Mencegah Korosi Boiler: Strategi Terbukti untuk Kualitas Air Masukan Unggul

Kegagalan boiler adalah kekhawatiran besar untuk pabrik pemanas dan listrik, dan korosi yang terkait dengan kualitas air boiler diketahui sebagai penyebab utama. Biaya total kegagalan tabung boiler di pabrik listrik diperkirakan sekitar $5 miliar per tahun (perhatikan bahwa angka ini berasal dari tahun 2009, jadi kemungkinan jauh lebih tinggi.) Untuk memastikan operasi aman jangka panjang boiler, kualitas air perlu terus dipertahankan dalam batas toleransi boiler.

Impuritas Air Masukan Boiler

Sumber air mengandung impuritas yang, pada tingkat tertentu, dapat sangat berbahaya. Pada suhu tinggi, bahkan jumlah jejak dari beberapa zat dalam air masukan dapat menyebabkan kerusakan parah pada peralatan dan pipa dalam waktu singkat. Zat padat terlarut atau ter suspend yang bermasalah, oksigen, karbon dioksida dan organik dapat menyebabkan penumpukan, kotoran dan korosi. Misalnya:

• Besi dapat menumpuk pada bagian internal boiler dan tabung, merusak peralatan downstream dan mempengaruhi kualitas beberapa proses manufaktur.
• Tembaga dapat menyebabkan endapan menempel di turbin tekanan tinggi, mengurangi efisiensi mereka dan memerlukan pembersihan yang mahal atau penggantian peralatan.
• Silika dapat menyebabkan penumpukan yang sangat keras, terutama dalam boiler tekanan tinggi.
• Kalsium dapat menyebabkan penumpukan dalam beberapa bentuk tergantung pada kimia air masukan boiler.
• Magnesium dapat menempel pada interior boiler dan tabung yang dilapisi, menarik lebih banyak zat padat dan berkontribusi pada penumpukan, terutama jika dikombinasikan dengan fosfat.
• Aluminium dapat menumpuk sebagai skala pada interior boiler dan dapat bereaksi dengan silika untuk meningkatkan kemungkinan penumpukan lebih lanjut.
• Kekerasan menyebabkan endapan dan skala pada bagian boiler dan pipa.
• Gas terlarut seperti oksigen dan karbon dioksida dapat menyebabkan korosi parah pada pipa dan bagian boiler.

Jenis korosi yang paling umum adalah serangan lubang karena oksigen terlarut. Ini ditandai dengan lubang kecil namun dalam yang menembus dinding tabung dan menyebabkan kegagalan pada akhirnya. Faktor yang mempengaruhi parnya meliputi konsentrasi oksigen terlarut, pH dan suhu. (Bacaan terkait: Cara Mengenali, Mencegah dan Mengobati Korosi Lubang dengan Efektif.)

Untuk mencegah korosi, air boiler perlu sedikit alkaline dan tidak asam. Keasaman yang tidak tepat dan air sedikit alkaline dapat melarutkan logam dan film pelindung pada permukaan logam.

Serangan asam terjadi jika pH jatuh di bawah 8.5. Dalam kondisi ini, bahan rentan terhadap penipisan permukaan yang disebabkan oleh penggerusan. Area mana pun yang tegang akan paling rentan dalam jenis serangan ini.

Serangan alkali terjadi jika pH di atas 12.9, dan sering ditemukan pada suhu tinggi yang melibatkan boiler yang dirawat fosfat. Endapan di area transfer panas tinggi dapat menyingkirkan film magnetit dari bahan dasar.

Pengalir Buih

Pengalir buih disebabkan oleh impuritas boiler normal yang terlalu terkonsentrasi, over-treatment dengan kimia atau pengenalan tidak sengaja organik (lemak atau minyak) ke dalam air masukan boiler atau pengembalian kondensat. Buih di dalam boiler dengan mudah terpaksa keluar dari outlet uap boiler dan dapat menyebabkan kerusakan besar. Water hammer dalam garis uap, erosi dalam pipa uap, dan peristiwa air rendah boiler adalah contohnya.

Figure 1. Video describing boiler operation.

Sistem Pengolahan Air Masukan Boiler

Sistem pengolahan air masukan boiler terdiri dari beberapa teknologi individual yang mengatasi kondisi air masukan untuk memenuhi persyaratan boiler tertentu. Sistem perawatan terdiri dari komponen yang diperlukan untuk menghapus impuritas yang selalu hadir terlepas dari sumber. Sistem pengolahan air masukan boiler dasar biasanya mencakup beberapa jenis koagulasi, filtrasi, pertukaran ion, dealkalisasi, deaerasi dan proses membran seperti osinosis terbalik. Komponen-komponen ini dijelaskan dalam bagian-bagian berikut. (Bacaan terkait: Cara Menghindari Korosi Berbasis Chelant dalam Pipa Air Boiler.)

