BOILER WATER TREATMENT PLANT

Disusun Oleh :

1. Adam Satriansyah

2. Aryo Dwi Prabowo

3. Dias Hamid F

4. Hermawan Indra P

5. Raditya Nanang P

BAB I

Pendahuluan

Pembangkit Tenaga Listrik di Indonesia adalah sesuatu yang sangat vital di

Indonesia, karena sebagian besar pembangkitan tenaga di Indonesia menggunakan

PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) dan PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga

Gas Uap). Dimana dari keduanya mengguanakan air sebagai media uap untuk

menggerakkan turbin dan memutar generator.

Air yang didapatkan sebenarnya bergam sumbernya, mulai dari air

permukaan dan air tanah. Air tanah adalah air yang didapatkan dari tanah langsung

yang mengandung mineral. Sedangkan air permukaan adalah air yang terdapat di

permukaan bumi, seperti di dungai, danau, ataupun laut.

PLTU dan PLTGU menggunakan air permukaan pada umumnya untuk

mengantisipasi kekurangan air tanah sebagai sumber air bersih. Oleh karena itu,

sebelum air diolah di pembangkit harus melalui berbagai macam proses agar

komponen pembangkit terpelihara dan terjaga kelangsungannya.

PLTU dan PLTGU di Indonesia biasanya berlokasi di dekat laut, agar

kebutuhan airnya dapat tercukupi serta memudahkan dalam hal transportasi bahan

bakarnya. Air laut yang bersifat asin dan mempunyai kandungan sampai

40.000ppm ini harus diproses agar dapat menjadi acuan air yang baik bagi boiler.

Air yang baik ini nantinya akan memaksimalkan kerja boiler, merawat

komponen – komponen boiler, dan juga saat dibuang dapat di recycle dengan

mudah. Untuk proses air ini biasanya di gunakan water treatment plant analysis

untuk mengetahui kandungan dalam feed water.

BAB II

PROSES AIR DALAM PEMBANGKIT

Proses pembangkitan tenaga di Indonesia biasanya menggunakan proses uap,

karena ketersediaan bahan bakar yang mudah dan biaya komponen – komponen

pembangkit tenaga yang murah. Lebih dari 60% pembangkit di Indonesia

menggunakan pembangkitan tenaga uap, baik PLTU maupun PLTGU. Yang

membedakan hanyalah bahan bakar dan proses air lanjutan di PLTGU. Tetapi

umunya proses siklus air di boiler adalah sama.

Pembangkit mengambil air dari laut memprosesnya sebelum masuk ke boiler.

Proses tersebut antara lain :

1. Destilasi

2. Demineralisasi

3. Kondensasi

4. Water Treatment

Destilasi adalah penyaringan air laut untuk menghilangkan kadar garam

beserta kristal – kristal garam yang terkandung dalam air laut. Tujuannya agar saat

air boiler diolah nanti, garam tidak menyebabkan kerak dalam boiler serta

menyebabkan korosi pada komponen pembangkit.

Proses berikutnya adalah demineralisai, air yang digunakan dalam siklus

PLTU ini disebut air demin (Demineralized), yakni air yang mempunyai kadar

conductivity (kemampuan untuk menghantarkan listrik) sebesar 0.2 us (mikro

siemen). Sebagai perbandingan air mineral yang kita minum sehari-hari

mempunyai kadar conductivity sekitar 100 – 200 us. Untuk mendapatkan air demin

ini, setiap unit PLTU biasanya dilengkapi dengan Desalination Plant dan

Demineralization Plant yang berfungsi untuk memproduksi air demin ini.

Secara sederhana bagaimana siklus PLTU itu bisa dilihat ketika proses

memasak air. Mula-mula air ditampung dalam tempat memasak dan kemudian

diberi panas dari sumbu api yang menyala dibawahnya. Akibat pembakaran

menimbulkan air terus mengalami kenaikan suhu sampai pada batas titik didihnya.

Karena pembakaran terus berlanjut maka air yang dimasak melampaui titik

didihnya sampai timbul uap panas. Uap ini lah yang digunakan untuk memutar

turbin dan generator yang nantinya akan menghasilkan energi listrik.

Proses kondensasi adalah proses pembentukan air dari uap kering yang

digunakan untuk memutar turbin, sehingga uap air dapat diolah lagi menjadi air

yang akan masuk ke boiler lagi pada siklus selanjutnya.

Water treatment plant umumnya adalah analisis kimia untuk mengetahui

kandungan dalam air, mengurai mineral – mineral, menstabilkan pH dan juga

mengurangi kadar korosi dalam air. Di water treatment plant ini, air di berikan

tambahan bahan kimia, khususnya inhibitor.

Secara sederhana, siklus PLTU digambarkan sebagai berikut :

Siklus PLTU

1. Pertama-tama air demin ini berada disebuah tempat bernama Hotwell.

2. Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian

dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya

untuk menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump

terletak di lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground

Floor. Selanjutnya air mengalir masuk ke Deaerator.

3. Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang

masih tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa

pula dikatakan deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon

yang biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini

berlangsung sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan.

Oleh karena itulah selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai

beberapa proses pemanasan oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak

dearator berada di lantai atas (tetapi bukan yang paling atas). Sebagai

ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator terletak di lantai 5  dari 7

lantai yang ada.

4. Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground

Floor, air langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP (Pompa air

pengisi) menuju Boiler atau tempat “memasak” air. Bisa dibayangkan Boiler

ini seperti drum, tetapi drum berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini

adalah air yang bertekanan tinggi, karena itu syarat agar uap yang dihasilkan

juga bertekanan tinggi. Karena itulah konstruksi PLTU membuat dearator

berada di lantai atas dan BFP berada di lantai dasar. Karena dengan

meluncurnya air dari ketinggian membuat air menjadi bertekanan tinggi.

5. Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, air mengalami beberapa proses

pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air

masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.

6. Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap.

Proses ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara

sebagai bahan dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan

(Force Draft Fan) dan pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.

7. Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan

bakar PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak

dan gas atau istilahnya dual firing dan batubara.

8. Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan

mengambil udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam

perjalananya menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air

heater (pemanas udara) agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.

9. Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud

menjadi uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar

turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung

kadar air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga

3000 rpm, setitik air sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi

terkikis.

10.Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super

heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini

yang digunakan untuk memutar turbin.

11.Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator

akan berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros.

Generator inilah yang menghasilkan energi listrik.

12.Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator

menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah

cikal bakal energi listrik.

13.Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan

kemudian disalurkan melalui saluran transmisi PLN.

14.Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke

lantai dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor

sehingga pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk

kedalam hotwell.

BAB III

WATER TREATMENT PLANT

Air “mentah” atau raw water adalah air yang akan diubah menjadi uap

dalam boiler nantinya. Di raw water ini, air banyak mengandung kandungan yang

tidak di butuhkan seperti suspended solid dan dissolve solid.

Suspended solid adalah bahan yang masih bisa terlihat oleh mata yang

terkandung dalam air seperti lumpur, lumut, pasir dll. Sedangkan dissolved solid

adalah bahan terkandung dalam air yang tidak terlihat oleh mata karena berupa ion

– ion yang terlarut dalm air.

Penanganan Suspended Solid biasanya dengan melakukan treatment raw

water dengan proses sedimentasi dan filterisasi. Alat yang digunakan juga

bermacam – macam. Sedimentasi bisa dengan Klarifier dengan diinjeksikan Alum

(koagulan), NaOH (control pH) dan Polimer (floculant). Turbidity biasanya <1, pH

6,5 ‐ 7,5 agar menghasilkan clear water yang bagus untuk feed water boiler.

Setelah pretreatment maka belum berarti kualitas air baik bagi boiler, karena

masih ada ion - ion yang terkandung dalam clear water yang tak kasat mata dan

dapat menyebabkan 3 problem besar pada pipa, tubing, dan drum boiler, yaitu

Korosi, Deposite, dam carry over. Untuk itu perlu adanya demin plant atao softener

(pemakaiannya depent on raw water quality). Demin Plant biasanya ada 2 tangki

(Tangki Anoda dan Katoda).

Resin katoda menangkap ion positif dan Anoda nangkap ion negatif. Ion2

tersebut biasanya adalah Ca+2, Mg+2, Fe+2, SiO2‐2, Cl‐1 dll. Ion2 tersbut

menjadi parameter yang harus diukur untuk menentukan high quality of feed

water.

Telah di jelaskan pada bab sebelumnya tentang pemurnian air pada feed

water boiler. Pada bab ini akan di jelaskan khusus tentang water treatment plant.

Definisi dari water treatment plant umumnya adalah proses penambahan chemical

reaction untuk mendapatkan air yang murni. Dalam hal ini air murni digunakan

untuk memasak di boiler, bukan untuk air minum.

Water treatment palnt mempunyai tujuan untuk menghilangkan bahan –

bahan terlarut yang lolos pretreatment, berikut adalah tujuan water treatment

dengan chemical reaction,

1. Untuk meminimalisasi akumulasi produk korosi seperti metal oxides

(iron, copper, atau nickel dari pre‐boiler piping system)

2. Mengontrol impurities seperti calcium, magnesium dan silica yang

terkandung di feedwater atau make up water yang bisa menyebabkan

scale)

3. mencegah carryover dari partikel solid ke superheater atau downstream

equipment seperti turbine atau process

4. untuk mencegah korosi.

Umumnya, water treatment plant berfungsi untuk melindungi boiler dan

mempertahankan efisiensi boiler. Oleh karena itu water treatment plant bertugas

menghilangkan bahan – bahan yang dapat menyebabkan karat, water treatment

plant menggunakan zat kimia yang dapat menetralisir zat korosif, terlebih di air

yang telah melewati condenser.

Penambahan zat kimia biasanya dilakukan oleh inhibitor, yaitu suatu cairan

yang menghasilkan selaput pasif dalam melawan korosi di zat cair. Inhibitor

mengurangi laju korosi dalam fluida. Biasanya di larutkan bersama feed water.

