Artikel berikut mungkin sesuai dengan kebutuhan dan masalah di lndustri Anda:
– Memahami deposisi pada sisi api dan pengendaliannya
– sumber dan sifat deposisi pada sisi api
– mengetahui penanganan untuk fouling
– mengetahui korosi pada sisi api yang bertemperatur tinggi
– mengetahui fungsi katalis pembakaran

Semoga artikel ini membantu Anda.

BAB 21 DEPOSIT PADA SISI API BOILER DAN PENGENDALIAN KOROSI

Pengotor pada bahan bakar dapat membentuk deposit dan korosi pada sisi api dari boiler. Senyawa alumunium, barium, tembaga, besi, magnesium, mangan, dan silika telah digunakan untuk mengontrol fouling pembakaran dan korosi. Permasalahan paling parah biasanya ditemukan pada peralatan pembakaran bahan bakar dengan bahan bakar yang komposisinya berbeda jauh dari basis desain dari peralatan. Boiler dimatikan karena kebocoran

SUMBER DAN SIFAT DARI DEPOSISI PADA SISI API
Fouling pada sisi api dari peralatan pembakaran disebabkan oleh pengendapan senyawa debu dari bahan bakar. Tabel 12.1 menunjukkan hasil analisa dari bahan bakar cair dengan kadar abu yang 
sisi api biasanya tinggi, medium, dan rendah. Minyak mengandung abu lebih dari 0,05% disebut sebagai minyak dengan kadar abu yang tinggi, dan yang mengandung abu di bawah 0,02% disebut sebagai minyak dengan kadar abu yang rendah.

Tabel 21.1 Hasil analisa tipikal sisa pembakaran minyak

Parameter

High Ash

Medium Ash

Low Ash

Specific Gravity, at 60 °F

0,9548

0,9944

0,9285

Viscosity SSF at 122 °F, sec

240

200

100,5

Calorific Value, Btu/gal

147690

152220

147894

Bottom Sediment & Water, %

0,1

0,4

0,1

Sulfur, %

1,93

2,26

0,62

Ash, %

0,06

0,04

0,02

Vanadium, ppm

363

70

6

Sodium, ppm

16

50

9

Nikel, ppm

48

19

14

Aluminum, ppm

9

1

10

Iron, ppm

12

3

1

Aturan emisi sulfur sangat membatasi penggunaan minyak dengan kandungan sulfur yang tinggi. Umumnya minyak dengan kandungan sulfur yang tinggi (lebih dari 1%) mengandung abu yang tinggi. Minyak ini diimpor dari daerah Karibian. Sebelum tahun 1972, kebanyakan boiler East Coast menggunakan minyak dengan kandungan abu dan sulfur yang tinggi.

Pembakaran minyak dengan kandungan abu yang tinggi akan menghasilkan deposit yang parah pada permukaan konveksi seperti steam generating, superheat, reheat, dan bagian economizer. Pembakaran dari minyak dengan kandungan abu yang tinggi (bahkan pada unit yang didesain untuk membakar batu bara) sisi api menghasilkan deposit pada permukaan pertukaran panas yang susah dihilangkan dengan cara soot blowingBoiler dimatikan karena kebocoran

Abu dari minyak yang paling mengganggu merupakan abu yang mengandung rasio vanadium/natrium kurang dari 10:1. Pada Tabel 21.1, bahan bakar dengan kandungan abu medium mengandung rasio vanadium/natrium yang rendah dan menghasilkan deposit yang sangat susah dihilangkan pada permukaan superheater (Gambar 21.1).

