BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengenalan Boiler

Boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar. (Djokosetyardjo,,M.J.1990)

Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan.

Universitas Sumatera Utara

Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.

Jenis-jenis boiler : I

Berdasarkan bahan Jenis boiler berdasarkan bahan bakar dapat dikelompokkan menjadi :

II.

-

Boiler bahan bakar padat

-

Boiler bahan bakar cair

-

Boiler bahan bakar gas

Berdasarkan posisi air dan gas panas Jenis boiler berdasarkan posisi air dan gas panas dapat diklasifikasikan sebagai

berikut: -

Boiler pipa air ( water tube )

-

Boiler pipa api ( fire tube )

-

Boiler kombinasi


III. Berdasarkan tekanan Jenis boiler berdasarkan tekanan dapat dibagi menjadi : -

Boiler tekanan rendah

-

Boiler tekanan sedang

-

Boiler tekanan tinggi

IV. Berdasarkan sirkulasi Jenis boiler berdasarkan sirkulasi air dapat dibagi atas : -

Boiler sirkulasi alami

-

Boiler sirkulasi paksa

2.2 Kondisi Air Umpan Boiler

Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya. Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis, hal ini dipengaruhi oleh lingkungan asal air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran oleh aktivitas penduduk dan kegiatan industri, oleh sebab itu perlu dilakukan pemurnian. (Santika,Sri.1984)


Air umpan boiler harus memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan agar tidak menimbulkan masalah-masalah pada pengoperasian boiler. Air tersebut harus bebas dari mineral-mineral yang tidak diinginkan serta pengotor-pengotor lainnya yang dapat menurunkan efisiensi kerja dari boiler.

Feed water harus memenuhi prasyarat tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini :

Parameter

Satuan

Pengendalian Batas

pH

Unit

10.5 – 11.5

Conductivity

µmhos/cm

5000, max

TDS

Ppm

3500, max

P – Alkalinity

Ppm

-

M – Alkalinity

Ppm

800, max

O – Alkalinity

Ppm

2.5 x SiO2, min

T. Hardness

Ppm

-

Silica

Ppm

150, max

Besi

Ppm

2, max

Phosphat residual

Ppm

20 – 50

Sulfite residual

Ppm

20 – 50

pH condensate

Unit

8.0 – 9.0 NALCOH. Reference

(http://smk3ea.wordpress.com/2008/07/08/air-dan

fungsinya-sebagai-umpan-boiler-

dan cooling-tower/. )


2.3 Masalah-masalah pada Boiler

Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air yang baik , cepat atau lambat akan menimbulkan masalah-masalah yang berkaitan dengan kinerja dan kualitas dari sistem pembangkit uap. Banyak masalah-masalah yang ditimbulkan akibat dari kurangnya penanganan dan perhatian khusus terhadap penggunaan air umpan boiler.

Akibat dari kurangnya penanganan terhadap air umpan boiler akan menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut : 1. Pembentukan kerak 2. Peristiwa korosi 3. Pembentukan deposit 4. Terjadinya terbawanya uap (steam carryover)


2.3.1. Pembentukan kerak

Terbentuk kerak pada dinding boiler terjadi akibat adanya mineral-mineral pembentukan kerak, misalnya ion-ion kesadahan seperti Ca2+ dan Mg2+ dan akibat pengaruh gas penguapan. Diamping itu pula dapat disebabkan oleh mekanisme pemekatan didalam boiler karena adanya pemanasan. Jenis-jenis kerak yang umum dalam boiler adalah kalsium sulfat, senyawa silikat dan karbonat. Zat-zat dapat membentuk kerak yang keras dan padat sehingga bila lama penanganannya akan sulit sekali untuk dihilangkan. Silika diendapkan bersama dengan kalsium dan magnesium sehingga membuat kerak semakin keras dan semakin sulit untuk dihilangkan. ( Gaffert,Gustaf A. 1974 ).

Kerak yang menyelimuti permukaan boiler berpengaruh terhadap perpindahan panas permukaan dan menunjukkan dua akibat utama yaitu berkurangnya panas yang dipindahkan

dari dapur ke air yang mengakibatkan meningkatkan temperatur

disekitar dapur, dan menurunnya efisiensi boiler.

