air-boiler-listrik

SIFAT – SIFAT AIR

Sifat – sifat Air ;

1. Air merupakan pelarut kuat
2. Bersifat sangat polar.
3. Air alam selalu mengandung banyak senyawa lain yang terlarut.
4. Hampir tak dijumpai air yang murni.

Macam Air Baku di Alam :

1. Air Sungai
2. Air Danau/ Waduk/ Rawa
3. Air Tanah dan mata air
4. Air Laut

INDIKATOR KWALITAS AIR

1. pH ( Eksponen Hydrogen / derajat keasaman air )
2. Kandungan Silika ( SiO2 )
3. Larutan Gas ( O2 dan CO2 )
4. Kandungan Chlorine ( Cl- sebagai unsur dari air laut  NaCl )
5. Zat Padat Terlarut ( Total Dissolved Solid )
6. Kesadahan ( sementara dan permanen )
7. Conductivity ( daya hantar listrik ).

MASALAH YANG TIMBUL AKIBAT KETIDAK MURNIAN AIR

• Perubahan PH

          Pengukuran pH diperlukan untuk mengontrol korosi atau kerak. Pada pH rendah akan terjadi korosi dan pada pH tinggi akan terjadi kerak. Selain itu pH tinggi menimbulkan busa, sehingga akan menimbulkan carry over.

Cara mengatasinya :

PH dapat dinaikkan dengan menambah basa dan untuk menurunkannya dengan menambah asam.

MASALAH DALAM PENGOLAHAN AIR ( LANJUTAN ) PROBLEM AKIBAT BERTAMBAHNYA KANDUNGAN CHLORIN

Akan menambah jumlah padatan terlarut dalam air serta akan memacu laju korosi.

Cara Mengatasinya :  Demeniralizer resin Anion dan CBD

PROBLEM AKIBAT PERUBAHAN KESADAHAN

       Akan mempercepat pembentukan kerak di pipa saluran, boiler tube dan sudu turbin. Cara Mengatasinya :  Demeniralizer resin Anion dan Injeksi Phospat.

MASALAH YANG TIMBUL AKIBAT KETIDAK MURNIAN AIR PROBLEM AKIBAT BERTAMBAHNYA KANDUNGAN CHLORIN

Dengan bertambahnya garam – garam ( dari air laut / NaCl ) yang terlarut dalam akan memacu laju korosi. Cara Mengatasinya :  Demeniralizer resin Anion dan CBD

PROBLEM AKIBAT BERTAMBAHNYA KANDUNGAN CHLORIN Dengan bertambahnya garam – garam ( dari air laut / NaCl ) yang terlarut dalam akan memacu laju korosi. Cara Mengatasinya :  Demeniralizer resin Anion dan CBD

PENGOLAHAN AIR

          Untuk mendapatkan air yang memenuhi persyaratan / standart untuk keperluan Boiler dalam suatu PLTU yaitu air yang bebas dari kontaminan - kontaminan yang dapat menimbulkan masalah korosi dan deposit pada Boiler maupun Turbin.

Pengolahan air di PLTU :

1.     Pengolahan yang dilakukan diluar Boiler ( external treatment / Demineranized ).

2.        Pengolahan didalam Boiler ( internal treatment  / Injeksi Kimia Phospat, Hydrazin, Amoniak ).

ALUR PENGOLAHAN AIR  EKSTERNAL

Sistem Desalination

• Pada proses destilasi, air laut dipanaskan, kemudian uap yang timbul didinginkan, sehingga akan didapatkan air tawar.
• Proses destilasi akan menghasilkan air tawar yang mempunyai konduktivitas sekitar 10  µmhos / cm.

Metode dalam teknologi Desalination :

1. Metode multi effect
2. Multistage Flash Desalination

DESALINATION PLANT
REVERSE OSMOSIS

• Reverse Osmosis adalah suatu proses dimana air diberikan tekanan untuk melawan tekanan osmotik melalui membran semi permeble.
• Tekanan yang diberikan harus lebih besar dari tekanan osmotiknya sehingga proses pemishan air laut dari impuritisnya dapat berlangsung.

Water Pre Treatment Plant

§Suatu peralatan yang berfungsi mengolah air sungai / waduk menjadi air bersih.

§Air sungai banyak mengandung kotoran yang terlihat ( samapah, pasir dll ) maupun yang terlarut dalam air.

Proses Water Pre Treatment Plant :

§Filtrasi (penyaringan).

§Klarifikasi (penjernihan)

§Penambahan cation seperti misalnya aluminium (Al+++) atau besi (Fe++) atau    (Fe+++), yang akan menarik partikel bermuatan negatif sampai netral.