Gambar 21.1 Penyangga superheater ditutupi oleh produk korosi

Vanadium bereaksi dengan oksigen membentuk berbagai oksida pada furnace. Ketika terbentuk, vanadium pentaoksida terkondensasi di dalam furnace ketika temperature gas mendekati titik solidifikasi. Natrium juga bereaksi dengan oksigen dan sulfur trioksida membentuk senyawa penyebab fouling.  Secara termodinamika, natrium sulfat lebih mudah terbentuk dibandingkan natrium oksida yang tidak stabil. Nikel juga berkontribusi terhadap deposisi dengan membentuk oksida. Alumunium dapat hadir di dalam minyak dalam bentuk serbuk katalis perengkahan (alumunium masuk selama proses pemurnian minyak). Meski alumunium umumnya bukan senyawa yang menyebabkan masalah, besi terkadang hadir di dalam bahan bakar pada kadar yang rendah. Ketika limbah bahan bakar dibakar, beberapa kontaminan seperti timbal dapat menyebabkan deposit yang rapat dan menempel kuat.

Black liquor telah digunakan sebagai bahan bakar boiler selama beberapa tahun di pabrik kertas. Bahan bakar ini mengandung banyak material yang dapat terbakar beserta dengan garam natrium. Pembakaran black liquor menghasilkan deposit natrium sulfat dengan densitas rendah dan realtif menempel pada sisi api permukaan konveksi boiler recovery. Pada beberapa kasus, aditif berbasis magnesium dapat digunakan secara ekonomis untuk mengontrol atau membatasi deposisi. Material ini dicampur dengan senyawa yang mengandung magnesium oksida dan alumunium oksida. Boiler dimatikan karena kebocoran

Pembakaran tar batu bara di dalam bara menghasilkan sejumlah garam natrium oksida dan/atau senyawa besi pada permukaan konveksi boiler. Deposit abu sering menyerupai komposisi abu batu bara.

Pembakaran bahan bakar padat seperti batu bara dan kayu dapat juga menimbulkan penutupan pada sisi api (slagging). Natrium, kalsium, silika, besi, dan sulfur merupakan perhatian utama di dalam pembakaran bahan bakar padat. Okida logam lainnya seperti alumunia, titania, dan kalium oksida dapat juga memperparah slagging. Gambar 21.2 menunjukkan akumulasi parah dari slag di dalam sebuah boiler berbahan bakar batu bara.

Gambar 21.2 Dinding bagian ujung dari boiler berbahan bakar batu bara tertutup parah oleh slag yang sebagian besar tersusun dari alumunium silikat dan beberapa besi oksida

Pada desain furnace boiler yang tepat, pertimbangan operasional harus dijelajahi untuk mencegah slagging pada sisi api. Pengujian fusi abu telah digunakan oleh pembuat sisi api boiler untuk menguji potensi slagging (Gambar 21.3). Ketika peningkatan desain dan operasional tidak praktis dilakukan atau tidak cukup, penanganan kimia (seperti katalis pembakaran dan anti fouling) harus dipertimbangkan.

Gambar 21.3 Pengujian fusi abu dapat digunakan sebagai indikasi potensi slagging dari abu bahan bakar

PENANGANAN UNTUK FOULING
Aditif digunakan untuk mengendalikan fouling dengan meningkatan titik leleh pada deposit, dengan pengenceran deposit secara fisik atau dengan menyediakan pelat pengikis untuk membantu penghilangan dengan soot blowing. Aditif digunakan untuk mengendalikan senyawa penyebab fouling seperti magnesium, silika, mangan, dan/atau alumunium. Gambar 21.4 menunjukkan efek dari penanganan. 
Boiler dimatikan karena kebocoran

Gambar 21.4 Penanganan dapat membuat deposit lebih rapuh sehingga mudah dihilangkan

Titik leleh dari senyawa dari abu yang tidak ditangani dapat serendah dari 1000oF. Penambahan logam oksida yang tepat akan menaikkan titik leleh dari senyawa abu beberapa ratus derajat. Senyawa aditif yang paling umum digunakan untuk meningkatkan titik leleh deposit ada magnesium dan/atau alumunium. Dosis tergantung pada kadar abu di dalam bahan bakar dan rasio dar berbagai komponen.

Aditif bahan bakar digunakan untuk mengendalikan fouling dengan pembentukan deposit yang rapuh dan mudah dihilangkan dengan soot blowing.