Untuk mengurangi terjadinya pembentukan kerak pada boiler dapat dilakukan pencegahan-pencegahan sebagai berikut : -

Mengurangi jumlah mineral dengan unit softener

-

Melakukan blowdown secara teratur jumlahnya


-

Zat

Memberikan bahan kimia anti kerak

terlarut dan tersuspensi yang terdapat pada semua air alami dapat

dihilangkan/dikurangi pada proses pra-treatment ( pengolahan awal ) yang terbukti ekonomis. Penanggulangan kerak yang sudah ada dapat dilakukan dengan cara : -

On-line cleaning yaitu pelunakan kerak-kerak lama dengan bahan kimia selama Boiler beroperasi normal.

-

Off-line cleaning ( acid cleaning ) yaitu melarutkan kerak-kerak lama dengan asam-asam khusus tetapi Boiler harus berhenti beroperasi.

-

Mechanical cleaning : dengan sikat, pahat, scrub, dan lain-lain.

( Gaffert,Gustaf A. 1974 ).

2.3.2 Peristiwa Korosi

Korosi dapat disebabkan oleh oksigen dan karbon dioksida yang terdapat dalam uap yang terkondensasi. Korosi merupakan peristiwa logam kembali kebentuk asalnya di alam misalnya besi menjadi oksida besi, alumunium dan lain-lain. Peristiwa korosi dapat terjadi disebabkan oleh : -

Gas-gas yang bersifat korosif seperti O2, CO2, H2S

-

Kerak dan deposit


-

Perbedaan logam ( korosi galvanis )

-

pH yang terlalu rendah dan lain-lain

Jenis korosi yang dijumpai pada boiler dan sistem uap adalah general corrosion, pitting ( terbentuknya lubang ) dan embrittlement ( peretakan baja ). Adanya gas yang terlarut, oksigen dan karbon dioksida pada air umpan boiler adalah penyebab utama general corrosion dan pitting corrosion ( tipe oksigen elektro kimia dan diffrensial ). Kelarutan gas-gas ini di dalam air umpan boiler menurun jika suhu naik. Kebanyakan oksigen akan memisah pada ruang uap, tetapi sejumlah kecil residu akan tertinggal dalam larutan atau terperangkap pada kantong-kantong atau dibawah deposit, hal ini dapat menyebabkan korosi pada logam-logam boiler. Karena itu pentinguntuk melakukan proses deoksigenasi air boiler.

Jumlah rata-rata korosi atau serangan elektrokimia akan naik jika nilai pH air menurun. Selain itu air umpan boiler akan dikondisikan secara kimia mencapai nilai pH yang relatif tinggi. Bentuk korosi yang tidak umum tetapi berbahaya adalah bentuk korosi embrittlement atau keretakan inter kristalin pada baja yang terjadi jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak sesuai. Caustic embrittlement atau keratakan inter kristalin pada baja yang terjadi jika berada pada tekanan yang tinggi dan lingkungan kimia yang tidak sesuai. Caustic embrittlement


terjadi pada sambungan penyumbat dan meluas pada ujung tabung dimana celah memungkinkan perkembangan suatu lingkungan caustic yang terkonsentrasi. ( Diilon,C.P. 1989)

Hidrogen embrittlement adalah bentuk lain dari retakan interkristalin yang terjadi pada tabung air boiler yang disebabkan tekanan tinggi dan kondisi temperatur yang tertentu.

Untuk mengurangi terjadinya peristiwa korosi dapat dilakukan pencegahan sebagai berikut : -

