Problem Pada Ketel Uap

PROBLEM PADA KETEL UAP

PENDAHULUAN Ketel Uap (bahasa Inggris:boiler )

adalah alat untuk menghasilkan uap air, yang akan digunakan untuk pemanasan atau tenaga gerak. Bahan bakar pendidih bermacam-macam dari yang populer batubara dan minyak bakar, sampai listrik, gas, biomasa, nuklir dan lain-lain. Pendidih merupakan bagian terpenting dari penemuan mesin uap yang merupakan pemicu lahirnya revolusi industri.

PENDAHULUAN Ketel Uap (bahasa Inggris:boiler )

adalah alat untuk menghasilkan uap air, yang akan digunakan untuk pemanasan atau tenaga gerak. Bahan bakar pendidih bermacam-macam dari yang populer batubara dan minyak bakar, sampai listrik, gas, biomasa, nuklir dan lain-lain. Pendidih merupakan bagian terpenting dari penemuan mesin uap yang merupakan pemicu lahirnya revolusi industri.

PROBLEM PROBLE M PADA PADA KETEL KETEL UAP  Nyala Api

Bergelombang Bergelombang



Lidah Api Menyentuh Tube



Flashback Pada Mixers

Bentuk 

Nyala Api Tidak Beraturan

Fuel Oil Tercecer 

 Nyala Api  Nyala Api Burner

Panjang dan dan Berasap

Miring

Padam dan Susah Dinyalakan

Tekanan Gas Tinggi Temperatur

Stack Tinggi

     

Overheating Pada Seksi Konveks Suara Gemuruh Saat Menyalakan Fuel Oil  Nyala Api Diatas Burner  Burner   Nyala Api Pilot Padam Padam  Nyala Api Di Burner Naik Naik Turun Turun  Nox Tinggi Tinggi

Nyala Api Bergelombang Indikasi Masalah

·

Terdengar suara gemuruh

·

Nyala api terlihat erratic (tidak konsisten)

·

Jilatan lidah api kadang-kadang panjang

Pengaruh Oprasional

·

Dapat mengakibatkan kerusakan refractory

·

Dapat mengakibatkan kerusakan burner 

Penyelesaian Masalah

·

Kurangi pemakaian fuel sampai sesuai kebutuhan pembakaran

·

Naikan draft furnace dengan menambah bukaan damper 

·

Atur pembakaran sesuai kapasitas burner 

Lidah Api Menyentuh Tube Indikasi Masalah

·

Secara visual ujung lidah api nampak menyentuh permukaan luar tube

Pengaruh Oprasional

·

Dapat mengakibatkan terjadinya hot spot pada tube

·

Dapat mengakibatkan tube failure akibat terjadinya coking pada tube

Penyelesaian Masalah

·

Bersihkan burner 

·

Yakinkan udara pembakaran tercukupi

·

Yakinkan lubang tip tidak terarosi

·

Yakinkan posisi burner dan lubang tip lurus

·

Yakinkan distribusi udara

Flashback Pada Mixers Indikasi Masalah

·

Perhatikan flame back bagian dalam mixer 

·

Perhatikan overheating pada bagian luar mixer 

Pengaruh Operasional

·

Dapat mengakibatkan kerusakan burner 

·

Menurunnkan kinerja heater 

Penyelesaian Masalah

·

Naikan tegangan gas pada burner 

·

Bersihkan burner 

·

Ganti gas tip

Bentuk Nyala Api Tidak Beraturan Indikasi Masalah

·

Nyala sebagian burner panjang dan sebagian lainnya pendek 

Pengaruh Operasional

·

Dapat mengakibatkan hot spot

·

Inefisiensi oprasi

Penyelesaian Masalah

·

Bersihkan tip burner (gas atau Oil)

