COOLING WATER TREATMENTAir di dunia industri hampir sering
digunakan untuk mendinginkan produk atau proses. Ketersediaan air
pada industri-industri dan kapasitas panasnya yang tinggi
menyebabkan air dijadikan medium terfavorit untuk perpindahan
panas. Direct air cooling (pendingin udara langsung) penggunaannya
semakin meningkat, khususnya pada daerah water-short tetapi masih
jauh terbelakang dibandingkan dengan jumlah air yang diaplikasikan
dan beban total dari perpindahan panas.Selama tahun terakhir,
penggunaan air untuk pendingin telah ada di bawah pengawasan dari
pengamatan lingkungan dan konservasional dan sebagai hasil, pola
penggunaan air pendigin akan berubah dan berlanjut. Sebagai contoh,
banyak sistem yang dilewatkan air oendingin melalui plant sistem
hanya sekali dan kembali lagi hingga batas kemampuan air. Ini
menciptakan tingkat penarikan air yang tinggi dan menambah panas ke
aliran penerima. Di sisi lain, menara pendingin mengizinkan
penggunaan kembali air untuk sebagian besar sistem pendingin dengan
penguapan yang paling modern mengurangi aliran penarikan lebih dari
90 % dibandingkan dengan sistem once-through cooling. Secara
substansi mengurangi panas masuk ke aliran tetapi tidak ke
lingkungan dimana panas ditransferkan ke udara.Perubahan dalam
desain dan operasi sistem pendingin air memiliki dampak besar pada
sifat kimia air karena mempengaruhi korosi , deposisi , dan fouling
dalam sistem. Bab ini memberikan ulasan mengenai operasi industri
yang memanfaatkan air sebagai pendingin, masalah korosi, scale, dan
fouling pada sistem tersebut dan bagaimana masalah-masalah tersebut
mempengaruhi produksi plant melalui kehilangan panas dari transfer
panas, kerusakan peralatan, atau keduanya. Sebagai tambahan,
berbagai macam konsep cooling water treatment dijelaskan dan
kontrol prosedur yang dibutuhkan.
HEAT TRANSFERPerpindahan panas merupakan perpindahan panas dari
suatu benda ke benda yang lain, yang lebih panas menjadi sumber dan
pendingin sebagai penerima. Dalam sistem pendingin air, produk atau
proses yang didinginkan adalah sumber dan air pendingin adalah
penerima. Air pendingin biasanya tidak kontak secara langsung
dengan sumber: material biasanya keduanya fluida, dipisahkan dengan
sebuah pembatas yang merupakan konduktor panas yang baik, biasanya
logam. Pembatas yang memberikan panas dari sumber ke penerima
disebut permukaan heat exchager, dan perakitan pembatas disebut
heat exchanger.Di beberapa industri, dalam heat exchanger sebagai
sumber dan penerima adalah fluida. Jika sumber adalah uap yang
dicairkan, heat echanger disebut kondensor, jika penerima adalah
cairan yang diuapkan, exchanger disebut sebuah evaporator.Jenis
heat exchanger yang sederhana terdiri dari sebuah tube atau pipa
konsentris yang terletak didalam shell. Ini disebut heat exchanger
pipa ganda. Pada exchanger sederhana, cairan proses mengalir
melalui tube bagian dalam dan air pendingin melalui annulus
diantara tube. Panas mengalir melewati dinding logam yang
memisahkan kedua cairan. Kedua fluida melalui exchanger hanya
sekali, susunan ini disebut single-pass heat exchanger. Jika kedua
fluida mengalir pada arah yang sama, exchanger disebut aliran
paralel/ cocurrent, jika bergerak berlawanan arah, exchanger
disebut jenis countercurretn.Kemajuan dari heat exchanger,
unit-unit didesain lebih mutakhir untuk meningkatkan efisiensi
proses pertukaran panas. Gambar 38.2 menunjukkan shell-and tube
heat exchanger. Fluida proses dan air pendingin diletakkan pada
sisi pembatas yang berbeda.Alat penukar panas lain yang sederhana
adalah jacketed vessel, dengan air pendingin melalui ruang antar
dinding ganda dari vessel reaksi kimia, melepaskan panas dari
proses. Desainnya seperti botol thermos, tetapi pada kasus ini
dinding ganda digunakan untuk melepaskan panas dari isolasi. Jenis
plate-heat exchanger, menyerupai penyarng plate dan frame, yang
digunakan pada beberapa proses industri kimia karena desain yang
kompak dan ketersediaan material dalam konstruksi yang luas
Removing Undesireable HeatKetika air memenuhi tugasnya dan
mendinginkan sumber, itu mengandung panas yang harus dihamburkan
(dissipasi). Ini akan tercapai dengan mentransferkan panas ke
lingkungan. Pada sistem once-through, air pendingin di alirkan,
dipanaskan dan dikembalikan lagi ke aliran penerima, yang kemudian
menjadi lebih hangat. Pada sistem ini tiap satu pound air pendingin
(0,454 kg) yang dipanaskan 10F melepas kalor sebnyak 1 Btu (0,252
cal) dari sumber.Pada sistem open recirculating, air diupakan: fase
berubah dari cairan menjadi gas yang menghasilkan panas ke
atmosfer. Air yang diuapkan melepas kalor sekitar 1000 Btu per
pound air (555 cal/kg) yang diubah menjadi uap. Ketika penguapan
digunakan dalam proses pendingin, itu dapat melepaskan 50 sampai
100 kali lebih panas ke lingkungan per unit air daripada sistem
tanpa penguapan.
Sensible Heat TransferDua cara umum yang paling sering digunkan
untuk transfer panas dari fluida proses ke air pendingin dalam heat
exchanger adalah konduksi dan konveksi. Panas mengalir dari fluida
panas melalui permukaan heat exchanger ke sisi lain dengan
konduksi. Panas kemudian dilepaskan dari permukaan yang panas
dengan kontak langsung dengan air pendingin melalui konduksi.
Kemudian air yang dipanaskan akan bercampur dengan air pendingin
lain dalam prose perpindahan panas melalui konveksi.5 faktor yang
mengontrol perpindahan panas konduksi adalah:1. Sifay perpindahan
panas dari pembatas (konduktivitas thermal)2. Ketebalan pembatas
heat exchanger3. Luas permukaan pembatas4. Perbedaan temperatur
antara sumber dengan air pendingin (driving force)5. Deposit pada
sisi pembatasDari kelima faktor tersebut, 3 faktor pertama adalah
penting dalam desain exchanger. Faktor 4 dan 5 merupakan
karakteristik operasional yang dapat berubah bergantung pada
kondisi alat. Deposit yang terbentuk pada sisi logam memiliki
konduktivitas thermal yang kebih rendah daripada logamnya, sehingga
kecepatan panas konduksi berkurang dengan adanya sejumlah deposit.
Sebagai contoh, penumpukan 0,1 in (0,25 cm) scale dari kalsium
karbonat pada tube heat exchanger dapat mengurangi kecepatan
transfer panas sekitar 40%.Penurunan tersebut berarti air pendingin
mungkin tidak meleas kalor secara efisien pada proses. Oleh karena
itu, produksi harus diperlambat atau jumlah aliran air pendingin
harus ditingkatkan untuk mempertahankan kecepatan proses
pendinginan yang berlaku sebelum adanya fouling. Namun, sangatlah
tidak mungkin tetap mempertahankan kondisi sebagaimana kondisi
awal.
Heat Exchanger DesignHeat exchanger sederhana seperti Gambar
38.1, kedua fluida melalui exchanger hanya sekali, disebut
single-pass exchanger. Susunan lawan arah, cairan sumber panas dan
penerima panas mengalir dengan arah yang berlawanan, ini lebih
unggul dibandingkan desain aliran searah karena menyediakan driving
force yang lebih besar (terukur sebagai delta T LMTD) untuk sumber
panas yang sama: luas permukaan yang lebih kecil dapat mentransfer
jumlah panas yang sama. Shell-and tube exchangers aliran lawan arah
lebih banyak ditemukan karena lebih banyak panas yang
ditransferkan.Kelemahan mendasar dari exchanger pipa ganda adalah
luasan perpindahan panas yang kecil yang diberikan single tube
relatif terhadap total area pada instalasi alat. Untuk mengimbangi
kekurangan ini, alat penukar panas modern menggunakan multiple tube
(banyak tube) dalam shell. Ini akan memberikan kontak yang baik
antara sumber dan penerima panas. Hampir semua industri
memanfaatkan desain multiple pass. Gambar 38.2 menunjukkan
double-tube pass (aliran ganda yang melintas tube), single-shell
pass exchanger (satu kali lintasan shell). Di hampir semua unit
dari jenis tersebut, air mengalir didalam tube, dengan air proses
mengalir dalam shell, diluar tube. Namun, ada pengecualian dan
beberapan investigasi kinerja heat exchanger harus dimulai dari
identifikasi mana cairan yang harus masuk shell atau tube. Untuk
kenyamanan, akan difokuskan pada aliran konvensional dengan air
pendingin dalam tube dan fulida proses dalam shell.Dalam desain
heat exchanger, seorang engineer mendapatkan dari handbook mengenai
kecepatan perpindahan panas dalam Btu per jam per kuadrat feet
luasan, per inch ketebalan pembatas, per derajat perbedaan
temperatur, atau U1= Btu/h/ft2/in/0F (cal/h/m2/cm/0C). Diketahui
ukuran tube heat exchanger, yang dapat distandarisasi dalam desain
yang spesifik seperti kondensor, jika ketebalan tube diketahui,
transfer panas dapat dipersingkat menjadi:U2= Btu/h/ft2/0F=
(cal/h/m2/0C)Untuk kondisi temperaur tetap:U3= Btu/h/ft2=
(cal/h/m2)Total perpimdahan panas dapat dirumuskan menjadi Btu/h
(cal/h) untuk perubahan temperatur yang sangat kecil. Jika heat
flux dalam Btu/h, lalu investigasi dibutuhkan untuk menentukan jika
karena kondisi perubahan temperatur, insulating deposit, pemasangan
tube, atau faktor lain. Masalan-masalah ini dapat terjadi pada
proses pendingin air.Di hampir seluruh proses heat exchanger, heat
flux rata-rata 5000 sampai 6000 Btu/h/ft2 (120 sampai 150
cal/h/m2). Oleh karena itu, heat flux pada beberapa exchanger yang
melebihi 30000 Btu/h/ft2 (720 cal/h/m2) ketika uap dikondensasikan
pada proses. Kecepatan transfer panas juga bervariasi tergantung
dengan kecepatan aliran air (Gambar 38.3).Temperatur air pendingin
bervariasi pada seluruh penampang tube, air yang paling panas akan
kontak dengan dinding tube. Temperatur dinding tube disebut skin
temperatur., adalah penting pada desain program chemical treatment.
Skim temperatur adalah variabel yang sangat penting untuk
mengontrol korosi dan deposition. Faktor lain seperti kecepatan
air, heat flux, dan air dan temperatur proses semua dikombinasi
untuk menetapkan skin temperatur. Sebagai contoh, skin temperatur
yang tinggi (diatas 2000F/ 930C) terjadi pada plant dapat
memungkinkan terbentuknya scale dan korosi. Banyak senyawa yang
ditemukan pada air yang membentuk deposit memiliki kelarutan yang
lebih rendah saat temperatur dinaikkan, dan reaksi korosi
berlangsung lebih cepat pada suhu tinggi.Air pendingin dapat
ditempatkan pada ssi tube (dalam tube) atau sisi shell
(disekeliling tube) dari exchanger. Dari perspektif pengolahan air,
terdapat keuntungan yang signifikan utnuk menempatkan air pada
tube. Pada exchanger ini, kecepatan air biasanya dipertahankan
diatas 2 sampai 3 ft/s (0,6 sampai 0,9 m/s) sampai setinggi 7
sampai 8 ft/s (2,1 sampai 2,4 m/s) untuk membantu menjaga dinding
tube terbebas dari deposisi suspended solid. Kecepata yang lebih
rendah memungkinkan terbentuk deposit pada tube dari suspended
solid yang terendapkan. Pada tube bundle, mungkin hanya satu tube
memiliki kecepatan yang rendah.Kadang-kadang, tekanan tinggi pada
proses membuat lebih ekonomis dalam desain exchanger dengan air
pendingin pada sisi shell. Masalah yang utama dalam exchanger adlah
akecepatan aliran yang rendah yang ditemui pada baffle, tube
support, tube sheet ketikan kecepatan aliran rata-rata melalui
shell. Kecepatan rendah memepengaruhi skin tempertaur dan
meningkatkan potensi terbentuk deposit dan kerusakan logam. Sebagai
contoh, exchanger logam ringan dengan air pada sisi shell diketahui
mengalami dari perforasi dalam waktu 3 bulan, walaupun dengan
adanya inhibitor korosi yang kuat seperti kromat.
