeat exchanger sederhana seperti Gambar 38.1, kedua fluida melalui exchanger hanya sekali, disebut single-pass exchanger. Susunan lawan arah, cairan sumber panas dan penerima panas mengalir dengan arah yang berlawanan, ini lebih unggul dibandingkan desain aliran searah karena menyediakan driving force yang lebih besar (terukur sebagai delta T LMTD) untuk sumber panas yang sama: luas permukaan yang lebih kecil dapat mentransfer jumlah panas yang sama. Shell-and tube exchangers aliran lawan arah lebih banyak ditemukan karena lebih banyak panas yang ditransferkan.Kelemahan mendasar dari exchanger pipa ganda adalah luasan perpindahan panas yang kecil yang diberikan single tube relatif terhadap total area pada instalasi alat. Untuk mengimbangi kekurangan ini, alat penukar panas modern menggunakan multiple tube (banyak tube) dalam shell. Ini akan memberikan kontak yang baik antara sumber dan penerima panas. Hampir semua industri memanfaatkan desain multiple pass. Gambar 38.2 menunjukkan double-tube pass (aliran ganda yang melintas tube), single-shell pass exchanger (satu kali lintasan shell). Di hampir semua unit dari jenis tersebut, air mengalir didalam tube, dengan air proses mengalir dalam shell, diluar tube. Namun, ada pengecualian dan beberapan investigasi kinerja heat exchanger harus dimulai dari identifikasi mana cairan yang harus masuk shell atau tube. Untuk kenyamanan, akan difokuskan pada aliran konvensional dengan air pendingin dalam tube dan fulida proses dalam shell.Dalam desain heat exchanger, seorang engineer mendapatkan dari handbook mengenai kecepatan perpindahan panas dalam Btu per jam per kuadrat feet luasan, per inch ketebalan pembatas, per derajat perbedaan temperatur, atau U1= Btu/h/ft2/in/0F (cal/h/m2/cm/0C). Diketahui ukuran tube heat exchanger, yang dapat distandarisasi dalam desain yang spesifik seperti kondensor, jika ketebalan tube diketahui, transfer panas dapat dipersingkat menjadi:U2= Btu/h/ft2/0F= (cal/h/m2/0C)Untuk kondisi temperaur tetap:U3= Btu/h/ft2= (cal/h/m2)Total perpimdahan panas dapat dirumuskan menjadi Btu/h (cal/h) untuk perubahan temperatur yang sangat kecil. Jika heat flux dalam Btu/h, lalu investigasi dibutuhkan untuk menentukan jika karena kondisi perubahan temperatur, insulating deposit, pemasangan tube, atau faktor lain. Masalan-masalah ini dapat terjadi pada proses pendingin air.Di hampir seluruh proses heat exchanger, heat flux rata-rata 5000 sampai 6000 Btu/h/ft2 (120 sampai 150 cal/h/m2). Oleh karena itu, heat flux pada beberapa exchanger yang melebihi 30000 Btu/h/ft2 (720 cal/h/m2) ketika uap dikondensasikan pada proses. Kecepatan transfer panas juga bervariasi tergantung dengan kecepatan aliran air (Gambar 38.3).Temperatur air pendingin bervariasi pada seluruh penampang tube, air yang paling panas akan kontak dengan dinding tube. Temperatur dinding tube disebut skin temperatur., adalah penting pada desain program chemical treatment. Skim temperatur adalah variabel yang sangat penting untuk mengontrol korosi dan deposition. Faktor lain seperti kecepatan air, heat flux, dan air dan temperatur proses semua dikombinasi untuk menetapkan skin temperatur. Sebagai contoh, skin temperatur yang tinggi (diatas 2000F/ 930C) terjadi pada plant dapat memungkinkan terbentuknya scale dan korosi. Banyak senyawa yang ditemukan pada air yang membentuk deposit memiliki kelarutan yang lebih rendah saat temperatur dinaikkan, dan reaksi korosi berlangsung lebih cepat pada suhu tinggi.Air pendingin dapat ditempatkan pada ssi tube (dalam tube) atau sisi shell (disekeliling tube) dari exchanger. Dari perspektif pengolahan air, terdapat keuntungan yang signifikan utnuk menempatkan air pada tube. Pada exchanger ini, kecepatan air biasanya dipertahankan diatas 2 sampai 3 ft/s (0,6 sampai 0,9 m/s) sampai setinggi 7 sampai 8 ft/s (2,1 sampai 2,4 m/s) untuk membantu menjaga dinding tube terbebas dari deposisi suspended solid. Kecepata yang lebih rendah memungkinkan terbentuk deposit pada tube dari suspended solid yang terendapkan. Pada tube bundle, mungkin hanya satu tube memiliki kecepatan yang rendah.Kadang-kadang, tekanan tinggi pada proses membuat lebih ekonomis dalam desain exchanger dengan air pendingin pada sisi shell. Masalah yang utama dalam exchanger adlah akecepatan aliran yang rendah yang ditemui pada baffle, tube support, tube sheet ketikan kecepatan aliran rata-rata melalui shell. Kecepatan rendah memepengaruhi skin tempertaur dan meningkatkan potensi terbentuk deposit dan kerusakan logam. Sebagai contoh, exchanger logam ringan dengan air pada sisi shell diketahui mengalami dari perforasi dalam waktu 3 bulan, walaupun dengan adanya inhibitor korosi yang kuat seperti kromat.

COOLING WATER SYSTEM: PROBLEM & TREATMENTMasalah-masalah yang mendasar pada sitem pendingin adalah:Korosi merupakan fungsi karakteristik air dan logam dalam sistem. Korosi menyebabkan kerusakan dini pada metal; adanya korosi dapat mengurangi laju alir dan perpindahan panasKerak disebabkan pengendapan senyawa yang tidaklarut pada temperatur tinggi, seperti kalsium karbonat. Kerak dapat mengurangi laju alir dan perpindahan panas.Fouling dihasilkan dari padatan tersuspensi yang mengendap, penumpukan korosi, dan pertumbuhan mikroba. Fouling mengakibatkan dampak yang sama seperti kerak padasistem, tetapi fouling menyebabkan sejumlah korosi dibawah deposit.Pengolahan air pendingin: langkah pertama mengidentifikasi masalah kerak,korosi, fouling atau kombinasi dari faktor2 tersebut. Langkah selanjutnya pengamatan teliti untuk memahami air proses atau pendingin dalam sistem. Ini mempengaruhi desain sitem, operasional, sifat kimia air, pertimbangan penting untuk memilih dan mengaplikasikan program pengolahan air yang terpercaya dan ekonomis.Ada 3 tipe sistem air pendingin:1. Once-through systemAir diambil dari sumber, dilewatkan sistem pendingin, lalu dikembalikan lagi ke asal. Panas diambil dari sumber. Karakteristik utama sistem ini adalah dibutuhkan jumlah air yang relatif banyak untuk mendinginkan. Beberapa sistem once-thrugh menggunakan plant air sebagai pendingin.Untuk mengontrol korosi biasanya digunakan beberapa tipe fosfat anorganik atau digabungkan dengan zinc. Ketka diaplikasikan dalam kadar rendah dibutuhkan untuk pengolahan yang ekonomis, material ini membentuk film yang tak nampak: namun dapat mengurangi kecepatan korosi hingga 90%. Perlindungan korosi terjadikarena senyawa kimia tsb bekerja pada titik dimana logam berpotensi untuk hilang, menghalangi reaksi korosi dan mengurangi jumlah logam yang hilang dari permukaan. Jika terjadi kerak, paling sering menghasilkan kalsium karbonat dari perubahan indeks stabilitas air. Polifisfat biasanya digunakan untuk kontrol sistem air untuk diminum. Pada aplikasi yang bukan untuk minum, fosfonat, polimer akrilat yang spesifik, atau kombinasi fisfona dan akrilat merupakan inhibitor kerak yang efektif. Inhibitor tsb memiliki fungsi dalam 2 cara untuk mencegah kerak dari kalsium karbonat:1. Mereka akan mengganggu ion2 yang berpontensimebentuk kerak dan mencegah pertumbuhan dalam bentuk kristal. Polifosfat anorganik dan senyawa organofosforus biasanya digunakan sendiri2 atau kombinasi. Kadang2 asam digunakan untuk menambahk indeks stabilitas air untuk mencegah kerak CaCO3. Asam akan mengontrol kerak besi dan mangan. Biasanya bukan metode yang ekonomis untuk sistem once-through dgn volume besar.2. Membentuk kristal nukleus untuk mencegah pertumbuhan kerak pada luasan perpindahan panas. Biasanya digunakan beberapa polimer dan senyawa fosfat baik organik atau anorganik dan kadang organik alamFouling, deposisi dari bahan partikulat, besi, mangan, mikroba, merupakan mekanisme kompleks diatur dengan variabel2 seperti ukuran dan muatan partikel, kecepatan air, komposisi, dan suhu: populasi bakteriSatu pendekatan untuk menangani masalah2 ini adalah dengan mengkondisikan foulan2 seperti besi dan mangan yang berkembang terus menerus mengaplikasikan polimer sehingga material akan terbawa oleh sistem. Keberhasilan pendekatan ini bergantung pada laju alir air yang memadai pada sistem. Luasan laju alir yg rendah, seperti pada sisi shell, jaket reaktor, dan jaket kompresor, akan mengakumulasi lumpur.Pendekatan kedua yaitu mendispersi padatan tersuspensi menjadi partikel yg sgt halus untuk mencehag mereka mengalami aglomeras menjadi partikel yg lebih besar yang akan mengendap di air. Partikel2 ukuran kecil akan lebih mudah terbawa dalam sistem. Senyawa kimia yang digunakan biasanya surfaktan dan polimer dengan BM kecil. Pemilihannya berdasarkan masalah yang akan diselesaikan. Polimer dapat disesuaikan untuk mengoptimalkankinerja dispersan pada foulan yg spesifik. Seperti besi dan mangan.Hampir semua masalah foulan di industri sistem pendingin semakin rumit dengan adanya aktivitas mikroba. Deposit lendir pada tube tidak hanya mengganggu efisiensi perpindahan panas, namun juga membentuk perangkap bagi padatan tersuspensi, yang lebih lanjut menghambat laju perpindahan panas. Untuk tambahan, hasil samping dari metabolisme mikroba akan mempengaruhi sifat kimia air termasuk kecenderungan adanya kerak atau korosi logam. Lebih tepat digunakan biocide dan biodispersan untuk mengatasi masalah fouling pada sstem ini. Sangat jarang korosi, kerak, fouling terjadi sendiri2. Biasanya terjadi bersamaan antara keduanya atau ketiga2nya yang mengurangi laju erpindahan panas dan menyebabkan kerusakan dini pada logam. Contoh fouling mikroba dapat menyebabkan kerak dan korosi: korosi dapat menyebabkan fouling besi dan mendorong korosi lebih lanjut. Untuk memutuskan siklus tsb identifikasi masalah menjadi pentng untuk memilih dan mengaplikasikannya, solusi ekonomis untuk masalah2 deposit

