Artikel Terbaru

Shell and Tube Air Pre-Heater (APH) PLTU : Material, Korosi dan Karekteristiknya (1 of 2)

PLTU berbahan bakar batu bara terdapat 3 jenis berdasarkan tipe boiler furnace (ruang pembakarannya) yaitu : (Feriyanto YE, 2015)
  1. Pulverizer Coal (PC) Boiler, menggunakan batubara kualitas bagus dengan minim ash, moisture dan kalori rendah sehingga PLTU cenderung aman, jarang korosi, jarang terdapat kerusakan sehingga handal untuk menghasilkan daya yang tinggi
  2. Circulating Fluidized Bed (CFB) Boiler, menggunakan batubara kualitas rendah (low rank) dengan banyak ash, moisture dan kalori rendah, Pembakarannya pun memanfaatkan pasir sebagai heat continuity di furnace sehingga potensi abrasi, tube leakage, korosi, vibrasi peralatan sangat umum terjadi sehingga daya yang bisa dibangkitkan kapasitas sedang. Engineer di CFB memiliki pengalaman yang mahal harganya karena hampir semua permasalahan PLTU pasti terjadi dan membutuhkan plan & action yang matang. Bekerja di CFB memberikan pengalaman yang luar biasa karena proses, operasi dan pemeliharaan harus dipelajari semua agar unit bisa beroperasi maksimal
  3. Stoker Boiler, menggunakan batubara dengan syarat ukuran partikel agak besar minim ash karena sistem pembakarannya adalah seperti panggangan sate (rak berjalan) sehingga jika ukuran batubara terlalu kecil maka akan jatuh dari rak berjalan. Boiler ini bisa diisi semua jenis bahan bakar (kayu, sampah, batu bara dll) sehingga daya yang bisa dibangkitkan sangat kecil dengan karakteristik kerusakan yang terjadi adalah kerusakan pada rak berjalan (travelling grate) karena harus beroperasi pada suhu tinggi terlebih jika clearance antar bagian rak (chain grate) tersumbat batubara sehingga menghambat berjalannya rak (rak tidak bisa tertekuk) maka rak akan putus dan operasi boiler berhenti
Pada boiler CFB terdapat fasilitas untuk menaikkan efisiensi dengan memanfaatkan udara panas gas buang yang masih bisa digunakan untuk memanaskan awal (pre-heat) fluida yang dilalui baik air (economizer) maupun udara (air pre-heater/APH). Terdapat 2 tipe APH yang umum digunakan di PLTU yaitu tubular dan shell-tube. Pembahasan yang akan dikaji adalah APH jenis shell and tube
Gambar 1. Vertical Shell & Tube APH
Gambar 2. Horizontal Shell and Tube
Berdasarkan jurnal “On the Failure Analysis of an Air-Preheater in a Steam Power Plant” karya Shayan, M.R, et al (2015) sebagai berikut :

Berdasarkan jurnal tersebut didapatkan informasi sebagai berikut :
  • Penggunaan tube APH dari material corten atau enamel coated adalah tahan terhadap acid dew point corrosion 
  • Dew point temperature H2SO4 adalah 138-142 oC
Berdasarkan jurnal “SO3 Formation in Copper Smelting Process : Thermodynamic Consideration” karya Chen, et al (2016) didapatkan informasi sebagai berikut :


Berdasarkan literatur tersebut didapat beberapa informasi sebagai berikut :

  • Proses oksidasi SO2 menjadi SO3 bisa terbentuk pada 2 kondisi yaitu temperatur rendah (< 700 oC) dan temperatur tinggi yang terkontrol oleh oxygen partial pressure 
  • Di PLTU, pembentukan SO3 sangat kuat dipengaruhi oleh residence time pada temperatur rendah dan excess air pada temperature tinggi, dimana excess air mempengaruhi peningkatan konsentrasi SO3 
  • Pada temperatur operasi < 300 oC, proporsi SO3 terhadap total sulphur adalah tertinggi
Berdasarkan “Handbook of Sulphuric Acid Manufacturing” karya Louise Douglas (2005) sebagai berikut :


Berdasarkan literatur tersebut didapat beberapa informasi sebagai berikut :

  • Proses pembentukan SO3 dipercepat dengan adanya agent katalis yaitu oksida besi yang berasal dari padatan sisa pembakaran yang terikut flue gas 
  • Temparatur efektif pembentukan SO3 pada 570-640 oC 
  • Kesetimbangan untuk konversi dari SO2 ke SO3 semakin bertambah ketika flue gas terlarut dengan udara atmosfer sehingga otomatis flue gas terdinginkan 
  • Dibawah temperaturr 371 oC pembentukan SO3 melambat namun tetap terus terjadi dan jika terdapat H2O (fase gas) maka dengan cepat membentuk gas H2SO4
Berdasarkan jurnal “Heat Recovery from Corrosive Flue Gas” karya Berg, BVD (2015) sebagai berikut :

Berdasarkan jurnal tersebut didapat informasi sebagai berikut :
  • Flue gas yang mengandung sulphur akan menjadi korosif pada operasi < 150 oC dan dikenal dengan istilah acid dew point corrosion 
  • Salah satu alternatif pencegahan acid dew point corrosion adalah penggunaan glass tube dan polimer tube namun itu sangat sensitif terhadap flow induced vibration dan temperature shock sehingga menyebabkan tube bisa pecah
Berdasarkan jurnal “Cold End Corrosion : Causes and Cures” karya Ganapathy, V (1989) sebagai berikut :

Berdasarkan jurnal tersebut didapatkan informasi sebagai berikut :
Terdapat 2 alternatif yang cukup efektif dalam pengendalian cold end corrosion yaitu :
  • Menjauhi operasi dibawah dew point acid (sulphuric acid) 
  • Penggunaan corrosion resistant material seperti bahan dari glass, teflon

Reference :
[1] Feriyanto, YE. (2015). Macam-Macam Boiler. Sains Teknologi & Bisnis. www.caesarvery.com
[2] Feriyanto, YE. (2019). KlasifikasiNama-Nama Tube Boiler. Sains Teknologi & Bisnis. www.caesarvery.com
[3] Shayan, M.R, et al. (2015). On the Failure Analysis of an Air-Preheater in a Steam Power Plant. Journal of Failure Analysis and Prevention
[4] Chen, et al. (2016). SO3 Formation in Copper Smelting Process : Thermodynamic Consideration. 7th International Symposium on High Temperature Metallurgical Processing
[5] Louise Douglas. (2005). Handbook of Sulphuric Acid Manufacturing
[6] Berg, BVD. (2015). Heat Recovery from Corrosive Flue Gas
[7] Ganapathy, V. (1989). Cold End Corrosion : Causes and Cures

Previous
« Prev Post