COOLING WATER SYSTEM: PROBLEM & TREATMENTMasalah-masalah
yang mendasar pada sitem pendingin adalah:Korosi merupakan fungsi
karakteristik air dan logam dalam sistem. Korosi menyebabkan
kerusakan dini pada metal; adanya korosi dapat mengurangi laju alir
dan perpindahan panasKerak disebabkan pengendapan senyawa yang
tidaklarut pada temperatur tinggi, seperti kalsium karbonat. Kerak
dapat mengurangi laju alir dan perpindahan panas.Fouling dihasilkan
dari padatan tersuspensi yang mengendap, penumpukan korosi, dan
pertumbuhan mikroba. Fouling mengakibatkan dampak yang sama seperti
kerak padasistem, tetapi fouling menyebabkan sejumlah korosi
dibawah deposit.Pengolahan air pendingin: langkah pertama
mengidentifikasi masalah kerak,korosi, fouling atau kombinasi dari
faktor2 tersebut. Langkah selanjutnya pengamatan teliti untuk
memahami air proses atau pendingin dalam sistem. Ini mempengaruhi
desain sitem, operasional, sifat kimia air, pertimbangan penting
untuk memilih dan mengaplikasikan program pengolahan air yang
terpercaya dan ekonomis.Ada 3 tipe sistem air pendingin:1.
Once-through systemAir diambil dari sumber, dilewatkan sistem
pendingin, lalu dikembalikan lagi ke asal. Panas diambil dari
sumber. Karakteristik utama sistem ini adalah dibutuhkan jumlah air
yang relatif banyak untuk mendinginkan. Beberapa sistem once-thrugh
menggunakan plant air sebagai pendingin.Untuk mengontrol korosi
biasanya digunakan beberapa tipe fosfat anorganik atau digabungkan
dengan zinc. Ketka diaplikasikan dalam kadar rendah dibutuhkan
untuk pengolahan yang ekonomis, material ini membentuk film yang
tak nampak: namun dapat mengurangi kecepatan korosi hingga 90%.
Perlindungan korosi terjadikarena senyawa kimia tsb bekerja pada
titik dimana logam berpotensi untuk hilang, menghalangi reaksi
korosi dan mengurangi jumlah logam yang hilang dari permukaan. Jika
terjadi kerak, paling sering menghasilkan kalsium karbonat dari
perubahan indeks stabilitas air. Polifisfat biasanya digunakan
untuk kontrol sistem air untuk diminum. Pada aplikasi yang bukan
untuk minum, fosfonat, polimer akrilat yang spesifik, atau
kombinasi fisfona dan akrilat merupakan inhibitor kerak yang
efektif. Inhibitor tsb memiliki fungsi dalam 2 cara untuk mencegah
kerak dari kalsium karbonat:1. Mereka akan mengganggu ion2 yang
berpontensimebentuk kerak dan mencegah pertumbuhan dalam bentuk
kristal. Polifosfat anorganik dan senyawa organofosforus biasanya
digunakan sendiri2 atau kombinasi. Kadang2 asam digunakan untuk
menambahk indeks stabilitas air untuk mencegah kerak CaCO3. Asam
akan mengontrol kerak besi dan mangan. Biasanya bukan metode yang
ekonomis untuk sistem once-through dgn volume besar.2. Membentuk
kristal nukleus untuk mencegah pertumbuhan kerak pada luasan
perpindahan panas. Biasanya digunakan beberapa polimer dan senyawa
fosfat baik organik atau anorganik dan kadang organik alamFouling,
deposisi dari bahan partikulat, besi, mangan, mikroba, merupakan
mekanisme kompleks diatur dengan variabel2 seperti ukuran dan
muatan partikel, kecepatan air, komposisi, dan suhu: populasi
bakteriSatu pendekatan untuk menangani masalah2 ini adalah dengan
mengkondisikan foulan2 seperti besi dan mangan yang berkembang
terus menerus mengaplikasikan polimer sehingga material akan
terbawa oleh sistem. Keberhasilan pendekatan ini bergantung pada
laju alir air yang memadai pada sistem. Luasan laju alir yg rendah,
seperti pada sisi shell, jaket reaktor, dan jaket kompresor, akan
mengakumulasi lumpur.Pendekatan kedua yaitu mendispersi padatan
tersuspensi menjadi partikel yg sgt halus untuk mencehag mereka
mengalami aglomeras menjadi partikel yg lebih besar yang akan
mengendap di air. Partikel2 ukuran kecil akan lebih mudah terbawa
dalam sistem. Senyawa kimia yang digunakan biasanya surfaktan dan
polimer dengan BM kecil. Pemilihannya berdasarkan masalah yang akan
diselesaikan. Polimer dapat disesuaikan untuk mengoptimalkankinerja
dispersan pada foulan yg spesifik. Seperti besi dan mangan.Hampir
semua masalah foulan di industri sistem pendingin semakin rumit
dengan adanya aktivitas mikroba. Deposit lendir pada tube tidak
hanya mengganggu efisiensi perpindahan panas, namun juga membentuk
perangkap bagi padatan tersuspensi, yang lebih lanjut menghambat
laju perpindahan panas. Untuk tambahan, hasil samping dari
metabolisme mikroba akan mempengaruhi sifat kimia air termasuk
kecenderungan adanya kerak atau korosi logam. Lebih tepat digunakan
biocide dan biodispersan untuk mengatasi masalah fouling pada sstem
ini. Sangat jarang korosi, kerak, fouling terjadi sendiri2.
Biasanya terjadi bersamaan antara keduanya atau ketiga2nya yang
mengurangi laju erpindahan panas dan menyebabkan kerusakan dini
pada logam. Contoh fouling mikroba dapat menyebabkan kerak dan
korosi: korosi dapat menyebabkan fouling besi dan mendorong korosi
lebih lanjut. Untuk memutuskan siklus tsb identifikasi masalah
menjadi pentng untuk memilih dan mengaplikasikannya, solusi
ekonomis untuk masalah2 deposit
Sistem Resirkulasi TertutupSistem resirkulasi tertutup adalah
proses dimana air disirkulasi dalam alairan tertutup tanpa
evaporasi atau terbuka dengan atmosfer atau penyebab yang lain yang
dapat mempengaruhi sifat kimia air di dalam sistem. Sistem ini
biasanya menggunakan pengolahan secara kimia level tinggi dan
kehilangan air diabaikan, dan hal ini bersifat ekonomis. Air makeup
atau umpan kualitas tinggi biasanya digunakan untuk system operasi
yang terbaik. Sistem ini sering dikerjakan untuk aplikasi pada
pendinginan kritis, seperti kastor secara kontinu pada industri
baja dimana deposit paling sedikit dari beberapa sumber dapat
menyebabkan kerusakan alat. Pada sistem resirkulasi tertutup, panas
ditransfer pada pendinginan air secara tertutup dengan alat penukar
panas khusus dan dipindahkan dari system aliran tertutup dengan
penukar panas kedua dari aliran tertutup ke siklus pendinginan air
yang kedua. Aliran kedua dapat digunakan dengan evaporasi atau
pendinginan air satu arus atau pendinginan udara. Kecepatan air
pada sistem tertutup biasanya dalam 3 - 5 ft/s (0,9 1,5 m/s). Suhu
naik rata-rata 10 15oF (6 9oC), meskipun beberapa sistem melebihi
range tersebut. Secara umum,system tertutup membutuhkan sedikit
atau tidak membutuhkan air makeup/umpan kecuali untuk kebocoran
pompa, pelebaran tangki overflow, dan evaporasi permukaan pada
system ventilasi. Make up ini membutuhkan analisa umum untuk
mengkontol pengolahan residu kimia yang benar.System tertutup
biasanya mengandung sebuah kombinasi dari logam yang berbeda yang
menghasilkan potensial tinggi untuk korosi galvanik. Potensial
untuk oksigen terlarut secara umum rendah pada system tertutup
karena ukuran kecil dari air makeup atau umpan - sumber oksigen
utama. Bagaimanapun, pada system yang membutuhkan makeup yang besar
karena kehilangan air dari kebocoran, okisgen secara kontinu
disuplai dan korosi oksigen menyebabkan masalah yang serius.
Oksigen dapat, pada temperatur yang tinggi atau pada titik transfer
panas yang tinggi, menyebabkan korosi pada pipa.Sedikit makeup
ditambahkan untuk semua system resirkulasi tertutup, ini
dipraktekkan dan diinginkan untuk menjaga system dalam kondisi yang
bebas dari korosi. Normal terjadi pada penerapan inhibitor dasar
kromat, nitrit/nitrat, atau tipe pengolahan minyak terlarut pada
konsentrasi yang lebih tinggi. Secara teori, skala menjadi masalah
yang kecil dalam system tertutup sejak air tidak dikonsentrasikan
dengan evaporasi. Pada system tertutup yang rapat, tidak ada skala
pembentukan konstituen deposit umum pada permukaan logam sampai
masuk ke dalam dengan transfer panas atau menimbulkan korosi.Dengan
laju makeup yang tinggi, bagaimanapun, bentuk skala penambahan
dengan setiap peningkatan dari penambahan air pada waktu yang sama,
skala menjadi penting. Sebagai tambahan, terdapat peluang adanya
lumpur, karat, dan padat tersuspensi untuk mengendap pada titik
aliran rendah dan terbakar pada transfer panas permukaan untuk
membentuk deposit yang keras. Maka dari itu, skala retardan dan
dispersan biasanya termasuk bagian dari pengolahan system tertutup
dimana laju makeup tinggi. Jarang air halus atau kondensat
digunakan untuk makeup untuk system tertutup bergantung pada
karakteristik dari system yang dijaga. Karena sirkulasi air melalui
system tertutup tidak dikontakkan dengan atmosfer, fouling oleh
udara dan pasir jarang. Bagaimanapun, fouling oleh massa mikroba
dapat terjadi pada system tertutup dimana laju makeup penting atau
proses kebocoran disebabkan karena pertumbuhan bakteri. Proses ini
dikontrol dengan agen kontol secara biologi diformulasikan untuk
menunjang pegolahan secara kimia dan mengoperasikan kondisi yang
ditemukan pada system tertutup.Hal ini diinginkan sebagai bagian
dari pertahanan untuk system air tertutup dengan tekanan tinggi dan
laju air yang tinggi untuk memindahkan akumulasi jika laju makeup
tinggi.Sistem Resirkulasi TerbukaPada system resirkulasi terbuka
terdiri dari pendinginan air atau evaporasi untuk menghilangkan
panas dari produk atau proses. Sebuah system resirkulasi terbuka
mengambil air dari kolam menara pendinginan, melewatinya melalui
alat pemroses yang membutuhkan pendinginan, lalu kembali air
melewati unit evaporasi, dimana air terevaporasi, air dingin yang
tersisa. Pada system terbuka, system terulang, proses ini digunaka
lagi, mengambil kebutuhan make up air segar untuk menyemibangkan
air yang terevaporasi dan blow down dari system untuk mengkontrol
karakter kimia dari air yang diresirkulasi. Ini pengurangan
permintaan air secara besar.Istilah istilah dalam system
resirkulasi terbuka:1. Laju resirkulasi (Qr): aliran pada
pendinginan air yang dipompakan melalui aliran plant pendinginan,
biasanya pendinginan adalah jumlah dari perpindahan. Qr biasanya
diestimasikan dari data nameplate pompa resirkulasi; bagaimanapu,
pengukuran actual lebih akurat. Aktual resirkulasi adalah jarang
daripada data nameplate dan sering 10 20% jarang. Kurva pompa,
biasanya sesuai dari manufaktur, tekanan gauge pada pompa
dihentikan maka akan menghasilkan estimasi aliran yang akurat.2.
Perbedaan temperature(delta T): istilah ini adalah untuk perbedaan
antara temperatur rata-rata air yang kembali ke menara dari plant
perpindahan (T2) dan temperatur air rata-rata yang mengikuti
evaporasi (T1)3. Evaporasi (E): air yang hilang ke atmosfer dalam
proses pendinginan(gal/min). Laju evaporasi bergantung pada jumlah
air yang didinginkan (Qc) dan diferensial suhu, delta T. sebagai
aturan, untuk setiap 10oF suhu turun melalui proses evaporasi. 1%
dari laju evaporasi (Qc) dievaporasi. Sehingga, 20% delta T
melewati menara pendingin menghasilkan evaporasi kehilangan 2% dari
laju resirkulasi (0,02 Qc=E).E= Qr x (T2-T1)/1000E= Qr x
(T2-T1)/560(system metrik)Jumlah evaporasi dapat mengambil tempat
lebih dari yang diberikan menara secara primer terbatas oleh
kelembaban udara. Kelembaban relatif dihasilkan dengan pengukuran
temperature buih kering dan basah dari udara. E dapat serendah
0,75% setiap 10oF dari delta T pada daerah dengan kelembaban yang
tinggi seperti Gulf Coast di Amerika. Berkebalikan, E dapat
setinggi 1,2 % setiap 10oF delta T pada daerah yang kelembabannya
sangat rendah, seperti daerah selatan barat Amerika. E bergantung
pada derajat lebih kecil pada rasio aliran cairan ke gas, dan panas
konduksi hilang pada daerah lain pada system pendinginan.4. Makeup
(M): air input yang dibutuhkan untuk menggantikan air yang hilang
dengan evaporasi ditambah hilang melalui blow down. Ini biasanya
diukur dengan flow meter, jika tidak dapat dihitung dengan
persamaan:M= Ex (CR)/(CR-1)5. Rasio konsentrasi (CR): make up untuk
system resirkulasi pendinginan air mengandung impuritas terlarut.