Sistem Resirkulasi TertutupSistem resirkulasi tertutup adalah proses dimana air disirkulasi dalam alairan tertutup tanpa evaporasi atau terbuka dengan atmosfer atau penyebab yang lain yang dapat mempengaruhi sifat kimia air di dalam sistem. Sistem ini biasanya menggunakan pengolahan secara kimia level tinggi dan kehilangan air diabaikan, dan hal ini bersifat ekonomis. Air makeup atau umpan kualitas tinggi biasanya digunakan untuk system operasi yang terbaik. Sistem ini sering dikerjakan untuk aplikasi pada pendinginan kritis, seperti kastor secara kontinu pada industri baja dimana deposit paling sedikit dari beberapa sumber dapat menyebabkan kerusakan alat. Pada sistem resirkulasi tertutup, panas ditransfer pada pendinginan air secara tertutup dengan alat penukar panas khusus dan dipindahkan dari system aliran tertutup dengan penukar panas kedua dari aliran tertutup ke siklus pendinginan air yang kedua. Aliran kedua dapat digunakan dengan evaporasi atau pendinginan air satu arus atau pendinginan udara. Kecepatan air pada sistem tertutup biasanya dalam 3 - 5 ft/s (0,9 1,5 m/s). Suhu naik rata-rata 10 15oF (6 9oC), meskipun beberapa sistem melebihi range tersebut. Secara umum,system tertutup membutuhkan sedikit atau tidak membutuhkan air makeup/umpan kecuali untuk kebocoran pompa, pelebaran tangki overflow, dan evaporasi permukaan pada system ventilasi. Make up ini membutuhkan analisa umum untuk mengkontol pengolahan residu kimia yang benar.System tertutup biasanya mengandung sebuah kombinasi dari logam yang berbeda yang menghasilkan potensial tinggi untuk korosi galvanik. Potensial untuk oksigen terlarut secara umum rendah pada system tertutup karena ukuran kecil dari air makeup atau umpan - sumber oksigen utama. Bagaimanapun, pada system yang membutuhkan makeup yang besar karena kehilangan air dari kebocoran, okisgen secara kontinu disuplai dan korosi oksigen menyebabkan masalah yang serius. Oksigen dapat, pada temperatur yang tinggi atau pada titik transfer panas yang tinggi, menyebabkan korosi pada pipa.Sedikit makeup ditambahkan untuk semua system resirkulasi tertutup, ini dipraktekkan dan diinginkan untuk menjaga system dalam kondisi yang bebas dari korosi. Normal terjadi pada penerapan inhibitor dasar kromat, nitrit/nitrat, atau tipe pengolahan minyak terlarut pada konsentrasi yang lebih tinggi. Secara teori, skala menjadi masalah yang kecil dalam system tertutup sejak air tidak dikonsentrasikan dengan evaporasi. Pada system tertutup yang rapat, tidak ada skala pembentukan konstituen deposit umum pada permukaan logam sampai masuk ke dalam dengan transfer panas atau menimbulkan korosi.Dengan laju makeup yang tinggi, bagaimanapun, bentuk skala penambahan dengan setiap peningkatan dari penambahan air pada waktu yang sama, skala menjadi penting. Sebagai tambahan, terdapat peluang adanya lumpur, karat, dan padat tersuspensi untuk mengendap pada titik aliran rendah dan terbakar pada transfer panas permukaan untuk membentuk deposit yang keras. Maka dari itu, skala retardan dan dispersan biasanya termasuk bagian dari pengolahan system tertutup dimana laju makeup tinggi. Jarang air halus atau kondensat digunakan untuk makeup untuk system tertutup bergantung pada karakteristik dari system yang dijaga. Karena sirkulasi air melalui system tertutup tidak dikontakkan dengan atmosfer, fouling oleh udara dan pasir jarang. Bagaimanapun, fouling oleh massa mikroba dapat terjadi pada system tertutup dimana laju makeup penting atau proses kebocoran disebabkan karena pertumbuhan bakteri. Proses ini dikontrol dengan agen kontol secara biologi diformulasikan untuk menunjang pegolahan secara kimia dan mengoperasikan kondisi yang ditemukan pada system tertutup.Hal ini diinginkan sebagai bagian dari pertahanan untuk system air tertutup dengan tekanan tinggi dan laju air yang tinggi untuk memindahkan akumulasi jika laju makeup tinggi.Sistem Resirkulasi TerbukaPada system resirkulasi terbuka terdiri dari pendinginan air atau evaporasi untuk menghilangkan panas dari produk atau proses. Sebuah system resirkulasi terbuka mengambil air dari kolam menara pendinginan, melewatinya melalui alat pemroses yang membutuhkan pendinginan, lalu kembali air melewati unit evaporasi, dimana air terevaporasi, air dingin yang tersisa. Pada system terbuka, system terulang, proses ini digunaka lagi, mengambil kebutuhan make up air segar untuk menyemibangkan air yang terevaporasi dan blow down dari system untuk mengkontrol karakter kimia dari air yang diresirkulasi. Ini pengurangan permintaan air secara besar.Istilah istilah dalam system resirkulasi terbuka:1. Laju resirkulasi (Qr): aliran pada pendinginan air yang dipompakan melalui aliran plant pendinginan, biasanya pendinginan adalah jumlah dari perpindahan. Qr biasanya diestimasikan dari data nameplate pompa resirkulasi; bagaimanapu, pengukuran actual lebih akurat. Aktual resirkulasi adalah jarang daripada data nameplate dan sering 10 20% jarang. Kurva pompa, biasanya sesuai dari manufaktur, tekanan gauge pada pompa dihentikan maka akan menghasilkan estimasi aliran yang akurat.2. Perbedaan temperature(delta T): istilah ini adalah untuk perbedaan antara temperatur rata-rata air yang kembali ke menara dari plant perpindahan (T2) dan temperatur air rata-rata yang mengikuti evaporasi (T1)3. Evaporasi (E): air yang hilang ke atmosfer dalam proses pendinginan(gal/min). Laju evaporasi bergantung pada jumlah air yang didinginkan (Qc) dan diferensial suhu, delta T. sebagai aturan, untuk setiap 10oF suhu turun melalui proses evaporasi. 1% dari laju evaporasi (Qc) dievaporasi. Sehingga, 20% delta T melewati menara pendingin menghasilkan evaporasi kehilangan 2% dari laju resirkulasi (0,02 Qc=E).E= Qr x (T2-T1)/1000E= Qr x (T2-T1)/560(system metrik)Jumlah evaporasi dapat mengambil tempat lebih dari yang diberikan menara secara primer terbatas oleh kelembaban udara. Kelembaban relatif dihasilkan dengan pengukuran temperature buih kering dan basah dari udara. E dapat serendah 0,75% setiap 10oF dari delta T pada daerah dengan kelembaban yang tinggi seperti Gulf Coast di Amerika. Berkebalikan, E dapat setinggi 1,2 % setiap 10oF delta T pada daerah yang kelembabannya sangat rendah, seperti daerah selatan barat Amerika. E bergantung pada derajat lebih kecil pada rasio aliran cairan ke gas, dan panas konduksi hilang pada daerah lain pada system pendinginan.4. Makeup (M): air input yang dibutuhkan untuk menggantikan air yang hilang dengan evaporasi ditambah hilang melalui blow down. Ini biasanya diukur dengan flow meter, jika tidak dapat dihitung dengan persamaan:M= Ex (CR)/(CR-1)5. Rasio konsentrasi (CR): make up untuk system resirkulasi pendinginan air mengandung impuritas terlarut. Air yang mengalami evaporasi menghasilkan uap air murni, meninggalkan impuritas. Perbandingan dari konsentrasi dari garam pada sirkulasi air (CB) dari makeup (CM) adalah rasio konsentrasi.CR= CB/CMPadatan input harus sama dengan padatan output,M x CM = B x CBDimana M adalah aliran makeup dan B adalah kehilangan dari air yang terkonsentrasi. Sehingga rasio konsentrasi CR = M/BCR harus dihitung untuk beberapa komponen individual dari air untuk mengetahui jika system seimbang. Pada keadaan ideal, system adalah seimbang ketika CRs dari semua ion dalam air (Ca, Mg, alkalinitas) adalah sama. Jika perbandingan konsentrasi tidak sama, dapat mengindikasi beberapa mineral (CaCO3, SiO2) adalah presipitasi dari air resirkulasi . sebagai contoh, jika CR untuk kalsium atau alkalinitas lebih dari 0,5 di bawah CR untuk magnesium, lalu CaCO3 mungkin mengalami presipitasi dalam system pendinginan. Untuk diketahui bahwa presipitasi, CR dapat sebagai indicator bahwa masalah terjadi.Rasio konsentrasi dari beberapa ion akan dipengaruhi oleh penambahan kimia untuk system pendinginan. CR untuk SO42- akan dinaikkan ketika asam sulfur ditambahkan ata dimana plant atmosfer mengandung SiO2. Pada hal ini, CR untuk alkalinitas akan diturunkan karena alkalinitas dirusak oleh asam yang ditambahkan ke menara. Klorinasi dari pendinginan air akan naik, CR untuk Cl-. CR tergantung pada konduktivitas akan juga dinaikkan dengan beberapa pengolahan kimia ditambahkan. Derajat kecil dari konsentrasi akan mengurangi permintaan air. Dan CR yang lebuh besar, pada permintaan yang lebih rendah sebagai laju evaporasi dicapai sebagai limit.6. Blowdown (B): uap air murni dihilangkan dengan evaporasi, padatan terlarut dan tersuspensi yang tertinggal dalam konsentrat. Jika tidak ada air hilang selama evaporasi, padatan ini akan mengkontrasikan dan menyebabkan kerak massif dan korosi. Untuk memyeimbangkan in, mengatur aliran dari system resirkulasi. Blowdown (BR) dihitung dan dikontrol untuk memindahkan padatan pada laju yang sama dimana padatan dikontakkan dengan makeup.Ada kehilangan tak terkontrol yang lain dari system. Satu adalah drift (Bp), satu adalah kebocoran (BL). perhitungan blowdown total,B = BR + BD + BL Blowdown berhubungan dengan factor yang lain sebagai berikut:B = M EdanB = M/CR7. Drift (BD): meskipun air hasil evaporasi murni, beberapa air meninggalkan sebagai mist (gel) melalui alat evaporasi. Dalam menara pendingin modern, mist dan penghilang drift ditambahkan untuk mengurangi kehilangan sekitar 0,0005% dari laju resirkulasi. Kehilangan drift biasa dalan menara pendingin konvensional dalam range antara 0,05 hingga 0,2% bergantung pada laju resirkulasi. Drift mengandung padatan terlarut sebagai bagian dari blowdown. Tanpa mengkontrol blowdown, kran blowdown tertutup, drift menstabilkan rasio konsentrasi maksimum dengan tanpa kehilangan pada system yang lain. 8. System kehilangan (BL): air sirkulasi bisa hilang dalam plant melalui pompa atau kran , dengan satu aliran pendinginan dari pompa, jaket kompresor, untuk beberapa menggunakan sebagai alat atau daerah pencucian ketika garis air pendingin terjadi untuk ditutup untuk dimana air dibutuhkan. Pada banyak plant, miscellaneous dari resirkulasi air pendingin sangan banyak yang tidak mungkin untuk meningkatkan rasio konsentrasi lebih dari 1,2 hingga 1,5. Hal ini merupakan pengolahan kimia yang ekonomis dan mencegah conservasi air secara efektif.9. Kapasitas pengendalian system (V): biasanya air dalam system dimasukkan dalam kolam menara pendingin. Kapasitas pengendalian dapat didapat dengan menghitung volume air dalam basin dan ditambah dengan 20 30 % untuk air yang dimasukkan dalam peralatan. Penambahan naik dibutukkan jika system memiliki jumlah yang besar dan tidak biasa dari kondensor yang terbuka, pipa yang dijaketi, furnace dengan kapasitas pengendalian air.10. Waktu/siklus (t): satu siklus didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk air membuat satu aliran mengelilingi pola aliran sirkulasi. Pada waktu ini adalah fungsi dari kapasitas pengendalian dan laju resirkulasi.T = V/Qc11. Indeks waktu pengendalian (HTI): indeks waktu pengendalian adalah setengah waktu dari pengolahan kimia yang ditambahkan untuk evaporasi system pendingin. Secara matematika , indeks ini menjelaskan waktu yang dibutuhkan untuk menghilangkan zat kimia yang ditambahkan hingga 50% dari konsentrasi aslinya setelah penambahan kimia tidak dilanjutkan. HTI juga merupaka waktu yang dibutuhkan untuk mengkonstrasikan makeup padatan dengan factor 2. Hal ini penting dalam mengkontrol umpan kimia. Hal ini juga penting untuk menstabilkan dosis untuk agen kontrol biologi, dimana umpan dimasukkan ke dalam system. Perhitungan dari Indeks Waktu Pengendalian (HTI)Seoaruh waktu dari system bergantung pada kapasitas dan laju pada komponen yang meninggalkan system. Untuk air pendingin, separuh waktu bergantung secara primer pada kapasitas system dan laju blowdown. Dengan bentuk paling sederhana, persamaan untuk menghitung indeks waktu pengendalian adalah:HTI = 0,693 x kapasitas (gal)/ B(gal/menit)Dimana 0,693 = ln 2, adalah nomer standar dari persamaan separuh waktu.Untuk menggambarkan bagaimana indeks waktu pengendalian bergantung pada unsur lain dari system pendingin, factor tersebut digunakan untuk menghitung blowdown (B) yang dapat ditambahkan:HTI = 0,693 x kapasitas x (CR-1)/ EAtauHTI = 0,693 x kapasitas x (CR-1)/(Qc x delta T x 0,001)Ini menggambarkan bahwa terdapat perubahan pada beberapa factor ( Qc, delta T, CR, atau kapasitas) akan mempengaruhi HTI.Metode lain untuk perhitungan indeks waktu digambarkan dengan contoh sebagai berikut.1. Hitung waktu tiap siklus, t2. Dari tabel 38.1 mencari jumlah siklus yang dibutuhkan untuk mencapai rasio konsentarsi, berdasarkan penurunan suhu melalui menara atau kolam. 3. Pengkalian dengan waktu per siklus untuk mendapatkan indeks waktu pengendaliab dalam menit, kemudian bagi denga 60 atau 1440 untuk mengubah ke jam atau hari.Berikut adalah contoh dari gambaran perhitungan:1. Laju resirkulasi: data pompa menujukkan laju resirkulasi 5500 gal/menit (21 m3/menit). Menggunakan 5000 gal/menit (19 m3/menit) sebagai estimasi yang baik dari actual resirkulasi.2. Penurunan temperature:105oF- 85oF = 20oF (41oC 30oC = 11oC)3. Kehilangan evaporasi: 20 oF (11 oC) ekuivalen dengan 2 % kehilangan evaporasi:0,02 x 5000 = 100 gal/menit kehilangan evaporasi4. Rasio konsentrasi (melihat analisa pada Figure 38.9): pada makeup dan air resirkulasi menunjukkan rasio konsentrasi adalah 2,8 hingga 8,3 .Rasio konsentrasi mendekati 3 berdasarkan pada magnesium dan silika, sejak magnesium dan silika tertinggal dan terlarut pada kondisi pH tinggi dan konsetrasi yang tinggi. Klorin dan asam sulfur sama-sama ditambahkan pada system dan untuk mengurangi penggunaan Cl- dan SO42- sebagai indicator CR yang valid.5. Makeup:M = E x (CR/CR-1)M = 100 x 3/2 = 150 gal/menit(M = 0,38 x 3/2 = 0,57 m3/menit)6. Kapasitas pengendalian pada system: basin berisi 72.000 gal (284 m3). Total dari kapasita pengendalian pada system diestimasikan menjadi 100.000 gal (379 m3).7. Waktu /siklust = 100.000/5000 = 20 menit(t = 379 m3/(19m3/menit) = 20 menit8. Indeks waktu pengendalian: jika CR = 3, dan delta T = 20oF (11oC), tabel 38.1 menunjukkan siklus rata-rata pada 70 siklus,HTI = 70 x 20 = 1400 menit, atau 23 jam

