Jumat, 17 April 2015

Bagian - Bagian Furnace & Boiler

Dikutip dari Training Calderys Refractory Solution Kaohsiung Taiwan"Boiler Training" 2013, didapat data sebagai berikut :
Saat masih kuliah dulu sering dipelajari alat industri kimia yaitu Furnace yang berfungsi sebagai media pembakaran dan Boiler berfungsi menghasilkan steam dengan pendidihan air (boiler water). Namun di pembangkit listrik, terapannya adalah menggabungkan kedua alat menjadi satu kesatuan.
Umumnya furnace yang berbahan bakar batu bara seperti di PLTU terbagi menjadi 3 area yaitu :

"While still study in college, often learned equipment of chemical industry such as furnace that function to burning media and boiler has function for steam generator with boiling water. But in the electrical power plant, its application is combining two instrument into single unit. Generally, furnace coal fired power plant divided into 3 areas :"

  • Area Pembakaran / Combustion (Furnace)
Disini terjadi pembakaran antara batu bara sbg bahan bakar, oil fuel sbg pemercik awal, udara dari primary air (PA) fan dan secondary air (SA) fan. Terdapat peralatan sebagai berikut :
1. Nozzle Grate : lubang spray oil fuel
2. Superheater & Evaporator Tube : pipa yang didalamnya terdapat demin water yang kontak dengan panas tinggi shg demin water berubah menjadi uap seluruhnya (superheated steam)
3. Refractory : bata tahan api yang berfungsi melindungi pipa di furnace
4. Limestone, Sand, Coal Feeding : utk tipe boiler Circulating Fluidized Bed (CFB) ketiga bahan sbg umpan di furnace
5. Boiler / Steam Drum : alat utk memisahkan antara steam yang berfase gas dengan cair

"Here occured coal fired between coal as fuel, oil fuel as fire igniter, air from PA fan and SA fan. There are several equipment like below :
1. Nozzle Grate : fuel oil spray holes
2. Superheater & Evaporator Tube : pipe in which there is demin water in contact with high heat allows for demin water turns into steam entirely (superheated steam)
3. Refractory : fire stone that function to protect pipe in the furnace
4. Limestone, Sand, Coal Feeding  for CFB boiler type, three that material as feeding in the furnace
5. Boiler / Steam Drum : instrument to separate between steam has phase gas into liquid"
  • Area Pemisahan / Separation (Cyclone Separator)
Berfungsi untuk memisahkan sisa partikel padat dari coal, lime dan sand yang terikut aliran udara, sehingga sisa padatan terkumpul di bottom ash

"The function to separate solid particle residue from coal, lime and sand that entrained air flow, so that solid residual collected in the bottom ash"
  • Back Pass / Heat Recovery Area (HRA) & Pemanasan Awal (Preheater / Economizer)
Terjadi pemanfaatan panas tersisa yang mempunyai temperatur rendah di alat yang disebut Economizer, agar demin water dari Boiler Feeed Pump (BFP) sedikit naik temperaturnya sehingga beban furnace untuk menjadikan steam sedikit lebih ringan. Sedangkan untuk Air Preheater memanfaatkan panas di area HRA untuk menaikkan sedikit temperatur yang dihisap oleh PA Fan dan SA Fan

"Occured there is reuse of residual heat has low temperature in the economizer, so demin water from BFP little high temperature so that furnace load to be steam little. Whereas for air preheater using heat from HRA area to raise temperature that inhaled by PA fan and SA fan"

Sumber : 
  • http://www.energyefficiencyasia.org/energyequipment/typesofboiler.html
  • Training Calderys Refractory Solution Kaohsiung Taiwan"Boiler Training" 2013

Minggu, 05 April 2015

Batu Bara


Kualitas batu bara dibedakan menjadi 3 yaitu :
  1. Medium Caloric Value (5800 kCal/kg)
  2. Low Caloric Value (5100 kCal/kg)
  3. Low Rank Coal (4200 - 4800 kCal/kg)
Urutan Pembentukan Batu Bara :
Wood - Peat - Lignite - Subbituminous - Bituminous - Anthracite




