Cara Meningkatkan Kualitas Air Umpan untuk Mencegah Korosi Boiler

Kegagalan boiler merupakan masalah utama untuk pemanas dan pembangkit listrik, dan korosi yang terkait dengan kualitas air boiler diketahui sebagai penyebab utama. Total biaya kegagalan tabung boiler di pembangkit listrik diperkirakan sekitar $5 miliar per tahun (perhatikan bahwa angka ini dari tahun 2009, jadi kemungkinan akan jauh lebih tinggi.) Untuk memastikan pengoperasian boiler yang aman dalam jangka panjang, kualitas air perlu terus dipertahankan dalam persyaratan toleransi boiler.

Kotoran Air Umpan Boiler

Sumber air mengandung kotoran yang, pada tingkat tertentu, bisa sangat berbahaya. Pada suhu tinggi, bahkan sejumlah kecil zat tertentu dalam air umpan dapat menyebabkan kerusakan parah pada peralatan dan pipa dalam waktu singkat. Padatan terlarut atau padatan tersuspensi yang bermasalah, oksigen, karbon dioksida, dan bahan organik dapat menyebabkan kerak, pengotoran, dan korosi. Misalnya:

• Besi dapat mengendap di bagian dan tabung boiler internal, merusak peralatan hilir, dan memengaruhi kualitas proses manufaktur tertentu.
• Tembaga dapat menyebabkan endapan mengendap di turbin bertekanan tinggi, menurunkan efisiensinya, dan membutuhkan pembersihan atau penggantian peralatan yang mahal.
• Silika dapat menyebabkan penskalaan yang sangat keras, terutama pada boiler bertekanan tinggi.
• Kalsium dapat menyebabkan penskalaan dalam beberapa bentuk tergantung pada kimia air umpan boiler.
• Magnesium dapat menempel pada bagian dalam ketel dan tabung berlapis, menarik lebih banyak padatan dan berkontribusi terhadap kerak, terutama jika dikombinasikan dengan fosfat.
• Aluminium dapat mengendap sebagai kerak pada interior boiler dan dapat bereaksi dengan silika untuk lebih meningkatkan kemungkinan penskalaan.
• Kekerasan menyebabkan endapan dan kerak pada bagian boiler dan pipa.
• Gas terlarut seperti oksigen dan karbon dioksida dapat menyebabkan korosi parah pada pipa dan komponen boiler.

Jenis korosi yang paling umum adalah serangan pitting karena oksigen terlarut. Hal ini ditandai dengan lubang kecil tapi dalam yang menembus dinding tabung dan akhirnya menyebabkan kegagalan. Faktor-faktor yang mempengaruhi keparahan termasuk konsentrasi oksigen terlarut, pH dan suhu. (Bacaan terkait:Cara Efektif Mengenali, Mencegah, dan Mengobati Korosi Pitting.)

Untuk mencegah korosi, air boiler harus agak basa dan tidak asam. Keasaman yang tidak tepat dan air yang sedikit basa dapat melarutkan logam dan lapisan pelindung pada permukaan logam.

Serangan asam terjadi jika pH turun di bawah 8,5. Dalam kondisi ini, bahan rentan terhadap penipisan permukaan yang disebabkan oleh etsa. Area stres mana pun akan menjadi yang paling rentan dalam jenis serangan ini.

Serangan kaustik terjadi jika pH di atas 12,9, dan sering ditemui pada suhu tinggi yang melibatkan boiler yang diolah dengan fosfat. Endapan di area perpindahan panas tinggi dapat melucuti film magnetit dari bahan dasarnya.

Berbusa Bawaan

Bawaan berbusa disebabkan oleh kotoran boiler normal menjadi terlalu pekat, perlakuan berlebihan dengan bahan kimia atau masuknya bahan organik (gemuk atau oli) secara tidak sengaja ke dalam air umpan boiler atau pengembalian kondensat. Busa di dalam boiler dengan mudah dipaksa keluar dari outlet uap boiler dan dapat menyebabkan kerusakan besar. Palu air di saluran uap, erosi pada pipa uap, dan kejadian air rendah boiler adalah contohnya.

Gambar 1. Video yang menjelaskan pengoperasian boiler.

Sistem Pengolahan Air Umpan Boiler

Sistem pengolahan air umpan boiler terdiri dari beberapa teknologi individual yang menangani kondisi air umpan untuk memenuhi persyaratan boiler tertentu. Sistem perawatan terdiri dari komponen yang diperlukan untuk menghilangkan kotoran yang selalu ada terlepas dari sumbernya. Sistem pengolahan air umpan boiler dasar biasanya mencakup beberapa jenis koagulasi, filtrasi, pertukaran ion, dealkalinasi, deaerasi dan proses membran seperti osmosis balik. Komponen-komponen ini dijelaskan di bagian berikut. (Bacaan terkait:Cara Menghindari Korosi Berbasis Chelant pada Pipa Air Boiler.)

