Artikel berikut mungkin sesuai dengan kebutuhan dan masalah di lndustri Anda:
– Mengetahui deposisi pada turbin
– Mengetahui penyebab deposisi turbin
– memahami dampak erosi
– memahami dampak korosi
– dampak penguapan garam air boiler

Semoga artikel ini membantu Anda.

BAB 18 DEPOSISI PADA TURBIN UAP, EROSI, DAN KOROSI

Perkembangan turbin uap modern dan berefisiensi tinggi telah menyebabkan peningkatan masalah pengendapan, erosi, dan korosi. Toleransi yang ketat pada turbin, penggunaan baja berkekuatan tinggi, dan uap tidak murni semuanya berkontribusi pada kondisi ini.

DEPOSISI PADA TURBIN
Meskipun beberapa faktor mempengaruhi pembentukan endapan pada komponen turbin, efek umumnya tetap sama apapun penyebabnya. Bentuk endapan yang melekat di saluran uap, menghancurkan bentuk asli nozel dan bilah turbin. Endapan ini, seringkali bersifat kasar atau tidak rata di permukaan, meningkatkan resistansi terhadap aliran steam. Distorsi saluran uap mengubah kecepatan dan penurunan tekanan uap, mengurangi kapasitas dan efisiensi turbin. Jika kondisinya parah, endapan dapat menyebabkan dorongan rotor yang berlebihan. Deposisi yang tidak rata dapat membuat rotor turbin tidak seimbang, sehingga menyebabkan masalah getaran. 
pengertian deposisi . adanya kenaikan tekanan boiler dari medium ke tinggi dengan make up demin water

Saat endapan menumpuk pada bilah turbin, tekanan stage meningkat. Gambar 18.1 menunjukkan efek penumpukan endapan bertahap pada tekanan stage. Endapan tersebut disebabkan oleh penggunaan air yang terkontaminasi. Dalam kondisi kotor, turbin 30 MW ini kehilangan lebih dari 5% kapasitas pembangkitnya.

Gambar 18.1 Air yang terkontaminasi mengotori turbin 30 MW ini, meningkatkan tekanan stage dan menurunkan kapasitas lebih dari 5% selama periode 15 bulan
Gambar 18.2 Turbin yang dipaksa berhenti beroperasi

Endapan pada turbin dapat terakumulasi dalam waktu yang sangat singkat ketika kemurnian uap buruk. Turbin yang ditunjukkan pada Gambar 18.2 dipaksa berhenti beroperasi oleh pengendapan hanya 3 bulan setelah dioperasikan. Air boiler yang terbawa, akibat peralatan pemisahan uap-air yang tidak memadai di dalam boiler, menyebabkan masalah endapan turbin ini. pengertian deposisi 

Sifat endapan silika yang ditemukan pada bilah turbin sangat bervariasi. Tabel 18.1 mencantumkan sejumlah senyawa silika yang telah diidentifikasi dalam berbagai studi deposisi bilah turbin. Dari jumlah tersebut, silika amorf (SiO2) adalah yang paling umum. adanya kenaikan tekanan boiler dari medium ke tinggi dengan make up demin water

Tabel 18.1 Endapan silikat yang ditemukan di turbin uap.

SiO2

silika

Na2SiO3

sodium silikat

Na2SiO3 5H2O

sodium metasilikat pentahidrat

Na2SiO3 9H2O

sodium metasilikat nonahidrat

NaAlSiO4

sodium aluminum silikat

Na4AlSi3O12(OH)

sodium aluminum silikat hidroksida

Na4Al6SO4(SiO4)8

sodium aluminum sulfat silikat

NaFeSi2O6

sodium besi silikat

Na3[Cl(AlSiO4)6]

sodium kloroheksaaluminum silikat

KAlSi3O8

potassium aluminum silikat

KNa3(AlSi4)6

potassium trisodium aluminum silikat

Mg6[(OH)8Si4O10]