§Sendimentasi (pengendapan) dalam bak pengendap.

Water Treatment Plant

§Fungsi :Mengolah  ( treated ) air agar mencapai suatu   standard kwalitas yang sudah ditentukan sebagai air pengisi Boiler

§Caranya :    Dengan membuang atau meminimalisasi dari  samua kontaminasi ( Zat padat dan Gas Terlarut ) yang dapat menimbulkan korosi, erosi dan kerak pada boiler maupun turbin.

Komponen Utama WTP :

§Saringan / Filter ( Carbon Aktif / Gravel Filter ).

§Degassifier

§Cation

§Anion

Saringan Karbon Aktif

§Fungsi :

§Mengurangi endapan suspensi ( lumpur, pasir dll )

§Penyerap bau ( asalnya dari senyawa2 phenol )

§Penghilang rasa

§Penghilang  warna ( ion2  Fe++   dan Mn++ ).

§Pengikat zat- zat organik.

§Pengikat gas chlor ( dechlorination ) & gas H₂S .

§Bahan Saringan Karbon Aktif : Arang bitumen, tulang , batok kelapa, batok kerang , abu pulp, kayu

Saringan Cation, Anion, dan Mixed Bed Filter.

Penukar Ion :

§CATION   adalah  atom yang bermuatan listrik positip.

§ANION    adalah  atom yang bermuatan listrik negatip.

§RADICAL  adalah gugusan atom2 yang bermuatan listrik positip atau  negatip.

   CATION                      ANION               RADICAL

    Ca++                            Cl-                         NH4+

    Mg++                           SO4=                     PO4 ≡

    Na+                             NO3-                    ( HCO3 )-

    K +                              HCO3-                  CO3=

     Al+++                         CO3=

     Fe++                           PO4≡             

     Mn++

Resin Penukar Ion ( Ion Excharger Resin)

Sifat Resin Penukar Ion :

§Butiran-butiran padat yang tidak larut dalam air.

§Resin berisi muatan listrik yang tetap ( Fixed charges).

§Resin berisi pula muatan listrik yang dapat ditukar (Exchangeable charges).

§Resin cenderung mencari kenetralan listrik.

Ada dua macam resin :

§Resin Kation ( berwarna coklat )

§Resin Anion (berwarna kuning )

Penukaran Cation

§Berfungsi untuk menukar ion-ion positif (kation) dalam air yang masuk melalui unit ion-ion positif, kecuali ion Hidrogen (H+).

§Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah NEGATIF dan bersifat menukar Cation.

§Urutan pertukarannya adalah : Ca++  , Mg++, NH4+ , K+, Na+ dan H+.

Penukaran Cation.

Penukar Anion.

§Berfungsi untuk menukar ion-ion negatif (anion) yang terkandung dalam air yang masuk  melalui unit ini, sehingga air yang keluar dari unit ini akan bebas dari ion-ion negatif kecuali ion-ion hidroksil (OH-).

§Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah POSITIF dan bersifat menukar Anion-Anion.

Penukaran Anion.

Tangki Degaser.

§Berfungsi membuang gas-gas yang terlarut dalam air

§Caranya : air yang masuk unit ini dispray atau melalui kisi-kisi dan dihembus dengan udara Blower, sehingga gas-gas akan keluar bersama udara

§Air yang keluar dari unit ini akan terbebas  dari gas-gas (O2, CO2 dll)..

MIXED BED

§Mixed bed merupakan sebuah tangki yang berisi campuran resin kation  dan resin anion.

§Mixed bed berfungsi mengolah air menjadi air demineral.

§Mixed bed dioperasikan untuk mengolah air yang mempunyai kandungan  Ion / mineralnya rendah.

§Dapat menghasilkan air dengan kualitas :

§TDS  (Total Dissolved Solid) <0,05  ppm.

§Silika(SiO2 ) <   0,02 ppm.

§TH (Total Hardness)  = 0 ppm.

§Bila air hasil proses demin plant melebihi harga batas atau kapasitas air  telah tercapai, maka resin perlu diregenerasi

Demineralizer Water Plant

Mixed Bed Filter

§ Ditempatkan setelah unit kation dan anion.

§ Fungsinya sebagai backing (pelindung, safety) kalau ada kelolosan ion positif atau negatif dari unit sebelumnya.

§ Bila mixed bed berdiri sendiri maka fungsinya sebagai unit utama penukar kation dan anion.

§ Bila Resin kation dan anion yang terdapat dalam unit ini sudah jenuh maka perlu diregenerasi.

§ Cara meregenerasi yaitu dengan menginjeksikan larutan   basa (NaOH), kemudian larutan asam (HCl).