COOLING TOWERCooling tower dirancang untuk menguapkan air melalui kontak langsung air dengan udara. Cooling tower diklasifikasikan berdasarkan metode yang digunakan: untuk menginduksi aliran udara (konsep alami atau mekanik) dan dengan arah aliran udara (baik counterflow atau crossflow tergantung terhadap aliran air yang turun).

Dalam rancangan cooling tower natural, aliran udara tergantung pada atmosfir sekitarnya, yang menetapkan perbedaan densitas antara udara hangat di dalam tower dan kondisi atmosfir diluar tower; kecepatan angin juga mempengaruhi kinerja. Kebanyakan rancangan tower dalam utilitas modern adalah desain hiperbolik (Gambar 38.10), yang telah digunakan selama bertahun-tahun dalam instalasi Eropa. Tower yang tinggi menyediakan pendingin tanpa kipas (listrik), dan mereka juga meminimalkan masalah plume dan drift.

Dalam rancangan cooling tower mekanik menggunakan kipas untuk memindahkan udara daripada menggantungkan angina secara natural. Hal ini mempercepat proses pendinginan dan meningkatkan efisiensi menara dengan meningkatkan kecepatan udara terhadap tetesan air yang jatuh ke tower. Karena itu, tower mekanik bisa, menguapkan air lebih banyak daripada rancangan tower alami dengan ukuran yang sama.

Ada dua desain dari rancangan menara mekanik, force dan induced draft. Dalam force draft tower (Gambar 38,11) kipas dipasang di sisi tower, memaksa udara masuk dalam tower, menghasilkan pencampuran langsung udara dengan air yang jatuh.

Induced draft cooling tower (Gambar 38,12) antara counterflow atau crossflow dengan kipas di atas menarik udara pendingin ke atas atau horizontal melintasi air yang jatuh. Pemilihan antara force dan induced draft didasarkan pada pertimbangan teknik yang berdasarkan pola cuaca. Pertimbangan utama adalah untuk menghindari resirkulasi dari udara hangat, yang akan mengurangi kinerja menara. Keuntungan utama dari sebuah counterflow tower adalah bahwa air terdingin akan bersentuhan dengan udara terkering, memberikan penguapan yang paling efisien. Sebuah survei yang lengkap ditunjukkan pada Gambar 38.14.

COOLING WATER TREATMENT AND CONTROLSetiap sistem cooling water mempunyai pertimbangan berdasarkan peralatan yang digunakan, kandungan kimia air, kontaminan, blowdown, dan pengontrolan. Pemilihan yang tepat dalam pengolahan cooling water membutuhkan data (informasi). Hal ini cukup merepotkan karena kerumitan pada peralatan yang digunakan dan variasi pada kondisi operasi. Fig 38.13 dan tabel 38.2 menunjukkan contoh survey sistem dibagi dalam 5 kategori utama: (1) cooling system data, (2) cooling water chemistry, (3) heat transfer data, (4) effluent considerations dan (5) present treatment dan control methods.Cooling System Data Data yang ada mengidentifikasikan aspek fisik pada sistem seperti nomor dan tipe HE, material penyusun HE dan pipa, tipe tower, temperature maksimum pada air dan proses, temperature operasi tower, dan karakteristik sitem seperti kecepatan, makeup, bleed-off(blowdown?), dan waktu tinggal. Data ini harus juga berdasakan diagram aliran proses-aliran air dan juga spesifikasi lengkap pada critical HE. Cooling Water Chemistry Kandungan Kimia cooling waterMengidentifikasikan kandungan kimia lingkungan pada sistem. Informasi ini dibagi menjadi kandungan kimia pada makeup dan recirculating water, termasuk deskripsi proses perlakuan awal serta sumber dan tipe kontaminan pada recirculating water. Penyebab kualitas make up water yang jelek dan sumber kontaminan harus diperikas: karena merupakan hal yang penting dalam treatment, sehingga kemungkinan koreksi adalah faktor yang menentukan dalam pemilihan program.

Heat Transfer DataSurvei yang dilakukan dibagi menjadi 4 bagian1. Result monitoring: mendefinisikan bagaimana perpindahan panas ditinjau, termasuk pengaruh korosi (atau kegunaan zat yang mencegah korosi??) dan tes HE; data pada plant HE, memungkinkan perhitungan dan pemantauan kecepatan transfer panas.2. Control methods: menunjukkan bagaimana perpindahan panas dikendalikan. Sebagai contoh, metode yang umum di plant adalah penghambatan (throttling) air pendingin masuk HE pada musim dingin untuk mencegah proses overcooling. Namun, penghambatan tersebut mengurangi kecepatan dan menyebabkan fouling yang berakibat hilangnya perpindahan panas yang tidak dapat dipulihkan dengan membuka kembali katup throttling. Metode pengendalian alternatif, seperti daur ulang air atau proses aliran bypass, harus dipertimbangkan dalam pemilihan throttling aliran air.3. Present conditions: mendefinisikan kondisi fisik peralatan pertukaran panas yang diperiksa selama survei, dilengkapi dengan analisis signifikan terhadap deposit. Informasi ini memberikan rekomendasi untuk pembersihan, penyesuaian awal dari permukaan logam, dan penerapan bahan kimia untuk pemeliharaan sistem yang tepat.4. Cleaning procedure: termasuk prosedur pembersihan secara mekanik dan kimia pada saat ini (kondisi sekaramg)

Plant Effluent ConsiderationsBeberapa sistem pendingin bled off (blowdown?) langsung ke dalam aliran penerima; lainnya dibuang ke berbagai macam proses pengolahan limbah; dan beberapa dibuang di sistem limbah kota. Setiap penerapan mempertimbangkan pada pilihan dan penerapan program peengolahan secara kimia.

Control Monitoring and Follow upKontrol kimia, pemantauan hasil, dan tindakan perbaikan dibutuhkan dalam program pengolahan cooling water. Variasi luas dalam analytical tool dan peralatan pemantauan tersedia untuk pengembangan dan mempertahankan chemical program yang akan memberikan operasi yang efisien.

Tujuan dari analisis dan monitoring adalah mengidentifikasi masalah sebelum terjadi. Diagnostic tool yang digunakan:1. Analisa air (on site dan laboratorium2. Analisa deposit (organic, inorganic, dan mikroba3. Kontrol korosi dan deposit4. Analisa metalografi5. Analisa mikroba Tabel 38.3 menunjukkan variabel penting yang harus dikontrol dalam cooling sistem. Kesadahan? Penggumpalan? (Hardness) pada kalsium dan magnesium menyebabkan scaling pada air. Total alkalinity, pH, dan temperature menunjukkan konsentrasi ion karbonat dan bikarbonat dalam air, dan juga kelarutan kalsium karbonat. Hal- hal tersebut harus dikontrol sampai skala yang diperbolehkan untuk terbebas dari scaling. Konsentrasi sulfat dan silica juga harus dijaga pada batas yang diijinkan untuk menghindari scaling dalam bentuk gypsum dan silica.Banyak sistem yang mengandung padatan tersuspensi dengan suatu konsentrasi di tower dan menyebabkan fouling. Dispersant dapat digunakan untuk mengontrol masalah tersebut. Beberapa padatan dapat berasal dari makeup, dari udara, dan dari precipitation product (air hujan?) serta mikroba. Jika padatan tersuspensi terlalu banyak, sebagaimana dibuktikan oleh plugged tube, sistem filter harus ditambahkan ke sirkuit untuk menyaring sebagian dari circulating water, kira-kira sama dengan tingkat penguapan, Gambar 38,15. Filter sidestream ini harus dirancang untuk menghindari backwash yang berlebihan, karena hal ini merupakan hilangnya blowdown yang tidak terkendali. Filter ini juga bisa menjadi inkubator bagi pertumbuhan mikroba jika perawatan tidak diterapkan.

Tabel 38.4 daftar beberapa komponen kimia utama yang tersedia untuk pengolahan air pendingin. Dalam menggunakan tabel ini diketahui bahwa tidak ada satu komponen ini berguna dengan sendirinya. Misalnya, pengendalian korosi yang baik, sulit atau tidak mungkin dalam sistem yang kotor, scale. Kontrol scale dan fouling untuk menjaga permukaan bersih meminimalkan jumlah inhibitor korosi. Banyak bahan kimia membantu untuk menyelesaikan lebih dari satu masalah, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 38.4. Bahan kimia tertentu adalah pilihan terbaik untuk diberika ke sistem yang tergantung pada kondisi tertentu dalam sistem itu.

