Boiler Feed Water BFW UTILITAS by M Engkos

Boiler Feed Water (BFW) UTILITAS by: M. Engkos Kosim, ST, MT

Jurusan Teknik Kimia FT. UMJ

CONTENT Pengertian 01 Boiler & BFW Pengolahan BFW 04 Internal Persyaratan Air 02 Umpan Boiler Permasalahan Pada 05 BFW Pengolahan BFW 03 Eksternal 06 Kesimpulan

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk uap panas atau steam

Boiler Feed Water q Air umpan adalah air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam. q Dua sumber air umpan adalah: 1. Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses 2. Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses.

SISTEM BOILER 1. Sistem air umpan (feed water system) menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. 2. Sistem steam (steam sistem) mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. 3. Sistem bahan bakar (fuel sistem) adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yangdibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahanbakar yang digunakan pada sistem.

PROSES • Di dalam boiler terjadi pemanasan harus diwaspdai adanya kandungan-kandungan mineral seperti ion Ca 2+ dan Mg 2+. • Ion-ion ini sangat berpengaruh pada kualitas air yang nantinya akan digunakan sebagai umpan boiler. • Biasanya ion-ion ini terlarut dalam air sebagai garam karbonat, sulfat, bilkarbonat dan klorida. • Berbeda dengan senyawa-senyawa kimia lainnya, kelarutan dari senyawa-senyawa mengandung unsur Ca dan Mg seperti Ca. CO 3, Ca. SO 4, Mg. CO 3, Mg(OH)2, Ca. Cl 2, Mg. CL 2, dll ; akan memiliki kalarutan yang makin kecil/redah apabila suhu makin tinggi. Sehingga ketika memasuki boiler, air ini merupakan masalah yang harus segera diatasi. • Air yang sadah ini akan menimbulkan kerak(scalling) dan tentu saja akan mengurangi effisiensi dari boiler itu sendiri akibat dari hilangnya panas akibat adanya kerak tersebut. Selain itu yang dikhawatirkan bisa menyebabkan scalling adalah adanya deposit silika.

Persyaratan BFW Air yang akan digunakan untuk air umpan boiler adalah air yang tidak mengandung bahan yang tidak mengakibatkan endapan yang dapatmenjadi kerak pada boiler, tidak mengandung unsur yang dapat mengakibat buih dan juga tidak korosif Poin penting mengenai air umpan boiler yang harus ada : • Kotoran harus di bawah nilai pembatas dalam boiler agar tidak terjadi endapan • Batas semprotan silika air <0, 02 ppm ketika boiler umpan turbin. • O 2 terlarut dihilangkan dengan dearasi.

Persyaratan BFW Parameter-parameter yang mempengaruhi kualitas air umpan boiler antara lain : . • Oksigen terlarut; Dalam jumlah yang tinggi dapat menyebabkan korosi pada peralatan boiler. • Kekeruhan; Dapat mengendap pada perpipaan dan peralatan proses serta mengganggu proses. • p. H; Bila tidak sesuai dengan standart kualitas air umpan boiler dapat menyebabkan korosi pada peralatan. . • Kesadahan; Merupakan kandungan ion Ca dan Mg yang dapat menyebabkan kerak pada peralatan dan perpipaan boiler sehingga menimbulkan local overheating. • Fe; Fe dapat menyebabkan air berwarna dan mengendap di saluran air dan boiler bila teroksidasi oleh oksigen. • Asiditas; Kadar asiditas yang tinggi dapat menyebabkan korosi.

Persyaratan BFW p. H : Derajat ke-ASAM-an air (Skala : 0 – 14) p. H = 7 (netral), p. H < 7 (asam => korosif) p. H > 7 (basa => scale/kerak) • Conductivity : Jumlah DS (mineral yg larut di dalam air), tidak tergantung jenis DS tsb. Semakin banyak DS, maka conductivity semakin besar. Conductivity >>, maka air semakin KOROSIF Satuan : m. S/cm, atau mmhos/cm => Berdasarkan kemampuan daya hantar listrik • Calcium Hardness (Ca. H) : Konsentrasi >>, maka kecenderungan terbentuk SCALE – yaitu Ca. CO 3. HARDNESS = KESADAHAN • Total Hardness (TH), terdiri dari Ca + Magnesium (Mg). Bila TH >>, maka kecenderungan terbentuk SCALE – Ca. CO 3, Mg(OH)2 & Mg. Si. O 3 •

Persyaratan BFW

Pengolahan BFW Eksternal Pengolahan eksternal digunakan untuk membuang padatan tersuspensi, padatan terlarut (terutama ion kalsium dan magnesium yang merupakan penyebab utama pembentukan kerak) dan gas-gas terlarut (oksigen dan karbon dioksida). Internal Pengolahan Internal (Internal Treatment) adalah pengkondisian Air boiler dengan bahan kimia dan pengaturan lainnya agar korosi dan kerak dapat dihindari dan kemurnian uap terjaga baik. Pengolahan ini dengan cara pemberian bahan kimia langsung kedalam boiler bersama-sama dengan air pengisi boiler

