Artikel berikut mungkin sesuai dengan kebutuhan dan masalah di lndustri Anda:
– Prinsip Deaerasi air
– Metode deareasi vakum
– Perlengkapan deaerasi
– Mengecek kinerja unit deaerator

Semoga artikel ini membantu Anda.

BAB 10 DEAERASI AIR UMPAN BOILER

Gas terlarut yang umum terdapat di dalam air dapat menyebabkan masalah korosi yang cukup serius. Sebagai contoh, oksigen yang terkandung di dalam air dapat membentuk lubang-lubang yang parah pada permukaan (disebut juga pitting), sebab lubang-lubang tersebut secara alami akan terlokalisasi di suatu titik di cara kerja deaerator sebuah permukaan (dapat dilihat pada Gambar 10.1).

Gambar 10.1 Korosi pada pipa air umpan boiler karena oksigen.

Agar kualitas air umpan memenuhi standar industri yang ditentukan, khususnya mengenai kandungan oksigen dan logam oksida, diperlukan proses oksigen removal yang menyeluruh. Hal ini dicapai hanya dengan menjalankan proses deaerasi mekanikal yang efisien, serta dibantu dengan penambahan bahan kimia oxygen scavenger yang terkontrol.

Berikut adalah beberapa prinsip dalam menjalankan deaerasi mekanikal untuk air umpan boiler.

  1. kelarutan gas dalam liquid berbanding lurus dengan tekanan parsial gas pada permukaan liquid
  2. kelarutan gas dalam liquid menurun seiring dengan peningkatan temperatur liquid (lihat Gambar 10.2)
  3. efisiensi removal oksigen meningkat ketika liquid dan gas tercampur secara menyeluruh

Kelarutan gas di dalam liquid dapat ditunjukkan dengan Hukum Henry:

Dengan

            Ctotal       =          konsentrasi total gas di dalam larutan

            P          =          tekanan parsial gas di atas larutan

            K         =          konstansta Henry

Gambar 10.2 Kelarutan oksigen vs. temperatur.

Contoh, oksigen sejumlah 8 ppm dapat terlarut di dalam air ketika tekanan parsial oksigen adalah 0,2 atm (0,21 kg/cm2); namun hanya sebanyak 4 ppm oksigen yang dapat terlarut jika tekanan parsial oksigen dikurangi menjadi 0,1 atm (0,10 kg/ cm2). Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Berdasarkan teori Hukum Henry, gas yang terlarut dapat dihilangkan dari air dengan cara menurunkan tekanan parsial gas tersebut pada atmosfer yang kontak dengan liquid. Hal itu dapat dilakukan dengan dua cara:

  • Sistem dibuat vakum dan gas yang tidak diinginkan dikeluarkan
  • Gas lain dimasukkan ke dalam sistem sementara gas yang tidak diinginkan dikeluarkan cara kerja deaerator

Metode deaerasi vakum telah banyak digunakan dalam sistem distribusi air, sedangkan deaerasi bertekanan (menggunakan steam sebagai gas purging) umum digunakan dalam penyiapan air umpan boiler. Steam dipilih sebagai gas untuk purging berdasarkan beberapa alasan:

  • steam mudah didapatkan
  • Steam dapat memanaskan air dan mengurangi kelarutan oksigen
  • Steam tidak mengontaminasi air
  • Hanya sedikit steam yang harus dikeluarkan, sebab steam itu sendiri akan terkondensasi menjadi air dan bercampur dengan air yang terdeaerasi sebelumnya.

Untuk melakukan deaerasi pada air umpan boiler, air disemprotkan ke dalam steam atmosfer. Dengan begitu, suhu air akan meningkat hingga beberapa derajat dan mencapai kondisi suhu saturated steam. Kelarutan oksigen dalam air pada kondisi ini menjadi sangat rendah, sehingga 97 – 98% oksigen terlarut akan terbebas menuju steam dan dapat dikeluarkan dari sistem dengan venting. Oksigen yang tersisa dalam air, meskipun kondisinya tidak terlarut dalam keadaan setimbang, masih tidak dapat dikeluarkan dari air. Oleh karena itu, air yang lewat ke dalam section pemanasan unit deaerator harus dikontakkan secara efektif dengan steam untuk memaksimalkan proses penghilangan oksigen. Adanya tekanan boiler rendah dengansoftened water sebagai make up. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

 

Equipment
Fungsi utama unit deaerator adalah untuk menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, khususnya oksigen, ke level yang terendah, dengan cara meningkatkan temperatur air. Hingga pada akhirnya efisiensi termal suatu pabrik dapat meningkat. Selain itu, deaerator juga dapat menjadi tempat penyimpanan air umpan boiler dan menciptakan kondisi yang tepat untuk suction pompa air umpan boiler. 