AMBIENT AIR EFFECTCooling tower menggesek(scrub) udara melewati cooling tower untuk menyediakan kondisi evaporative, penanganan sekitar 200 ft3 udara per galon air (sekitar 1500 m3 udara per meter kubik air). Hal ini tidak mengherankan, bahwa lingkungan atmosfer memiliki efek yang besar pada kinerja sistem pendingin.

Di beberapa daerah, udara mengandung gumpalan debu yang banyak, seperti di bagian negara kering, terutama di mana badai pasir sering terjadi. Wilayah barat dan barat daya Amerika Serikat rentan terhadap masalah ini, dan sistem pendingin tidak dapat bekerja efektif tanpa filtrasi. Dalam plant industri yang kompleks, padatan dapat menjadi udara dari kotoran di jalan, daerah terbuka antara bangunan pabrik, atau dari penyimpanan terbuka padatan (misalnya, bijih atau batubara), dan sumber yang dihasilkan dari partikulat bersifat merusak seperti debu, sehingga membutuhkan sidestream filtrasi.

Selanjutnya, masalah yang sulit adalah adanya gas asam atau basa di atmosfer. Gas-gas ini mempengaruhi pH sistem, faktor kontrol penting dalam pengolahan secara kimia yang memiliki pengaruh langsung pada kecenderungan pembetukan scale atau korosii di air. Misalnya adalah cooling tower pabrik amoniak terletak antara proses amonia dan proses asam nitrat. Ketika angin datang dari satu arah, amonia di atmosfer meningkatkan pH pada sitem air; ketika angin datang dari arah yang berlawanan, gas nitrogen-oksida menurunkan pH. Meskipun ini merupakan kasus langka, menyatakan bahwa dalam kebanyakan plant, pH sistem dapat dipengaruhi oleh arah angin.

Yang paling menonjol dari gas atmosfer adalah sifat asam, dan yang paling banyak di antaranya adalah karbon dioksida, dengan konsentrasi rata-rata sekitar 0,03% volume di atmosfer. Jumlah CO2 didukung dalam air sekitar 680F (2O0C) dengan tekanan parsial ini kurang dari 1 mg / L. Namun, tingkat CO2 yang sebenarnya dalam cooling tower bervariasi dari satu plant ke yang lain karena kondisi atmosfer lokal, seperti adanya pembuangan gas industri.

Ada hubungan antara CO2, alkalinitas, dan pH. (Lihat Bab 4.) Jika CO2 adalah variabel (variabel berubah), alkalinitas harus divariasi untuk menjaga pH. Hal ini membuat sulit untuk memprediksi konsentrasi alkalinitas yang akan dibutuhkan untuk mencapai nilai pH yang sesuai. Itu harus dilakukan secara empiris.

Pengalaman menunjukkan bahwa konsentrasi CO2 di atmosfer adalah konstan, maka konsentrasi alkalinitas untuk pH yang sesuai dapat diketahui. pH akan bervariasi sebagai fungsi logaritma: yaitu, jika alkalinitas ganda, pH akan meningkat dengan log dari 2, atau 0,3 pH. Diharapkan keseimbangan pH dari sistem baru hanya dapat didirikan secara empiris, kecuali ada catatan sebelumnya di sekitar cooling tower baru atau bukti kuat bahwa konsentrasi CO2 di atmosfer rata-rata 0,03% berlaku.

KOROSI DAN KONTROL KERAKKorosi di sistem sirkulasi air pendingin dikendalikan dengan menggunakan inhibitor anorganik atau organik. Empat inhibitor anorganik utama adalah kromat, seng, ortophospat, dan polyphospat. Suplemen lain meliputi molybdate, nitrit, nitrat, dan berbagai senyawa nitrogen organik, silikat, dan organik alami.Awalnya, bahan kimia yang digunakan untuk treatment air pendingin adalah polyphospat anorganik dan bahan organik alami. Konsep dari penambahan senyawa ini adalah penambahan sejumlah kecil senyawa asam untuk mengendalikan stabilitas ke nilai minimum pembentuk kerak. Inhibitor korosi organik termasuk senyawa phospor organik, polimer sintetis spesifik, senyawa nitrogen organik, dan senyawa asam karboksilat rantai panjang. Polyphospat dan bahan organik alami ditambahkan ke program untuk menyediakan proteksi terhadap korosi dan penghambat kerak. Penghambat kerak berasal dari penggunaan polyphospat sebagai treatment awal. Dalam penambahannya, polyphospat digunakan bersama kalsium untuk membentuk inhibitor katodik yang menurunkan laju korosi. Bahan organik alami cenderung menjaga permukaan logam relatif bersih dan membantu inhibitor untuk membentuk lapisan pelindung. Bahan tersebut juga mendispersikan padatan terlarut dan memodifikasi endapan kalsium karbonat dan trikalsium phospat saat terbentuk pada permukaan panas. Kerugian terbesar dalam treatment ini adalah reaksi balik dari polyphospat menjadi orthophospat yang dapat bereaksi dengan kalsium membentuk kerak kalsium phospat. Oleh karena itu, progam ini telah dikembangkan menjadi program stabilisasi phospat. Pada program stabilisasi phospat, baik ortho dan polyphospat digunakan menjadi penghambat korosi. Untuk mencegah terbentuknya endapan kalsium phospat, pH diatur 7,0 dan polimer sintetik spesifik ditambahan untuk mendispersikan dan menstabilkan kalsium phospat. Treatment selanjutnya adalah penambahan kromat. Pada awalnya, kromat digunakan dengan dosis yang tinggi, sekitar 200 sampai 300 mg/L sebagai CrO4. Asam ditambahkan ke sistem untuk menurunkan pH menjadi 6 atau 7, mencegah kalsium karbonat mengendap. Treatment ini cukup efektif dalam menghambat kerak dan melindungi dari korosi, tetapi kelemahannya adalah terjadinya pitting attack jika kandungan kromat rendah. Masalah ini ditemukan jika kromat digunakan bersama dengan inhibitor lain, terutama jenis katodik (contohnya seng dan polyphospat), kandungan kromat dapat berkurang hingga 20-30 mg/L CrO4 dengan hasil yang lebih baik daripada penggunaan 200-300 mg/L CrO4 itu sendiri. Penggunaan kromat tersinergi juga menghasilkan asam yang mengatur pH menjadi 6 atau 7. Keuntungan tambahan dari penggunaan kromat tersinergi adalah batas keamanan minimum kromat yang tersedia terhadap pitting attack.Formulasi kromat tersinergi ini masih dianggap setara dengan inhibitor terbaik lainnya. Bagaimana pun, penambahan tekanan lingkungan memaksa pengembangan formulasi kromat tersinergi yang memperbolehkan kandungan kromat dibawah 10 mg/L CrO4 dengan mempertahankan kemampuan proteksi terhadap korosi. Untuk mendapat hasil dari metode ini, pH sistem harus diatur dengan tepat dan menggunakan dispersant dan biosida untuk menjaga sistem tetap bersih. Keterbatasan dari metode ini tidak ada penambahan proteksi dengan penambahan kandungan dari CrO4. Oleh karena itu, kontaminasi proses, aktivitas mikroba yang tidak terkontrol, fouling, dan deposit akan mengganggu sistem lebih cepat bla dibandingkan dengan penambahan 20-30 mg/L CrO4Walaupun kromat memperlihatkan hasil yang baik selama bertahun-tahun, tetapi diperllukan inhibitor korosi yang lebih ramah lingkungan. Hasil awal yang ditemukan adalah pengembangan dari organozinc. Karena seng adalah inhibitor katodik yang memiliki kekuatan lapisan pelindung yang lebih lemah, maka pH air ditingkatkan menjadi 7 atau 8 untuk mengurangi tingkat korosi dari air, memungkinkan seng untuk membentuk pelindung yang lebih baik. Bagian organik dari treatment ini adalah dispersant untuk menjaga sistem bebas dari deposit, sehingga mendorong terjadinya pembentukan lapisan seng. Jenis bahan organik yang meningkatkan kelarutan dari seng pada pH yang lebih tinggi diperlukan dalam metode ini. Metode organozinc banyak digunakan dalam industri, tetapi karena lapisan inhibitor tidak seefektif lapisan kromat, metode ini tidak sepenuhnya dapat menggantikan metode kromat.Setelah itu, ditemukan konsep baru dalam sistem air pendingin yaitu konsep senyawa organophosporus. Seperti polyphospat anorganik, senyawa ini mencegah terbentuknya kerak oleh pengaruh batas. Senyawa organophosphorus tidak kembali menjadi orthophospat kecuali dengan adanya gangguan dari mikroba. Selain itu, senyawa ini dapat mengahambat terbentuknya endapan dari kalsium karbonat atau kerak lain pada pH yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan polyphospat. Pengembangan ini dikenal dengan pengolahan air pendingin secara basa.Konsep dasar dari treatment ini adalah meningkatkan pH dari sistem menjadi 7,5-9 sehingga mengurangi tingkat korosi alami dari air yang disirkulasikan. Penelitian menunjukkan bahwa air memiliki tingkan korosi yang lebih rendah pada pH yang lebih tinggi, tetapi belum cukup untuk melindungi logam sehingga diperlukan all-organic inhibitor untuk menghambat terjadinya korosi dan kerak. Secara umum, all-organic inhibitor menggabungkan senyawa phosphor oganik, polimer sintetik, dan aromatic azole. Gabungan ini dapat mengontrol terjadinya korosi pada campuran besi dan tembaga, kerak, dan deposit.Pendekatan lain dalam treatment secara basa termasuk dalam penggunaan pengontrol kerak dan deposit modern yang digunakan bersama inhibitor korosi tradisional. Senyawa phosphor organik dan polimer dapat ditambahkan dengan senyawa anorganik seperti kromat atau seng. Metode ini dapat memberikan kemampuan dari all-organic inhibitor dengan biaya yang lebih rendah, dengan penggunaan kromat dan seng. Keuntungan utama dari operasi secara basa dibandingkan metodde sebelumnya adalah kapasitas buffer yang diberkan oleh air yang mengurangi dampak dari sistem kerja. Keuntungan lain dari konsep basa adalah pengurangan atau penghilangan dari umpan asam yang bergantung pada sifat kimia dari sistem.KONTROL FOULINGPengaturan deposit dalam air pendingin sangat penting untuk pemeliharaan dari laju transfer panas. Bagaimana pun, pengaturan deposit seringkali lebih sulit dilakuakan pada sistem alkali dibandingkan dengan sistem ber-pH lebih rendah. Air makeup dapat mengandung padatan terlarut, senyawa organik, dan padatan tersuspensi, yang dapat menimbulkan fouling. Sistem dapat mengandung mikroba, contohnya air makeup dengan BOD yang tinggi, seperti air recycle dari kota atau luaran dari industri, yang mudah mengalami fouling dari bakteri pembentuk lumpur.Tabel 38.5 menunjukkan beberapa sumber penyebab fouling pada sistem resirkulasi. Air baku dan udara masuk ke dalam sistem dengan senyawa organik koloid, lumpur, besi terlarut, dan mikroba. Hidrogen sulfida, sulfur dioksida, dan amonia dapat masuk melalui udara atmosfer.Pemilihan dispersant yang tepat untuk semua sistem operasi didasarkan pada analisa dari deposit. Organik sintetik, meliputi polimer dan dan agen surface-active, umumnya digunakan untuk mikroba terdipersi dan deposit organik.Tabel 38.5. Sumber dari deposit foulingAir BakuAirboneAir resirkulasi