Pengolahan Eksternal Reverse osmosis: suatu proses dimana air dipompakan ke dlm bejana yang berisi lempengan membrane semi permeable shg impurities akan terperangkap pada membrane dalam bentuk konsentrat dan BWF (demineral water) out sebagai produk yang diinginkan Lime/soda softening: proses ini berlangsung dengan mereaksikan kalsium hidroksida dengan kalsium dan magnesium bikarbonat yang berasal dari kesadahan sementara untuk menghasilkan endapan lumpur yang dapat dikeluarkan dari proses. Ion exchange: proses pengolahan air sbg air umpan boiler yg paling umum & ekonomis adlh dg melalui proses pelunakan air (water softening)

Pengolahan Eksternal

Pengolahan Eksternal Resin Penukar Ion Resin Penukar Kation Resin yang mempunyai kemampuan untuk menyerap atau menukar kation-kation seperti Ca 2+, Mg 2+, K+, Na+ dsb yang terdapat dalam air. Resin Penukar Anion Resin penukar anion adalah resin yg mempunyai kemampuan menyerap atau menukar anion-anion yang terdapat dalam air seperti SO 42 -, Cl-, dan HCO 3 -.

Pengolahan Eksternal DEMIN WATER (ION EXCHANGE)

Pengolahan Eksternal

Pengolahan Eksternal C A T I O N E X C H A N G E RESIN Ø Ø Produk => p. H : 2 – 3 (bersifat asam) Resin => Lama 2 jenuh. Ion (+) / cation yg pertama kali lepas : Sodium (Na), shg trend p. H produk-nya akan cenderung naik Monitoring (produk cation resin) – dibuat TREND : a. p. H b. Conductivity Bila trend p. H / conductivity produk cation resin cenderung naik, maka resin dalam keadaan jenuh & perlu utk regenerasi

Pengolahan Eksternal ANION EXCHANGE RESIN Ø Ø Ø Resin => Lama 2 jenuh. Ion (-) / anion yg pertama kali lepas : Silica (Si. O 32 -), shg trend p. H produk-nya akan cenderung turun (krn terbentuk H 2 Si. O 3 – asam lemah) Monitoring (produk Anion resin) – dibuat TREND : a. p. H b. Conductivity c. Silica (low range) Bila trend p. H produk anion resin cenderung turun & / atau kandungan silica maupun conductivity cenderung naik, maka resin dalam keadaan jenuh & perlu utk regenerasi

Pengolahan Eksternal DEGASIFIER Ø Tujuan : Untuk mengurangi alkalinity (Alkalinity : CO 2, HCO 3 -, CO 32 - & OH- merupakan ion negatif) dari produk cation resin, sehingga beban anion resin akan berkurang Ø PROSES : Produk cation resin p. H < 4. 3, sehingga alkalinity berbentuk CO 2. Air mengalir dari atas & udara ke atas, sehingga terjadi perpindahan CO 2 yg larut di dalam air ke udara

Pengolahan Eksternal MIXED BED RESIN Ø Ø Berisi : Cation & Anion resin Tujuan : Untuk lebih menyempurnakan produk anion resin, sehingga conductivity < 1 m. S/cm & Silica < 20 ppb Ø Monitoring (dibuat trend) : a. p. H b. Conductivity c. Silica Ø Bila trend p. H naik, berarti ada sodium leakage (terbentuk Na. OH) & cation resin sudah jenuh. Harus di-regenerasi. Ø Bila trend p. H turun & atau conductivity naik, berarti ada silica leakage (terbentuk H 2 Si. O 3 asam lemah) & anion resin sudah jenuh. Harus di-regenerasi.

Pengolahan Internal Ø Ø Tujuan pengolahan ini untuk mengontrol zat-zat padat, alkalinitas, kelebihan fosfat, gas-gas korosif, menghindarkan timbulnya kerak yang dapat melekat dan mengeras pada dinding atau pipa-pipa boiler dan membuat lapisan boiler lebih tahan terhadap korosi. Beberapa mekanisme yang terjadi dalam Internal Treatment, antara lain: 1. Mereaksikan kesadahan dengan bahan kimia, agar kerak calcium carbonate yang keras berubah menjadi endapan yang lunak berlumpur sehingga bisa dibuang melalui blow-down. 2. Mengkondisikan p. H/Alkalinity air boiler untuk menghindarkan pengerakan silica. 3. Penggunaan anti-busa (anti foam) untuk mencegah potensi pembusaan yang akan mengakibatkan terjadinya carry-over dan menurunkan kemurnian uap.