Air yang mengalami evaporasi menghasilkan uap air murni,
meninggalkan impuritas. Perbandingan dari konsentrasi dari garam
pada sirkulasi air (CB) dari makeup (CM) adalah rasio
konsentrasi.CR= CB/CMPadatan input harus sama dengan padatan
output,M x CM = B x CBDimana M adalah aliran makeup dan B adalah
kehilangan dari air yang terkonsentrasi. Sehingga rasio konsentrasi
CR = M/BCR harus dihitung untuk beberapa komponen individual dari
air untuk mengetahui jika system seimbang. Pada keadaan ideal,
system adalah seimbang ketika CRs dari semua ion dalam air (Ca, Mg,
alkalinitas) adalah sama. Jika perbandingan konsentrasi tidak sama,
dapat mengindikasi beberapa mineral (CaCO3, SiO2) adalah
presipitasi dari air resirkulasi . sebagai contoh, jika CR untuk
kalsium atau alkalinitas lebih dari 0,5 di bawah CR untuk
magnesium, lalu CaCO3 mungkin mengalami presipitasi dalam system
pendinginan. Untuk diketahui bahwa presipitasi, CR dapat sebagai
indicator bahwa masalah terjadi.Rasio konsentrasi dari beberapa ion
akan dipengaruhi oleh penambahan kimia untuk system pendinginan. CR
untuk SO42- akan dinaikkan ketika asam sulfur ditambahkan ata
dimana plant atmosfer mengandung SiO2. Pada hal ini, CR untuk
alkalinitas akan diturunkan karena alkalinitas dirusak oleh asam
yang ditambahkan ke menara. Klorinasi dari pendinginan air akan
naik, CR untuk Cl-. CR tergantung pada konduktivitas akan juga
dinaikkan dengan beberapa pengolahan kimia ditambahkan. Derajat
kecil dari konsentrasi akan mengurangi permintaan air. Dan CR yang
lebuh besar, pada permintaan yang lebih rendah sebagai laju
evaporasi dicapai sebagai limit.6. Blowdown (B): uap air murni
dihilangkan dengan evaporasi, padatan terlarut dan tersuspensi yang
tertinggal dalam konsentrat. Jika tidak ada air hilang selama
evaporasi, padatan ini akan mengkontrasikan dan menyebabkan kerak
massif dan korosi. Untuk memyeimbangkan in, mengatur aliran dari
system resirkulasi. Blowdown (BR) dihitung dan dikontrol untuk
memindahkan padatan pada laju yang sama dimana padatan dikontakkan
dengan makeup.Ada kehilangan tak terkontrol yang lain dari system.
Satu adalah drift (Bp), satu adalah kebocoran (BL). perhitungan
blowdown total,B = BR + BD + BL Blowdown berhubungan dengan factor
yang lain sebagai berikut:B = M EdanB = M/CR7. Drift (BD): meskipun
air hasil evaporasi murni, beberapa air meninggalkan sebagai mist
(gel) melalui alat evaporasi. Dalam menara pendingin modern, mist
dan penghilang drift ditambahkan untuk mengurangi kehilangan
sekitar 0,0005% dari laju resirkulasi. Kehilangan drift biasa dalan
menara pendingin konvensional dalam range antara 0,05 hingga 0,2%
bergantung pada laju resirkulasi. Drift mengandung padatan terlarut
sebagai bagian dari blowdown. Tanpa mengkontrol blowdown, kran
blowdown tertutup, drift menstabilkan rasio konsentrasi maksimum
dengan tanpa kehilangan pada system yang lain. 8. System kehilangan
(BL): air sirkulasi bisa hilang dalam plant melalui pompa atau kran
, dengan satu aliran pendinginan dari pompa, jaket kompresor, untuk
beberapa menggunakan sebagai alat atau daerah pencucian ketika
garis air pendingin terjadi untuk ditutup untuk dimana air
dibutuhkan. Pada banyak plant, miscellaneous dari resirkulasi air
pendingin sangan banyak yang tidak mungkin untuk meningkatkan rasio
konsentrasi lebih dari 1,2 hingga 1,5. Hal ini merupakan pengolahan
kimia yang ekonomis dan mencegah conservasi air secara efektif.9.
Kapasitas pengendalian system (V): biasanya air dalam system
dimasukkan dalam kolam menara pendingin. Kapasitas pengendalian
dapat didapat dengan menghitung volume air dalam basin dan ditambah
dengan 20 30 % untuk air yang dimasukkan dalam peralatan.
Penambahan naik dibutukkan jika system memiliki jumlah yang besar
dan tidak biasa dari kondensor yang terbuka, pipa yang dijaketi,
furnace dengan kapasitas pengendalian air.10. Waktu/siklus (t):
satu siklus didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk air
membuat satu aliran mengelilingi pola aliran sirkulasi. Pada waktu
ini adalah fungsi dari kapasitas pengendalian dan laju
resirkulasi.T = V/Qc11. Indeks waktu pengendalian (HTI): indeks
waktu pengendalian adalah setengah waktu dari pengolahan kimia yang
ditambahkan untuk evaporasi system pendingin. Secara matematika ,
indeks ini menjelaskan waktu yang dibutuhkan untuk menghilangkan
zat kimia yang ditambahkan hingga 50% dari konsentrasi aslinya
setelah penambahan kimia tidak dilanjutkan. HTI juga merupaka waktu
yang dibutuhkan untuk mengkonstrasikan makeup padatan dengan factor
2. Hal ini penting dalam mengkontrol umpan kimia. Hal ini juga
penting untuk menstabilkan dosis untuk agen kontrol biologi, dimana
umpan dimasukkan ke dalam system. Perhitungan dari Indeks Waktu
Pengendalian (HTI)Seoaruh waktu dari system bergantung pada
kapasitas dan laju pada komponen yang meninggalkan system. Untuk
air pendingin, separuh waktu bergantung secara primer pada
kapasitas system dan laju blowdown. Dengan bentuk paling sederhana,
persamaan untuk menghitung indeks waktu pengendalian adalah:HTI =
0,693 x kapasitas (gal)/ B(gal/menit)Dimana 0,693 = ln 2, adalah
nomer standar dari persamaan separuh waktu.Untuk menggambarkan
bagaimana indeks waktu pengendalian bergantung pada unsur lain dari
system pendingin, factor tersebut digunakan untuk menghitung
blowdown (B) yang dapat ditambahkan:HTI = 0,693 x kapasitas x
(CR-1)/ EAtauHTI = 0,693 x kapasitas x (CR-1)/(Qc x delta T x
0,001)Ini menggambarkan bahwa terdapat perubahan pada beberapa
factor ( Qc, delta T, CR, atau kapasitas) akan mempengaruhi
HTI.Metode lain untuk perhitungan indeks waktu digambarkan dengan
contoh sebagai berikut.1. Hitung waktu tiap siklus, t2. Dari tabel
38.1 mencari jumlah siklus yang dibutuhkan untuk mencapai rasio
konsentarsi, berdasarkan penurunan suhu melalui menara atau kolam.
3. Pengkalian dengan waktu per siklus untuk mendapatkan indeks
waktu pengendaliab dalam menit, kemudian bagi denga 60 atau 1440
untuk mengubah ke jam atau hari.Berikut adalah contoh dari gambaran
perhitungan:1. Laju resirkulasi: data pompa menujukkan laju
resirkulasi 5500 gal/menit (21 m3/menit). Menggunakan 5000
gal/menit (19 m3/menit) sebagai estimasi yang baik dari actual
resirkulasi.2. Penurunan temperature:105oF- 85oF = 20oF (41oC 30oC
= 11oC)3. Kehilangan evaporasi: 20 oF (11 oC) ekuivalen dengan 2 %
kehilangan evaporasi:0,02 x 5000 = 100 gal/menit kehilangan
evaporasi4. Rasio konsentrasi (melihat analisa pada Figure 38.9):
pada makeup dan air resirkulasi menunjukkan rasio konsentrasi
adalah 2,8 hingga 8,3 .Rasio konsentrasi mendekati 3 berdasarkan
pada magnesium dan silika, sejak magnesium dan silika tertinggal
dan terlarut pada kondisi pH tinggi dan konsetrasi yang tinggi.
Klorin dan asam sulfur sama-sama ditambahkan pada system dan untuk
mengurangi penggunaan Cl- dan SO42- sebagai indicator CR yang
valid.5. Makeup:M = E x (CR/CR-1)M = 100 x 3/2 = 150 gal/menit(M =
0,38 x 3/2 = 0,57 m3/menit)6. Kapasitas pengendalian pada system:
basin berisi 72.000 gal (284 m3). Total dari kapasita pengendalian
pada system diestimasikan menjadi 100.000 gal (379 m3).7. Waktu
/siklust = 100.000/5000 = 20 menit(t = 379 m3/(19m3/menit) = 20
menit8. Indeks waktu pengendalian: jika CR = 3, dan delta T = 20oF
(11oC), tabel 38.1 menunjukkan siklus rata-rata pada 70 siklus,HTI
= 70 x 20 = 1400 menit, atau 23 jam
COOLING TOWERCooling tower dirancang untuk menguapkan air
melalui kontak langsung air dengan udara. Cooling tower
diklasifikasikan berdasarkan metode yang digunakan: untuk
menginduksi aliran udara (konsep alami atau mekanik) dan dengan
arah aliran udara (baik counterflow atau crossflow tergantung
terhadap aliran air yang turun).
Dalam rancangan cooling tower natural, aliran udara tergantung
pada atmosfir sekitarnya, yang menetapkan perbedaan densitas antara
udara hangat di dalam tower dan kondisi atmosfir diluar tower;
kecepatan angin juga mempengaruhi kinerja. Kebanyakan rancangan
tower dalam utilitas modern adalah desain hiperbolik (Gambar
38.10), yang telah digunakan selama bertahun-tahun dalam instalasi
Eropa. Tower yang tinggi menyediakan pendingin tanpa kipas
(listrik), dan mereka juga meminimalkan masalah plume dan
drift.
Dalam rancangan cooling tower mekanik menggunakan kipas untuk
memindahkan udara daripada menggantungkan angina secara natural.
Hal ini mempercepat proses pendinginan dan meningkatkan efisiensi
menara dengan meningkatkan kecepatan udara terhadap tetesan air
yang jatuh ke tower. Karena itu, tower mekanik bisa, menguapkan air
lebih banyak daripada rancangan tower alami dengan ukuran yang
sama.
Ada dua desain dari rancangan menara mekanik, force dan induced
draft. Dalam force draft tower (Gambar 38,11) kipas dipasang di
sisi tower, memaksa udara masuk dalam tower, menghasilkan
pencampuran langsung udara dengan air yang jatuh.
Induced draft cooling tower (Gambar 38,12) antara counterflow
atau crossflow dengan kipas di atas menarik udara pendingin ke atas
atau horizontal melintasi air yang jatuh. Pemilihan antara force
dan induced draft didasarkan pada pertimbangan teknik yang
berdasarkan pola cuaca. Pertimbangan utama adalah untuk menghindari
resirkulasi dari udara hangat, yang akan mengurangi kinerja menara.
Keuntungan utama dari sebuah counterflow tower adalah bahwa air
terdingin akan bersentuhan dengan udara terkering, memberikan
penguapan yang paling efisien. Sebuah survei yang lengkap
ditunjukkan pada Gambar 38.14.
COOLING WATER TREATMENT AND CONTROLSetiap sistem cooling water
mempunyai pertimbangan berdasarkan peralatan yang digunakan,
kandungan kimia air, kontaminan, blowdown, dan pengontrolan.
Pemilihan yang tepat dalam pengolahan cooling water membutuhkan
data (informasi). Hal ini cukup merepotkan karena kerumitan pada
peralatan yang digunakan dan variasi pada kondisi operasi. Fig
38.13 dan tabel 38.2 menunjukkan contoh survey sistem dibagi dalam
5 kategori utama: (1) cooling system data, (2) cooling water
chemistry, (3) heat transfer data, (4) effluent considerations dan
(5) present treatment dan control methods.Cooling System Data Data
yang ada mengidentifikasikan aspek fisik pada sistem seperti nomor
dan tipe HE, material penyusun HE dan pipa, tipe tower, temperature
maksimum pada air dan proses, temperature operasi tower, dan
karakteristik sitem seperti kecepatan, makeup,
bleed-off(blowdown?), dan waktu tinggal. Data ini harus juga
berdasakan diagram aliran proses-aliran air dan juga spesifikasi
lengkap pada critical HE. Cooling Water Chemistry Kandungan Kimia
cooling waterMengidentifikasikan kandungan kimia lingkungan pada
sistem. Informasi ini dibagi menjadi kandungan kimia pada makeup
dan recirculating water, termasuk deskripsi proses perlakuan awal
serta sumber dan tipe kontaminan pada recirculating water. Penyebab
kualitas make up water yang jelek dan sumber kontaminan harus
diperikas: karena merupakan hal yang penting dalam treatment,
sehingga kemungkinan koreksi adalah faktor yang menentukan dalam
pemilihan program.