magnesium oktahidrit silikat

Mg3Si4O10(OH)2

magnesium silikat hidrat

Ca2Si2O4

kalsium silikat

Ca2Al2Si3O10(OH)

kalcium aluminum silikat hidroksida

3Al2O3 4Na2O 6SiO2SO3

noselit

(Fe,Mg)7Si3O22(OH)2

Besi magnesium hidroksida silikat

Na8Al6Si6O24MoO4

sodium aluminum molibdenum oksida silikat

Penyebab Deposisi Turbin

Entrainment. Beberapa entrainment mekanis yang diakibatkan oleh tetesan air boiler dalam steam selalu terjadi. Jika carryover air boiler ini berlebihan, padatan yang terbawa uap menghasilkan endapan pada bilah turbin. Endapan ini memiliki komposisi yang mirip dengan padatan terlarut dalam air boiler. Priming dan foaming adalah penyebab umum dari carryover air boiler yang tinggi. Karena tingginya level carryover yang sering dijumpai, kondisi ini juga sering menyebabkan masalah pada pipa superheater.

Pengotor pada Air. Endapan turbin juga disebabkan oleh penggunaan air yang tidak murni dan oleh kebocoran pada penukar panas tertutup. Jika boiler menghasilkan uap murni dan endapan turbin masih terjadi, sistem harus diselidiki sebagai kemungkinan sumber kontaminasi. Air yang digunakan harus memiliki kemurnian yang sama dengan uapnya. Air yang digunakan juga harus mudah menguap. adanya kenaikan tekanan boiler dari medium ke tinggi dengan make up demin water

Penguapan Garam Air Boiler. Sumber deposisi turbin lainnya adalah penguapan garam yang ada dalam air boiler. Dengan pengecualian silika, penguapan garam air boiler biasanya tidak signifikan pada tekanan di bawah 2400 psig. Silika dapat menguap pada tekanan operasi serendah 400 psig. Hal ini menyebabkan masalah pengendapan di banyak turbin. Kelarutan silika dalam uap meningkat seiring dengan peningkatan suhu; oleh karena itu, silika menjadi lebih larut saat uap dipanaskan secara berlebihan. Karena steam didinginkan melalui ekspansi turbin, kelarutan silika berkurang dan endapan terbentuk, biasanya saat suhu steam dibawah suhu air boiler. Untuk meminimalkan masalah ini, jumlah silika dalam steam harus dikontrol. Endapan silika tidak menjadi masalah di sebagian besar turbin yang kandungan silika dalam uapnya di bawah 0,02 ppm. Oleh karena itu, sudah menjadi kebiasaan untuk membatasi silika hingga kurang dari 0,02 ppm dalam uap. Kadang-kadang, karena kondisi operasi turbin tertentu yang lebih ketat, vendor menetapkan bahwa kadar silika di dalam uap dipertahankan kurang dari 0,01 ppm. pengertian deposisi 

Kondisi di mana terjadi sisa silika uap telah diselidiki dan didokumentasikan secara menyeluruh. Para peneliti telah menemukan bahwa untuk rangkaian kondisi boiler tertentu yang menggunakan air makeup dengan kualitas demineralisasi atau evaporasi, silika didistribusikan antara air boiler dan uap dalam rasio yang pasti. Rasio ini disebut rasio distribusi, tergantung pada dua faktor: tekanan boiler dan pH air boiler. Nilai rasio meningkat hampir secara logaritmik dengan meningkatnya tekanan dan menurun dengan meningkatnya pH. Pengaruh pH air boiler terhadap rasio distribusi silika menjadi lebih besar pada nilai pH yang semakin tinggi. Peningkatan pH dari 11,3 menjadi 12,1 mengurangi rasio sebesar 50%, sedangkan peningkatan pH dari 7,8 menjadi 9,0 tidak memiliki efek yang dapat diukur. Untuk setiap tekanan boiler dan pH, rasio distribusi silika dapat ditentukan dari Gambar 18.3. Jumlah silika yang diuapkan dengan steam dapat ditentukan dengan pengukuran silika air boiler. Tingkat silika air boiler yang tepat yang diperlukan untuk mempertahankan silika kurang dari 0,02 ppm dalam uap ditunjukkan pada Gambar 18.4.