Koagulasi dan Penurunan Kimia

Setelah semua benda besar dikeluarkan dari sumber air asli, berbagai kimia ditambahkan ke tank reaksi untuk menghapus zat padat ter suspend massal dan berbagai kontaminan lainnya. Proses ini dimulai dengan serangkaian reaktor pencampuran, yang biasanya satu atau dua reaktor yang menambahkan kimia spesifik untuk mengeluarkan semua partikel halus dalam air dengan menggabungkannya menjadi partikel lebih berat melalui koagulasi yang kemudian mengendap dan menyusut.

Filtrasi dan Ultra-filtrasi

Langkah berikutnya umumnya adalah menjalankan air melalui filtrasi untuk menghapus partikel ter suspend seperti sedimen, kekeruhan dan beberapa jenis organik. Sering kali berguna untuk melakukan ini awal dalam proses, karena penghapusan zat padat ter suspend hulu dapat membantu melindungi membran dan resin pertukaran ion dari kotoran lebih lanjut dalam proses pra-pengolahan.

Penyangangan Pertukaran Ion

Resin penyangangan dapat digunakan untuk mengatasi kekerasan tinggi yang mengandung bicarbonat, sulfat, klorida atau nitrat. Prosedur ini menggunakan proses pertukaran ion kation asam kuat, di mana resin diisi dengan ion natrium. Air keras melalui penyangang, dan kalsium dan magnesium bertukar tempat dengan ion natrium. Ion natrium dipegang longgar dan dengan 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 impuritas yang dapat menyebabkan buih, korosi dan kerapuhan. Dealkalisasi klorida natrium menggunakan resin pertukaran anion kuat untuk mengganti bicarbonat, sulfat dan nitrat dengan anion klorida.

Osinosis Terbalik dan Nano-filtrasi

Osinosis terbalik (RO) dan nano-filtrasi (NF) memaksa air tekanan melalui membran semipermeabel, menangkap kontaminan seperti bakteri, garam, organik, silika dan kekerasan, sambil memungkinkan air terkonentrasi dan bersih melalui. Unit filtrasi ini sebagian besar digunakan pada boiler tekanan tinggi di mana konsentrasi zat padat ter suspend dan terlarut perlu dipertahankan sangat rendah.

Deaerasi atau Degasifikasi

Kondensat yang dikembalikan akan mencampur dengan air make-up yang telah dirawat dan masuk ke proses deaerasi atau degasifikasi. Jejak oksigen dan karbon dioksida dapat sangat korosif terhadap peralatan dan pipa boiler. Oleh karena itu, menghilangkan gas-gas ini ke tingkat yang dapat diterima sangat penting untuk memaksimalkan umur pakai dan keamanan sistem boiler. Ada beberapa jenis perangkat deaerasi yang hadir dalam berbagai konfigurasi, tetapi deaerator tipe tisu atau spray untuk degasifikasi atau penyerap oksigen adalah jenis yang paling umum.

Boiler Tekanan Tinggi dan Tekanan Rendah

Persyaratan kualitas air masukan bergantung pada tekanan dan debit aliran. Untuk tekanan tertentu, ada tingkat kontaminan maksimum, dan seiring bertambahnya tekanan semakin kritis untuk pengolahan air yang menyeluruh yang menghasilkan air berkualitas tinggi.

Boiler tekanan rendah (600 PSI dan lebih rendah) dan air dengan jumlah total zat padat terlarut (TDS) yang rendah biasanya hanya memerlukan filtrasi sederhana dan penyangangan air. Seperti yang mungkin ditentukan oleh kimia air, atau seiring bertambahnya tekanan, dealkalisasi mungkin diperlukan.

Boiler tekanan tinggi (600 PSI dan lebih tinggi) biasanya memerlukan beberapa jenis demineralisasi, pertukaran ion atau perangkat polishing berbasis resin atau mixed-bed. Osinosis terbalik yang digunakan dalam kombinasi dengan teknologi polishing sangat populer di mana air dengan kemurnian sangat tinggi diperlukan.

Pengujian dan Kontrol Kualitas Air Masukan

Mencegah dan meminimalkan proses korosi dalam boiler sangat penting di industri tenaga termal. Kualitas air masukan harus dipertahankan pada tingkat yang sesuai dengan standar desain, diikuti dengan mencatat fluktuasi apa pun dalam parameter yang diukur. Ada instrumen analitik online dan offline yang sensitif yang dapat digunakan untuk mengukur parameter diagnostik kunci yang krusial untuk keamanan dan kinerja boiler.

Mengetahui posisi kualitas sumber air masukan dalam hubungan dengan kualitas air yang diperlukan untuk boiler tertentu sangat penting, karena pengolahan air yang tidak memadai dapat menyebabkan penumpukan, korosi dan kotoran pada boiler dan peralatan downstream.