Koagulasi dan pengendapan kimia

Setelah semua benda besar dikeluarkan dari sumber air aslinya, berbagai bahan kimia ditambahkan ke tangki reaksi untuk menghilangkan padatan tersuspensi curah dan berbagai kontaminan lainnya. Proses ini dimulai dengan bermacam-macam reaktor pencampur, yang biasanya satu atau dua reaktor yang menambahkan bahan kimia tertentu untuk menghilangkan semua partikel halus di dalam air dengan menggabungkannya menjadi partikel yang lebih berat melalui koagulasi yang akhirnya mengendap dan mengendap.

Filtrasi dan ultra-filtrasi

Langkah selanjutnya umumnya mengalirkan air melalui penyaringan untuk menghilangkan partikel tersuspensi seperti sedimen, kekeruhan dan jenis bahan organik tertentu. Hal ini sering berguna untuk melakukan ini di awal proses, karena penghilangan padatan tersuspensi di bagian hulu dapat membantu melindungi membran dan resin penukar ion dari pengotoran di kemudian hari dalam proses praperlakuan.

Pelunak pertukaran ion

Sebuah resin pelunakan dapat digunakan untuk mengatasi kekerasan tinggi yang mengandung bikarbonat, sulfat, klorida atau nitrat. Prosedur ini menggunakan proses pertukaran kation asam kuat, dimana resin diisi dengan ion natrium. Air sadah melewati pelembut, dan kalsium dan magnesium bertukar tempat dengan ion natrium. Ion natrium terikat secara longgar dan mudah digantikan oleh ion kalsium dan magnesium. Selama proses ini, ion natrium “bebas” dilepaskan ke dalam air.

Dealkalisasi

Dealkalisasi dapat mengurangi alkalinitas atau pH, yang merupakan pengotor yang dapat menyebabkan pembusaan, korosi dan embrittlement. Dealkalisasi natrium klorida menggunakan resin penukar anion yang kuat untuk menggantikan bikarbonat, sulfat, dan nitrat untuk anion klorida.

Reverse osmosis dan nanofiltrasi

Reverse osmosis (RO) dan nanofiltrasi (NF) memaksa air bertekanan melalui membran semipermeabel, menjebak kontaminan seperti bakteri, garam, organik, silika, dan kesadahan, sambil membiarkan air murni yang terkonsentrasi masuk. Unit filtrasi ini sebagian besar digunakan dengan boiler bertekanan tinggi di mana konsentrasi padatan tersuspensi dan terlarut harus dijaga sangat rendah.

Deaerasi atau degasifikasi

Kondensat yang dikembalikan akan bercampur dengan air make up yang telah diolah dan memasuki proses deaerasi atau degasifikasi. Setiap jejak oksigen dan karbon dioksida bisa sangat korosif terhadap peralatan boiler dan perpipaan. Oleh karena itu, menghilangkan gas-gas ini ke tingkat yang dapat diterima sangat penting untuk memaksimalkan masa pakai dan keamanan sistem boiler. Ada beberapa jenis perangkat deaerasi yang tersedia dalam berbagai konfigurasi, tetapi deaerator jenis baki atau semprotan untuk degasifikasi atau pemulung oksigen adalah jenis yang paling umum.

Boiler Tekanan Tinggi dan Tekanan Rendah

Persyaratan kualitas air umpan tergantung pada tekanan dan laju aliran. Untuk tekanan tertentu, terdapat tingkat kontaminan maksimum, dan dengan meningkatnya tekanan, menjadi lebih penting untuk pengolahan air menyeluruh yang menghasilkan air berkualitas lebih tinggi.

Boiler bertekanan rendah (600 PSI dan lebih rendah) dan air dengan jumlah total padatan terlarut (TDS) yang rendah biasanya hanya memerlukan penyaringan sederhana dan pelunakan air. Karena kimia air mungkin menentukan, atau saat tekanan meningkat, dealkalizer mungkin diperlukan.

Boiler bertekanan tinggi (600 PSI dan lebih tinggi) biasanya memerlukan beberapa jenis demineralisasi, pertukaran ion atau sandwich berbasis resin atau perangkat pemoles unggun campuran. Reverse osmosis yang digunakan dalam kombinasi dengan teknologi pemolesan sangat populer di mana air dengan kemurnian sangat tinggi diperlukan.

Pengujian dan Kontrol Kualitas Air Umpan

Mencegah dan meminimalkan proses korosi pada boiler sangat penting dalam industri tenaga panas. Kualitas air umpan harus dipertahankan pada tingkat yang sesuai dengan standar desain, diikuti dengan mencatat fluktuasi parameter yang diukur. Terdapat instrumen analitik sensitif online dan offline yang dapat digunakan untuk mengukur parameter diagnostik utama yang penting untuk keselamatan dan kinerja boiler.

Mengetahui posisi kualitas sumber air umpan dalam kaitannya dengan kualitas air yang dibutuhkan untuk boiler tertentu sangat penting, karena pengolahan air yang tidak memadai dapat menyebabkan kerak, korosi, dan pengotoran pada boiler dan peralatan hilir.