Pengolahan Internal Beberapa jenis bahan kimia yang umum dipergunakan dalam Internal treatment adalah: Ø Fosfat (jenis ortho ataupun polyfosfat) : bereaksi kesadahan calcium untuk menetralisir kesadahan air dengan membentuk hydrat tricalcium fosfat yang berbentuk lumpur dan dapat dibuang melalui blow down secara terus-menerus atau secara berkala melalui bawah ketel. Ø Natural and synthetic dispersants (Dispersant): meningkatkan sifat dispersif Air Boiler. Beberapa contoh Polymeric Dispersant adalah: - polimer Alam : lignosulphonates, tannin - polimer sintetik : polyacrylates, maleat acrylate copolymer, maleat styrene copolymer, dsb. Ø Sequestering agents (anti scale) seperti phoshate organic (phosphonates), Polymaleic acid (PMA), Sulfonated co-polymer, dsb.

Pengolahan Internal Ø Ø Oxygen scavengers (Pemakan Oksigen): seperti natrium sulfit, tannis, hidrazin, hidroquinon/progallol berbasis derivatif, hydroxylamine derivatif, asam askorbat derivatif, dll. Oxygen Scavengers ini, dikatalisasi ataupun tidak, akan mengurangi kadar oksigen terlarut dalam feed-water. Beberapa jenis dari oxygen scavenger ini juga berfungsi sebagai passivator untuk mempassivasi permukaan logam seperti Hydrazine, Hydroxylamine derivate, dll. Pilihan produk dan dosis yang diperlukan akan tergantung pada jenis alat mekanis yang digunakan (Deaeator atau Heating Tank) Anti foaming or anti priming agents : campuran bahan aktif permukaan yang mengubah tegangan permukaan cairan, menghilangkan busa dan mencegah terbawa air halus partikel.

Permasalahan BFW 1. Pembentukan Kerak Boiler • Kerak / deposit pada air umpan disebabkan oleh terbentuknya sendapan dari air, langsung pada permukaan perpindahan panas atau oleh suspensi air yang menempel pada permukaan logam menjadi keras atau lengket. • Pembentukan kerak menyebabkan kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam- garam karbonat dan silikat. Pengendalian gangguan ini dimaksudkan untuk mencegah pembentukan kerak Ca. CO 3 dengan menjaga agar kadar Ca dan alkalinitas dalam air sirkulasi cukup rendah, dan mencegah pengendapan kerak pada permukaan logam. Untuk maksud pertama dapat ditempuh dua cara, yaitu : (1) menurunkan konsentrasi air yang bersirkulasi (2) menambah asam, misalnya H 2 SO 4, agar p. H air di bawah 7 Untuk kedua cara tersebut dapat digunakan inhibitor kerak berupa chemicals seperti polifosfat, fosfonat, ester fosfonat dan poliacrylat.

Permasalahan BFW 2. Korosi pada boiler • Korosi disebabkan oleh kandungan oksigen terlarut pada air umpan. • Reaksi oksidasi menjadi semakin agresif bila mendapat energi panas menciptakan korosi pada permukaan logam. • Kerusakaan akibat korosi dapat terjadi pada drum boiler, header, dan pipa-2 kondensat. Pengendalian korosi dilakukan dengan cara menambahkan chemicals yang berfungsi sebagai inhibitor (penghambat). Inhibitor yang umum dipakai adalah polifosfat, kromat, dikromat, silikat, nitrat ferrosianida dan molibdat

Permasalahan BFW 3. Terjadinya carry over. • Carry over yang besar dihasilkan dari priming dan foaming. Faoming dapat digambarkan sebagai pembentukan sejumlah buih di dalam ketel, yang disebabkan oleh kesalahan gelembung-gelembung uap untuk bersatu dan pecah. Hal ini disertai oleh kenaikan kandungan uap air yang agak banyak di dalam uap yang dikeluarkan oleh ketel. • Priming adalah ditandai oleh sejumlah besar air yang keluar dari ketel bersama-sama dengan uap, umumnya dalam letupan-letupan yang tidak continue (intermittent) yang membahayakan pipa-pipa uap, turbine dan mesin-mesin. Hal ini dapat terjadi secara bersama-sama dngan foaming. Permukaan air ketel yang tinggi membantu terjadinya priming • Foaming dan priming umumnya disebabkan oleh konsentrasi bahan-bahan padat yang terlarut dan bahan-bahan padat yang mengendap tinggi, mungkin diiringi adanya minyak dan sabun di dalam air, dan mendadak kapasitas di dalam ketel berubah.

Permasalahan BFW Pencegahannya dapat dilakukan dengan: 1. Pemberian asam organik dan castrol oil (minyak jarak). 2. Garam barium 3. Polyamida, poly alkilene glicol. 4. Kontrol adanya lumpur dan kerak. 5. Kontrol alkalinitas dari air tersebut. Bila sudah terjadi foaming maka langkah pertama dapat yang kita lakukan untuk mengatasinya adalah dengan mengeluarkan air di dalam boiler ( blow down ) sampai foaming yang terjadi di dalam gelas penduga di rasa telah hilang

Kesimpulan Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah: 1. Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses 2. Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Secara umum persyaratan air pengisi boiler adalah 1. Air tidak boleh membentuk kerak / endapan yang membahayakan. 2. Air tidak boleh korosif terhadap dinding atau pipa – pipa boiler 3. Air tidak boleh mengakibatkan terjadinya “carry over”