Ketika titik leleh naik, sifat fisik deposit berubah. Deposit parah sering terjadi pada daerah dimana temperatur gas di bawah temperatur leleh deposit. Oleh karena itu, program penanganan kimia yang didesain hanya untuk meningkatkan titik leleh dari deposit tidak akan menyelesaikan permasalahan dan dibutuhkan penambahan aditif yang akan merubah sifat fisik dari deposit, membuat deposit lebih mudah di lepaskan. Aditif yang digunakan mengandung senyawa magnesium atau alumunium. Alumunium bisanya paling efektif untuk meningkatkan kerapuhan deposit.

Teknologi yang lebih baru telah dikembangkan untuk memberikan performa yang lebih baik dari penggunaan magnesium atau kombinasi alumunium/magnesium. Material berabasis silikon telah digunakan untuk mengotrol fouling dan membentuk okida rapuh yang tidak  mudah menempel. Komponen silika berperan sebagai busa untuk menyerap oksida yang memiliki titik leleh yang rendah, mencegah penggumpalan mereka dan sisi api deposisi yang ditimbulkannya. Material berbasis silikon berkontribusi pada jumlah padatan yang jauh lebih sedikit dibandingkan penanganan secara tradisional. Metode ini mengurangi fouling dan meminimalkan beban pada sistem pengumpulan padatan. Boiler dimatikan karena kebocoran

Dosis aditif harus dipastikan pada level minimum yang dibutuhkan untuk pengondisian deposit yang tepat. Penambahan aditif yang berlebihan, terkhusus magnesium oksida, dapat menyebabkan deposit yang parah. Magnesium oksida dapat bereaksi dengan sulfur trioksida di dalam gas cerobong membentuk deposit magnesium sulfat. Deposit ini umumnya terbentuk di area konveksi, seperti primaty superheater, steam generating section, dan economizer.

Desain boiler telah terbukti merupakan pertimbangan penting di dalam penentuan kadar penambahan magnesium. Penambahan alumunium pada aditif berbasis magnesium mengurangi deposisi magnesium sulfat.

Kebutuhan terbesar akan aditif untuk mengendalikan deposisi yaitu pada boiler yang sebelumnya digunakan dengan bahan bakar lain seperti batu bara atau gas alam. Umumnya, unit yang digunakan untuk membakar batu bara memiliki penempatan soot blower yang cukup untuk menghilangkan deposit yang sudah dikondisikan dengan baik.

Unit dengan bahan bakar gas umunya tidak memiliki peralatan soot blowing yang diinginkan. Sebaiknya menghubungi pembuat boiler sehingga jumlah soot blowerdan posisinya dapat ditentukan secara pasti. Hampir tidak mungkin untuk membakar bahan bakar yang mengandung abu lebih dari 0,2% tanpa sisi api menggunakan soot blower, bahkan dengan bantuan dari sebuah aditif pengondisian.

Boiler yang didesain untuk membakar minyak memiliki parameter desain yang membuat operasi boiler relatif aman dari permasalahan pada bagian sisi api. Kecepatan gas pembakaran, jarak tube, temperatur gas keluaran furnace, dan konfigurasi furnace diatur berdasarkan karakteristik abu minyak. Deposisi dan korosi dapat terjadi ketika kualitas minyak yang akan dibakar lebih jelek dari spesifikas yang telah ditentukan atau jika berbagai jenis minyak digunakan.

KOROSI SISI API BERTEMPERATUR TINGGI
Korosi abu bahan bakar di daerah bertemperatur tinggi dapat menyebabkan kerusakan parah pada boiler. Secara prinsip, korosi disebabkan oleh slag senyawa komplek oksida dengan titik leleh yang rendah. Korosi oleh komponen slag, seperti natrium vanadil vanadat, terjadi secara cepat di antara temperatur 1100 dan 1650oF.

Natrium sulfat juga media korosi utama yang dapat mucul beriringan dengan natrium vandil vanadat. Senyawa ini juga merupakan material penyebab korosi pada baling-baling turbin gas. sisi api Korosi pada temperatur tinggi dapat berlangsung jika deposit penyebab korosi berada pada fasa cair dan cairan kontak langsung dengan logam. Deposit fasa cair mengkorosi melalui lapisan oksida pelindung pada permukaan logam seperti pada Gambar 21.1. Deposit juga mendukung proses perpindahan oksigen pada permukaan logam. Korosi yang disebabkan oleh kombinasi aliran lapisan oksida dan oksidasi terus menerus akibat oksigen yang dibawa.