Organik koloidalLumpurKerak: CaCO3, CaSO4, MgSiO3

LumpurGas reaktif: H2S, SO2, NH3Produk korosi: Fe2O3

Besi terlarutKebocoran proses-hidrokarbon, sulfida

Kontaminasi mikrobaKontaminasi mikrobaDeposit mikroba

Polimer sintetik seperti poliakrilat atau polikrilamid adalah dispersant untuk lumpur, pasir, besi, dan deposit amorganik lain. Polimer ini dapat disesuaikan dengan variasi komponen dan berat molekul untuk memaksimalkan kemampuan dispersant terhadap foulant spesifik. Senyawa organophosphorus, termasuk polyolester dan phophonate adalah inhibitor untuk endapan kalsium karbonat dan kalsium sulfat. Bagaimana pun, apabila deposit sudah terbentuk, penghilangan kerak dengan dispersant ini akan berlangsung lambat, sehingga lebih baik dicegah dari awal.KONTROL MIKROBADeposit mikroba adalah kasus yang spesial pada fouling. Treatment seringkali membutuhkan biosida untuk membunuh koloni mikroba dan dispersant untuk menghilangkannya. Biosida yang sering digunakan pada semua sistem adalah klorin. Pada umumnya, klorin adalah biosida yang dibutuhkan pada kebanyakan sistem. Apabila digunakan secara terus menerus pada tingkat residual 0,2-0,4 ppm maka akan menghsilkan pengaturan yang efektif pada seluruh nilai pH dari air pendingin. Pada pH basa, keberadaan klorin secara kontinyu dalam air akan menyebabkan mikroba mati karena waktu kontak yang terus menerus. Namun pada klorinasi sesaat, kontak antara mikroba dengan klorin hanya sebentar dan diperlukan pengaturan pH. Penelitian menunjukkan bahwa klorin membunuh mikroba lebih cepat pada pH 7 dibandingkan dengan pH diatas 8. Hal ini disebabkan karena keberadaan keberadaan HOCl yang lebih banyak pada keseimbangan hypoklorit pada pH 7. HOCl membunuh lebih cepat daripada OCl-.Terdapat banyak masalah dengan penggunaan klorin, klorin dapat bereksi dengan sejumlah material organik, terutama senyawa fenol, untuk membentuk produk yang nonbiodegradable, menyebabkan permasalahan limbah. Secara umum, klorin dapat digunakan pada kebanyakan sistem resirkulasi tanpa bahaya jika sisa klorin tidak lebih dari 1 mg/L. Sesekali diperlukan pengaturan sisa klorin diatas 0,2-0,3 mg/L untuk beberapa sistem. Bromin sering digunakan pada treatment praktis daripada klorin karena lebih efektif pada pH tinggi dan menghindari produk samping halogen yang dihasilkan dari klorinasi.Walaupun klorin dan bromin adalah bahan pembunuh mikroba yan gbaik, kemampuannya dapan ditingkatkan secara signifikan dengan penambahan biodispersant. Biodispersant membantu toxicant dengan merusak biofilm dan memungkinkan toxicant untuk kontak dengan lebih banyak mikroba. Dalam kasus kontaminasi dan kehilangan toxicant, kemungkinan nonoxidizing biosida dapat diperlukan.CHAPTER 39PENGOLAHAN AIR BOILERTekanan dan desain dari boiler menentukan kualitas dari air yang digunakan dalam pembangkit uap. Air boiler memerlukan treatment untuk mengurangi kontaminan sampai level tertentu; dengan penambahan bahan kimia untuk menghilangkan efek merugikan dari senyawa yang tersisa. Rangkaian dari treatment tergantung dari jenis dan konsentrasi dari kontaminan dan spesifikasi air yang dibutuhkan untuk menghindari tiga masalah utama dari air boiler: deposit, korosi, dan carryoverDEPOSITDeposit, khususnya kerak, dapat terbentuk pada setiap permukaan alat yang terkena air, terutama pada pipa boiler sebagai kondisi keseimbangan pada air yang berkontak dengan permukaan yang dipengaruhi oleh gaya luar, misalnya panas. Tiap kontaminan mempunyai tetapan kelarutan dalam air dan akan mengendap ketika teteapan itu terlampaui. Jika air mengalmi kontak dengan permukaan panas dan kelarutan dari kontaminan lebih rendah pada suhu yang lebih tinggi, endapan akan terbentuk di permukaan membentuk kerak. Komponen yang umum pada deposit boiler adalah kalsium phosphat, kalsium karbonat (pada boiler bertekanan rendah), magnesium hidroksida, magnesium silikat, berbagai bentuk dari besi oksida, silika terabsorbsi, dan alumina (Lihat tabel 39.1). Jika garam phosphat digunakan untuk mengolah air boiler, kalsium akan terlebih dahulu mengendap sebagai phosphat dan kemudian mengendap sebagai karbonat, dan kalsium phosphat menjadi bagian utama dari deposit. Tabel 39.1. Ekspektasi komposisi boiler sludge Konstituen Jenis koagulasi treatmentTreatment sisa PO4

Kalsium karbonatTinggiBiasanya kurang dari 5%

Kalsium phosphatBiasanya kurang dari 15 %Tinggi

Kalsium silikatBiasanya kurang dari 3%Sedikit atau tidak ada

Kalsium sulfatTidak adaTidak ada

Kalsium hidroksidaTidak adaTidak ada

Kerugian pengapianBiasanya kurang dari 5%Biasanya 8-12% kecuali lebih tinggi pada air yang sangat murni

Magnesium phosphatTidak adaBiasanya kuranga dari 5% kecuali pada boiler bertekanan tinggi

Magnesium hidroksidaSedangSedang

Magnesium silikatSedangSedang

SilikaBiasanya kurang dari 10%Biasanya kurang daro 10%

AluminaKurang dari 10%Biasanya kurang dari 10%

MinyakTidak adaTidak ada

Besi oksidaBiasanya kurang dari 5%Biasanya kurang dari 5% kecuai pada air dengan kemurnian tinggi

Garam sodiumBiasanya kurang dari 1,5%Biasanya kurang dari 1,5%

TembagaSedikitBiasanya rendah

Logam lainSedikitRendah

Deposit adalah masalah serius pada boiler karena menyebabkan transfer panas yang buruk dan berpotensi menyebabkan kegagalan pada boiler. Pada boiler bertekanan rendah dengan transfer panas yang rendah, deposit akan menumpuk pada suatu titik yang dapat menutup pipa boiler.Pada boiler bertekanan tinggi dan sedang yang modern dengan laju transfer panas lebih dari 200.000 Btu/ft3/h (5000 cal/m2/hr), keberadaan deposit sekecil apapun dapat menyebabkan kenaikan temperatur yang serius pada pipa logam. Lapisan deposit akan menghambat aliran panas dari gas furnace ke air boiler. Hambatan panas ini menghasilkan kenaikan yang cepat pada suhu logam ke titik dimana kerusakan akan terjadi. Fenomena yang terjadi pada pembakaran pipa dengan adanya deposit digambarkan pada Figure 39.1. Untuk penyederhanaan, tidak ada temperatur gas atau lapisan air yang ditambilkan. Section A menunjukkan cross section dari pipa logam dengan permukaan bebas deposit dengan perbedaan suhu antara logam bagian luar (T2) dan logam yang mengalami kontak dengan air boiler (T1). Section B menggambarkan tabung yang sama setelah terbentuknya lapisan deposit penghambat panas yang menyebabkan adanya tambahan perbedaan suhu melalui lapisan deposit dari T1 menjadi T0 yang menyebabkan suhu air boiler lebih rendah. Bagaimana pun, suhu air boiler ditetapkan dengan tekanan operasi, dan kondisi operasi membutuhkan suhu air yang telah diatur sebelum adanya lapisan deposit. Section C menggambarkan kondisi yang sebenarnya dihasilkan. Diawali dengan suhu air boiler T0, kenaikan suhu melalui lapisan kerak digambarkan dengan garis T0 sampai T3. Selanjutnya suhu naik melalui dinding tabung digambarkan dengan garis dari T3 sampai T4. Suhu logam luar T4 sekarang lebih tinggi daripada T2, yang mana adalah suhu logam luar sebelum terbentuknya deposit di permukaan logam. Jika pembentukan deposit terus berlanjut dan semakin menebal, maka suhu maksimal dari logam akan terlampaui. Biasanya suhu maksimum sekitar 900-1000oF (480-540oC). pada laju transfer panas yang lebih tinggi dan pada boiler bertekanan tinggi, masalahnya akan semakin besar: pada temperatur 900-1350oF (482-732oC), baja karbon akan mulai rusak. Figure 39.3. menggambarkan speroidisasi karbon dan perubahan strukturnya yang dimulai ketika suhu mencapai 800oC (427oC), melemahkan logam. Suhu di dalam furnace boiler sangat tinggi dari range suhu kritis ini. Sirkulasi air melalui pipa normalnya mengkonduksi panas dari logam, mencegah pipa untuk mencapai suhu ini. Deposit mengisolasi pipa, mereduksi laju dimana panas dapat dihilangkan (Figure 39.4): dan akan memicu terjadinya overheating dan kerusakan pipa (Figure 39.5). jika deposit tidak cukup tebal untuk merusak, deposit akan tetap menyebabkan kehilangan dalam efisiensi dan gangguan dari transfer panas dalam bagian lain di boiler.Deposit dapat berupa kerak,mengendap di dalam permukaan yang panas, atau sebelumnya mengendap secara kimia dalam bentuk lumpur. Keluaran air dalam area dengan kecepatan rendah akan memadat membentuk aglomerat yang serupa dengam kerak, tetapi menahan kemampuan dari endapan sebenarnya. Pada pengoperasian boiler dalam industri, jarang bisa dilakukan pencegahan dari pembentukan beberapa jenis dari endapan. Hampir selalu terdapat sejumlah partikulat dalam boiler yang dapat mengendap jika dalam kecepatan rendah, seperti dalam mud drum. Perkecualian pada sistem dengan kemurnian tinggi, seperti pada utility boiler, yang relatif bebas partikulat kecuali pada kondisi dimana sistem dapat terganggu sementara.KOROSIMasalah utama yang kedua mengenai penggunaan air dalam boiler adalah korosi. Contoh yang sering dijumpai adalah terjadinya oksidasi oleh oksigen. Hal ini terjadi pada system penyediaan air, system preboiler, boiler, jalur kembalinya kondensat, dan pada hakekatnya juga terdapat di siklus uap air dimana oksigen ada. Penyerangan oksigen dipercepat oleh temperature tinggi dan pH yang rendah. Jenis korosi yang tidak terlalu umum adalah alkali attack, yang kemungkinan dapat terjadi pada boiler yang bertekanan tinggi dimana kesadahan dapat memusatkan pada area lokal formasi steam buble karena keberadaan deposit yang berpori.

Beberapa perlakuan kimia terhadap air masuk, seperti chelants, jika tidak diaplikasikan dengan baik, maka akan terjadi korosi pada jalur air pipa masuk, kran control, dan bahkan bagian dalam boiler.

Walaupun penghilangan oksigen dari air yang masuk ke boiler merupakan langkah utama dalam pengendalian korosi boiler, namun korosi masih dapat terjadi. Misalnya, penyerangan oleh uap air terhadap permukaan baja boiler saat temperature dinaikkan, menurut reaksi berikut :4H2O + 3Fe Fe3O4 + 4H2Penyerangan ini dapat terjadi pada uap air-lapisan permukaan boiler dimana aliran air boiler terlarang menyebabkan overheating. Itu juga bisa terjadi pada pipa pipa superheater. Semenjak reaksi korosi memproduksi hydrogen, alat analisa hydrogen dalam steam Fig 39.6, sangat berguna dalam pemonitoran korosi.