Unit deaerator bertekanan, atau deaerating heaters, dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis kategori: tipe tray dan tipe spray (lihat Gambar 10.3). Deaerator tipe tray terkadang disebut juga tipe “spraytray” sebab air dikeluarkan melalui nozzle atau spray valve. Sedangkan tipe spray, sering disebut sebagai tipe “sprayscrubber” karena terdapat bagian terpisah untuk proses scrubbing, dimana kontak antara air dan steam dapat terjadi lagi setelah proses spraying.

Gambar 10.3 Pemanas deaerasi horizontal tipe spray-tray dengan tangki penyimpanan.

Pemanas deaerasi tipe tray, seperti dapat dilihat pada Gambar 10.4 dan 10.5, terdiri dari beberapa bagian, yaitu shell, spray nozzle untuk menyemprot dan mendistribusikan air, venting kondensor direct-contact, tray stacks, dan dinding pelindung antar chamber. Meskipun bagian shell terbuat dari material carbon steel, bagian-bagian lain seperti spray nozzle, venting kondensor, tray, dan dinding antar chamber terbuat dari stainless steel yang lebih tahan akan korosi.cara kerja deaerator Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Gambar 10.4 Pemanas deaerasi tipe Tray, horizontal.
Gambar 10.5 Pemanas deaerasi tipe tray, vertical

Pemanas deaerasi tipe tray, seperti dapat dilihat pada Gambar 10.4 dan 10.5, terdiri dari beberapa bagian, yaitu shell, spray nozzle untuk menyemprot dan mendistribusikan air, venting kondensor direct-contact, tray stacks, dan dinding pelindung antar chamber. Meskipun bagian shell terbuat dari material carbon steel, bagian-bagian lain seperti spray nozzle, venting kondensor, tray, dan dinding antar chamber terbuat dari stainless steel yang lebih tahan akan korosi.

Pengoperasian deaerator ini diilustrasikan seperti pada Gambar 10.5. Air yang mengalir masuk ke deaerator dilewatkan pada spray nozzle dan disemprotkan ke dalam steam atmosphere, dimana secara alami suhunya akan meningkat hingga masuk dalam rentang suhu saturasi steam. Umumnya gas noncondensable (oksigen dan karbon dioksida bebas) langsung terlepas menuju steam ketika air disemprotkan di dalam deaerator. Dengan adanya seal, air yang sudah bersih dari gas pada tray stack water dapat terhindar dari kemungkinan terkontaminasi lagi dengan gas pada spray section.

Pada section tray, air turun dari satu tray ke tray lainnya, terpecah menjadi bulir-bulir kecil atau lapisan tipis yang kemudian dapat kontak dengan steam. Steam memanaskan air hingga ke suhu saturasi steam, lalu memisahkan oksigen dari air hingga oksigen yang tersisa sangat sedikit. Air yang sudah terdeaerasi turun ke bagian penyimpanan di bagian bawah, dimana terdapat steam blanket untuk menghindari kontaminasi. cara kerja deaerator

Steam masuk ke unit deaerator melalui port yang ada pada kompartemen tray, lalu mengalir turun melewati tray stack, parallel dengan aliran air. Pada section tersebut terjadi sedikit kondensasi steam seiring dengan peningkatan suhu air menuju temperatur saturasi steam. Sedangkan sisa steam nya, dapat menyapu air yang turun dari bagian atas.

Saat meninggalkan kompartemen tray, steam mengalir ke atas di antara shell dan dinding antar chamber menuju spray section. Sebagian besar steam akan terkondensasi dan menjadi bagian dari air yang sudah terdeaerasi. Sebagian kecil lainnya yang mengandung gas noncondensable, akan terbuang dari air, dan dikeluarkan melalui venting. Oleh sebab itu, proses venting harus dilakukan secara memadai untuk menyempurnakan proses deaerasi ini.

Seperti disebutkan, umumnya deaerator tipe spray dan tipe tray menggunakan spray nozzle ber-spring, membuat air yang masuk dapat terdistribusi secara merata (lihat Gambar 10.6). Spray valve yang terbaru didesain supaya dapat menghasilkan semburan air yang seragam terlepas dari kondisi beban yang bervariasi dan dapat menghasilkan kontak air-steam yang lebih efisien. Valve tersebut juga didesain dapat membuat air teratomisasi menjadi bulir-bulir yang sangat kecil sehingga laju transfer panas dapat meningkat dan proses scrubbing oksigen pada air inlet berjalan efisien. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Gambar 10.6 Deaerator spray nozzle/valve.