Gambar 18.3 Pengaruh silika dan pH air boiler terhadap volatilitas silika
Gambar 18.4 Silika air boiler maksimum yang diizinkan untuk mempertahankan silika kurang dari 0,02 ppm di dalam uap

Saat larut, silika yang ada dalam air umpan boiler tidak mempengaruhi jumlah silika yang ada dalam steam. Ketika ditambahkan ke air boiler dalam eksperimen terpisah, jumlah yang setara dari asam silikat dan natrium silikat menghasilkan jumlah silika yang sama di dalam uap. Karena jumlah silika dalam uap sangat dipengaruhi oleh pH, kemungkinan besar asam silikat berpengaruh dalam mekanisme penguapan. adanya kenaikan tekanan boiler dari medium ke tinggi dengan make up demin water

Silika memiliki kelarutan yang lebih tinggi pada steam lewat jenuh (superheated steam) dibandingkan dengan steam jenuh untuk tekanan tertentu. Jika carryover mekanis berkontribusi pada kandungan silika dari uap jenuh, silika akan larut selama pemanasan berlebih, asalkan total silika yang ada tidak melebihi kelarutan silika dalam uap panas berlebih. Oleh karena itu, endapan silika jarang ditemukan di bagian superheater boiler. pengertian deposisi 

Setelah uap mencapai turbin, uap tersebut berekspansi, mengalami penurunan tekanan dan temperature. Akibatnya kelarutan silika menurun. Penelitian telah menunjukkan bahwa dengan kadar silika maksimum 0,02 ppm di dalam uap, tekanan kurang dari 200 psig dicapai dalam turbin sebelum silika mulai mengembun dari uap. Oleh karena itu, silika lebih mudah mengendap di bagian bertekanan menengah dan bertekanan rendah daripada turbin di mana volume spesifik uap bervariasi dari kira-kira 1 hingga 10 ft3/lb. Data kelarutan yang ditunjukkan pada Gambar 18.5 membantu menjelaskan distribusi endapan silika di turbin.

Gambar 18.5 Kelarutan silika di dalam uap turbin

Saturasi Silika Lokal. Endapan turbin juga terbentuk di mana terjadi saturasi silika lokal dan silika mengembun dari uap di area turbin tersebut. Penguapan sebagian dari silika yang diendapkan kemudian dapat terjadi dengan hanya sebagian dari silika yang dilarutkan oleh aliran uap kontinyu. Hasilnya, endapan tetap ada.

Kecepatan Turbin. Faktor lain yang mempengaruhi lokasi deposit turbin adalah kecepatan turbin. Steam mengalir dari saluran masuk ke saluran keluar turbin hanya dalam sepersekian detik. Akibatnya, deposisi bergeser ke hilir dari titik jenuh oleh kecepatan uap yang tinggi.

Pencegahan Deposit Silika
Faktor paling signifikan dalam meminimalkan endapan silika turbin adalah pengendalian konsentrasi silika yang rendah dalam air boiler. Peralatan pengolahan eksternal harus dioperasikan dengan hati-hati untuk membatasi jumlah silika yang masuk dalam air make up, dan kondensat harus dipantau untuk meminimalkan kontaminasi. Setelah silika masuk ke dalam air boiler, tindakan perbaikan yang biasa dilakukan adalah dengan meningkatkan blowdown boiler (untuk menurunkan silika air boiler ke level yang dapat diterima) dan kemudian memperbaiki kondisi yang menyebabkan kontaminasi silika. 
pengertian deposisi 

Penghilangan Deposit
Ketika turbin menjadi kotor dengan garam yang larut dalam air akibat terbawa air boiler atau kontaminasi air, kapasitas turbin seringkali dapat diperbaiki dengan proses pencucian. Karena dapat menyebabkan kerusakan turbin yang parah, pencucian harus diawasi dengan hati-hati dan rekomendasi dari vendor turbin harus diikuti.