·

Atur semua bukaan air register dengan posisi yang sama

·

Atur draft untuk meyakinkan aliran udara sama pada semua burner 

·

Periksa aligment burner dan tip burner 

Fuel Oil Tercecer Indikasi Masalah

·

Fuel oil menetes dari burner dan mengakibatkan genangan minyak dibawah burner 

Pengaruh Operasional

·

Operasi tidak aman

·

Inefisiensi operasi dan pembakaran

·

Pembentukan coke pada lantai

Penyelesaian Masalah

·

Atur temperature fuel oil

·

Atur fuel oil gun

·

Atur steam differential pressure

·

Bersihkan fuel oil gun

·

Periksa lubang tip, mungkin tererosi

Nyala Api Panjang dan Berasap Indikasi Masalah

·

Secara visual nyala api tampak panjang dan berasap

Pengaruh Operasional

·

Inefisiensi pembakaran

·

Setting cot tidak tercapai

·

Permukaan tube terdapat deposit jelaga

·

Pembentukan coke di dinding

Penyelesaian Masalah

·

Atur tekanan steam

·

Bersihkan fuel oil gun

·

Atur draft

·

Yakinkan fuel oil tip sesuai standard Periksa distribusi udara

Nyala Api Miring Indikasi Masalah

·

Nyala api tampak miring kesalah satu sisi

Pengaruh Operasional

·

Hot spot pada tube

Penyelesaian Masalah

·

Periksa sirkulasi flue gas

·

Bersihkan burner tip

·

Periksa kemiringan burner dan tip

·

Periksa distribusi udara

Burner Padam dan Susah Dinyalakan Indikasi Masalah

·

Operator tidak dapat menyalakan burner 

Pengaruh Operasional

·

Kegagalan start up

Penyelesaian Masalah

·

Reposisi pilot sehiingga nyala pilot dapat menyambar

burner 

·

Yakinkan fuel (gas atau oil) mengalir ke burner dengan

baik 

·

Tutup air register 

·

Atur tip (gas atau oil) pada lokasi yang sesuai

Tekanan Gas Tinggi Indikasi Masalah

· Tekana fuel pada fuel line lebih tinggi dari keadaan normal yang diperlukan untuk heat release Pengaruh Operasional

·

Nyala api bergejolak 

·

Hot spot

·

Sulit mencapai temperature cot

Penyelesaian Masalah

·

Bersihkan orifice fuel pada burner 

·

Bersihkan tip

·

Atur draft burner sesuai kebutuhan heat release

Temperatur Stack Tinggi Indikasi Masalah

·

Temperatur stack cenderung naik diatas desain stack temperatur 

Pengaruh Operasional

·

Menurunkan efisiensi furnace

·

Konsumsi fuel dan biaya operasi naik 

Penyelesaian Masalah

·

Atur akses oksigen

·

Atur draft

·

Bersihkan seksi konveksi

·

Lakukan shoot blowing pada tube

Overheating Pada Seksi Konveksi Indikasi Masalah

·

Refractory rontok dari atas

·

Draft pada seksi konveksi cenderung pada tekanan positif 

·

Struktur baja dapat melengkung

Pengaruh Operasional

·

Unit shutdown

Penyelesaian Masalah

·

Buka stack damper untuk meningkatkan draft dari positif agar lebih negatif 

· Jika damper telah terbuka, kurangi firing rate untuk mengeliminasi tekanan positif pada inlet konveksi

Suara Gemuruh Saat Menyalakan Fuel Oil Indikasi Masalah

·

Operator akan mendengar suara gemuruh dari burner 

Pengaruh Operasional

·

Nyala api tidak stabil

·

Nyala api kadang-kadang hilang

Penyelesaian Masalah

·

Periksa kebocoran steam by pass valve

·

Periksa kandungan air pada fuel oil

·

Naikan tekanan fuel oil

· Jika memungkinkan naikan ibf fuel oil, jika tidak ubah fuel oil gun dari concentric tube menjadi dual tube

Nyala Api Diatas Burner Indikasi Masalah

·

Nyala api yang terbakar agak jauh diatas tip

Pengaruh Operasional

·

Potensi tidak aman

Penyelesaian Masalah

·

Perbaiki tip (fuel gas atau oil)