Penambahan inhibitor pada water treatment plant dilakukan di tempat

terpisah dan di tangki khusus. Inhibitor dapat diaplikasikan dengan cara sebagai

berikut :

1. Injeksi terus menerus

Biasanya dipakai dalam system sekali jalan (once thru) yakni system

suplai air, system injeksi air pada pengeboran minyak, system pendingin

dan lain – lain. Bentuk inhibitor cair biasanya diinjeksikan ke dalam

system dengan pompa injeksi bahan kimia.

2. Pemasokan secara batch

Penerapan secara ini biasanya dilaksanakan di dalam otomotif, dimana

system pendinginannya diberi inhibitor untuk melindungi hingga waktu

tertentu. Biasanya digunakan untuk system tertutupdan diperlukan

pengecekan konsentrasi inhibitor secara berkala.

3. Squeeze treatment

Squeeze treatment biasanya digunakan di sumur minyak, inhibitor di

tekan ke sumur minyak , kemudian minyak keluar bercampur dengan

inhibitor dan secara tidak langsung melindungi system perpipaan dan

distribusinya

Tidak semua masalah bisa diselesaikan dengan inhibitor, inhibitor malah

justru menimbulakan masalah seperti

1. Pembuihan

2. Terjadinya emulsi

3. Penyumbatan (kerak lapisan baja)

4. Terciptanya masalah karat baru

5. Masalh heat transfer yang kurang efisien

Berikut adalah chemical reaction yang biasanya diinjeksikan ke boiler

feedwater. Tugasnya melindungi komponen boiler.

1. NaH2PO4 protected Fe,Zn,Cu

2. Polyphosphate protected Fe,Zn,Cu

3. Morpholine protected Fe

4. Hydrazine protected Fe

5. Ammonia protected Fe

6. Octadecylamine protected Fe

Berikut ini adalah contoh table inhibitor

System InhibitorMetalsProtected

Concentration

Water, Ca(HCO,)2 Steel. east 10 ppm

Potabile iron ->others

Polyphosphate

Ca(OH),

Na,SiO,

Fe,Zn CuAlFe,Zn,Cu

Fe,Zn_Cu

5-iii ppin

SutFeic:n1Ibr

pliTO-20 ppm

Water, Ca(HCO4)2 Steel. cast tJ ppm

Cooling iron ;- others

Na2CrO,NaNO,

Fe.Zn.CuHe 0,Il5

NaH,PO0

Morpholine

l cFe 0.2%

Boilers NaI-12PO4 Fe,Zn,Cu. 10 ppm

PolyphosphateMorpholineHydrazineAmmoniaOetadecylamine

Fe-Zn CuFeFeFeFe

10 ppmVariableC)_, scar en ger

NeutralizerVariable

Brines Ca(HCO,), Fe.Cu.Zn 10 ppm

Na2CrO4

Sodium benzoateFe,Cu,ZnFe 0,5° °

NaNO2 Fe CN C1-5'

Oil field Na2SiO3 Fe 0.01 ° o

brines Na2SO5 (or SO2) Fe- Oxygen scavenger

Quaternaries Fe(0, x 9) ppm

10-25 ppm

Imidazoline Fe 10-25 ppm

Rosin amine acetate Fe 5-25 ppm

Coco amine acetate Fe 5-15 ppm

Formaldehyde Fe 50-100 ppm

Sea water Na2SiO0 Zn 10 ppm

NaNO2 Fe 0,5'0

Ca(HCO ),NaH2PO4 + NaNO2

AllFe

j pH dependent

10 ppm — 0.5%

Enginecoolants

Na2CrO4

NaNO2

Borax

Fe,Pb,Cu,ZnFeFe

0,1-1%0.1-1%

1%

Glycol/water Borax +mereaptobenzothiazole

All 1% + 0_1%

Acids, HCI EthylanilineMercaptobenzothiazolePyridine +phenylhydrazineRosin amine +ethylene oxide

FeFeFe

Fe

0.5%

1%0,5% + 0,5%

0.2%

H2SO4 Phenylacridine Fe 0.5%

Con.H0PO4

Most acidsNalThioureaSulfonated Costor OilAs2O0

Na0AsO4

FeFeFeFeFe

. 200 ppm

1%0,5-1%0,5%0,5%

Vaporcondensate

MorpholineAmmoniaEthylenediamineCyclohexylamine

FeFeFeFe

VariableVariableVariableVariable

Enclosedatmosphere

CyclohexylaminecarbonatsDicvclohexylaminenitriteAmvlamine benzoateDiisopropylaminenitriteMethyleyclohexylaminecarbonate

Fe

Fe

FeFe

Fe

1 lb per 500cu ft1 lb per 500sq ftVariableVariable

Variable

Coatinginhibitors

ZnCrO4 (yellow)CaCrO4 (white)Red lead

Fe,Zn,CuFe,Zn,CuFe

VariableVariableVariable