Mengurangi gas-gas yang bersifat korosif

-

Mencegah terbentuknya kerak dan deposit dalam boiler

-

Mencegah korosi galvanis

-

Menggunakan zat yang dapat menghambat peristiwa korosif

-

Mengatur pH dan alkalinitas air boiler dan lain-lain

2.3.3. Peristiwa Pembentukan Deposit

Deposit merupakan peristiwa penggumpalan zat dalam air umpan boiler yang disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi misalnya oksida besi, oksida tembaga dan lain-lain. Peristiwa ini dapat juga disebabkan oleh kontaminsi uap dari produk hasil proses produksi. Sumber deposit didalam air seperti garam-garam yang terlarut


dan zat-zat yang tersuspensi didalam air umpan boiler. Pemanasan dan dengan adanya zat tersuspensi dalam air pada boiler menyebabkan mengendapnya sejumlah muatan yang menurunkan daya kelarutan , jika temperaturnya dinaikkan. Hal ini menjelaskan mengapa kerak dan sludge (lumpur) terbentuk. Kerak merupakan bentuk depositdeposit yang tetap berada pada permukaan boiler sedangkan sludge merupakan bentuk deposit-deposit yang tidak menetap atau deposit lunak. ( Milton, J.H. 1990 )

Pada ketel bertekanan tinggi, silika muda mengendap dengan uap dan dapat membentuk deposit yang menyulitkan pada daun turbin.

Pencegahan – pencegahan yang dapat dilakukan untuk mengurangi terjadinya peristiwa deposit dapat dilakukan diantaranya : -

Meminimalisasi masuknya mineral-mineral yang dapat menyebabkan deposit seperti oksida besi, oksida tembaga dan lain – lain

-

Mencegah korosi pada sistem kondensat dengan proses netralisasi ( mengatur pH 8,2 – 9,2 ) dapat juga dilakukan dengan mencegah terjadinya kebocoran udara pada sistem kondensat.

-

Mencegah kontaminasi uap selanjutnya menggunakan bahan kimia untuk mendispersikan mineral-mineral penyebab deposit.


Penanggulangan terjadinya deposit yang telah ada dapat dilakukan dengan acid cleaning, online cleaning, dan mechanical cleaning.

2.3.4. Kontaminasi Uap

Ketika air boiler mengandung garam terlarut dan zat tersuspensi dengan konsentrasi yang tinggi, ada kecendrungan baginya untuk membentuk busa secara berlebihan sehingga dapat menyebabkan steam carryover zat-zat padat dan cairan pengotor kedalam uap.

Steam carryover terjadi jika mineral-mineral dari boiler ikut keluar bersama dengan uap ke alat-alat seperti superheater, turbin, dan lain-lain. Kontaminasikontaminasi ini dapat diendapkan kembali pada sistem uap atau zat-zat itu akan mengontaminasi proses atau material-material yang diperlukan steam. ( Naibaho, P.M. 1996 )

Steam carryover dapat dihindari dengan menahan zat-zat padat terlarut pada air boiler dibawah tingkat tertentu melalui suatu analisa sistematis dan kontrol pada pemberian zat-zat kimia dan blowdown. Carryover karbon dioksida dapat mengembalikan uap dan asam-asam terkondensasi.


Tabel 2 . Kecenderungan Masalah yang Timbul Akibat Tekanan Operasi Boiler. Tekanan Boiler Rendah (< 20 kgf/cm2) Masalah

Fenomena 1. Kerak

 Sebagian besar

Penyebab  Kualitas air yang buruk

pembentukan kerak

dan ion resin exchange

terjadi sebagai komponen

yang kotor

hardness atau silika pada

 Kondisi yang buruk dan

permukaan pemanasan

pengontrolan pelunakan

dan di dalam drum (*)

yang tidak sempurna (*)

 Kadang-kadang menjadi

 Pengontrolan boiler

penyebab terjadinya

water yang tidak komplit

perapuhan dan peretakan

(kekurangan blow down,

tube evaporasi

dsb.)(*)  Jumlah injeksi bahan kimia yang tidak mencukupi

2. Korosi

 Korosi pada permukaan pemanasan dan pipa

 Kurangnya pengontrolan pH dan


umpan maupun

oxygen scavenging (*)

kondensat yang

 Recovery dari kondensat

melarutkan gas (O2, CO2)

yang mengandung

(*)

produk korosi (*)