Regenerasi

§ Setelah beroperasi menukar ion-ion sejumlah air, resin menjadi jenuh sehingga perlu diaktifkan kembali.

§ Regenerasi resin kation dengan asam chlorida atau asam sulfat (HCl). 

§ Regenerasi resin anion dengan caustic soda (NaOH)

Sequence Step Regenerasi :

§Back wash

§Setting

§Caustic Injection

§Caustic Displacement

§Acid injection

§Acid displacement

§Rinse

§Draining

§Mixing

§Fill up

§Fast rinse

§Cek conductivity

Internal Treatment

Dengan maksud untuk mencegah terjadinya korosi , erosi dan kerak pada  seluruh siklus sistim air PLTU

AKIBAT KETIDAK MURNIAN AIR

§Ketidak murnian air akan mengakibatkan :

§Korosi,

§Deposit

§Erosi.

§Korosi adalah : proses kerusakan logam yang disebabkan oleh proses reaksi kimia  atau proses reaksi elektrokimia dengan lingkungan yang memungkinkan terjadinya proses reaksi tersebut.

§Deposit (kerak) terjadi bilamana dalam air pengisi ketel terdapat zt-zat padat terlarut.  Zat padat terlarut dapat berupa Calsium, Magnesium atau Silika.

§Erosi adalah proses pengikisan ( Abrasi ) pada permukaan benda ( logam ) yang disebabkan oleh zat-zat padat yang bergerak cepat, erosi dapat terjadi pada pipa-pipa Superheater dan sudu-sudu turbin.

JENIS KOROSI

          Secara umum korosi dibagi menjadi dua yaitu :

1.Korosi elektro kimia.

2.Korosi Suhu tinggi, yang terjadi di ruang bakar.

§Reaksi elektrokimia terjadi jika terdapat 3 komponen yaitu :

§Anoda

§Katoda

§Elektrolit

          Pada proses korosi elektrokimia terjadi 2 macam reaksi , yaitu :

          Reaksi Katoda: merupakan reaksi eduksi yang tidak merusak logam.

          Reaksi Anoda : merupakan reaksi Oksidasi yang merusak logam.

Penyebab Korosi.

Penyebab korosi antara lain :

1.  Gas O2 yang larut dalam air.

2.  Gas CO2  yang larut dalam air.

3.  Ion Hydrogen.

4.  Garam2 -tak stabil ( non stable salts ).

Garam - garam ini juga dapat menyebabkan kerak

Pencegahan Korosi:dengan menghilangkan Gas Oksigen

Menghilangkan gas - gas dari dalam air

1.     Secara Mekanis 

O2 dan gas2 lain yang tidak mengkondensir (NCG=Non Condensable Gas) dapat dihilangkan  dari dalam air secara mekanis dengan " DEAERATOR HEATER " .

2.  Secara Kimia :

O2 yang larut dalam air dapat dirubah bentuknya menjadi senyawa  lain yang tidak merugikan ( dengan  N2H4 ( hydrazine )

KOROSI KARENA CHLORIDA

Chlorida (Cl) yang terlarut dalam air dapat menimbulkan laju korosi yang sangat cepat.

Prosesnya sbb:

          MgCl2  +  H2O ---à 2HCl + Mg (OH)2

          Fe        + 2 HCl --à  FeCl2  + 2 H⁺

Menghilangkan Gas CO2 dari dalam Air

• Umumnya CO2 dalam air berada dalam ikatan asam karbonat (H2CO3). Asam ini tidak stabil mudah terurai dalam suhu biasa :
• Gas ini dapat dihilangkan secara mekanis dengan proses Degasifier. Sebagai pelindung dari korosi CO2   kadang-2 dipakai juga :  "Filming & Neutralizing Amines", dimana zat kimia ini akan membentuk lapisan yang dapat melindungi terhadap korosi karena Gas CO2 .

Pencegahan Korosi Karena Ion Hidrogen.

§a). Penanbahan alkali  Na3PO4 atau NaOH  kedalam air ketel, berarti akan menaikkan pH air ketel. Kenaikkan pH air ketel berarti penurunan konsentrasi ion hydrogen.

§b). Penambahan  N2H4 atau Na2SO3 dalam air kondensat - air pengisi ketel juga akan menaikkan pH air. Karena zat2 tersebut adalah alkali lemah maka hanya dapat sedikit menyumbang pH,  juga kelebihan  N2H4  akan terurai menjadi  Amoniak pada suhu dan tekanan kerja. ketel.

Mencegah Korosi Karena Garam Tak Stabil.