Heat Transfer DataSurvei yang dilakukan dibagi menjadi 4
bagian1. Result monitoring: mendefinisikan bagaimana perpindahan
panas ditinjau, termasuk pengaruh korosi (atau kegunaan zat yang
mencegah korosi??) dan tes HE; data pada plant HE, memungkinkan
perhitungan dan pemantauan kecepatan transfer panas.2. Control
methods: menunjukkan bagaimana perpindahan panas dikendalikan.
Sebagai contoh, metode yang umum di plant adalah penghambatan
(throttling) air pendingin masuk HE pada musim dingin untuk
mencegah proses overcooling. Namun, penghambatan tersebut
mengurangi kecepatan dan menyebabkan fouling yang berakibat
hilangnya perpindahan panas yang tidak dapat dipulihkan dengan
membuka kembali katup throttling. Metode pengendalian alternatif,
seperti daur ulang air atau proses aliran bypass, harus
dipertimbangkan dalam pemilihan throttling aliran air.3. Present
conditions: mendefinisikan kondisi fisik peralatan pertukaran panas
yang diperiksa selama survei, dilengkapi dengan analisis signifikan
terhadap deposit. Informasi ini memberikan rekomendasi untuk
pembersihan, penyesuaian awal dari permukaan logam, dan penerapan
bahan kimia untuk pemeliharaan sistem yang tepat.4. Cleaning
procedure: termasuk prosedur pembersihan secara mekanik dan kimia
pada saat ini (kondisi sekaramg)
Plant Effluent ConsiderationsBeberapa sistem pendingin bled off
(blowdown?) langsung ke dalam aliran penerima; lainnya dibuang ke
berbagai macam proses pengolahan limbah; dan beberapa dibuang di
sistem limbah kota. Setiap penerapan mempertimbangkan pada pilihan
dan penerapan program peengolahan secara kimia.
Control Monitoring and Follow upKontrol kimia, pemantauan hasil,
dan tindakan perbaikan dibutuhkan dalam program pengolahan cooling
water. Variasi luas dalam analytical tool dan peralatan pemantauan
tersedia untuk pengembangan dan mempertahankan chemical program
yang akan memberikan operasi yang efisien.
Tujuan dari analisis dan monitoring adalah mengidentifikasi
masalah sebelum terjadi. Diagnostic tool yang digunakan:1. Analisa
air (on site dan laboratorium2. Analisa deposit (organic,
inorganic, dan mikroba3. Kontrol korosi dan deposit4. Analisa
metalografi5. Analisa mikroba Tabel 38.3 menunjukkan variabel
penting yang harus dikontrol dalam cooling sistem. Kesadahan?
Penggumpalan? (Hardness) pada kalsium dan magnesium menyebabkan
scaling pada air. Total alkalinity, pH, dan temperature menunjukkan
konsentrasi ion karbonat dan bikarbonat dalam air, dan juga
kelarutan kalsium karbonat. Hal- hal tersebut harus dikontrol
sampai skala yang diperbolehkan untuk terbebas dari scaling.
Konsentrasi sulfat dan silica juga harus dijaga pada batas yang
diijinkan untuk menghindari scaling dalam bentuk gypsum dan
silica.Banyak sistem yang mengandung padatan tersuspensi dengan
suatu konsentrasi di tower dan menyebabkan fouling. Dispersant
dapat digunakan untuk mengontrol masalah tersebut. Beberapa padatan
dapat berasal dari makeup, dari udara, dan dari precipitation
product (air hujan?) serta mikroba. Jika padatan tersuspensi
terlalu banyak, sebagaimana dibuktikan oleh plugged tube, sistem
filter harus ditambahkan ke sirkuit untuk menyaring sebagian dari
circulating water, kira-kira sama dengan tingkat penguapan, Gambar
38,15. Filter sidestream ini harus dirancang untuk menghindari
backwash yang berlebihan, karena hal ini merupakan hilangnya
blowdown yang tidak terkendali. Filter ini juga bisa menjadi
inkubator bagi pertumbuhan mikroba jika perawatan tidak
diterapkan.
Tabel 38.4 daftar beberapa komponen kimia utama yang tersedia
untuk pengolahan air pendingin. Dalam menggunakan tabel ini
diketahui bahwa tidak ada satu komponen ini berguna dengan
sendirinya. Misalnya, pengendalian korosi yang baik, sulit atau
tidak mungkin dalam sistem yang kotor, scale. Kontrol scale dan
fouling untuk menjaga permukaan bersih meminimalkan jumlah
inhibitor korosi. Banyak bahan kimia membantu untuk menyelesaikan
lebih dari satu masalah, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 38.4.
Bahan kimia tertentu adalah pilihan terbaik untuk diberika ke
sistem yang tergantung pada kondisi tertentu dalam sistem itu.
AMBIENT AIR EFFECTCooling tower menggesek(scrub) udara melewati
cooling tower untuk menyediakan kondisi evaporative, penanganan
sekitar 200 ft3 udara per galon air (sekitar 1500 m3 udara per
meter kubik air). Hal ini tidak mengherankan, bahwa lingkungan
atmosfer memiliki efek yang besar pada kinerja sistem
pendingin.
Di beberapa daerah, udara mengandung gumpalan debu yang banyak,
seperti di bagian negara kering, terutama di mana badai pasir
sering terjadi. Wilayah barat dan barat daya Amerika Serikat rentan
terhadap masalah ini, dan sistem pendingin tidak dapat bekerja
efektif tanpa filtrasi. Dalam plant industri yang kompleks, padatan
dapat menjadi udara dari kotoran di jalan, daerah terbuka antara
bangunan pabrik, atau dari penyimpanan terbuka padatan (misalnya,
bijih atau batubara), dan sumber yang dihasilkan dari partikulat
bersifat merusak seperti debu, sehingga membutuhkan sidestream
filtrasi.
Selanjutnya, masalah yang sulit adalah adanya gas asam atau basa
di atmosfer. Gas-gas ini mempengaruhi pH sistem, faktor kontrol
penting dalam pengolahan secara kimia yang memiliki pengaruh
langsung pada kecenderungan pembetukan scale atau korosii di air.
Misalnya adalah cooling tower pabrik amoniak terletak antara proses
amonia dan proses asam nitrat. Ketika angin datang dari satu arah,
amonia di atmosfer meningkatkan pH pada sitem air; ketika angin
datang dari arah yang berlawanan, gas nitrogen-oksida menurunkan
pH. Meskipun ini merupakan kasus langka, menyatakan bahwa dalam
kebanyakan plant, pH sistem dapat dipengaruhi oleh arah angin.
Yang paling menonjol dari gas atmosfer adalah sifat asam, dan
yang paling banyak di antaranya adalah karbon dioksida, dengan
konsentrasi rata-rata sekitar 0,03% volume di atmosfer. Jumlah CO2
didukung dalam air sekitar 680F (2O0C) dengan tekanan parsial ini
kurang dari 1 mg / L. Namun, tingkat CO2 yang sebenarnya dalam
cooling tower bervariasi dari satu plant ke yang lain karena
kondisi atmosfer lokal, seperti adanya pembuangan gas industri.
Ada hubungan antara CO2, alkalinitas, dan pH. (Lihat Bab 4.)
Jika CO2 adalah variabel (variabel berubah), alkalinitas harus
divariasi untuk menjaga pH. Hal ini membuat sulit untuk memprediksi
konsentrasi alkalinitas yang akan dibutuhkan untuk mencapai nilai
pH yang sesuai. Itu harus dilakukan secara empiris.
Pengalaman menunjukkan bahwa konsentrasi CO2 di atmosfer adalah
konstan, maka konsentrasi alkalinitas untuk pH yang sesuai dapat
diketahui. pH akan bervariasi sebagai fungsi logaritma: yaitu, jika
alkalinitas ganda, pH akan meningkat dengan log dari 2, atau 0,3
pH. Diharapkan keseimbangan pH dari sistem baru hanya dapat
didirikan secara empiris, kecuali ada catatan sebelumnya di sekitar
cooling tower baru atau bukti kuat bahwa konsentrasi CO2 di
atmosfer rata-rata 0,03% berlaku.
KOROSI DAN KONTROL KERAKKorosi di sistem sirkulasi air pendingin
dikendalikan dengan menggunakan inhibitor anorganik atau organik.
Empat inhibitor anorganik utama adalah kromat, seng, ortophospat,
dan polyphospat. Suplemen lain meliputi molybdate, nitrit, nitrat,
dan berbagai senyawa nitrogen organik, silikat, dan organik
alami.Awalnya, bahan kimia yang digunakan untuk treatment air
pendingin adalah polyphospat anorganik dan bahan organik alami.
Konsep dari penambahan senyawa ini adalah penambahan sejumlah kecil
senyawa asam untuk mengendalikan stabilitas ke nilai minimum
pembentuk kerak. Inhibitor korosi organik termasuk senyawa phospor
organik, polimer sintetis spesifik, senyawa nitrogen organik, dan
senyawa asam karboksilat rantai panjang. Polyphospat dan bahan
organik alami ditambahkan ke program untuk menyediakan proteksi
terhadap korosi dan penghambat kerak. Penghambat kerak berasal dari
penggunaan polyphospat sebagai treatment awal. Dalam penambahannya,
polyphospat digunakan bersama kalsium untuk membentuk inhibitor
katodik yang menurunkan laju korosi. Bahan organik alami cenderung
menjaga permukaan logam relatif bersih dan membantu inhibitor untuk
membentuk lapisan pelindung. Bahan tersebut juga mendispersikan
padatan terlarut dan memodifikasi endapan kalsium karbonat dan
trikalsium phospat saat terbentuk pada permukaan panas. Kerugian
terbesar dalam treatment ini adalah reaksi balik dari polyphospat
menjadi orthophospat yang dapat bereaksi dengan kalsium membentuk
kerak kalsium phospat. Oleh karena itu, progam ini telah
dikembangkan menjadi program stabilisasi phospat. Pada program
stabilisasi phospat, baik ortho dan polyphospat digunakan menjadi
penghambat korosi. Untuk mencegah terbentuknya endapan kalsium
phospat, pH diatur 7,0 dan polimer sintetik spesifik ditambahan
untuk mendispersikan dan menstabilkan kalsium phospat. Treatment
selanjutnya adalah penambahan kromat. Pada awalnya, kromat
digunakan dengan dosis yang tinggi, sekitar 200 sampai 300 mg/L
sebagai CrO4. Asam ditambahkan ke sistem untuk menurunkan pH
menjadi 6 atau 7, mencegah kalsium karbonat mengendap. Treatment
ini cukup efektif dalam menghambat kerak dan melindungi dari
korosi, tetapi kelemahannya adalah terjadinya pitting attack jika
kandungan kromat rendah. Masalah ini ditemukan jika kromat
digunakan bersama dengan inhibitor lain, terutama jenis katodik
(contohnya seng dan polyphospat), kandungan kromat dapat berkurang
hingga 20-30 mg/L CrO4 dengan hasil yang lebih baik daripada
penggunaan 200-300 mg/L CrO4 itu sendiri. Penggunaan kromat
tersinergi juga menghasilkan asam yang mengatur pH menjadi 6 atau
7. Keuntungan tambahan dari penggunaan kromat tersinergi adalah
batas keamanan minimum kromat yang tersedia terhadap pitting
attack.Formulasi kromat tersinergi ini masih dianggap setara dengan
inhibitor terbaik lainnya. Bagaimana pun, penambahan tekanan
lingkungan memaksa pengembangan formulasi kromat tersinergi yang
memperbolehkan kandungan kromat dibawah 10 mg/L CrO4 dengan
mempertahankan kemampuan proteksi terhadap korosi. Untuk mendapat
hasil dari metode ini, pH sistem harus diatur dengan tepat dan
menggunakan dispersant dan biosida untuk menjaga sistem tetap
bersih. Keterbatasan dari metode ini tidak ada penambahan proteksi
dengan penambahan kandungan dari CrO4. Oleh karena itu, kontaminasi
proses, aktivitas mikroba yang tidak terkontrol, fouling, dan
deposit akan mengganggu sistem lebih cepat bla dibandingkan dengan
penambahan 20-30 mg/L CrO4Walaupun kromat memperlihatkan hasil yang
baik selama bertahun-tahun, tetapi diperllukan inhibitor korosi
yang lebih ramah lingkungan. Hasil awal yang ditemukan adalah
pengembangan dari organozinc. Karena seng adalah inhibitor katodik
yang memiliki kekuatan lapisan pelindung yang lebih lemah, maka pH
air ditingkatkan menjadi 7 atau 8 untuk mengurangi tingkat korosi
dari air, memungkinkan seng untuk membentuk pelindung yang lebih
baik. Bagian organik dari treatment ini adalah dispersant untuk
menjaga sistem bebas dari deposit, sehingga mendorong terjadinya
pembentukan lapisan seng. Jenis bahan organik yang meningkatkan
kelarutan dari seng pada pH yang lebih tinggi diperlukan dalam
metode ini. Metode organozinc banyak digunakan dalam industri,
tetapi karena lapisan inhibitor tidak seefektif lapisan kromat,
metode ini tidak sepenuhnya dapat menggantikan metode
kromat.Setelah itu, ditemukan konsep baru dalam sistem air
pendingin yaitu konsep senyawa organophosporus. Seperti polyphospat
anorganik, senyawa ini mencegah terbentuknya kerak oleh pengaruh
batas. Senyawa organophosphorus tidak kembali menjadi orthophospat
kecuali dengan adanya gangguan dari mikroba. Selain itu, senyawa
ini dapat mengahambat terbentuknya endapan dari kalsium karbonat
atau kerak lain pada pH yang lebih tinggi dibandingkan dengan
penggunaan polyphospat. Pengembangan ini dikenal dengan pengolahan
air pendingin secara basa.Konsep dasar dari treatment ini adalah
meningkatkan pH dari sistem menjadi 7,5-9 sehingga mengurangi
tingkat korosi alami dari air yang disirkulasikan. Penelitian
menunjukkan bahwa air memiliki tingkan korosi yang lebih rendah
pada pH yang lebih tinggi, tetapi belum cukup untuk melindungi
logam sehingga diperlukan all-organic inhibitor untuk menghambat
terjadinya korosi dan kerak. Secara umum, all-organic inhibitor
menggabungkan senyawa phosphor oganik, polimer sintetik, dan
aromatic azole. Gabungan ini dapat mengontrol terjadinya korosi
pada campuran besi dan tembaga, kerak, dan deposit.Pendekatan lain
dalam treatment secara basa termasuk dalam penggunaan pengontrol
kerak dan deposit modern yang digunakan bersama inhibitor korosi
tradisional. Senyawa phosphor organik dan polimer dapat ditambahkan
dengan senyawa anorganik seperti kromat atau seng. Metode ini dapat
memberikan kemampuan dari all-organic inhibitor dengan biaya yang
lebih rendah, dengan penggunaan kromat dan seng. Keuntungan utama
dari operasi secara basa dibandingkan metodde sebelumnya adalah
kapasitas buffer yang diberkan oleh air yang mengurangi dampak dari
sistem kerja. Keuntungan lain dari konsep basa adalah pengurangan
atau penghilangan dari umpan asam yang bergantung pada sifat kimia
dari sistem.KONTROL FOULINGPengaturan deposit dalam air pendingin
sangat penting untuk pemeliharaan dari laju transfer panas.