Ketika turbin kotor dengan senyawa yang tidak larut dalam air (termasuk silika), pencucian air jarang memulihkan kapasitas. Pembersihan di luar layanan dengan meledakkan aluminium oksida atau bahan pasir lembut lainnya diperlukan untuk menghilangkan endapan ini. pengertian deposisi 

EROSI
Erosi bilah turbin menghasilkan permukaan yang kasar dan tidak rata yang mengubah jalur aliran uap. Ini mengurangi efisiensi turbin dan juga dapat membatasi kapasitas. Erosi pada ujung turbin bertekanan tinggi biasanya disebabkan oleh partikel padat (biasanya oksida besi) yang ada dalam uap. Partikel oksida besi hadir jika tidak dihilangkan oleh semburan uap selama sistem start-up. Mereka juga dapat dihasilkan dari pengelupasan superheater atau steam header oksida utama atau dapat dimasukkan ke dalam uap oleh air yang terkontaminasi.

Erosi bilah pada tekanan menengah dan rendah biasanya disebabkan oleh air dalam steam. Operasi di bawah suhu uap masuk desain atau pada beban rendah dapat menyebabkan kondensasi dalam tahapan ini, yang menyebabkan masalah erosi.

Karbon dioksida atau komponen asam lainnya yang ada dalam kondensat dapat mempercepat kerusakan. Beberapa perlindungan terhadap korosi erosi dapat disediakan oleh rasio distribusi amoni yang rendah, yang menetralkan keasaman dan meningkatkan pH kondensat. pengertian deposisi . adanya kenaikan tekanan boiler dari medium ke tinggi dengan make up demin water

KOROSI
Masalah pitting, corrosion fatigue, dan stress corrosion cracking semuanya terjadi di turbin uap. Korosi utama terdiri dari natrium hidroksida, klorida, sulfat, dan sulfida. Biasanya, tingkat kontaminan yang ada dalam steam tidak cukup tinggi untuk menimbulkan korosi pada komponen sistem. Saat uap mengekspansi melalui turbin, kelarutan kontaminan dalam uap berkurang. Mereka mengembun ke permukaan pada konsentrasi larutan yang jauh lebih tinggi daripada konsentrasi kontaminan asli dalam uap. Larutan terkonsentrasi ini meningkatkan korosi sistem.

Pitting biasanya dikaitkan dengan endapan klorida dan terjadi pada rotor, disk, dan bucket. Korosi pitting sering terjadi ketika atmosfir yang lembab dan kadar oksigen tinggi berasa di turbin yang tidak beroperasi. Kerusakan paling parah terjadi jika endapan klorida juga ada. Atmosfir bebas oksigen atau bebas kondensat harus dipertahankan untuk melindungi turbin yang tidak digunakan dari korosi.

Gambar 18.6 Sulfida menyebabkan stress corrosion cracking pada piringan turbin ini

Fatigue corrosion, dan stress corrosion cracking pada bilah dan piringan turbin biasanya berhubungan dengan sulfida (lihat Gambar 18.6), klorida, dan kaustik. Masalah paling umum terjadi pada bagian bertekanan rendah dari turbin pembangkit listrik besar, yang ditandai dengan tegangan tinggi, celah, dan suhu pengoperasian yang sesuai untuk terbentuknya larutan konsentrat hasil dari kondensasi uap. Masalah juga terjadi di bagian bertekanan tinggi dan turbin berukuran industri yang lebih kecil, biasanya saat terjadi kontaminasi uap dalam jumlah besar. Masalah ini dapat diatasi dengan desain yang mencegah celah, tegangan rendah, dan/atau menggunakan material berkekuatan rendah. Penting juga untuk menghindari tekanan yang tidak perlu dan untuk menjaga steam dengan kemurnian tinggi selama operasi. pengertian deposisi 

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

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

WA  : 082237062772
Telp : 0227317077

Copyright 2021 solusitirtaoptima.com