Fig 39.6

Masalah utama yang ketiga berhubungan dengan operasi boiler, yaitu carryover dari boiler ke system steam. Ini mungkin terjadi dari efek mekanis , seperti air boiler yang menyemprotkan di sekitar baffle yang rusak ; itu mungkin disebabkan oleh volatilitas garam air boiler tertentu , seperti komponen silika dan natrium ; atau mungkin disebabkan oleh busa. Carryover adalah masalah mekanis yang paling sering dijumpai, dan bahan kimia yang ditemukan di uap adalah mereka yang awalnya hadir dalam air boiler, ditambah komponen volatil yang menyaring dari boiler bahkan dalam ketiadaan spray.Ada tiga cara dasar untuk menjaga masalah-masalah utama di bawah control.1. Eksternal treatment: pengolahan air - makeup, kondensat, atau keduanya, sebelum memasuki boiler, untuk mengurangi atau menghilangkan bahan kimia (seperti kesadahan atau silika), gas atau padatan.2. Internal treatment: pengolahan air umpan boiler, air boiler, steam, atau kondensat dengan bahan kimia korektif.3. Blowdown: pengendalian konsentrasi bahan kimia dalam air boiler oleh pembuangan sebagian air dari boiler .

EKSTERNAL TREATMENTSebagian besar operasi unit pengolahan air ( Tabel 39.2 ) dapat digunakan sendiri atau dalam kombinasi dengan yang lain untuk beradaptasi setiap pasokan air untuk sistem boiler. Kesesuaian proses yang tersedia dinilai oleh hasil yang mereka hasilkan dan biaya yang terlibat.Program pengolahan boiler bertujuan mengendalikan tujuh klasifikasi luas kotoran : padatan tersuspensi, kesadahan, alkalinitas, silika, total padatan terlarut ( TDS ), bahan organik, dan gas. Sejauh mana masing-masing unit proses berlaku untuk pengolahan boiler makeup, seperti yang dijelaskan dalam bab-bab sebelumnya, mengurangi atau menghilangkan kotoran tersebut dirangkum oleh Tabel 39,2.

Suspended SolidsPenghilangan padatan tersuspensi dilakukan dengan koagulasi/flokulasi, filtrasi, atau pengendapan. Unit proses lainnya, kecuali reaksi langsung, biasanya membutuhkan penghilangan padatan. Misalnya, air yang diproses oleh ion pertukaran harus mengandung kurang dari 10 mg/L padatan tersuspensi untuk menghindari pengotoran dari masalah exchanger dan operating.

KesadahanSejumlah unit operasi menghilangkan kalsium dan magnesium dari air, seperti yang diringkas di Tabel 39.2. Pertukaran natrium menghilangkan kesadahan dan tidak melakukan yang lain ; proses lainnya memberikan manfaat tambahan. Gambar 39.7 membandingkan proses softening yang menunjukkan pengurangan tambahan kotoran lainnya yang mungkin terjadi. Perbedaan antara proses softening dirangkum dalam Tabel 39.3.

AlkalinitasDibutuhkan untuk memiliki beberapa alkalinitas dalam air boiler, sehingga penghilangan alkalinitas secara lengkap dari boiler makeup jarang dipraktikkan kecuali dalam demineralisasi. Beberapa alkalinitas juga diperlukan untuk memberikan pH optimal dalam air umpan untuk mencegah korosi pipa dan peralatan.Alkalinitas makeup dapat hadir sebagai HCO3-, CO32-, atau OH-. Jika makeup berasal dari air kota yang telah di-softening dengan zeolit, alkalinitas biasanya dalam bentuk bikarbonat (HCO3-), jika kapur melunak, sebagian besar karbonat (CO32-), tapi air juga mengandung beberapa hidroksida (OH-). Ketika bikarbonat dan karbonat terkena suhu boiler, mereka memecah untuk melepaskan CO2:2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2(2)Natrium karbonat kemudian memecah lebih lanjut:Na2CO3 + H2O 2NaOH + CO2(3)Gas karbondioksida kembali larut ketika uap air mengembun, menghasilkan korosif asam karbonat:CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-(4)Jumlah CO2 yang dihasilkan sebanding dengan alkalinitas. Untuk alkalinitas yang diberikan dua kali lebih banyak dari CO2 yang terbentuk dari HCO3- seperti dari CO32- karena pemecahan bikarbonat adalah jumlah dari kedua reaksi (2) dan (3) di atas. Asam karbonat yang biasanya dinetralkan dengan pengolahan kimia dari uap - baik secara langsung atau secara tidak langsung melalui boiler - untuk menghasilkan pH kondensat di kisaran 8.5 sampai 9.0. Pengurangan alkalinitas air umpan yang diinginkan, kemudian, untuk meminimalkan pembentukan CO2 dan mengurangi biaya pengobatan kimia.Hidroksida yang dihasilkan oleh pemecahan HCO3- dan CO32- bermanfaat untuk pengendapan magnesium, untuk menyediakan lingkungan yang baik bagi pengkondisian lumpur,dan untuk meminimalkan SiO2 carryover. Namun, terlalu tinggi kelebihan kaustik dapat menyebabkan korosif, terutama jika konsentrasi lokal dapat terjadi. Pemecahan HCO3- selesai, tapi tidak semua CO32- yang terkonversi ke kaustik. Konversi bervariasi dari satu boiler ke yang lain dan meningkat dengan suhu. Sebagaimana peraturan umum, pada 600 lb/ in2 65 sampai 85 % dari alkalinitas air boiler adalah NaOH, sisanya Na2CO3. (Ini didasarkan pada kesetimbangan dalam sampel dingin air boiler.)Tingkat pengurangan alkalinitas ditentukan oleh batas kontrol air boiler dan tujuan kualitas steam. Proses unit terbaik untuk mengurangi alkalinitas mungkin dipilih untuk manfaat lain dengan menyediakan seperti efisiensi pengurangan alkalinitas. Gambar 39.8 membandingkan proses pengurangan alkalinitas dan tambahan manfaat. Perbedaan utama antara proses-proses tersebut dirangkum pada Tabel 39.4.SilikaKonsentrasi silica yang diperbolehkan dalam air boiler di berbagai tekanan operasi diberikan dalam Tabel 39.5. Pengurangan silika tidak selalu diperlukan, terutama dengan tidak adanya turbin kondensasi. Konsentrasi rendah silika kadang-kadang bisa menghasilkan lumpur lengket di boiler tekanan rendah dengan diolah memakai fosfat. Sebuah proses pengolahan makeup dapat dipilih untuk memberikan tingkat yang tepat dalam pengurangan silika yang diperlukan oleh sistem steam. Gambar 39.9 menunjukkan pengolahan hasil yang dicapai oleh berbagai proses penghilangan silika ; pengaruh masing-masing proses ini pada kontaminan air umpan lainnya diringkas dalam Tabel 39.6 .

Total Dissolved SolidsBeberapa proses pengolahan meningkatkan padatan terlarut dengan menambahkan produk samping yang dalam air ; natrium zeolit softening meningkatkan padatan dengan menambahkan ion (natrium) yang memiliki berat molekul lebih tinggi ( 23 ) dari kalsium ( 20 ) atau magnesium ( 12,2 ) dihilangkan dari air mentah. Proses untuk mengurangi padatan terlarut mencapai berbagaitingkat keberhasilan. Biasanya, pengurangan padatan terlarut dicapai oleh pengurangan beberapa kontaminan individu. Tabel 39.7 merangkum analisis limbah yang dihasilkan oleh proses yang mengurangi padatan terlarut.

Organic MatterBahan organik sebagai klasifikasi umum hanya istilah kualitatif. Ini termasuk berbagai senyawa yang jarang dianalisis sebagai bahan tertentu. Masalah di system boiler dikaitkan dengan bahan organic, sering ditelusuri bahan organik dari proses pabrik pada kembalinya kondensat, daripadakontaminan air makeup. Namun, dalam sistem utilitas tekanan tinggi, material organic adalah pengotor utama dalam makeup dan dapat mengakibatkan pembentukan asam organic.

Dissolved GasesDegasifiers biasanya digunakan untuk menghilangkan gas secara mekanis daripada kimiawi. Jenis blower digunakan untuk menghilangkan CO2 pada suhu ambien berikut dengan asam atau hidrogen - exchange unit. Vakum degasifiers memberikan tingkat yang sama dengan penghilangan CO2, tetapi juga mengurangi O2 kurang dari 0.5-1.0 mg/L, menawarkan perlindungan korosi, terutama jika degasifier vakum merupakan bagian dari sistem demineralisasi. Uap scrubbing degasifiers, disebut deaerasi pemanas, biasanya menghasilkan limbah bebas dari CO2 dengan konsentrasi O2 di kisaran 0.005-0.01 mg/L. Reaksi langsung dari sisa yang sedikit ini dengan katalis sulfit, hidrazin, atau pengganti hidrazin (semua-volatile oksigen mengurangi senyawa) menghilangkan O2 sepenuhnya untuk mencegah korosi preboiler.

CONDENSATE RETURNSDalam penambahan pengolahan makeup, kualitas air umpan yang diterima mungkin memerlukanpembersihan kondensat untuk melindungi sistem boiler, terutama jika ada proses kondensat yang mengandung minyak. Boiler membutuhkan air demineralisasi berkualitas tinggi dan juga menuntut kualitas tinggi kondensat. Beberapa plants mengoperasikan boiler keduanya tinggi dan tekanan rendah ; air umpan berkualitas tinggi untuk boiler tekanan tinggi dapat diberikan seluruhnya oleh demineralizer, dengan kualitas rendah kondensat dipisahkan untuk kembali ke boiler tekanan rendah.

Filter septum biasanya dipilih untuk perawatan kondensat berminyak. Sebuah jenis filter cellulose (proses pulp kayu) diterapkan baik sebagai precoat dan body feed. Suhu harus kurang dari 200oF (93oC) untuk menghindari degradasi bantuan penyaringan. Filter antrasit precoated dengan flok dihasilkan dari alum dan natrium aluminat juga terbilang efektif. Namun, pH kondensat harus dikendalikan dikisaran 7 sampai 8 untuk menghindari pelarutan flok alumina. Kondensat terkontaminasi dengan produk korosi dan inleakage air sadah dibersihkan melalui perancangan khusus, tingkat aliran tinggi penukar natrium (Gambar 39.10). Mereka telah digunakan untuk mengolah kondensat pada suhu sampai 300oF (149oC). Salah satu keterbatasan serius dari penukar natrium sederhana adalah kemampuannya untuk mengambil amina penetral seperti morfolina (hadir dalam kondensat sebagai morfolina bikarbonat) dan pertukaran ini untuk natrium. Hal ini menyebabkan penggunaan berlebihan amina, tetapi masalah yang lebih serius adalah jika kondensat kembali ke tekanan tinggi boiler di mana kehadiran natrium mungkin buruk bagi kualitas steam. Prosedur regenerasi khusus kemudian akan diperlukan.