Ada kalanya batu bara yang disimpan di Coal Yard akan terbakar sendiri dan fenomena ini sering dipermasalahkan dalam penyimpanan dan penanganan batu bara. 
Proses Coal Self Combustion of Low Rank Coal (≥35% Moisture)
  1. Mula - mula batubara akan menyerap oksigen dari udara secara perlahan - lahan dan kemudian temperature batubara akan naik. 
  2. Sebagai akibat temperature naik, kecepatan batubara menyerap oksigen dari udara bertambah dan temperature kemudian akan mencapai 100 - 140 oC.
  3. Setelah mencapai temperature 140 oC, uap dan CO2 akan terbentuk.sampai temperature 230 oC, 
  4. Isolasi CO2 akan berlanjut bila temperature telah berada diatas 350 oC, ini berarti batubara telah mencapai titik sulutnya dan akan cepat terbakar.
"Sometimes coal that stored in the coal yard will self combustion and this phenomenon often be asked to handling coal
Process coal self combustion of low rank coal (≥35% moisture)
  1.  At first, coal will absorb oxygen from air little by little and then temperature coal will raise
  2. As effect of raise temperature, adding of velocity coal to absorb oxygen from air and temperature will reach 100 - 140 oC
  3. After reach temperature 40 oC, vapor and CO2 will produce temperature 30 oC
  4. Isolation of CO2 will continue if temperature above 350 oC, this means coal has been reach flash point and will easy self combustion"
Sumber : 
  • Understanding self ignition of coal, 
  • Federal Institute For Material Research and Testing
  • Materi presentasi pembangkitanCatatan dan pengalaman pribadi

Senin, 16 Februari 2015

Boiler & Permasalahannya

Teknik pengolahan air boiler adalah :
  1. Koagulasi & Flokulasi (penggumpalan)
  2. Sedimentasi (pengendapan)
  3. Filtrasi (penyaringan)
  4. Demineralisasi (penghilangan ion mineral)
  5. Softening (pelunakan)
  6. Deaerasi (penghilangan gas terlarut
  7. Organik treatment sebagai penghilang gas CO2 seperti Tannin, pemanasan pendahuluan secara terbuka di BFW
  8. Anorganik treatment sebagai pencegah kerak seperti Na3PO4, NaOH 

2 Na3PO4 + 3 CaCO3 --- > 3 Na2CO3 + Ca3(PO4)2 (lumpur)
2 NaOH + MgCO3 --- > Na2CO3 + Mg(OH)2 (lumpur)
Penggunaan NaOH baik untuk mengurangi Mg2+ karena dapat membentuk Mg(OH)2 berbentuk lumpur namun kurang baik pada boiler tekanan tinggi, karena jika terakumulasi di satu titik bisa menyebabkan “caustic embrittlement (keretakan logam)” 
  • Sebagai penyerap gas O2 seperti NaHSO3 (sodium bisulfit), N2H4 (hydrazine)

2 NaHSO3 --- > Na2SO3 +  H2O + SO2
Na2SO3 + ½ O2 --- > Na2SO4 (kristal)
N2H4 + O2 --- > H2O + N2
Hubungan pH dengan Kandungan Oksigen terhadap Derajat Korosi

Penggunaan Na2SO3 baik digunakan pada ketel bertekanan 65 kg/ cm2 karena jika tidak dioperasikan pada kondisi tersebut bisa menghasilkan gas SO2 yang bisa mengkorosi logam
  • Sebagai pencegah karat seperti Amine / Ammonia (air kondensat)
  • Na2CO3, penggunaan Na2CO3 kurang efektif karena menghasilkan gas CO