Steam yang mengalir melalui tray stack bisa bepola cross flow, counter-current, atau co-current terhadap air. Air terdeaerasi biasanya disimpan pada tangki terpisah, seperti pada Gambar 10.4. cara kerja deaerator

Pemanas Deaerator tipe spray tersusun atas shell, spring-loaded spray valve, venting kondensor direct-contact, dan steam scrubber untuk final deaerasi. Spray valve inlet dan kondensor directcontact terbuat dari material stainless steel; sedangkan shell dan steam scrubber dapat terbuat dari carbon steel.

Air inlet disemprotkan ke dalam steam atmospheric sehingga suhunya meningkat hingga suhu saturasi steam. Sebagian besar gas noncondensable terpisah menuju steam, sedangkan air yang memanas mengalir ke water seal dan terpisah menuju bagian terendah dari steam scrubber.

Air yang berkontak dengan steam akan mengalami scrubbing dan pemanasan hingga temperatur saturasi yang berlaku pada saat itu. Kontak air-steam yang intens dalam scrubber akan efektif dalam meluruhkan gas terlarut dari dalam air. Seiring dengan campuran air-steam yang naik di dalam scrubber, air terdeaerasi akan bersuhu sedikit lebih tinggi dari suhu saturasi, karena terdapat sedikit pressure loss pada proses itu. Akan terjadi proses flashing dalam jumlah kecil, yang mana dapat membantu proses keluarnya gas-gas terlarut. Air terdeaerasi akan mengalir dari steam scrubber menuju bagian penyimpanan di bagian bawah.

Steam masuk ke dalam deaerator melalui bagian sampingnya dan mengalir ke arah steam scrubber. Bila dibandingkan dengan air, steam memiliki volume yang lebih besar, sehingga proses scrubbing dapat berjalan dengan baik. Steam tersebut, setelah mengalir melalui scrubber, akan melewati bagian spray heater untuk memanaskan air yang akan masuk. Sebagian besar steam akan mengalami kondensasi, dan berubah menjadi air yang kemudian menyatu dengan air terdeaerasi. Sebagian kecil lainnya kemudian dilepaskan ke atmosfer untuk membuang gas noncondensable.

Pada bagian atomisasi-jet di deaerator tipe spray, air yang masuk disemprotkan ke dalam steam atmospheric. Disini, air dipanaskan hingga tercapai suhu yang cukup untuk melepaskan sebagian besar gas noncondensable. Kemudian, air dialirkan ke steam jet berkecepatan tinggi. Air menabrak baffle kemudian teratomisasi menjadi bulir-bulir yang kecil. Steam kecepatan tinggi itu akan memanaskan air hingga ke suhu saturasinya, lalu mengeluarkan oksigen dari air hingga tersisa sangat sedikit oksigen.

Tipe lain equipment deaerator yang tidak umum ditemukan pada industri, misalnya adalah deaerator tipe film dan tipe bubbling deaerator. cara kerja deaerator

Dalam deaerator tipe film, air mengalir di sepanjang permukaan, seperti pada Raschig ring, dalam bentuk lapisan tipis, yang mengalir secara counter current dengan aliran steam. Oksigen dihilangkan di sepanjang permukaan tersebut. Air kemudian dikumpulkan pada celah-celah  yang berjarak sama.

Dalam deaerator tipe bubbling, oksigen dihilangkan setelah dilakukan proses pemanasan air, dimana air dan steam dikontakkan pada sepanjang pelat perforatedBolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Kondensor Deaerasi

Pada stasiun pembangkit daya, kondensor utama pada turbin memiliki ejector udara untuk menghilangkan gas-gas terlarut. Terkadang, unit deaerator bertekanan dihilangkan dari siklus air umpan. Namun, hal ini dapat menimbulkan bahaya apabila terjadi kebocoran udara ke dalam sistem, baik pada saat start-up/shutdown, maupun pada saat kondensor beroperasi pada beban rendah. Hal ini mungkin memerlukan steam blanketing dan peningkatan bahan kimia deaerasi.

Deaerasi Vakum
Deaerasi vakum dijalankan pada temperatur di bawah titik didih atmosferik. Tujuannya adalah untuk menurunkan laju korosi pada sistem distribusi air. Kondisi vakum diaplikasikan pada sistem supaya air dapat mencapai temperatur saturasinya. Spray nozzle memecah air menjadi partikel-partikel kecil sehingga gas-gas terlarut dapat terpisah dari air lalu dapat dibuang melalui venting. 
cara kerja deaerator

Air inlet masuk akan melewati spray nozzle dan jatuh ke bagian kolom yang berisi Raschig Ring atau packing sintesis jenis lainnya. Dengan demikian, air dapat membentuk lapisan film tipis dan droplet, yang akan menunjang proses pelepasan gas terlarut. Gas-gas yang terlepas serta uap air dibuang melalui vakum, yang dipertahankan oleh steam jet eductor atau pompa vakum, tergantung dari ukuran sistem. Dalam mengurangi oksigen, Deaerator Vakum bekerja kurang efisien dibandingkan dengan unit deaerator bertekanan. Deaerator Vakum umumnya seperti pada Gambar 10.7.