Proses kondensat yang terkontaminasi berat, seperti yang diproduksi di kraft pabrik pulp dan kilang minyak, hadir masalah umpan air boiler yang khusus. Komposisi mereka biasanya bervariasi dan mungkin termasuk mengandung senyawa kompleks organic dan ion yang tidak biasa seperti sianida, tiosianat ,dan sulfida. Program pengolahan tidak dapat dipilih hanya berdasarkan analisis kondensat ; penelitian dan dengan operasi pilot plant mungkin diperlukan, tetapi perolehan kembali kondensat baik di tabungan panas dan mengurangi biaya makeup dan perlakuan kimia.Pengolahan InternalPembentukan kerak di dalam boiler dikontrol oleh salah satu dari empat program pengolahan kimia : koagulasi (karbonat), residu fosfat, pengkelatan, atau fosfat terkoordinasi.1. Program koagulasiDalam proses ini, sodium karbonat, sodium hidroksida, atau keduanya ditambahkan dalam air boiler untuk meningkatkan alkalinitas yang berasal dari air makeup, yang tidak di softening (dikurangi kesadahannya). Karbonat mengakibatkan pengendapan kalsium karbonat dibawah kondisi yang diinginkan, mencegah deposisi pada beberapa titik sebagai kerak. Dibawah kondisi alkali, magnesium dan silica juga diendapkan sebagai magnesium hidroksida dan magnesium silikat. Biasanya terdapat suspended solid yang kosentrasinya cukup tinggi di dalam air boiler dan pengendapan terjadi dalam padatan tersebut. Metode pengolahan ini digunakan hanya dengan boiler (biasanya yag tipe firetube) yang mana menggunakan air dengan kesadahan tingg dan beroperasi dibawah tekanan 250 lb/in2 (17 bar). Jenis pengolahan ini harus dilengkapi dengan pengkondisi sludge. Bahkan dengan pengkondisi sludge tambahan, perpindahan panas dihalangi oleh pementukan deposit, dan laju blowdown akan tinggi karena banyaknya suspended solid. Program koagulasi menjadi penting sebgai sistem pengolahan pendahuluan, menjadi lebih umum dan kompetitif dengan harga tinggi dari pengolahan internal.2. Program fosfatKetika tekanan boiler diatas 250 lb/in2, sludge konsentrasi tinggi tidak diinginkan. Dalam boiler tersebut, kesadahan air umpan harus dibatasi menjadi 60 mg/l dan program fosfat dapat digunakan. Fosfa adalah juga merupakan pengolahan umum dibawah 250 lb/in dengan air yang sudah dikurangi kesadahannya.Senyawa sodium fosfat diumpankan bisa ke dalam air umpan boiler atau ke drum boiler, tergantung dari analisis air dan preboilers auxiliary, untuk membentuk sebauh endapan tidak larut, yang intinya merupakan hidroksiapatit, Ca10(PO4)(OH)2. Magnesium dan silica diendapkan sebagai magnesium hidroksida, magnesium silikat (biasanya merupakan kombinasi 3MgO.2SiO2.2H2O) atau kalsium silikat. Alkalinitas dari air makeup biasanya adequate untuk membentuk OH- untuk pengendapan magnesium. Program residu fosfat yang memproduksi suspended solid tinggi membutuhkan penambahan pengkondisi sludge/ dispersan. Karena program2 tsb membatasi perpindahan panas, karena deposisi dari garam kalsium dan magnesium, program presipitasi tipe ini sering digantikan dengan pengolahan pelarutan seperti khelant dan polimer/ dispersan.3. Program KhelatKhelat adalah sebuah molekul yang serupa dengan pengubah ion; berat molekulnya rendah dan larut dalam air. Garam sodium dari asam etilen diamin tetra asetat (EDTA) dan asam nitrilotriasetat adalah agen pengkhelat yang umum dipakai untuk pengolahan internal air boiler. Khelat terebut (dengan bentuk ion kompleks dengan) kalsium dan magnesium. Karena hasil kompleksnya mudah larut, pengolahan ini memiliki keuntungan dalam meminimalisir blowdown. Biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan fosfat biasanya membatasi penggunaan khelat untuk air umpan yang memiliki kesadahan rendah. Ada resiko bahwa penghancuran molekul organic pada temperature yang lebih tinggi dapat berpotensi membuat masalah control yang menghasilkan korosi, maka program khelat biasanya dibatasi untuk boiler yang beroperasi dibawah 1500 lb/in2 (100 bar). Penambahan polimer sebagai agen pengontrol kerak meningkatkan efektivitas program khelat, juga menurunkan potensi korosi dengan mengurangi dosis khelant dibawah kebutuhan teoritisnya, jadi tidak ada sisa khelant dalam air boiler. Senyawa khelat dapat bereaksi dengan oksigen dibawah kondisi boiler, yang dapat meningkatkan biaya program khelat. penambahan khelat yang berlebihan dan mekanisme konsentrasi dalam boiler dapat menimbulkan korosi local dan kegagalan unit.

4. Program Fosfat TerkoordinasiDalam boiler bertekanan tinggi dan laju perpindahan panas yang tinggi, program pengolahan internal harus hanya menyisakan sedikit atau tanpa padatan. Potensi serangan kaustik pada logam boiler meningkat seiring dengan meningkatnya tekanan, maka alkalinitas kaustikbebas harus diminimalkan. Program fosfat terkoordinasi dipilih untuk kondisi tersebut. Hal ini berbeda dengan program standar yang mana fosfat ditambahkan untuk menyediakan rentang Ph yang dapat dikontrol dalam air boiler seperti juga terkontrol untuk bereaksi dengan kalsium jika kesadahan masuk ke dalam boiler. Trisodum fosfat terhidrolisis untuk menghasilkan ion hidroksida :Na3PO4 + H2O 3Na+ + OH- + HPO42-Tidak dapa terjadi dengan ionisasi disodium dan monosodium fosfatNa2HPO4 2Na+ + HPO3-NaH2PO4 Na+ + H+ + HPO42-Program ini dikontrol dengan kombinasi umpan disodium fosfat dengan trisodium atau monosodium fosfat untuk menghasilkan Ph optimum tanpa kehadiran OH- bebas. Untuk mengontrol program fosfat terkoordinasi, air umpan harus semurni mungkin dan berkualitas konsisten. Program fosfat terkoordinasi tidak mengurangi presipitaasi; hanya mengakibatkan presipiasi terjadi pada kalsium fosfat yang adheren tanpa kehadiran kaustik. Dispersan harus ditambahkan untuk kondisi deposit yang akan megurangi laju perpindahan panas. Program fosfat terkoordinasi pertama kali dikemangkan untuk utilitas boiler bertekanan tinggi.

KOMPLEKSASI/DISPERSIPerkembangan terbaru dari teknologi pengolahan internal adalah penggunaan polimer sintetis buatan untuk kompleksasi dan disperse. Program jenis ini dapa digunakan untuk tekanan 1500 lb/in2 (100bar) dan ekonomis dalam semua air umpan boiler dengan kesadahan rendah yang mirip dengan hasil produksi penukar ion. Laju perpindahan panas dimaksimalkan karena polimer2 tersebut menghasilkan permukaan tabung yang paling bersih dari berbagai macam program pengolahan internal yang tersedia. Pengolahan ini melarutkan kalsium,magnesium dan aluminium, dan mepertahankan silica dalam larutan sambil menghindari efek samping potensi korosi yang ditentukan oleh tingkat hydrogen dalam uap. Partikulat besi yang kembali dari sistem kondensat dapa didispersikan untuk dibuang dengan menggunakan blowdown. Pengukuran sederhana dari perpindahan ion digunakan untuk menunjukkan performa on-line program ini.SUPLEMEN PROGRAMTambahan untuk mengontrol kerak dan deposit, pengolahan internal harus juga dapat mengontrol carryover, yang didefinisikan sebagai masukan dari air boiler ke uap. Garam boiler yang terbawa sebagai kabut mungkin setelahnya akan menjadi deposit dalam superheater, menghasilkan kerusakan tabung, atau deposit pada bilah turbin. Mereka juga dapat mengkontaminasi proses yang mana steam digubakan. Karena preentasi tinggi dari carryover dihasilkan oleh pembusaan, maka masalah ini dapat diselesaikan dengan penambahan anti busa dalam air umpan boiler.Sludge dalam air boiler mungkin mengendap untuk membentuk deposit, yang sama pentingnya dengan masalah kerak. Bahan kimia digunakan dalam pengkondisiian partikulat air umpan boiler agar tidak membentuk endapat kristalin yang besar; partikel yang lebih kecil akan tetap terdispersi pada kecepatan alir dalam sirkuit boiler. Pada tekanan rendah, program koagulasi dan residu fosfat memasukkan agen pengkondisi sludge untuk keperluan ini. Suatu jenis material organic digunakan, termasuk pati, tannin dan lignin.Gambar 39.11 menunjukkan efek dari tannin dalam menghalangi pertumbuhan Kristal CaCO3, gambar 39.12 menunjukkan kefektian tannin dalam mengahmbat kerak CaCO3 dalam tekanan 17 bar, pada boiler percobaan dengan kemampuannya untuk mengontrol pertumbuhan Kristal dan mendispersikan endapan CaCO3.Pada tekanan sedang, ligin yang telah bereaksi kimia telah secara luas digunakan meskipun polimer sintetis menggantikan mereka. Gambar 39.13 menunjukkan perkiraan konfigurasi molekul dari liginin yang diproses untuk stabilitas pada tekanan tinggi.Keefektifitasnya dalam mengontrol kerak kalsium fosfat dan deposit oksida besi magnetis pada tekanan 100 bar ditunjukkan dalam gambar 39.14 dan 39.15.Pada tekanan hingga 120 bar, polimer yang stabil terhadap panas seperti anion karboksilat dan turunannya digunakan sebagai dispersan yang efektif. Lingkungan yang alkali secara umum akan meningkatkan kesektifitasannya. Dispersan tipe liginin dan turunan organic alami lainnnya telah digantikan oleh polimer sintetis tsb. Dipersan tersbeut telah didesain untuk masalah disperse khusus, dengan molekul yang telah dirancang untuk magnesium silikat, kalsium fosfat, dan partikulat besi telah tersedia.Berhubungan dengan carryover, kualitas steam juga terdampak oleh discharge dari kontaminan yang menguap dibawah kondisi operasi boiler. Senyawa volatile utamanya adalah CO2, yang terbentuk dari penghancuran karbonat dan bikarbonat yang telah disebutkan sebelumnya dan SIO2. Meskipun co2 dapat dinetralkan, tapi penting untuk mengurangi alkalinitas air umpan untuk meminimalkan pembentukannya. Untuk semua tujuan praktis, pengolahan internal untuk mengurangi kadar silica dan blowdown adalah cara yang dapat digunakan untuk menghindari discharge SIo2 yang berlebihan untuk perlindungan terhadap bilah turbin. Alkalinitas hirdoksil membantu mengurangi volailitas silica.Oxygen adalah tersangka utama dalam korosi sistem boiler. Deaerasi mengurangi oksigen samapi konsentrasi rendah dalam sistem preboiler, namun tidak secara komplit menghilangkannya. Penggunaan sulfit, hidrazin, atau komponen seperti hidrazin yang volatilsetelah deaerasi menghilangkan sisa o2, dan mempertahankan kondisi reduksi dalam air boiler. Keuntungan menggunakan hidrazin adalah ia dapat dihentikan untuk masuk kedalam uap untuk menjadi tesedia di dalam kondensat sebgai perlindungan terhadap korosi oksigen dalam sistem pengembalian. BLOWDOWNAir umpan boiler, apapun tipe pengolajan yang digunakan untuk memproses make-up nya, masih mengandung impuritas yang konsentrasinya dapat dihitung. Dalam beberapa plant, kontaminan kondensat berkontribusi dalam impuritas air umpan. Bahan kimia Pengolahan internl air boiler juga ditambahnkan untuk tingakatan padatan tertentu dalam air boiler.Ketika uap dibangkitkan, uap h2o murni dilepaskan dari boiler, meninggalkan padatan pada air umpan untuk tetap di dalam srikuit boiler. Hasil bersih dari impuritas yang secara berkelanjutan ditambahkan dan uap air murni dilepaskan adalah penambahan tunak dalam tingkatan dissolved solids dalam air boiler. Ada batasan konsentrasi untuk setiap komponen air boiler. Untuk menghindari kelebihan dari batasan konsentrasi tsb, air boiler digelontorkan sebagai blowdown dan dihentikan untuk dibuang. Gambar 39.16 menunukkan neraca bahan untuk boiler, mennunjukkan bahwa blowdown harus diikutsertakan agar padatan meninggalkan boiler sama dengan padatan memasuki boiler dan konsentrasi dipertahankan pada batasan yang telah ditetapkan.Tetap saja terlihat bahwa energi panas substantsial dalam blowdown menunjukkan factor pengurang utama dari efisiensi thermal boiler, maka untuk meminimalkan blowdown adalah tujuan dari setiap plant.Salah satu cara untuk meninjau blowdown boiler adalah dengan memperimbangkannya sebagai proses untuk melarutkan padatan air umpan dengan menggelontorkan air boiler dari sistem pada laju yang menghasilkan aliran dari air umpan ke dalam boiler menghasilkan kelebihan uap yang diinginkan.Terdapat dua titik blowdown yang terpisah pada setiap sistem boiler. Satu mengakomodadi aliran blowdown yang terkontrol untuk mengatur dissolved solid atau factor lain dalam air boiler. Lainnya adalah blowdown yang sebentar-sebentar (intermittent) , atau blowdown massa, biasanya dari drum lumpur atau waterwall header, yang dioperasikan sebentar-sebentar pada boiler load yang diturunkan untuk menghindari boiler dari akumulasi padatan terendap dalam area yang stagnan. Blowdown dapat dioperasikan sebentar-sebentar atau kontinyu. Jika sebentar-sebentar, boiler boleh mempunyai konsentrasi sampai tingkat yang dapat diterima untuk jenis desain boiler dan tekanannya. Ketika konsentrasi ini tercapai, keran terbuka untuk periode pendek untuk mengurangi konsentrasi impuritas dan boiler dapat reconcentrate lagi sampai batasan control tercapai lagi. Dalam blowdown kontinyu, dilain pihak, keran blowdown dijaga terbuka pada pengaturan tetap untuk menghilangkan air pada kondisi steady, mempertahankan konsentrasi air boiler yang relative konstan. Karena rata-rata konsentrasi dalam blowdown boiler secara intermitten lebih rendah daripada dipertahankan dengan blowdown kontinyu, blowdown intermitten kurang efisiean dan lebih mahal dibandingkan dengan blowdown kontinyu.(gambar)(rumus)Umumnya kita dapat mengekspresikan Blowdown sebagai persentase dari air umpan. Namun, hal ini tidak memberikan rasa aman yang sebenarnya dari segi utilitas. Jika pabrik mempunyai 80% kondensat dan 20% makeup, blowdown sebesar 5% akan tampak baik, tapi hal ini mengindikasikan bahwa air makeup hanya terkonsentrasi sebanyak 4 kali---dari empat unit air makeup masuk boiler, satu bagian unitnya dibuang. Mungkin sebanyak itu penggunaan yang dapat dibuat dari kualitas makeup tertentu, tapi operator harus menyadari hal itu.