§Garam2 tak stabil ( non stable salts ) dapat masuk kesisi air kondensat, lewat kebocoran kondensor. Garam2 tersebut adalah : MgCl2 , Mg (NO3)2,  HgSO4, CaCl2 , Ca (NO3)2 dan lain2.

§Selain itu ada beberapa zat2 kimia yang kadang2 ditambahkan seperti      misalnya:

§a), Chelate : Untuk mengikat oksida2 logam dalam bentuk persenyawaan           komplek yang stabil dan larut, yang berguna untuk mencegah terjadinya “sticking" ( lengket ).

§b). Polymer : Uhtuk menaikkan daya kerja chelate, mencegah terjadinya            pembentukan kerak serta dapat melepas kerak2 ketel.

§c).  Antifoam : mencegah pembentukan busa.

§d). Ammoniak ( NH3) ditambahkan kedalam aliran air penambah guna menaikkan pH air.

§f). Filming Morpholine : untuk melindungi korosi karena CO2 dan membentuk film kondensat.

DEPOSIT (KERAK )

§Deposit pada sudu-sudu turbin ini kan menyebabkan getaran (vibrasi)

§Jika konsentrasi zat padat yang terlarut di dalam air boiler sangat tinggi terjadi Boiler Priming ( Carry Over ) yaitu terbawanya air secara mekanis dari boiler bersama uap ke dalam pemanas lanjut dan bahkan dilanjutkan ke turbin.

MAGNETIT FILM (LAPISAN LINDUNG  Fe3O4 )

§ Magnetit terbentuk dari reaksi air panas atau uap pada besi panas.

§ Reaksi pembentukan magnetit biasanya digambarkan sebagai berikut :

   3 Fe   +  4 H2O -----à  Fe3O4   + 4 H2

PENYIMPANGAN PADA KUALITAS AIR

Penyimpangan kwalitas air dapat disebabkan hal – hal sbb :

§Terjadi kebocoran kebocoran kondensor

§Injeksi Kimia yang tidak tepat

§Sistem Demineralizes Plant yang gagal.

METHODE PENGENDALIAN KUALITAS AIR INTERNAL

          Metode pengendalian Kualitas Air secara Internal :

§Condensate polisher.

§Degasser.

§Injeksi Kimia.

§Blow Down

CONDENSAT POLISHER

§Berupa tangki yang didalamnya berisi resin kation dan resin anion.

§Condensate Polisher merupakan bagian dari instalasi sistem air condensate.

§ Fungsi dari kondensate polisher adalah menangkap impurities ( kotoran) yang terkandung pada air kondensat.

DEGASSER

§Adanya gas yang terlarut dalam air pengisi, terutama gas Oksigen menyebabkan laju korosi bertambah.

§Maka untuk itu kandungan Oksigen yang terlarut dalam air pengisi harus dihilangkan dengan kimia maupun mekanik.

§Secara kimia dengan melakukan Injeksi Hydrazin sementara secara mekanik dengan melakukan degasser

§Degasser pada siklus PLTU terjadi pada Dearator.

TUJUAN INJEKSI KIMIA:

          Injeksi Kimia pada siklus PLTU bertujuan unrtuk :

§Pencegahan korosi di dalam boiler,baik pada sistem uap dan sistem air pengisi.

§Pencegahan pembentukan kerak dan endapan pada permukaan yang panas.

§Menjaga kemurnian uap tetap tinggi.

BAHAN KIMIA UNTUK INJEKSI KIMIA

          Bahan Kimia yang diinjeksikan ke siklus PLTU adalah :

§Amonia  ( NH3 )

§Hydrazin ( N2H4 )

§Sodium Phosphat ( Na3PO4 )

§Caustic Soda ( NaOH )

PENGELUARAN OKSIGEN SECARA KIMIA

          Reaksi Sodium Sulfit dengan Oksigen adalah sebaga berikut  :

          1. 2Na₂SO₃  +  O ₂ ---à  2 Na2SO4

              Sodium      Oksigen    Sodium Sulphate

          2. N2H4  +      O2   ----à  N2  +    2 H2O

           (Hydrazine   Oksigen       Nitrogen   Air cair    )                      

BLOW DOWN

§Pembukaan katup blow down tergantung dari kandungan Silica dan Chlorida dalam air ketel.

§CBD berfungsi untuk membuang endapan silika dan chlorin di boiler drum.

§Konsentrasi Silika yang terlarut dalam air boiler lebih kecil dari besaran berikut:

§5,00 ppm SiO2 pada 62 bar

§1,5    ppm SiO2 pada 103 bar

§0,2    ppm SiO2 pada 163 bar