·

Periksa flame holder 

·

Atur primary air 

Nyala Api Pilot Padam Indikasi Masalah

·

Pilot tidak menyala

·

Pilot tidak dapat dinyalakan

Pengaruh Operasional

·

Potensi tidak aman

Penyelesaian Masalah

·

Atur draft

·

Atur primary air pada pilot mixer 

·

Periksa tekanan gas pilot dan atur bila perlu

·

Periksa stabilitas nyala api

Nyala Api Di Burner Naik Turun Indikasi Masalah

·

Perhatikan pada mixer akan cenderung panas dan nampak kemerahan

Pengaruh Operasional

·

Kondisi nyala api tidak stabil

Penyelesaian Masalah

·

Kurangi tekanan fuel pada burner 

·

Naikan draft pada burner dengan membuka stack damper 

Nox Tinggi Indikasi Masalah

·

Pengukuran Nox di stack tinggi

Pengaruh Operasional

·

Emisi Nox melebihi ambang batas yang diijinkan

Penyelesaian Masalah

·

Cek secondary air register 

·

Cek O2 level

·

Cek aliran fuel gas pada primary gas tip dan staged gas

tip

KOROSI PADA BOILER  Korosi menjadi salah satu masalah yang sangat lazim terjadi pada boiler. Bahkan dapat dikatakan bahwa, tidak ada boiler yang tidak mengalami korosi. Karena boiler menggunakan media kerja air yang jika tidak diperhatikan, akan sangat mudah mengkorosi pipa-pipa boiler. Air murni yang hanya tersusun oleh molekul H2O dan tanpa ada zat lain yang terlarut di dalamnya, bersifat tidak korosif. Zat-zat lain yang terlarut di dalam air lah yang menjadi salah satu pemicu air memiliki sifat yang korosif. Oksigen menjadi salah satu gas yang mudah larut di dalam air dan menjadi penyebab utama terjadinya korosi pada pipa-pipa boiler.

Korosi pada pipa-pipa boiler melibatkan atom Fe yang mengalami kontak dengan air sehingga teroksidasi membentuk kation Fe2+dengan jalan melepaskan dua elektronnya. Elektron-elektron tersebut selanjutnya akan mereduksi atom oksigen dan bereaksi dengan air membentuk ion hidroksida. → Fe2+ + 2eFe O2 + 2H2O + 4e- → 4OHSelanjutnya ion Fe2+ bereaksi dengan ion OH- membentuk ferro hidroksida. Fe2+ + 2OH- → Fe(OH) 2

Pada kondisi kekurangan oksigen, atau biasa disebut dengan anaerobik, ferro hidroksida dapat teroksidasi lebih lanjut untuk membentuk lapisan magnetit yang justru bermanfaat bagi boiler untuk mencegah korosi yang lebih parah. 3Fe(OH)2

→ Fe3O4 + H2 + H2O

Berikut adalah bentuk-bentuk korosi yang terjadi  pada boiler 

Penipisan Pipa. Korosi pertama pada boiler biasa terjadi pada pipa yang alirannya mengalami semacam tabrakan atau turbulen, seperti pada lekukan pipa. Kondisi ini menyebabkan molekul-molekul Fe hanya teroksidasi hingga membentuk  Fe2+ dan tidak lebih lanjut membentuk Fe3+ yang berfungsi untuk membentuk  magnetit. Karena tidak terbentuk lapisan magnetit, maka korosi akan lebih dalam mengikis pipa boiler. Pengikisanpun terus berlanjut didukung dengan aliran fluida di dalam pipa yang turbulen, sehingga ketebalan pipa berangsur-angsur  menipis akibat korosi jenis ini. Berikut adalah kondisi-kondisi yang memicu terjadinya korosi jenis ini: Aliran yang bertabrakan.  Nilai