Na2CO3 + CaSO4 --- > Na2SO4 + CaCO
Na2CO3 + MgSO4 --- > Na2SO4 + MgCO3
CaCO3 dan MgCO3 berbentuk lumpur dan bisa dihilangkan dengan blowdown
  • Na2Al2O4 (sodium aluminat)

Na2Al2O4 + MgCO3 --- > Na2CO3 + MgAl2O4 (floc dan mengendap)
Penyebab kerak / korosi pada boiler adalah
  • Kesadahan air

* Kesadahan Sementara disebabkan garam bikarbonat seperti Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2 bisa dihilangkan dengan pemanasan
Ca(HCO3)2 + panas --- > CaCO3 (mengendap) + CO2 + H2O
Mg(HCO3)2 + panas --- > MgCO3 (mengendap) + CO2 + H2O
* Kesadahan Tetap disebabkan garam Ca2+ (CaSO4, CaCl2) dan Mg2+ (MgSO4, MgCl2) bisa dihilangkan dengan chemical treatment
  • Senyawa silikat (SiO2), asam bebas dan karbonat (CO32-)

Adanya bikarbonat dalam air boiler karena pemanasan dan tekanan maka terlepasalah gas CO2 yang akan bereaksi dengan air menjadi asam karbonat sesuai reaksi 
CO2 + H2O --- > H2CO3
H2CO3 pelan – pelan bereaksi dengan logam dan besi membentuk garam bikarbonat, sesuai reaksi :
2 H2CO3 + Fe --- > Fe(HCO3)2 + H2
Fe(HCO3)2 + H2O --- > Fe(OH)2 (oksida besi penyebab karat) + H2O + 2 CO2
  • Adanya O2, CO2 dan H2S


Gas O2 akan mengoksidasi ferro - oksida (Fe(OH)2) menjadi ferri - hidroksida (Fe(OH)3) yang mempunyai sifat mudah larut dalam air, sesuai reaksi
Fe(OH)2 + O2 --- > Fe(OH)3 (karat) + H2O
  • Adanya bakteri anaerob yang mampu mendegradasi H2S menjadi Sulfur (S) kemudian menjadi H2SO4
  • Gas CO2 bisa menyebabkan pH air kondensat turun sehingga bisa menyebabkan korosi
  • pH air terlalu rendah,

Hubungan pH vs Derajat Korosi

Pada saat pH rendah, ion H+ akan melapisi permukaan logam sehingga menimbulkan gas yang meninggalkan permukaan logam sehingga menyebabkan korosi
  • Perbedaan logam (korosi galvanis)

Logam campuran yang teroksidasi menurut prinsip Deret Volta
  • Kebanyakan akumulasi soda caustic (NaOH)

Karena terkonsentrasi di satu titik, maka caustic menyerang metal dan terjadi keretakan “caustic embrittlement
  • Total Dissolved Solid (TDS) tinggi
  • Adanya foaming (busa) yang mempercepat timbulnya kerak

Foaming disebabkan karena kenaikan dissolved, suspended solid dan kontaminasi minyak serta pH air terlalu tinggi

Akibat yang disebabkan jika boiler berkerak / korosi adalah
  1. Efisiensi boiler menurun karena konduktifitas thermal pada pipa berkurang
  2. Berkurangnya panas yang dipindahkan dari dapur ke air sehingga temperature dapur meningkat
  3. Konsumsi bahan bakar panas boros
  4. Kerak bisa pecah karena akumulasi tekanan sehingga menimbulkan kebocoran boiler

Cara pencegahan agar tidak ada kerak / korosi pada boiler adalah
  1. Pengaturan pH air boiler (dengan Na2CO3, NaOH, Na3PO4) tidak boleh terlalu rendah (korosi) dan terlalu tinggi (buih) dan pembentukan lapisan film (dengan Tannin, turunan lignin, turunan glukosa, kanji dan NaNO3)
  2. Menghilangakan gas yang bersifat korosif seperti O2 dan CO2
  3. Melakukan blowdown secara teratur
  4. Mencegah korosi galvanis