 Deposit korosi

 Terjadinya korosi pada

terakumulasi dengan

saat shutdown atau

oksida logam dan

periode idling (rate

hidratnya pada

operasi rendah)

permukaan pemanasan (*) 3. Carryover

 Penurunan kemurnian steam  Berpengaruh pada kualitas produk

 Perubahan load secara mendadak  Kurangnya pengontrolan operasi boiler  Kegagalan pemakaian separator steam dan sistem pengontrolan feedwater  Kebocoran impuritas


dari proses produksi ke dalam boiler

Tekanan Boiler Tinggi (>75 kg/cm2)/ Sedang(20-75 kg/cm2) Masalah

Fenomena 1. Kerak



Penyebab

Sebagian besar deposit  Kualitas air yang buruk dari

oksida

logam,

seperti besi oksida pada seksi

loading

tinggi,

sering

dan ion resin exchange yang kotor

panas  menjadi

Terjadi

oleh

kontaminasi

hidrat

pemicu perapuhan dan

(contohnya,

peretakan (*)

menyebabkan yang

logam Al(OH)3)

buruk

kondisi pada

peralatan pre-treatment  Produk korosi terbawa ke dalam boiler melalui umpan

dan

pipa

kondensat (*)




Kebocoran impuritas

dari proses produksi 

Letak

penginjeksian

chemical (bahan kimia) yang kurang tepat 2. korosi



korosi  Produk korosi di dalam

Deposit

terakumulasi oksida

logam

hidratnya

dengan

pipa umpan dan pipa

dan

kondensat yang terbawa

pada

permukaan

pemanasan 

(*) 

pengontrolan Terjadinya

korosi

Kurangnya pH

dan

oxygen scavenging (*) Kurangnya pengontrolan

kaustik  Terjadinya korosi pada pipa

masuk ke boiler (*)

umpan

kondensat

dan

pH dan alkalinitas pada boiler water

yang  Kenaikan pH boiler

keduanya melarutkan gas

water yang disebabkan

(*)

oleh terikutnya Na+ dari unit demineralisasi  Terjadinya korosi pada


saat

shutdown

atau

idling

(rate

periode

operasi rendah) 3. Carryover

 Terjadinya perapuhan  Kualitas boiler water pada Superheater 

Terbentuknya

yang kerak

abnormal,

khususnya

pada turbin blades dan

dengan

turunnya efisiensi turbin

silika

ditandai

kenaikan

dari

 Suspended solids dan hidrat logam terbawa ke dalam

boiler

karena

terjadi

kesalahan

pemakaian

peralatan

feedwater treatment 

Letak

penginjeksian

chemical (bahan kimia) yang kurang tepat  Perubahan load secara mendadak  Kontaminasi impuritas


dari proses produksi ke boiler

2.4

Pengolahan Eksternal Air Umpan Boiler

Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan telarut (terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukan kerak) dan gas- gas terlarut (oksigen dan karbon dioksida). Proses perlakuan eksternal yang ada adalah: •

Koagulasi dan Flokulasi

•

Sedimentasi

•

Filtrasi

•

D  emineralisasi

•

Softening

•

Deaerasi

Metode pengolahan awal adalah sedimentasi sederhana dalam tangki pengendapan ataupengendapan dalam clarifiers dengan bantuan koagulan dan flokulan. Penyaring pasirbertekanan, dengan aerasi untuk menghilangkan karbon dioksida dan besi.


2.4.1 Koagulasi dan Flokulasi

Koagulasi dan flokulasi yaitu proses pemberian bahan-bahan koagulan dan flokulan kedalam air umpan boiler dengan cara penginjeksian. Koagulasi merupakan proses netralisasi muatan sehingga partikel-partikel dapat saling berdekatan satu dengan yang lainnya. Flokulasi merupakan proses penyatuan antar partikel-partikel yang sudah saling berdekatan satu dengan yang lain sehingga partikel-partikel akan saling menarik dan membentuk flok. Untuk menurunkan turbidity pada inlet clarifier diinjeksikan bahan kimia, yaitu :

a. Alum Sulfat (Al2(SO4)3 . 18 H2O) Berfungsi untuk membentuk gumpalan dari partikel yang tersuspensi dalam air. Bila alum dikontakkan dengan air maka akan terjadi hidrolisa yang menghasilkan alumunium hidroksida dan asam sulfat. Penambahan alum tergantung pada turbidity dan laju alir air.