Pemisah tube digunakan pada beberapa boiler, cepat hancur ketika minyak mengandung abu lebih dari 0,02% dibakar. Karena pemisah ini tidak didinginkan dan hampir mencapai temperatur gas buang sehingga kondisi ini berada pada lingkungan abu cair. Aditif minyak bahan bakar dapat memperpanjang usia komponen ini secara signifikan.

Korosi temperatur tinggi disebabkan oleh sulfidasi merupakan permasalahan yang umum pada turbin gas. Media pengkorosi merupakan natrium sulfat. Natrium masuk ke turbin gas melalui bahan bakar atau udara pembakaran. Kandungan natrium dari bahan bakar dapat dikurangi dengan cara pencucian dengan air. sisi api Relatif sulit untuk menghilangkan semua embun partikulat yang mengandung natrium pada intake turbin gas. Karena masuknya embun air garam, permasalahan sufidasi baling-baling turbin merupakan masalah umum pada turbin yang digunakan untuk penggerak di daerah laut. Boiler dimatikan karena kebocoran

Reheating furnace pada industri besi dan logam telah mengalami pemborosan dari recuperator logam. Permasalahan ini lebih sering ketika reheat furnace dari steel mill beralih dari pembakaran gas alam menjadi residual oil. Temperatur gas yang masuk pada recuperator cukup tinggi untuk menyediakan lingkungan dari korosi pada temperatur tinggi.

Pembakaran oil residual pada pemanas proses pemurnian minyak telah menyebabkan berbagai kerukan akibat korosi pada bagain penyokong tube konveksi. Penyokong tube umumnya tidak didinginkan oleh air atau udara, oleh karena itu temperatur mencapai temperatur yang mendekati temperatur gas. sisi api Pada beberapa kasus, penyokong tube yang dibuat dari paduan logam nikel atau kromium telah dipasang untuk mengurangi permasalahan ini.

Aditif yang mengandung oksida magnesium dan alumunium telah berhasil untuk mengendalikan permasalahan korosi temperatur tinggi ini dan permasalahan lain. Aditif berfungsi dengan meningkatkan titik leleh dari deposit. Fasa kedua dari mekanisme korosi yaitu oksidasi, oleh karena itu tekan parsial oksigen pada gas pembakaran dapat dikurangi untuk mengurangi laju korosi.

Pada peralatan pembakaran oil residual, sering dibutuhkan untuk mengumpankan magensium dan vanadium dengan rasio 1:1 untuk mencapai laju korosi yang rendah. Level pengumpanan biasanya lebih tinggi dibandingkan dari yang dibutuhkan untuk mengendalikan fouling.

KATALIS PEMBAKARAN
Katalis pembakaran telah digunakan untuk semua tipe bahan bakar. Katalis pembakaran berfungsi dengan cara meningkatkan laju oksidasi dari bahan bakar. Beberapa bahan bakar susah untuk dibakar di dalam volume furnace tertentu yang sudah tetap. Katalis pembakaran digunakan pada bahan bakar ini utnuk memenuhi regulasi mengenai partikulat dan warna asap. Katalis pembakaran juga digunakan untuk meningkatkan efisiensi boiler dengan mengurangi kehilangan karbon di dalam gas buang. 
Boiler dimatikan karena kebocoran

ADITIF BAHAN BAKAR
Kebanyakan aditif bahan bakar yang dapat larut mengandung senyawa komplek logam organic seperti sulfonate, karbonil, dan naftalenat. Aditif ini sangat mudah diumpankan. Kebanyakan persiapan kering aditif bahan bakar digunakan untuk menangani bahan bakar dengan kandungan abu yang tinggi seperti batu bara, kayu, atau, black liquor
sisi api Oksida logam digunakan untuk tujuan ini.

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