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 :
- Boiler bahan bakar padat
- Boiler bahan bakar cair
- Boiler bahan bakar gas
II. 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
Universitas Sumatera Utara
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)
Universitas Sumatera Utara
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/. )
Universitas Sumatera Utara
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)
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
- Memberikan bahan kimia anti kerak
Zat 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
Universitas Sumatera Utara
- 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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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 deposit-
deposit 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.
Universitas Sumatera Utara
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. Kontaminasi-
kontaminasi 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.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2 . Kecenderungan Masalah yang Timbul Akibat Tekanan Operasi Boiler.
Masalah
Tekanan Boiler
Rendah (< 20 kgf/cm2)
Fenomena Penyebab
1. Kerak Sebagian besar
pembentukan kerak
terjadi sebagai komponen
hardness atau silika pada
permukaan pemanasan
dan di dalam drum (*)
Kadang-kadang menjadi
penyebab terjadinya
perapuhan dan peretakan
tube evaporasi
Kualitas air yang buruk
dan ion resin exchange
yang kotor
Kondisi yang buruk dan
pengontrolan pelunakan
yang tidak sempurna (*)
Pengontrolan boiler
water yang tidak komplit
(kekurangan blow down,
dsb.)(*)
Jumlah injeksi bahan
kimia yang tidak
mencukupi
2. Korosi Korosi pada permukaan
pemanasan dan pipa
Kurangnya
pengontrolan pH dan
Universitas Sumatera Utara
umpan maupun
kondensat yang
melarutkan gas (O2, CO2)
(*)
Deposit korosi
terakumulasi dengan
oksida logam dan
hidratnya pada
permukaan pemanasan
(*)
oxygen scavenging (*)
Recovery dari kondensat
yang mengandung
produk korosi (*)
Terjadinya korosi pada
saat shutdown atau
periode idling (rate
operasi rendah)
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
Universitas Sumatera Utara
dari proses produksi ke
dalam boiler
Masalah
Tekanan Boiler
Tinggi (>75 kg/cm2)/ Sedang(20-75 kg/cm2)
Fenomena Penyebab
1. Kerak Sebagian besar deposit
dari oksida logam,
seperti besi oksida pada
seksi loading panas
tinggi, sering menjadi
pemicu perapuhan dan
peretakan (*)
Kualitas air yang buruk
dan ion resin exchange
yang kotor
Terjadi kontaminasi
oleh hidrat logam
(contohnya, Al(OH)3)
menyebabkan kondisi
yang buruk pada
peralatan pre-treatment
Produk korosi terbawa
ke dalam boiler melalui
umpan dan pipa
kondensat (*)
Universitas Sumatera Utara
Kebocoran impuritas
dari proses produksi
Letak penginjeksian
chemical (bahan kimia)
yang kurang tepat
2. korosi Deposit korosi
terakumulasi dengan
oksida logam dan
hidratnya pada
permukaan pemanasan
(*)
Terjadinya korosi
kaustik
Terjadinya korosi pada
pipa umpan dan
kondensat yang
keduanya melarutkan gas
(*)
Produk korosi di dalam
pipa umpan dan pipa
kondensat yang terbawa
masuk ke boiler (*)
Kurangnya
pengontrolan pH dan
oxygen scavenging (*)
Kurangnya pengontrolan
pH dan alkalinitas pada
boiler water
Kenaikan pH boiler
water yang disebabkan
oleh terikutnya Na+ dari
unit demineralisasi
Terjadinya korosi pada
Universitas Sumatera Utara
saat shutdown atau
periode idling (rate
operasi rendah)
3. Carryover
Terjadinya perapuhan
pada Superheater
Terbentuknya kerak
pada turbin blades dan
turunnya efisiensi turbin
Kualitas boiler water
yang abnormal,
khususnya ditandai
dengan kenaikan dari
silika
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
Universitas Sumatera Utara
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
• Demineralisasi
• 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.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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 Na2SO4 + 2 H2O
c. 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
Universitas Sumatera Utara
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:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Diagram Alir Demineralizer
a. Cation Tower
Proses ini bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur logam yang berupa ion-
ion 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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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 + H2SiO3
Reaksi Anion :
H2SiO3 + 2 R = N – OH 2 R=N-SiO3 + 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
Universitas Sumatera Utara
(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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
Top Related