Gambar 10.7 Vacuum degassifier.

Pertimbangan penting
Air inlet yang masuk ke unit deaerator harus bersih dari kandungan suspended solid, supaya tidak menyumbat spray valve dan port distributor aliran, serta tray pada deaerator. Selain itu, pada spray valve, port, dan tray deaerator mungkin akan tersumbat oleh scaling yang terbentuk ketika air yang diolah memiliki kandungan hardness dan alkalinity yang tinggi.

Deaerator bertekanan akan menurunkan level oksigen ke level yang sangat rendah. Namun begitu, masih ada sebagian kecil oksigen yang tertinggal, dan akan menyebabkan korosi pada sistem. Oleh karena itu, dalam pengoperasiannya, penambahan senyawa kimia tambahan seperti oxyigen scavenger lebih baik dilakukan. Contoh oxyigen scavenger yang umum adalah sodium sulfit atau hydrazine, atau bahan lainnya seperti organic volatile oxyigen scavengercara kerja deaerator

Dalam deaerasi, karbondioksida-bebas juga akan terbuang, namun karbondioksida terikat tidak (hanya sebagian kecil yang terbuang). Sebagian besar karbondioksida terikat akan terlepas dengan steam pada boiler dan kemudian terlarut ke dalam kondensat. Inilah yang akan sering menimbulkan masalah korosi. Untuk mengontrolnya, dapat digunakan bahan volatile neutralizing amine, filming amines, dan metal oxide conditioners.

Pemantauan Kinerja
Deaerator bertekanan, yang umumnya digunakan untuk mempersiapkan air umpan boiler, akan memproduksi air terdeaerasi dengan kandungan oksigen yang sangat rendah dan bebas dari karbondioksida. Vendor biasanya akan memberikan garansi level oksigen kurang dari 0,005 cm3/L (7 ppb).

Deaerator vakum, yang umumnya digunakan untuk melindungi jalur distribusi air, tidak didesain untuk deaerasi sebesar deaerator bertekanan. Umumnya, level oksigen hanya turun sampai 0,25 – 0,50 cm3/L (330 – 650 ppb).

Untuk memastikan removal oksigen berjalan maksimal, pemantauan oksigen terlarut secara kontinyu maupun secara berkala pada efluen deaerator merupakan hal yang penting. Alat oksigen meter on-line umumnya direkomendasikan untuk memantau oksigen secara kontinyu (Gambar 10.8). Untuk menguji performa deaerator, injeksi bahan kimia oxygen scavenger dihentikan sementara. cara kerja deaerator Penggantian tube pada boiler karena mengalami kerusakan

Gambar 10.8 Orbisphere continuous oxygen meter.

Cek secara berkala kinerja unit deaerator. Pastikan unit deaerator tidak dioperasikan diatas kapasitas normalnya. Periksa sistem dari kemungkinan terjadinya water hammer dan thermal stress, yang dapat timbul karena kondensat dingin. Inspeksi off-line secara menyeluruh sebisa mungkin harus dilakukan secara berkala dengan memeriksa hal-hal sebagai berikut:

  • Regulating valve air inlet dan level kontrol tangki storage
  • Alarm tinggi dan rendah untuk level kontrol tangki storage
  • valve overflow dan controller untuk pencegahan level air yang tinggi
  • Pressure Reducing Valve steam untuk mempertahankan tekanan minimum deaerator yang dibutuhkan
  • Safety Relief Valve
  • Temperature gauge dan pressure gauge untuk memantau makeup water, deaerator, dan storage tank dengan baik
  • Kekuatan venting steam untuk pembuangan gas dan venting kondensor
  • Kekuatan baffle inlet steam
  • Pengendapan deposit dan operasi spray valve inlet
  • Posisi tray yang tepat
  • Area welding pada titik kerusakan (biasanya cracking)

Referensi:
Suez Water Technologies & Solutions. “Handbook of Industrial Water Treatment”cara kerja deaerator

Jl. Pelajar Pejuang 45 No. 43
Kota Bandung, Jawa Barat

WA  : 082237062772
Telp : 0227317077

Copyright 2021 solusitirtaoptima.com