Bagaimana pun, pengaturan deposit seringkali lebih sulit dilakuakan
pada sistem alkali dibandingkan dengan sistem ber-pH lebih rendah.
Air makeup dapat mengandung padatan terlarut, senyawa organik, dan
padatan tersuspensi, yang dapat menimbulkan fouling. Sistem dapat
mengandung mikroba, contohnya air makeup dengan BOD yang tinggi,
seperti air recycle dari kota atau luaran dari industri, yang mudah
mengalami fouling dari bakteri pembentuk lumpur.Tabel 38.5
menunjukkan beberapa sumber penyebab fouling pada sistem
resirkulasi. Air baku dan udara masuk ke dalam sistem dengan
senyawa organik koloid, lumpur, besi terlarut, dan mikroba.
Hidrogen sulfida, sulfur dioksida, dan amonia dapat masuk melalui
udara atmosfer.Pemilihan dispersant yang tepat untuk semua sistem
operasi didasarkan pada analisa dari deposit. Organik sintetik,
meliputi polimer dan dan agen surface-active, umumnya digunakan
untuk mikroba terdipersi dan deposit organik.Tabel 38.5. Sumber
dari deposit foulingAir BakuAirboneAir resirkulasi
Organik koloidalLumpurKerak: CaCO3, CaSO4, MgSiO3
LumpurGas reaktif: H2S, SO2, NH3Produk korosi: Fe2O3
Besi terlarutKebocoran proses-hidrokarbon, sulfida
Kontaminasi mikrobaKontaminasi mikrobaDeposit mikroba
Polimer sintetik seperti poliakrilat atau polikrilamid adalah
dispersant untuk lumpur, pasir, besi, dan deposit amorganik lain.
Polimer ini dapat disesuaikan dengan variasi komponen dan berat
molekul untuk memaksimalkan kemampuan dispersant terhadap foulant
spesifik. Senyawa organophosphorus, termasuk polyolester dan
phophonate adalah inhibitor untuk endapan kalsium karbonat dan
kalsium sulfat. Bagaimana pun, apabila deposit sudah terbentuk,
penghilangan kerak dengan dispersant ini akan berlangsung lambat,
sehingga lebih baik dicegah dari awal.KONTROL MIKROBADeposit
mikroba adalah kasus yang spesial pada fouling. Treatment
seringkali membutuhkan biosida untuk membunuh koloni mikroba dan
dispersant untuk menghilangkannya. Biosida yang sering digunakan
pada semua sistem adalah klorin. Pada umumnya, klorin adalah
biosida yang dibutuhkan pada kebanyakan sistem. Apabila digunakan
secara terus menerus pada tingkat residual 0,2-0,4 ppm maka akan
menghsilkan pengaturan yang efektif pada seluruh nilai pH dari air
pendingin. Pada pH basa, keberadaan klorin secara kontinyu dalam
air akan menyebabkan mikroba mati karena waktu kontak yang terus
menerus. Namun pada klorinasi sesaat, kontak antara mikroba dengan
klorin hanya sebentar dan diperlukan pengaturan pH. Penelitian
menunjukkan bahwa klorin membunuh mikroba lebih cepat pada pH 7
dibandingkan dengan pH diatas 8. Hal ini disebabkan karena
keberadaan keberadaan HOCl yang lebih banyak pada keseimbangan
hypoklorit pada pH 7. HOCl membunuh lebih cepat daripada
OCl-.Terdapat banyak masalah dengan penggunaan klorin, klorin dapat
bereksi dengan sejumlah material organik, terutama senyawa fenol,
untuk membentuk produk yang nonbiodegradable, menyebabkan
permasalahan limbah. Secara umum, klorin dapat digunakan pada
kebanyakan sistem resirkulasi tanpa bahaya jika sisa klorin tidak
lebih dari 1 mg/L. Sesekali diperlukan pengaturan sisa klorin
diatas 0,2-0,3 mg/L untuk beberapa sistem. Bromin sering digunakan
pada treatment praktis daripada klorin karena lebih efektif pada pH
tinggi dan menghindari produk samping halogen yang dihasilkan dari
klorinasi.Walaupun klorin dan bromin adalah bahan pembunuh mikroba
yan gbaik, kemampuannya dapan ditingkatkan secara signifikan dengan
penambahan biodispersant. Biodispersant membantu toxicant dengan
merusak biofilm dan memungkinkan toxicant untuk kontak dengan lebih
banyak mikroba. Dalam kasus kontaminasi dan kehilangan toxicant,
kemungkinan nonoxidizing biosida dapat diperlukan.CHAPTER
39PENGOLAHAN AIR BOILERTekanan dan desain dari boiler menentukan
kualitas dari air yang digunakan dalam pembangkit uap. Air boiler
memerlukan treatment untuk mengurangi kontaminan sampai level
tertentu; dengan penambahan bahan kimia untuk menghilangkan efek
merugikan dari senyawa yang tersisa. Rangkaian dari treatment
tergantung dari jenis dan konsentrasi dari kontaminan dan
spesifikasi air yang dibutuhkan untuk menghindari tiga masalah
utama dari air boiler: deposit, korosi, dan
carryoverDEPOSITDeposit, khususnya kerak, dapat terbentuk pada
setiap permukaan alat yang terkena air, terutama pada pipa boiler
sebagai kondisi keseimbangan pada air yang berkontak dengan
permukaan yang dipengaruhi oleh gaya luar, misalnya panas. Tiap
kontaminan mempunyai tetapan kelarutan dalam air dan akan mengendap
ketika teteapan itu terlampaui. Jika air mengalmi kontak dengan
permukaan panas dan kelarutan dari kontaminan lebih rendah pada
suhu yang lebih tinggi, endapan akan terbentuk di permukaan
membentuk kerak. Komponen yang umum pada deposit boiler adalah
kalsium phosphat, kalsium karbonat (pada boiler bertekanan rendah),
magnesium hidroksida, magnesium silikat, berbagai bentuk dari besi
oksida, silika terabsorbsi, dan alumina (Lihat tabel 39.1). Jika
garam phosphat digunakan untuk mengolah air boiler, kalsium akan
terlebih dahulu mengendap sebagai phosphat dan kemudian mengendap
sebagai karbonat, dan kalsium phosphat menjadi bagian utama dari
deposit. Tabel 39.1. Ekspektasi komposisi boiler sludge Konstituen
Jenis koagulasi treatmentTreatment sisa PO4
Kalsium karbonatTinggiBiasanya kurang dari 5%
Kalsium phosphatBiasanya kurang dari 15 %Tinggi
Kalsium silikatBiasanya kurang dari 3%Sedikit atau tidak ada
Kalsium sulfatTidak adaTidak ada
Kalsium hidroksidaTidak adaTidak ada
Kerugian pengapianBiasanya kurang dari 5%Biasanya 8-12% kecuali
lebih tinggi pada air yang sangat murni
Magnesium phosphatTidak adaBiasanya kuranga dari 5% kecuali pada
boiler bertekanan tinggi
Magnesium hidroksidaSedangSedang
Magnesium silikatSedangSedang
SilikaBiasanya kurang dari 10%Biasanya kurang daro 10%
AluminaKurang dari 10%Biasanya kurang dari 10%
MinyakTidak adaTidak ada
Besi oksidaBiasanya kurang dari 5%Biasanya kurang dari 5% kecuai
pada air dengan kemurnian tinggi
Garam sodiumBiasanya kurang dari 1,5%Biasanya kurang dari
1,5%
TembagaSedikitBiasanya rendah
Logam lainSedikitRendah
Deposit adalah masalah serius pada boiler karena menyebabkan
transfer panas yang buruk dan berpotensi menyebabkan kegagalan pada
boiler. Pada boiler bertekanan rendah dengan transfer panas yang
rendah, deposit akan menumpuk pada suatu titik yang dapat menutup
pipa boiler.Pada boiler bertekanan tinggi dan sedang yang modern
dengan laju transfer panas lebih dari 200.000 Btu/ft3/h (5000
cal/m2/hr), keberadaan deposit sekecil apapun dapat menyebabkan
kenaikan temperatur yang serius pada pipa logam. Lapisan deposit
akan menghambat aliran panas dari gas furnace ke air boiler.
Hambatan panas ini menghasilkan kenaikan yang cepat pada suhu logam
ke titik dimana kerusakan akan terjadi. Fenomena yang terjadi pada
pembakaran pipa dengan adanya deposit digambarkan pada Figure 39.1.
Untuk penyederhanaan, tidak ada temperatur gas atau lapisan air
yang ditambilkan. Section A menunjukkan cross section dari pipa
logam dengan permukaan bebas deposit dengan perbedaan suhu antara
logam bagian luar (T2) dan logam yang mengalami kontak dengan air
boiler (T1). Section B menggambarkan tabung yang sama setelah
terbentuknya lapisan deposit penghambat panas yang menyebabkan
adanya tambahan perbedaan suhu melalui lapisan deposit dari T1
menjadi T0 yang menyebabkan suhu air boiler lebih rendah. Bagaimana
pun, suhu air boiler ditetapkan dengan tekanan operasi, dan kondisi
operasi membutuhkan suhu air yang telah diatur sebelum adanya
lapisan deposit. Section C menggambarkan kondisi yang sebenarnya
dihasilkan. Diawali dengan suhu air boiler T0, kenaikan suhu
melalui lapisan kerak digambarkan dengan garis T0 sampai T3.
Selanjutnya suhu naik melalui dinding tabung digambarkan dengan
garis dari T3 sampai T4. Suhu logam luar T4 sekarang lebih tinggi
daripada T2, yang mana adalah suhu logam luar sebelum terbentuknya
deposit di permukaan logam. Jika pembentukan deposit terus
berlanjut dan semakin menebal, maka suhu maksimal dari logam akan
terlampaui. Biasanya suhu maksimum sekitar 900-1000oF (480-540oC).
pada laju transfer panas yang lebih tinggi dan pada boiler
bertekanan tinggi, masalahnya akan semakin besar: pada temperatur
900-1350oF (482-732oC), baja karbon akan mulai rusak. Figure 39.3.
menggambarkan speroidisasi karbon dan perubahan strukturnya yang
dimulai ketika suhu mencapai 800oC (427oC), melemahkan logam. Suhu
di dalam furnace boiler sangat tinggi dari range suhu kritis ini.
Sirkulasi air melalui pipa normalnya mengkonduksi panas dari logam,
mencegah pipa untuk mencapai suhu ini. Deposit mengisolasi pipa,
mereduksi laju dimana panas dapat dihilangkan (Figure 39.4): dan
akan memicu terjadinya overheating dan kerusakan pipa (Figure
39.5). jika deposit tidak cukup tebal untuk merusak, deposit akan
tetap menyebabkan kehilangan dalam efisiensi dan gangguan dari
transfer panas dalam bagian lain di boiler.Deposit dapat berupa
kerak,mengendap di dalam permukaan yang panas, atau sebelumnya
mengendap secara kimia dalam bentuk lumpur. Keluaran air dalam area
dengan kecepatan rendah akan memadat membentuk aglomerat yang
serupa dengam kerak, tetapi menahan kemampuan dari endapan
sebenarnya. Pada pengoperasian boiler dalam industri, jarang bisa
dilakukan pencegahan dari pembentukan beberapa jenis dari endapan.