Karena tujuan utama dari kontrol Blowdown adalah untuk mencapai konsentrasi maksimum yang diperbolehkan untuk efisiensi boiler paling bagus tanpa melebihi konsentrasi yang dapat membahayakan sistem, langkah pertama dalam mengembangkan program kontrol Blowdown adalah menetapkan batas yang diijinkan. Batas konvensional yang dianjurkan untuk memberikan kebersihan boiler dan kualitas steam yang memadai diberikan dalam tabel 39.8 dan 39.9. Batasan tersebut mampu mencakup kebanyakan situasi yang dihadapi dalam operasi boiler skala industri, tetapi bukan treatment koagulasi yang digunakan dalam boiler bertekanan rendah. Dengan treatment koagulasi, total padatan terlarut biasanya terbatas sampai 3500 mg/L, dan alkalinitas yang memadai dijaga untuk memberikan karbonat untuk pengendapan kalsium dan hidroksida untuk pengendapan magnesium. Level tersebut hanya dapat ditetapkan setelah sistem pengolahan makeup telah dipertimbangkan.

Seperti terlihat pada tabel 39.8 dan 39.9, batasan total padatan terlarut, silica dan alkalinitas pada dasarnya berhubungan dengan jumlah material itu yang masuk bersama air makeup, konsentrasi ini dapat disesuaikan melalui mekanisme blowdown, selain itu juga melalui beberapa pengaturan pada sistem pengolahan air makeup jika fleksibilitasnya disediakan. Disisi lain, unsur seperti fosfat, bahan-bahan organik, dan sulfit muncul sebagai pengolahan kimia internal (internal treatment chemical) dan konsentrasinya dapat diatur baik melalui blowdown maupun melalui laju penggunaan.

Untuk mengilustrasikan perhitungan boiler blowdown berhubungan dengan konsentrasi, 900 ln/in2 (40 bar) sistem boiler dalam pabrik kertas digunakan sebagai contoh. Uap (steam) digunakan untuk mengkondensasikan turbin dan turbin tekanan balik, dengan 50% pengembalian kondensat. Air makeup diolah menggunakan sistem pelunakan dengan kapur-zeolit panas (hot lime-zeolite), dan setelah pengolahan, air makeup memiliki konsentrasi total padatan terlarut (TDS) sebesar 150 mg/L, silika 3 mg/L, dan total alkalinitas sebesar 20 mg/L. Tabel 39.10 merangkum kondisi yang ditetapkan dalam contoh ini.

Dengan konsentrasi silika sebesar 1,5 mg/L dalam air umpan dan batas yang diperbolehkan hanya sebesar 10 mg/L dalam air boiler, silika merupakan faktor kontrol dan membuat rasio konsentrasi (berdasarkan air umpan) sebesar 6,7. Karena air dapat dikonsentrasikan menjadi faktor sebesar 10 berdasarkan total padatan terlarut, terdapat pendorong untuk pengurangan silika tambahan dalam hot process unit. Jika penambahan kapur dolomit akan mengurangi 3 mg/L menjadi kurang dari 2 mg/L dalam makeup, maka laju blowdown dapat dikurangi dari 15% menjadi 10%.

Contoh kedua, menyelidiki penggunaan pelunak sodium zeolite sederhana untuk mengolah air kota sebagai makeup boiler sebanyak 300 lb/in2. Analisis air pada gambar 39.18 menunjukkan hasil dari pengolahan air kota melalui proses pelunakan menggunakan zeolit, dan konsentrasi yang diijinkan dalam boiler 300 lb/in2 (20 bar). Rasio konsentrasi dihitung untuk masing-masing komponen yang akan dikontrol; CR yang paling rendah menentukan laju blowdown. Dalam contoh ini, rasio paling rendah adalah 2,5 yaitu alkalinitas. Sehingga laju blowdown, yang dikontrol oleh alkalinitas, akan menjadi:

Ini merupakan kehilangan blowdown yang tinggi, diekspresikan sebagai persentase makeup. Namun, dalam pabrik skala kecil yang membangkitkan kurang dari 50000 lb/jam (22700 kg/jam) uap atau steam dengan kurang dari 10 sampai 20% makeup, proses ini bisa saja diterima hanya untuk kesederhanaan dan biaya yang murah. Pabrik yang lebih besar akan mempunyai kehilangan blowdown yang tinggi karena kehilangan energi yang tinggi dan biaya persiapan dan pengolahan makeup yang terkonsentrasi pada tingkat yang terbatas.Tabel 39.10. Summary of ControlsDua proses diteliti untuk memodifikasi sistem sodium zeolite guna mengurangi alkalinitas, Gambar 39.19 menunjukkan kedua modifikasi tersebut, sodium zeolite ditambah asam dan split-stream treatment. Kedua modifikasi ini secara signifikan mengurangi alkalinitas dan blowdown. Proses yang pertama meningkatkan rasio konsentrasi (CR) kritis menjadi 12,5, sehingga blowdown akan dikontrol oleh alkalinitas pada tingkat yang dekat dengan TDS optimum. Reduksi lebih lanjut pada blowdown dicapai dengan menggunakan split-stream treatment, karena TDS berkurang dengan berkurangnya alkalinitas. Pada tingkat yang rendah, silika menjadi faktor kontrol dalam blowdown dari 6% makeup. Gambaran modal dan biaya operasi diperlukan untuk menentukan apakah pengurangan blowdown dari 8% menjadi 6% dapat tercapai dengan proses awal, dimana hasil 6% ini dapat dicapai dengan split-stream treatment, dibenarkan. Proses split-stream lebih mahal dan memunculkan masalah lain, yaitu pembuangan sisa regeneran asam.Contoh tersebut menunjukkan bahwa rasio konsentrasi ditentukan menggunakan analisa kimia. Karena laju blowdown tidak pernah diukur, tapi kebanyakan pabrik mengukur makeup dan air umpan seperti uap, penentuan rasio konsentrasi secara kimia merupakan cara yang paling akurat dalam menentukan kehilangan akibat blowdown. Jelas bahwa pengambilan sampel dengan teliti dari air umpan dan blowdown diperlukan guna mengontrol blowdown secara tepat dan mampu menentukan laju blowdown. Air boiler harus dingin sebelum dapat dianalisis, dan kebocoran dalam pendingin dapat mempengaruhi komposisi air boiler. Sampel air boiler biasanya diambil dari pipa pengumpul blowdown dalam boiler drum, dan jika tidak di desain dengan tepat, sampel blowdown mungkin tidak bisa mewakili atau menggambarkan keseluruhan blowdown. Contohnya adalah akumulasi gelembung uap dalam area blowdown dimana kemudian gelembung uap tersebut terkondensasi di selurun sampel pendingin dan mengencerkan air boiler.Meskipun satu dari beberapa komponen (unsur) air boiler dapat menentukan laju blowdown yang diperlukan---contohnya, silika---itu merupakan praktek umum untuk menentukan semua konsentrasi kritis dalam boiler pada basis biasa. Masing-masing dari unsur air boiler dapat dihubungkan dengan TDS yang diukur menggunakan peralatan konduktivitas, dan kontrol aktual dari blowdown dapat dihubungkan dengan konduktivitas untuk kontrol proses yang sederhana. Tes klorida merupakan bentuk tes sederhana lainnya yang dapat digunakan untuk mengontrol blowdown.Pipa penarikan blowdown kontinyu harus ditempatkan dalam boiler drum pada area dimana risers kembali untuk melepaskan uap dibelakang baffle (gambar 39.20). Pipa tersebut tidak boleh ditempatkan pada daerah dimana pipa tersebut dapat menghilangkan air umpan dan bahan kimia baru yang belum bereaksi. Lubang dalam pipa pengumpul harus menghadap ke atas sehingga pipa tersebut tidak bisa menjadi pengikat uap, membatasi laju penarikan blowdown dan menggangu pengujian.Kran pengontrol blowdown boiler biasanya dikalibrasi sehingga operator dapat membuat pengaturan sederhana jika indikasi terjadinya perubahan dalam laju blowdown diperlukan. Karena boiler bekerja pada tekanan konstan dan pelepasan blowdown ke tekanan konstan,ini merupakan metode kontrol yang handal dan dapat digandakan. Kran pengontrol dapat didesain otomatis dengan pencatat konduktivitas (conductivity recorder).Kebanyakan pabrik telah menginstal sistem untuk memperoleh kembali panas yang masih bisa digunakan dariboiler drum blowdown. Dalam pabrik yang lebih kecil, blowdown mungkin terjadi secara langsung melalui heat exchanger, dimana panas dari air blowdown ditransfer untuk makeup deaerating heater. Dalam pabrik yang lebih besar, blowdown diarahkan menuju flash tank equalized untuk proses jalur uap, contohnya operasi proses pada 15 lb/in2 gage (1 bar). Pada kasus yang langka, boiler bertekanan tinggi dapat diturunkan dalam boiler bertekanan rendah untuk mendapatkan penambahan konsentrasi dan uap, atau dapat diturunkan ke evaporator dalam area utilitas. Pada beberapa pabrik, digunakan lebih dari satu flash tank, tergantung neraca panas dan recovery optimum yang dapat dicapai dalam pabrik tersebut.Banyak pabrik industri yang menghasilkan kelebihan pembuangan uap bertekanan rendah dikarenakan beragam prosesnya beroperasi pada suhu dibawah 250 300 F (118 149 C) dan memiliki kebutuhan yang fluktuatif untuk pembuangan uap ini. Kelebihan uap bertekanan rendah mungkin merupakan kondisi oerasi biasa. Karena uap dari blowdown flash tank biasanya menuju ke daerah uap bertekanan rendah, yaitu sebagai penyedia uap ke deaerator, je