Reaksi yang terjadi adalah : Al2(SO4)3 . 18 H2O + 6 H2O



2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18 H2O

Al(OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama kotoran lain yang terikut ke dalam air sedangkan H2SO4 akan mengakibatkan air bersifat asam.


b. Caustik Soda (NaOH) Berfungsi untuk menetralkan asam akibat reaksi pada proses sebelumnya, konsentrasi caustik soda yang ditambahkan bergantung pada keasaman larutan. PH diharapkan antara 6 – 8.

Reaksi yang terjadi adalah : H2SO4 + 2 NaOH

c.



Na2SO4 + 2 H2O

Klorin (Cl2) Penambahan klorin ini bertujuan untuk mematikan mikroorganisme dalam air,

disamping itu juga untuk mencegah tumbuhnya lumut pada dinding clarifier yang dapat mengganggu proses selanjutnya.

d.

Coagulant Aid (Polymer) Berfungsi untuk mempercepat proses pengendapan, karena penambahan bahan

ini akan mengikat partikel-partikel yang menggumpal sebelumnya menjadi gumpalan yang lebih besar (flok) sehingga lebih mudah dan cepat mengendap.

2.4.2 Sedimentasi


Tujuan sedimentasi adalah memberikan kesempatan kepada partikel-partikel besar untuk mengendap dan partikel yang lebih halus akan membutuhkan waktu endap yang lebih lama.

2.4.3 Filtrasi

Pengolahan dengan cara filtrasi dapat dilakukan dengan cara penyaringan zat padat tersuspensi didalam air sebelum air diisikan kedalam boiler. Efisiensi saringan paling baik bila unit beroperasi pada kecepatan aliran terkecil, padatan akan melalui media membawa padatan bersamanya. Demikian pada tekanan yang tinggi dapat memecahkan media akan keluar pada saat dilakukan backwash.

2.4.4 Demineralisasi

Demineralisasi berfungsi untuk membebaskan air dari unsur-unsur silika, sulfat, chloride (klorida) dan karbonat dengan menggunakan resin. Diagram Alir proses seperti gambar dibawah ini:


Gambar 2.4 Diagram Alir Demineralizer

a. Cation Tower Proses ini bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur logam yang berupa ionion positif yang terdapat dalam air dengan menggunakan resin kation R-SO3H (type Dowex Upcore Mono A-500). Proses ini dilakukan dengan melewatkan air melalui bagian bawah, dimana akan terjadi pengikatan logam-logam tersebut oleh resin. Resin R-SO3H ini bersifat asam kuat, karena itu disebut asam kuat cation exchanger resin. Reaksi yang terjadi adalah : CaCl2

+ 2 R – SO3H



(R – SO3)2Ca

+ 2 HCl

MgCl2

+ 2 R – SO3H



(R – SO3)2Mg

+ 2 HCl

NaCl2

+ 2 R – SO3H



(R – SO3)2Na

+ 2 HCl

CaSO4 + 2 R – SO3H



(R – SO3)2Ca

+ H2SO4

MgSO4 + 2 R – SO3H



(R – SO3)2Mg

+ H2SO4


NaSO4 + 2 R – SO3H



2R – SO3Na

+ H2SO4

Na2SiO4 + 2 R – SO3H



2R – SO3Na

+ H2SiO3

CaCO3 + 2 R – SO3H



(R – SO3)3Ca

+ H2CO3

Proses ini menghasilkan asam seperti asam seperti HCl, H2SO4 dan asam-asam lain. Keasaman berkisar antara Ph 2,8 – 3,5. untuk memperoleh resin aktif kembali, dilakukan regenerasi dengan menambahkan H2SO4 pada resin tersebut.

b.

Degasifier Dari cation tower air dilewatkan ke degasifier yang berfungsi untuk

menghilangkan gas CO2 yang terbentuk dari asam karbonat pada proses sebelumnya. Reaksi yang terjadi adalah : H2CO3



H2O + CO2

Proses di degasifier ini berlangsung pada tekanan vakum 740 mmHg dengan menggunakan steam ejektor, di dalam tangki ini terdapat netting ring sebagai media untuk memperluas bidang kontak sehingga air yang masuk terlebih dahulu diinjeksikan dengan steam.. Sedangkan keluaran steam ejektor dikondensasikan dengan menginjeksi air dari bagian atas dan selanjutnya ditampung dalam seal pot sebagai umpan recovery tank, maka CO2 akan terlepas sebagai fraksi ringan dan air akan turun ke bawah sebagai fraksi berat.


c.