Hampir selalu terdapat sejumlah partikulat dalam boiler yang dapat
mengendap jika dalam kecepatan rendah, seperti dalam mud drum.
Perkecualian pada sistem dengan kemurnian tinggi, seperti pada
utility boiler, yang relatif bebas partikulat kecuali pada kondisi
dimana sistem dapat terganggu sementara.KOROSIMasalah utama yang
kedua mengenai penggunaan air dalam boiler adalah korosi. Contoh
yang sering dijumpai adalah terjadinya oksidasi oleh oksigen. Hal
ini terjadi pada system penyediaan air, system preboiler, boiler,
jalur kembalinya kondensat, dan pada hakekatnya juga terdapat di
siklus uap air dimana oksigen ada. Penyerangan oksigen dipercepat
oleh temperature tinggi dan pH yang rendah. Jenis korosi yang tidak
terlalu umum adalah alkali attack, yang kemungkinan dapat terjadi
pada boiler yang bertekanan tinggi dimana kesadahan dapat
memusatkan pada area lokal formasi steam buble karena keberadaan
deposit yang berpori.
Beberapa perlakuan kimia terhadap air masuk, seperti chelants,
jika tidak diaplikasikan dengan baik, maka akan terjadi korosi pada
jalur air pipa masuk, kran control, dan bahkan bagian dalam
boiler.
Walaupun penghilangan oksigen dari air yang masuk ke boiler
merupakan langkah utama dalam pengendalian korosi boiler, namun
korosi masih dapat terjadi. Misalnya, penyerangan oleh uap air
terhadap permukaan baja boiler saat temperature dinaikkan, menurut
reaksi berikut :4H2O + 3Fe Fe3O4 + 4H2Penyerangan ini dapat terjadi
pada uap air-lapisan permukaan boiler dimana aliran air boiler
terlarang menyebabkan overheating. Itu juga bisa terjadi pada pipa
pipa superheater. Semenjak reaksi korosi memproduksi hydrogen, alat
analisa hydrogen dalam steam Fig 39.6, sangat berguna dalam
pemonitoran korosi.
Fig 39.6
Masalah utama yang ketiga berhubungan dengan operasi boiler,
yaitu carryover dari boiler ke system steam. Ini mungkin terjadi
dari efek mekanis , seperti air boiler yang menyemprotkan di
sekitar baffle yang rusak ; itu mungkin disebabkan oleh volatilitas
garam air boiler tertentu , seperti komponen silika dan natrium ;
atau mungkin disebabkan oleh busa. Carryover adalah masalah mekanis
yang paling sering dijumpai, dan bahan kimia yang ditemukan di uap
adalah mereka yang awalnya hadir dalam air boiler, ditambah
komponen volatil yang menyaring dari boiler bahkan dalam ketiadaan
spray.Ada tiga cara dasar untuk menjaga masalah-masalah utama di
bawah control.1. Eksternal treatment: pengolahan air - makeup,
kondensat, atau keduanya, sebelum memasuki boiler, untuk mengurangi
atau menghilangkan bahan kimia (seperti kesadahan atau silika), gas
atau padatan.2. Internal treatment: pengolahan air umpan boiler,
air boiler, steam, atau kondensat dengan bahan kimia korektif.3.
Blowdown: pengendalian konsentrasi bahan kimia dalam air boiler
oleh pembuangan sebagian air dari boiler .
EKSTERNAL TREATMENTSebagian besar operasi unit pengolahan air (
Tabel 39.2 ) dapat digunakan sendiri atau dalam kombinasi dengan
yang lain untuk beradaptasi setiap pasokan air untuk sistem boiler.
Kesesuaian proses yang tersedia dinilai oleh hasil yang mereka
hasilkan dan biaya yang terlibat.Program pengolahan boiler
bertujuan mengendalikan tujuh klasifikasi luas kotoran : padatan
tersuspensi, kesadahan, alkalinitas, silika, total padatan terlarut
( TDS ), bahan organik, dan gas. Sejauh mana masing-masing unit
proses berlaku untuk pengolahan boiler makeup, seperti yang
dijelaskan dalam bab-bab sebelumnya, mengurangi atau menghilangkan
kotoran tersebut dirangkum oleh Tabel 39,2.
Suspended SolidsPenghilangan padatan tersuspensi dilakukan
dengan koagulasi/flokulasi, filtrasi, atau pengendapan. Unit proses
lainnya, kecuali reaksi langsung, biasanya membutuhkan penghilangan
padatan. Misalnya, air yang diproses oleh ion pertukaran harus
mengandung kurang dari 10 mg/L padatan tersuspensi untuk
menghindari pengotoran dari masalah exchanger dan operating.
KesadahanSejumlah unit operasi menghilangkan kalsium dan
magnesium dari air, seperti yang diringkas di Tabel 39.2.
Pertukaran natrium menghilangkan kesadahan dan tidak melakukan yang
lain ; proses lainnya memberikan manfaat tambahan. Gambar 39.7
membandingkan proses softening yang menunjukkan pengurangan
tambahan kotoran lainnya yang mungkin terjadi. Perbedaan antara
proses softening dirangkum dalam Tabel 39.3.
AlkalinitasDibutuhkan untuk memiliki beberapa alkalinitas dalam
air boiler, sehingga penghilangan alkalinitas secara lengkap dari
boiler makeup jarang dipraktikkan kecuali dalam demineralisasi.
Beberapa alkalinitas juga diperlukan untuk memberikan pH optimal
dalam air umpan untuk mencegah korosi pipa dan
peralatan.Alkalinitas makeup dapat hadir sebagai HCO3-, CO32-, atau
OH-. Jika makeup berasal dari air kota yang telah di-softening
dengan zeolit, alkalinitas biasanya dalam bentuk bikarbonat
(HCO3-), jika kapur melunak, sebagian besar karbonat (CO32-), tapi
air juga mengandung beberapa hidroksida (OH-). Ketika bikarbonat
dan karbonat terkena suhu boiler, mereka memecah untuk melepaskan
CO2:2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2(2)Natrium karbonat kemudian memecah
lebih lanjut:Na2CO3 + H2O 2NaOH + CO2(3)Gas karbondioksida kembali
larut ketika uap air mengembun, menghasilkan korosif asam
karbonat:CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-(4)Jumlah CO2 yang dihasilkan
sebanding dengan alkalinitas. Untuk alkalinitas yang diberikan dua
kali lebih banyak dari CO2 yang terbentuk dari HCO3- seperti dari
CO32- karena pemecahan bikarbonat adalah jumlah dari kedua reaksi
(2) dan (3) di atas. Asam karbonat yang biasanya dinetralkan dengan
pengolahan kimia dari uap - baik secara langsung atau secara tidak
langsung melalui boiler - untuk menghasilkan pH kondensat di
kisaran 8.5 sampai 9.0. Pengurangan alkalinitas air umpan yang
diinginkan, kemudian, untuk meminimalkan pembentukan CO2 dan
mengurangi biaya pengobatan kimia.Hidroksida yang dihasilkan oleh
pemecahan HCO3- dan CO32- bermanfaat untuk pengendapan magnesium,
untuk menyediakan lingkungan yang baik bagi pengkondisian
lumpur,dan untuk meminimalkan SiO2 carryover. Namun, terlalu tinggi
kelebihan kaustik dapat menyebabkan korosif, terutama jika
konsentrasi lokal dapat terjadi. Pemecahan HCO3- selesai, tapi
tidak semua CO32- yang terkonversi ke kaustik. Konversi bervariasi
dari satu boiler ke yang lain dan meningkat dengan suhu.
Sebagaimana peraturan umum, pada 600 lb/ in2 65 sampai 85 % dari
alkalinitas air boiler adalah NaOH, sisanya Na2CO3. (Ini didasarkan
pada kesetimbangan dalam sampel dingin air boiler.)Tingkat
pengurangan alkalinitas ditentukan oleh batas kontrol air boiler
dan tujuan kualitas steam. Proses unit terbaik untuk mengurangi
alkalinitas mungkin dipilih untuk manfaat lain dengan menyediakan
seperti efisiensi pengurangan alkalinitas. Gambar 39.8
membandingkan proses pengurangan alkalinitas dan tambahan manfaat.
Perbedaan utama antara proses-proses tersebut dirangkum pada Tabel
39.4.SilikaKonsentrasi silica yang diperbolehkan dalam air boiler
di berbagai tekanan operasi diberikan dalam Tabel 39.5. Pengurangan
silika tidak selalu diperlukan, terutama dengan tidak adanya turbin
kondensasi. Konsentrasi rendah silika kadang-kadang bisa
menghasilkan lumpur lengket di boiler tekanan rendah dengan diolah
memakai fosfat. Sebuah proses pengolahan makeup dapat dipilih untuk
memberikan tingkat yang tepat dalam pengurangan silika yang
diperlukan oleh sistem steam. Gambar 39.9 menunjukkan pengolahan
hasil yang dicapai oleh berbagai proses penghilangan silika ;
pengaruh masing-masing proses ini pada kontaminan air umpan lainnya
diringkas dalam Tabel 39.6 .
Total Dissolved SolidsBeberapa proses pengolahan meningkatkan
padatan terlarut dengan menambahkan produk samping yang dalam air ;
natrium zeolit softening meningkatkan padatan dengan menambahkan
ion (natrium) yang memiliki berat molekul lebih tinggi ( 23 ) dari
kalsium ( 20 ) atau magnesium ( 12,2 ) dihilangkan dari air mentah.
Proses untuk mengurangi padatan terlarut mencapai berbagaitingkat
keberhasilan. Biasanya, pengurangan padatan terlarut dicapai oleh
pengurangan beberapa kontaminan individu. Tabel 39.7 merangkum
analisis limbah yang dihasilkan oleh proses yang mengurangi padatan
terlarut.
Organic MatterBahan organik sebagai klasifikasi umum hanya
istilah kualitatif. Ini termasuk berbagai senyawa yang jarang
dianalisis sebagai bahan tertentu. Masalah di system boiler
dikaitkan dengan bahan organic, sering ditelusuri bahan organik
dari proses pabrik pada kembalinya kondensat, daripadakontaminan
air makeup. Namun, dalam sistem utilitas tekanan tinggi, material
organic adalah pengotor utama dalam makeup dan dapat mengakibatkan
pembentukan asam organic.
Dissolved GasesDegasifiers biasanya digunakan untuk
menghilangkan gas secara mekanis daripada kimiawi. Jenis blower
digunakan untuk menghilangkan CO2 pada suhu ambien berikut dengan
asam atau hidrogen - exchange unit. Vakum degasifiers memberikan
tingkat yang sama dengan penghilangan CO2, tetapi juga mengurangi
O2 kurang dari 0.5-1.0 mg/L, menawarkan perlindungan korosi,
terutama jika degasifier vakum merupakan bagian dari sistem
demineralisasi. Uap scrubbing degasifiers, disebut deaerasi
pemanas, biasanya menghasilkan limbah bebas dari CO2 dengan
konsentrasi O2 di kisaran 0.005-0.01 mg/L. Reaksi langsung dari
sisa yang sedikit ini dengan katalis sulfit, hidrazin, atau
pengganti hidrazin (semua-volatile oksigen mengurangi senyawa)
menghilangkan O2 sepenuhnya untuk mencegah korosi preboiler.
CONDENSATE RETURNSDalam penambahan pengolahan makeup, kualitas
air umpan yang diterima mungkin memerlukanpembersihan kondensat
untuk melindungi sistem boiler, terutama jika ada proses kondensat
yang mengandung minyak. Boiler membutuhkan air demineralisasi
berkualitas tinggi dan juga menuntut kualitas tinggi kondensat.
Beberapa plants mengoperasikan boiler keduanya tinggi dan tekanan
rendah ; air umpan berkualitas tinggi untuk boiler tekanan tinggi
dapat diberikan seluruhnya oleh demineralizer, dengan kualitas
rendah kondensat dipisahkan untuk kembali ke boiler tekanan
rendah.
Filter septum biasanya dipilih untuk perawatan kondensat
berminyak. Sebuah jenis filter cellulose (proses pulp kayu)
diterapkan baik sebagai precoat dan body feed. Suhu harus kurang
dari 200oF (93oC) untuk menghindari degradasi bantuan penyaringan.
Filter antrasit precoated dengan flok dihasilkan dari alum dan
natrium aluminat juga terbilang efektif. Namun, pH kondensat harus
dikendalikan dikisaran 7 sampai 8 untuk menghindari pelarutan flok
alumina. Kondensat terkontaminasi dengan produk korosi dan
inleakage air sadah dibersihkan melalui perancangan khusus, tingkat
aliran tinggi penukar natrium (Gambar 39.10). Mereka telah
digunakan untuk mengolah kondensat pada suhu sampai 300oF (149oC).