pH yang rendah

Kandungan oksigen Adanya

di dalam air terlalu tinggi

zat kimia yang memudahkan besi untuk lebih mudah terlarutkan

Oxygen Pitting. Korosi ini disebabkan oleh adanya kandungan oksigen yang berlebihan pada air boiler. Molekul oksigen akan terlokalisasi pada suatu titik tertentu dan mengoksidasi besi pipa  pada titik tersebut. Hasil korosi yang ditimbulkan tidak tetap menempel pada area sebelumnya, akan tetapi molekul Fe(OH) 2 akan terlarut ke dalam air dan meninggalkan

 jejak berupa lubang kecil ( pitting ) pada permukaan pipa. Jika kandungan oksigen terus  berlebihan, maka akan semakin banyak lubang  pitting  yang ditimbulkan atau bahkan akan semakin memperdalam lubang yang sebelumnya sudah terbentuk.

Chelant Corrosion. Chelant adalah salah satu jenis zat kimia yang umumnya berupa asam ethylenediaminetetraacetic dan asam nitrilotriacetic, yang berfungsi sebagai  pengikat ion-ion kalsium, magnesium, dan besi agar tetap larut di dalam air boiler. Zat

ini biasa digunakan pada sistem pengolahan air boiler untuk mencegah ion-ion mineral agar tidak mengendap dan membentuk kerak pada pipa boiler. Akan tetapi jika  penggunaan chelant ini tidak terkontrol, maka ia akan justru mengkorosi pipa boiler itu sendiri karena sifatnya yang asam.

Corrosion Fatigue. Korosi jenis ini biasa terjadi pada boiler yang berukuran besar. Lebih spesifik lagi, korosi ini terjadi pada pipa-pipa boiler sisi waterwall yang menggantung tinggi. Area waterwall menjadi area transisi fluida air dari cair untuk menjadi uap, sehingga proses nucleate boilling yang terjadi  pada permukaan sisi dalam pipa ditambah dengan adanya tegangan pada pipa akibat posisinya yang "menggantung", mendorong terjadinya corrosion fatigue. Faktor lain yang akan mempercepat terjadinya korosi ini adalah kandungan oksigen terlarut di dalam air boiler yang terlalu tinggi, serta pH air yang terlalu rendah.

Korosi Asam Fosfat Sodium fosfat menjadi salah satu zat kimia yang lazim disuntikan ke air boiler untuk mencegah menggumpalnya ion-ion mineral yang masih mungkin terkandung di dalam air boiler. Namun  penggunaan sodium fosfat yang tidak terkontrol justru akan menimbulkan korosi pada pipa boiler, karena terbentuknya asam fosfat. Beberapa faktor yang lain mendukung terjadinya korosi ini yaitu terbentuknya kerak di dalam pipa, meningkatnya tekanan kerja boiler, serta rasio molar sodium fosfat yang kurang dari 2,8.

Under-deposit acid corrosion Korosi jenis ini terjadi pada saat air boiler menjadi bersifat asam pada permukaan dalam pipa yang terbentuk kerak. Ion hidrogen yang terbentuk akan menembus kerak sehingga pada saat  bertemu dengan permukaan pipa ia akan men-dekarbonasi pipa tersebut. Ion hidrogen mengikat karbon yang terkandung pada pipa dan membentuk metana. Di sisi lain secara perlahan atomatom Fe pun akan teroksidasi.

Caustic Embrittlement Material pipa boiler dapat berubah menjadi sangat rapuh akibat konsentrasi basa yang meningkat. Fenomena ini biasa terjadi pada boiler yang menggunakan sodium karbonat untuk mengontrol kandungan mineral-mineral magnesium dan kalsium di dalam air agar tidak mengendap. Pada saat air berubah fase menjadi uap, sodium karbonat tidak ikut menguap sehingga konsentrasinya di dalam air semakin banyak. Konsentrasi sodium karbonat yang terlalu tinggi akan menghidrolisis air sehingga terbentuk sodium hidroksida yang bersifat basa. Na2CO3 + H2 O → 2NaOH + CO 2