Anion Tower Berfungsi untuk menyerap atau mengikat ion-ion negatif yang terdapat dalam

kandungan air yang keluar dari degasifier. Resin pada anion exchanger adalah R = NOH (Tipe Dowex Upcore Mono C-600).

Reaksi yang terjadi adalah : H2SO4

+

R = N – OH



(R = N)SO4

+ 2 H2O

HCl

+

R = N – OH



R = N – Cl

+ H2O

H2SiO3

+

R = N – OH



(R = N)SiO3

+ 2 H2O

H2CO3

+

R = N – OH



R = N – NO3

+ H2O

HNO3

+

R = N – OH



R = N – NO3

+ H2O

Reaksi ini menghasilkan H2O, oleh karena itu air demin selalu bersifat netral. Selanjutnya air outlet anion tower masuk ke mix bed polisher dari bagian atas. Air keluar tangki ini memiliki pH = 7,5 – 8,5. Untuk memperoleh resin aktif kembali, dilakukan regenerasi dengan menambahkan NaOH pada resin tersebut.

a. Mix Bed Polisher Berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa logam atau asam dari proses sebelumnya, sehingga diharapkan air yang keluar dari mix bed polisher telah bersih


dari kation dan anion. Di dalam mix bed polisher digunakan dua macam resin yaitu resin kation dan resin anion yang sekaligus keduanya berfungsi untuk menghilangkan sisa kation dan anion, terutama natrium dan sisa asam sebagai senyawa silika, dengan reaksi sebagai berikut : Reaksi Kation : Na2SiO3

+

2 R – SO3H



2 RSO3Na

+

2 R = N – OH



2 R=N-SiO3 +

+

H2SiO3

Reaksi Anion : H2SiO3

H2O

Air yang telah bebas mineral tersebut dimasukkan ke polish water tank dan digunakan untuk air umpan boiler. Air yang keluar dari mix bed polisher ini memiliki pH antara 6 – 7. ( Anonymous. 1994 )

2.4.5 Deaerasi

Dalam de-aerasi, gas terlarut, seperti oksigen dan karbon dioksida, dibuang dengan pemanasan awal air umpan sebelum masuk ke boiler. Seluruh air alam mengandung gas terlarut dalam larutannya. Gas-gas tertentu seperti karbon dioksida dan oksigen, sangat meningkatkan korosi. Bila dipanaskan dalam sistim boiler, karbon dioksida


(CO2) dan oksigen (O2) dilepaskan sebagai gas dan bergabung dengan air (H2O) membentuk asam karbonat (H2CO3).

Penghilangan oksigen, karbon dioksida dan gas lain yang tidak dapat terembunkan dari air umpan boiler sangat penting bagi umur peralatan boiler dan juga keamanan operasi. Asam karbonat mengkorosi logam menurunkan umur peralatan dan pemipaan. Asam ini juga melarutkan besi (Fe) yang jika kembali ke boiler akan mengalami pengendapan dan meyebabkan terjadinya pembentukan kerak pada boiler dan pipa. Kerak ini tidak hanya berperan dalam penurunan umur peralatan tapi juga meningkatkan jumlah energi yang diperlukan untuk mencapai perpindahan panas.

2.5

Pemeliharaan Boiler

Boiler yang berperan dalam proses pengubahan air menjadi uap memerlukan perlakuan dan perawatan khusus. Masalah yang timbul pada boiler umumnya disebabkan oleh perlakuan air umpan boiler yang tidak memenuhi persyaratan. Untuk perawatan dan pemeliharaan boiler dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut : 1. Proses Commisioning awal 2. Operasi pada keadaan normal dan emergency (darurat) 3. Pengawasan dan perawatan 4. Ruangan ketel.