Salah satu keterbatasan serius dari penukar natrium sederhana
adalah kemampuannya untuk mengambil amina penetral seperti
morfolina (hadir dalam kondensat sebagai morfolina bikarbonat) dan
pertukaran ini untuk natrium. Hal ini menyebabkan penggunaan
berlebihan amina, tetapi masalah yang lebih serius adalah jika
kondensat kembali ke tekanan tinggi boiler di mana kehadiran
natrium mungkin buruk bagi kualitas steam. Prosedur regenerasi
khusus kemudian akan diperlukan.
Proses kondensat yang terkontaminasi berat, seperti yang
diproduksi di kraft pabrik pulp dan kilang minyak, hadir masalah
umpan air boiler yang khusus. Komposisi mereka biasanya bervariasi
dan mungkin termasuk mengandung senyawa kompleks organic dan ion
yang tidak biasa seperti sianida, tiosianat ,dan sulfida. Program
pengolahan tidak dapat dipilih hanya berdasarkan analisis kondensat
; penelitian dan dengan operasi pilot plant mungkin diperlukan,
tetapi perolehan kembali kondensat baik di tabungan panas dan
mengurangi biaya makeup dan perlakuan kimia.Pengolahan
InternalPembentukan kerak di dalam boiler dikontrol oleh salah satu
dari empat program pengolahan kimia : koagulasi (karbonat), residu
fosfat, pengkelatan, atau fosfat terkoordinasi.1. Program
koagulasiDalam proses ini, sodium karbonat, sodium hidroksida, atau
keduanya ditambahkan dalam air boiler untuk meningkatkan
alkalinitas yang berasal dari air makeup, yang tidak di softening
(dikurangi kesadahannya). Karbonat mengakibatkan pengendapan
kalsium karbonat dibawah kondisi yang diinginkan, mencegah deposisi
pada beberapa titik sebagai kerak. Dibawah kondisi alkali,
magnesium dan silica juga diendapkan sebagai magnesium hidroksida
dan magnesium silikat. Biasanya terdapat suspended solid yang
kosentrasinya cukup tinggi di dalam air boiler dan pengendapan
terjadi dalam padatan tersebut. Metode pengolahan ini digunakan
hanya dengan boiler (biasanya yag tipe firetube) yang mana
menggunakan air dengan kesadahan tingg dan beroperasi dibawah
tekanan 250 lb/in2 (17 bar). Jenis pengolahan ini harus dilengkapi
dengan pengkondisi sludge. Bahkan dengan pengkondisi sludge
tambahan, perpindahan panas dihalangi oleh pementukan deposit, dan
laju blowdown akan tinggi karena banyaknya suspended solid. Program
koagulasi menjadi penting sebgai sistem pengolahan pendahuluan,
menjadi lebih umum dan kompetitif dengan harga tinggi dari
pengolahan internal.2. Program fosfatKetika tekanan boiler diatas
250 lb/in2, sludge konsentrasi tinggi tidak diinginkan. Dalam
boiler tersebut, kesadahan air umpan harus dibatasi menjadi 60 mg/l
dan program fosfat dapat digunakan. Fosfa adalah juga merupakan
pengolahan umum dibawah 250 lb/in dengan air yang sudah dikurangi
kesadahannya.Senyawa sodium fosfat diumpankan bisa ke dalam air
umpan boiler atau ke drum boiler, tergantung dari analisis air dan
preboilers auxiliary, untuk membentuk sebauh endapan tidak larut,
yang intinya merupakan hidroksiapatit, Ca10(PO4)(OH)2. Magnesium
dan silica diendapkan sebagai magnesium hidroksida, magnesium
silikat (biasanya merupakan kombinasi 3MgO.2SiO2.2H2O) atau kalsium
silikat. Alkalinitas dari air makeup biasanya adequate untuk
membentuk OH- untuk pengendapan magnesium. Program residu fosfat
yang memproduksi suspended solid tinggi membutuhkan penambahan
pengkondisi sludge/ dispersan. Karena program2 tsb membatasi
perpindahan panas, karena deposisi dari garam kalsium dan
magnesium, program presipitasi tipe ini sering digantikan dengan
pengolahan pelarutan seperti khelant dan polimer/ dispersan.3.
Program KhelatKhelat adalah sebuah molekul yang serupa dengan
pengubah ion; berat molekulnya rendah dan larut dalam air. Garam
sodium dari asam etilen diamin tetra asetat (EDTA) dan asam
nitrilotriasetat adalah agen pengkhelat yang umum dipakai untuk
pengolahan internal air boiler. Khelat terebut (dengan bentuk ion
kompleks dengan) kalsium dan magnesium. Karena hasil kompleksnya
mudah larut, pengolahan ini memiliki keuntungan dalam meminimalisir
blowdown. Biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan fosfat
biasanya membatasi penggunaan khelat untuk air umpan yang memiliki
kesadahan rendah. Ada resiko bahwa penghancuran molekul organic
pada temperature yang lebih tinggi dapat berpotensi membuat masalah
control yang menghasilkan korosi, maka program khelat biasanya
dibatasi untuk boiler yang beroperasi dibawah 1500 lb/in2 (100
bar). Penambahan polimer sebagai agen pengontrol kerak meningkatkan
efektivitas program khelat, juga menurunkan potensi korosi dengan
mengurangi dosis khelant dibawah kebutuhan teoritisnya, jadi tidak
ada sisa khelant dalam air boiler. Senyawa khelat dapat bereaksi
dengan oksigen dibawah kondisi boiler, yang dapat meningkatkan
biaya program khelat. penambahan khelat yang berlebihan dan
mekanisme konsentrasi dalam boiler dapat menimbulkan korosi local
dan kegagalan unit.
4. Program Fosfat TerkoordinasiDalam boiler bertekanan tinggi
dan laju perpindahan panas yang tinggi, program pengolahan internal
harus hanya menyisakan sedikit atau tanpa padatan. Potensi serangan
kaustik pada logam boiler meningkat seiring dengan meningkatnya
tekanan, maka alkalinitas kaustikbebas harus diminimalkan. Program
fosfat terkoordinasi dipilih untuk kondisi tersebut. Hal ini
berbeda dengan program standar yang mana fosfat ditambahkan untuk
menyediakan rentang Ph yang dapat dikontrol dalam air boiler
seperti juga terkontrol untuk bereaksi dengan kalsium jika
kesadahan masuk ke dalam boiler. Trisodum fosfat terhidrolisis
untuk menghasilkan ion hidroksida :Na3PO4 + H2O 3Na+ + OH- +
HPO42-Tidak dapa terjadi dengan ionisasi disodium dan monosodium
fosfatNa2HPO4 2Na+ + HPO3-NaH2PO4 Na+ + H+ + HPO42-Program ini
dikontrol dengan kombinasi umpan disodium fosfat dengan trisodium
atau monosodium fosfat untuk menghasilkan Ph optimum tanpa
kehadiran OH- bebas. Untuk mengontrol program fosfat terkoordinasi,
air umpan harus semurni mungkin dan berkualitas konsisten. Program
fosfat terkoordinasi tidak mengurangi presipitaasi; hanya
mengakibatkan presipiasi terjadi pada kalsium fosfat yang adheren
tanpa kehadiran kaustik. Dispersan harus ditambahkan untuk kondisi
deposit yang akan megurangi laju perpindahan panas. Program fosfat
terkoordinasi pertama kali dikemangkan untuk utilitas boiler
bertekanan tinggi.
KOMPLEKSASI/DISPERSIPerkembangan terbaru dari teknologi
pengolahan internal adalah penggunaan polimer sintetis buatan untuk
kompleksasi dan disperse. Program jenis ini dapa digunakan untuk
tekanan 1500 lb/in2 (100bar) dan ekonomis dalam semua air umpan
boiler dengan kesadahan rendah yang mirip dengan hasil produksi
penukar ion. Laju perpindahan panas dimaksimalkan karena polimer2
tersebut menghasilkan permukaan tabung yang paling bersih dari
berbagai macam program pengolahan internal yang tersedia.
Pengolahan ini melarutkan kalsium,magnesium dan aluminium, dan
mepertahankan silica dalam larutan sambil menghindari efek samping
potensi korosi yang ditentukan oleh tingkat hydrogen dalam uap.
Partikulat besi yang kembali dari sistem kondensat dapa
didispersikan untuk dibuang dengan menggunakan blowdown. Pengukuran
sederhana dari perpindahan ion digunakan untuk menunjukkan performa
on-line program ini.SUPLEMEN PROGRAMTambahan untuk mengontrol kerak
dan deposit, pengolahan internal harus juga dapat mengontrol
carryover, yang didefinisikan sebagai masukan dari air boiler ke
uap. Garam boiler yang terbawa sebagai kabut mungkin setelahnya
akan menjadi deposit dalam superheater, menghasilkan kerusakan
tabung, atau deposit pada bilah turbin. Mereka juga dapat
mengkontaminasi proses yang mana steam digubakan. Karena preentasi
tinggi dari carryover dihasilkan oleh pembusaan, maka masalah ini
dapat diselesaikan dengan penambahan anti busa dalam air umpan
boiler.Sludge dalam air boiler mungkin mengendap untuk membentuk
deposit, yang sama pentingnya dengan masalah kerak. Bahan kimia
digunakan dalam pengkondisiian partikulat air umpan boiler agar
tidak membentuk endapat kristalin yang besar; partikel yang lebih
kecil akan tetap terdispersi pada kecepatan alir dalam sirkuit
boiler. Pada tekanan rendah, program koagulasi dan residu fosfat
memasukkan agen pengkondisi sludge untuk keperluan ini. Suatu jenis
material organic digunakan, termasuk pati, tannin dan lignin.Gambar
39.11 menunjukkan efek dari tannin dalam menghalangi pertumbuhan
Kristal CaCO3, gambar 39.12 menunjukkan kefektian tannin dalam
mengahmbat kerak CaCO3 dalam tekanan 17 bar, pada boiler percobaan
dengan kemampuannya untuk mengontrol pertumbuhan Kristal dan
mendispersikan endapan CaCO3.Pada tekanan sedang, ligin yang telah
bereaksi kimia telah secara luas digunakan meskipun polimer
sintetis menggantikan mereka. Gambar 39.13 menunjukkan perkiraan
konfigurasi molekul dari liginin yang diproses untuk stabilitas
pada tekanan tinggi.Keefektifitasnya dalam mengontrol kerak kalsium
fosfat dan deposit oksida besi magnetis pada tekanan 100 bar
ditunjukkan dalam gambar 39.14 dan 39.15.Pada tekanan hingga 120
bar, polimer yang stabil terhadap panas seperti anion karboksilat
dan turunannya digunakan sebagai dispersan yang efektif. Lingkungan
yang alkali secara umum akan meningkatkan kesektifitasannya.