2.5.1 Proses Commisioning Awal

Proses persiapan awal yang dilakukan baik terhadap boiler yang baru ataupun boiler yang sudah lama adalah suatu pemeriksaan utama yang terdiri dari proses penghilangan kerak ataupun material asing pada boiler setelah uji hidrostatik dan pemeriksaan pada kebocoran boiler. Ketel dioperasikan dengan cara pendidihan yang menggunakan

larutan

alkali

untuk

menghilangkan

material-material

yang

mengandung minyak dan deposit-deposit yang lain. Selama pendidihan, boiler dioperasikan pada tekanan rendah yang dijaga setengah dari tekanan penuh. Waktu pendidihan lebih kurang 24 jam. Untuk boiler tekanan tinggi pembersihan secara kmia dengan mengurangi zat-zat dilakukan untuk menghilangkan kerak. Setelah pendidihan atau pembersihan secara asam (acid cleaning) boiler dikosongkan, diisi kembali dan dicuci dengan air segar. Boiler kemudian siap untuk beroperasi pada tekanan uap optimal dan menggunakan tombol pengaman.

2.5.2 Operasi pada Keadaan Normal dan Darurat


Pengoperasian pada keadaan normal dilakukan oleh pabrik-pabrik ketel yang memerlukan pemeliharaan dan kondisi air ketel yang baik untuk mencegah timbulnya kerak atau korosi. Untuk memeriksa secara benar/baik perlu diperhatikan uap dan temperature uap yang dihasilkan serta menjaga kebersihan gas. Jangka waktu untuk memulai dan untuk pendinginan boiler setelah dimatikan, ditetapkan dalam petunjuk manual ketel dan harus diikuti/ dipatuhi dengan baik.

Pengoperasian pada keadaan darurat, merupakan hal yang penting untuk diperhatikan. Keadaan ini dapat berupa kesalahan pada sediaan air umpan atau sediaan bahan bakar. Kehilangan udara atau kesalahan pada api pembakaran. Unit boiler yang modern dilengkapi dengan kunci pengaman yang otomatis untuk aliran sediaan bahan bakar dan pada saat ketel berhenti beroperasi., jika terjadi keadaan yang membahayakan.

2.5.3 Pembersihan Boiler

Pembersihan eksternal sering dilakukan dengan penyiaktan dan pengaliran gas atau dengan air mengalir. Pembersihan internal dengan air dan uap dilakukan dengan cara manual jika mungkn dan dapat juga dengan menggunakan pembersih kimia secara otomatis untuk ketel yang modern pada unit boiler terutama pada bagian ketel yang tidak semuannya dapat dijangkau oleh tangan.


Pembersihan secara kimia harus dilakukan dibawah pengawasan supervisor. Kebanyakan asam hidroklorik digunakan bersama-sama dengan zat kimia untuk menghilangkan kerak-kerak yang keras. Pembersihan asam jika dibuat oleh orang yang tidak kompeten dapat menyebabkan kelebihan zat-zat kimai pada boiler. Setelah pencucian dengan asam, dinetralkan dengan larutan alkali dan terakhir kali boiler dioperasikan pada pemanasan tekanan rendah dengan larutan inert.

Pada saat ketel dihentikan uttuk periode yang lama sekitar 1 atau 2 bulan. Metode storage kering dianjurkan untuk melindungi boiler dari serangan korosi. Ini memerlukan pembersihan dan pengeringan yang seksama terhadap boiler dan penutup semua lubang juga menghilangkan air dan udara diruangan boiler dan alat-alat pengukur

tekanan.

Penampang

material

penyerap

air

ditempatkan

untuk

membersihkan kelembapan yang rendah. (Pedoman

Efisiensi

Energi

untuk

Industri

di

Asia

www.energyefficiencyasia.org/2010/01/20/)

2.6.

Spesifikasi Air Umpan Boiler


Untuk boiler tekanan tinggi ( modern ) memerlukan air umpan boiler dengan spesifikasi yang telah ditentukan, karena dengan tingginya tekanan material yang ditinggalkan semakin besar, hal ini tentu mempengaruhi efisiensi boiler.


Tabel 2.6 Karakteristik Air Filter

Sumber: Laboratorium Utility PT. PIM


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas

Recommend Documents