Dispersan tipe liginin dan turunan organic alami lainnnya telah
digantikan oleh polimer sintetis tsb. Dipersan tersbeut telah
didesain untuk masalah disperse khusus, dengan molekul yang telah
dirancang untuk magnesium silikat, kalsium fosfat, dan partikulat
besi telah tersedia.Berhubungan dengan carryover, kualitas steam
juga terdampak oleh discharge dari kontaminan yang menguap dibawah
kondisi operasi boiler. Senyawa volatile utamanya adalah CO2, yang
terbentuk dari penghancuran karbonat dan bikarbonat yang telah
disebutkan sebelumnya dan SIO2. Meskipun co2 dapat dinetralkan,
tapi penting untuk mengurangi alkalinitas air umpan untuk
meminimalkan pembentukannya. Untuk semua tujuan praktis, pengolahan
internal untuk mengurangi kadar silica dan blowdown adalah cara
yang dapat digunakan untuk menghindari discharge SIo2 yang
berlebihan untuk perlindungan terhadap bilah turbin. Alkalinitas
hirdoksil membantu mengurangi volailitas silica.Oxygen adalah
tersangka utama dalam korosi sistem boiler. Deaerasi mengurangi
oksigen samapi konsentrasi rendah dalam sistem preboiler, namun
tidak secara komplit menghilangkannya. Penggunaan sulfit, hidrazin,
atau komponen seperti hidrazin yang volatilsetelah deaerasi
menghilangkan sisa o2, dan mempertahankan kondisi reduksi dalam air
boiler. Keuntungan menggunakan hidrazin adalah ia dapat dihentikan
untuk masuk kedalam uap untuk menjadi tesedia di dalam kondensat
sebgai perlindungan terhadap korosi oksigen dalam sistem
pengembalian. BLOWDOWNAir umpan boiler, apapun tipe pengolajan yang
digunakan untuk memproses make-up nya, masih mengandung impuritas
yang konsentrasinya dapat dihitung. Dalam beberapa plant,
kontaminan kondensat berkontribusi dalam impuritas air umpan. Bahan
kimia Pengolahan internl air boiler juga ditambahnkan untuk
tingakatan padatan tertentu dalam air boiler.Ketika uap
dibangkitkan, uap h2o murni dilepaskan dari boiler, meninggalkan
padatan pada air umpan untuk tetap di dalam srikuit boiler. Hasil
bersih dari impuritas yang secara berkelanjutan ditambahkan dan uap
air murni dilepaskan adalah penambahan tunak dalam tingkatan
dissolved solids dalam air boiler. Ada batasan konsentrasi untuk
setiap komponen air boiler. Untuk menghindari kelebihan dari
batasan konsentrasi tsb, air boiler digelontorkan sebagai blowdown
dan dihentikan untuk dibuang. Gambar 39.16 menunukkan neraca bahan
untuk boiler, mennunjukkan bahwa blowdown harus diikutsertakan agar
padatan meninggalkan boiler sama dengan padatan memasuki boiler dan
konsentrasi dipertahankan pada batasan yang telah ditetapkan.Tetap
saja terlihat bahwa energi panas substantsial dalam blowdown
menunjukkan factor pengurang utama dari efisiensi thermal boiler,
maka untuk meminimalkan blowdown adalah tujuan dari setiap
plant.Salah satu cara untuk meninjau blowdown boiler adalah dengan
memperimbangkannya sebagai proses untuk melarutkan padatan air
umpan dengan menggelontorkan air boiler dari sistem pada laju yang
menghasilkan aliran dari air umpan ke dalam boiler menghasilkan
kelebihan uap yang diinginkan.Terdapat dua titik blowdown yang
terpisah pada setiap sistem boiler. Satu mengakomodadi aliran
blowdown yang terkontrol untuk mengatur dissolved solid atau factor
lain dalam air boiler. Lainnya adalah blowdown yang
sebentar-sebentar (intermittent) , atau blowdown massa, biasanya
dari drum lumpur atau waterwall header, yang dioperasikan
sebentar-sebentar pada boiler load yang diturunkan untuk
menghindari boiler dari akumulasi padatan terendap dalam area yang
stagnan. Blowdown dapat dioperasikan sebentar-sebentar atau
kontinyu. Jika sebentar-sebentar, boiler boleh mempunyai
konsentrasi sampai tingkat yang dapat diterima untuk jenis desain
boiler dan tekanannya. Ketika konsentrasi ini tercapai, keran
terbuka untuk periode pendek untuk mengurangi konsentrasi impuritas
dan boiler dapat reconcentrate lagi sampai batasan control tercapai
lagi. Dalam blowdown kontinyu, dilain pihak, keran blowdown dijaga
terbuka pada pengaturan tetap untuk menghilangkan air pada kondisi
steady, mempertahankan konsentrasi air boiler yang relative
konstan. Karena rata-rata konsentrasi dalam blowdown boiler secara
intermitten lebih rendah daripada dipertahankan dengan blowdown
kontinyu, blowdown intermitten kurang efisiean dan lebih mahal
dibandingkan dengan blowdown kontinyu.(gambar)(rumus)Umumnya kita
dapat mengekspresikan Blowdown sebagai persentase dari air umpan.
Namun, hal ini tidak memberikan rasa aman yang sebenarnya dari segi
utilitas. Jika pabrik mempunyai 80% kondensat dan 20% makeup,
blowdown sebesar 5% akan tampak baik, tapi hal ini mengindikasikan
bahwa air makeup hanya terkonsentrasi sebanyak 4 kali---dari empat
unit air makeup masuk boiler, satu bagian unitnya dibuang. Mungkin
sebanyak itu penggunaan yang dapat dibuat dari kualitas makeup
tertentu, tapi operator harus menyadari hal itu.
Karena tujuan utama dari kontrol Blowdown adalah untuk mencapai
konsentrasi maksimum yang diperbolehkan untuk efisiensi boiler
paling bagus tanpa melebihi konsentrasi yang dapat membahayakan
sistem, langkah pertama dalam mengembangkan program kontrol
Blowdown adalah menetapkan batas yang diijinkan. Batas konvensional
yang dianjurkan untuk memberikan kebersihan boiler dan kualitas
steam yang memadai diberikan dalam tabel 39.8 dan 39.9. Batasan
tersebut mampu mencakup kebanyakan situasi yang dihadapi dalam
operasi boiler skala industri, tetapi bukan treatment koagulasi
yang digunakan dalam boiler bertekanan rendah. Dengan treatment
koagulasi, total padatan terlarut biasanya terbatas sampai 3500
mg/L, dan alkalinitas yang memadai dijaga untuk memberikan karbonat
untuk pengendapan kalsium dan hidroksida untuk pengendapan
magnesium. Level tersebut hanya dapat ditetapkan setelah sistem
pengolahan makeup telah dipertimbangkan.
Seperti terlihat pada tabel 39.8 dan 39.9, batasan total padatan
terlarut, silica dan alkalinitas pada dasarnya berhubungan dengan
jumlah material itu yang masuk bersama air makeup, konsentrasi ini
dapat disesuaikan melalui mekanisme blowdown, selain itu juga
melalui beberapa pengaturan pada sistem pengolahan air makeup jika
fleksibilitasnya disediakan. Disisi lain, unsur seperti fosfat,
bahan-bahan organik, dan sulfit muncul sebagai pengolahan kimia
internal (internal treatment chemical) dan konsentrasinya dapat
diatur baik melalui blowdown maupun melalui laju penggunaan.
Untuk mengilustrasikan perhitungan boiler blowdown berhubungan
dengan konsentrasi, 900 ln/in2 (40 bar) sistem boiler dalam pabrik
kertas digunakan sebagai contoh. Uap (steam) digunakan untuk
mengkondensasikan turbin dan turbin tekanan balik, dengan 50%
pengembalian kondensat. Air makeup diolah menggunakan sistem
pelunakan dengan kapur-zeolit panas (hot lime-zeolite), dan setelah
pengolahan, air makeup memiliki konsentrasi total padatan terlarut
(TDS) sebesar 150 mg/L, silika 3 mg/L, dan total alkalinitas
sebesar 20 mg/L. Tabel 39.10 merangkum kondisi yang ditetapkan
dalam contoh ini.
Dengan konsentrasi silika sebesar 1,5 mg/L dalam air umpan dan
batas yang diperbolehkan hanya sebesar 10 mg/L dalam air boiler,
silika merupakan faktor kontrol dan membuat rasio konsentrasi
(berdasarkan air umpan) sebesar 6,7. Karena air dapat
dikonsentrasikan menjadi faktor sebesar 10 berdasarkan total
padatan terlarut, terdapat pendorong untuk pengurangan silika
tambahan dalam hot process unit. Jika penambahan kapur dolomit akan
mengurangi 3 mg/L menjadi kurang dari 2 mg/L dalam makeup, maka
laju blowdown dapat dikurangi dari 15% menjadi 10%.
Contoh kedua, menyelidiki penggunaan pelunak sodium zeolite
sederhana untuk mengolah air kota sebagai makeup boiler sebanyak
300 lb/in2. Analisis air pada gambar 39.18 menunjukkan hasil dari
pengolahan air kota melalui proses pelunakan menggunakan zeolit,
dan konsentrasi yang diijinkan dalam boiler 300 lb/in2 (20 bar).
Rasio konsentrasi dihitung untuk masing-masing komponen yang akan
dikontrol; CR yang paling rendah menentukan laju blowdown. Dalam
contoh ini, rasio paling rendah adalah 2,5 yaitu alkalinitas.
Sehingga laju blowdown, yang dikontrol oleh alkalinitas, akan
menjadi:
Ini merupakan kehilangan blowdown yang tinggi, diekspresikan
sebagai persentase makeup. Namun, dalam pabrik skala kecil yang
membangkitkan kurang dari 50000 lb/jam (22700 kg/jam) uap atau
steam dengan kurang dari 10 sampai 20% makeup, proses ini bisa saja
diterima hanya untuk kesederhanaan dan biaya yang murah. Pabrik
yang lebih besar akan mempunyai kehilangan blowdown yang tinggi
karena kehilangan energi yang tinggi dan biaya persiapan dan
pengolahan makeup yang terkonsentrasi pada tingkat yang
terbatas.Tabel 39.10. Summary of ControlsDua proses diteliti untuk
memodifikasi sistem sodium zeolite guna mengurangi alkalinitas,
Gambar 39.19 menunjukkan kedua modifikasi tersebut, sodium zeolite
ditambah asam dan split-stream treatment. Kedua modifikasi ini
secara signifikan mengurangi alkalinitas dan blowdown. Proses yang
pertama meningkatkan rasio konsentrasi (CR) kritis menjadi 12,5,
sehingga blowdown akan dikontrol oleh alkalinitas pada tingkat yang
dekat dengan TDS optimum. Reduksi lebih lanjut pada blowdown
dicapai dengan menggunakan split-stream treatment, karena TDS
berkurang dengan berkurangnya alkalinitas. Pada tingkat yang
rendah, silika menjadi faktor kontrol dalam blowdown dari 6%
makeup. Gambaran modal dan biaya operasi diperlukan untuk
menentukan apakah pengurangan blowdown dari 8% menjadi 6% dapat
tercapai dengan proses awal, dimana hasil 6% ini dapat dicapai
dengan split-stream treatment, dibenarkan. Proses split-stream
lebih mahal dan memunculkan masalah lain, yaitu pembuangan sisa
regeneran asam.Contoh tersebut menunjukkan bahwa rasio konsentrasi
ditentukan menggunakan analisa kimia. Karena laju blowdown tidak
pernah diukur, tapi kebanyakan pabrik mengukur makeup dan air umpan
seperti uap, penentuan rasio konsentrasi secara kimia merupakan
cara yang paling akurat dalam menentukan kehilangan akibat
blowdown. Jelas bahwa pengambilan sampel dengan teliti dari air
umpan dan blowdown diperlukan guna mengontrol blowdown secara tepat
dan mampu menentukan laju blowdown. Air boiler harus dingin sebelum
dapat dianalisis, dan kebocoran dalam pendingin dapat mempengaruhi
komposisi air boiler. Sampel air boiler biasanya diambil dari pipa
pengumpul blowdown dalam boiler drum, dan jika tidak di desain
dengan tepat, sampel blowdown mungkin tidak bisa mewakili atau
menggambarkan keseluruhan blowdown. Contohnya adalah akumulasi
gelembung uap dalam area blowdown dimana kemudian gelembung uap
tersebut terkondensasi di selurun sampel pendingin dan mengencerkan
air boiler.Meskipun satu dari beberapa komponen (unsur) air boiler
dapat menentukan laju blowdown yang diperlukan---contohnya,
silika---itu merupakan praktek umum untuk menentukan semua
konsentrasi kritis dalam boiler pada basis biasa. Masing-masing
dari unsur air boiler dapat dihubungkan dengan TDS yang diukur
menggunakan peralatan konduktivitas, dan kontrol aktual dari
blowdown dapat dihubungkan dengan konduktivitas untuk kontrol
proses yang sederhana. Tes klorida merupakan bentuk tes sederhana
lainnya yang dapat digunakan untuk mengontrol blowdown.Pipa
penarikan blowdown kontinyu harus ditempatkan dalam boiler drum
pada area dimana risers kembali untuk melepaskan uap dibelakang
baffle (gambar 39.20). Pipa tersebut tidak boleh ditempatkan pada
daerah dimana pipa tersebut dapat menghilangkan air umpan dan bahan
kimia baru yang belum bereaksi. Lubang dalam pipa pengumpul harus
menghadap ke atas sehingga pipa tersebut tidak bisa menjadi
pengikat uap, membatasi laju penarikan blowdown dan menggangu
pengujian.Kran pengontrol blowdown boiler biasanya dikalibrasi
sehingga operator dapat membuat pengaturan sederhana jika indikasi
terjadinya perubahan dalam laju blowdown diperlukan. Karena boiler
bekerja pada tekanan konstan dan pelepasan blowdown ke tekanan
konstan,ini merupakan metode kontrol yang handal dan dapat
digandakan. Kran pengontrol dapat didesain otomatis dengan pencatat
konduktivitas (conductivity recorder).Kebanyakan pabrik telah
menginstal sistem untuk memperoleh kembali panas yang masih bisa
digunakan dariboiler drum blowdown. Dalam pabrik yang lebih kecil,
blowdown mungkin terjadi secara langsung melalui heat exchanger,
dimana panas dari air blowdown ditransfer untuk makeup deaerating
heater. Dalam pabrik yang lebih besar, blowdown diarahkan menuju
flash tank equalized untuk proses jalur uap, contohnya operasi
proses pada 15 lb/in2 gage (1 bar). Pada kasus yang langka, boiler
bertekanan tinggi dapat diturunkan dalam boiler bertekanan rendah
untuk mendapatkan penambahan konsentrasi dan uap, atau dapat
diturunkan ke evaporator dalam area utilitas. Pada beberapa pabrik,
digunakan lebih dari satu flash tank, tergantung neraca panas dan
recovery optimum yang dapat dicapai dalam pabrik tersebut.Banyak
pabrik industri yang menghasilkan kelebihan pembuangan uap
bertekanan rendah dikarenakan beragam prosesnya beroperasi pada
suhu dibawah 250 300 F (118 149 C) dan memiliki kebutuhan yang
fluktuatif untuk pembuangan uap ini. Kelebihan uap bertekanan
rendah mungkin merupakan kondisi oerasi biasa. Karena uap dari
blowdown flash tank biasanya menuju ke daerah uap bertekanan
rendah, yaitu sebagai penyedia uap ke deaerator, je