DEPOSISI PADA “BAGIAN YANG DINGIN (COLD-END)” DAN PENGENDALIAN KOROSI

DEPOSISI PADA “BAGIAN YANG DINGIN (COLD-END)” DAN PENGENDALIAN KOROSI

Korosi pada “bagian yang dingin” dapat terjadi pada permukaan yang terpapar gas hasil pembakaran dan memiliki temperatur lebih rendah di bandingkan titik embun dari gas hasil pembakaran. Pemanas udara dan ekonomizer sangat rentan terhadap serangan korosi. Komponen lain dengan bagian yang dingin seperti induced draft fan, breeching, dan cerobong merupakan area yang lebih jarang mengalami masalah. Emisi partikel yang bersifat asam, umumnya disebut sebagai “acid smut” atau “acid fallout” merupakan permasalahan lain pada ujung bertemperatur dingin. Hal ini disebabkan oleh dihasilkannya partikulat berukuran besar (umumnya berukuran lebih besar dari 100 mesh) yang menimbulkan masalah pada cerobong dan karena partikelnya yang relatif besar, akan mengendap dan menyumbat cerobong.

Penyebab paling umum dari permasalahan pada bagian ujung dingin yaitu kondensasi dari asam sulfur. Bab ini fokus pada permasalahan yang timbul akibat pembakaran bahan bakar yang mengandung sulfur. Sulfur di dalam bahan bakar akan teroksidasi menjadi sulfur dioksida.

S               +     O2     →  SO2

sulfur          oksigen       sulfur dioksida

Sebagian dari sulfur dioksida terkadang hingga 10% teroksida menjadi sulfur trioksida. Sulfur trioksida bergabung dengan air membentuk asam sulfur pada temperatur lingkungan atau pada titik embun gas cerobong. Pada sebuah boiler, sulfur trioksida mencapai bagian yang dingin yang terbentuk dari sebagai berikut.

SO2        +         1/2 O2     →       SO3

sulfur              oksigen             sulfur trioksida

Jumlah sulfur trioksida yang dihasilkan pada kondisi tertentu dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk kadar udara berlebih, konsentrasi sulfur dioksida, temperatur, waktu tinggal gas, dan kehadiran katalis. Vanadium pentaoksida (V2O5) dan ferri oksida (Fe2O3) yang umumnya ditemukan pada permukaan boiler bahan bakar minyak, merupakan katalis yang efektif untuk oksidasi heterogen dari sulfur dioksida.

Jumlah sulfur trioksida di dalam gas hasil pembakaran dapat dihitung dengan mudah. Teknik pengukuran yang paling umum digunakan meliputi kondensasi dari sulfur trioksida atau dengan penyerapan dengan isopropil alkohol.  Kandungan air yang lebih tinggi pada gas cerobong akan meningkatkan temperatur pengembunan pada sebuah konsentrasi dari sulfur trioksida-asam sulfur. Temperatur logam bagian yang dingin dan  kandungan sulfur trioksida pada gas cerobong dapat digunakan untuk memprediksi potensi masalah korosi.

 

 

Pada kandungan sulfur yang sama, bahan bakar gas seperti gas alam yang bersifat asam, gas kilang yang asam, dan gas oven kokas yang asam akan menghasilkan permasalahan yang lebih parah dibandingkan bahan bakar minyak. Gas ini mengandung senyawa hidrokarbon yang lebih banyak dibandingkan bahan bakar minyak, dan pembakannya menghasilkan kadar air yang lebih tinggi sehingga titik embun akan naik.

Korosi dan deposisi pada bagian yang dingin pada umit boiler berbahan bakar batu bara biasanya tidak begitu parah dibandingkan boiler berbahan bakar minyak. Biasanya abu batu bara bersifat basa sehingga akan meningkatkan pH dari deposit yang terbentuk pada bagian yang dingin dan serangan korosi lebih lanjut dari asam sulfur akan hilang. Kandungan abu yang lebih tinggi akan muncul ketika batu bara dibakar sehingga akan menurunkan konsentrasi asam pada partikel abu.

Penyebab paling umum deposisi di dalam air preaheater adalah akumulasi dari produk korosi. Kebanyakan deposit pada air preheater mengandung paling sedikir 60% besi sulfat yang terbentuk akibat korosi pada logam tube dari air preheater. Oleh karena itu, pengurangan laju korosi akan mengurangi fouling pada air preheater.

SOLUSI MEKANIK DAN OPERASI

Air Preheater

Sebuah air preaheater regeneratif dapat mengurangi permasalahan pada bagian yang dingin dibandingkan air preaheater rekuperatif yang dipasang pada sebuah boiler baru atau boiler yang sudah ada. Di dalam desain air preheater regeneratif, permukaan perpindahan panas berada pada kondisi titik embun asam dalam waktu yang lebih singkat.

Kebanyakan air preheater regeneratif dilengkapi dengan steam/sootblower dan fixed/oscilating water washing noozle. Di dalam boiler dengan banyak unit, air preheater individual dapat diisolasi dan dibersihkan secara on-line. Jalur drain yang sesuai harus disediakan seperti sistem untuk penanganan air cucian sebelum dibuang. Pencucian biasanya dilanjutkan hingga pH air cucian di atas 4,5. Efluen dari air cucian memiliki pH yang relatif rendah dengan kandungan besi terlarut yang tinggi.

Temperatur rata-rata dari bagian yang dingin dari air preheater yang beroperasi merupakan jumlah dari temperatur udara pembakaran yang masuk dan temperatur udara pembakaran yang keluar dibagi dengan dua. Temperatur rata-rata dari bagian yang dingin biasanya digunakan di dalam pengujian potensi permasalahan dan pemilihan ukuran dan material konstruksi air preheater. Temperatur rata-rata bagian yang dingin dari sebuah air preheater yang beroperasi harus dijaga sesuai dengan spesifikasi dari pembuat unit.

Steam Coil Air Preheater

Pada beberapa instalasi, koil pemanas dipasang di antara outlet forced draft fan dan inlet air preaheater untuk mengakomodasi fluktuasi musiman dari temperatur udara pembakaran yang masuk. Heat exchanger ini bisanya disebut sebagai steam coil preheater. Alat ini menjaga temperatur rata-rata bagian yang dingin dari air preheater berada di atas titik embun asam. Ketika steam coil digunakan, temperatur udara pembakaran yang memasuki air heater tidak dipengaruhi oleh temperatur lingkungan.

Steam coil air preheater juga dipasang ketika boiler diubah dari bahan bakar batu bara atau gas menjadi bahan bakar minyak. Steam coil dipasang karena pembakaran minyak membutuhkan temperatur rata-rata bagian yang dingin dari air preheater yang lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur rata-rata pada pembakaran batu bara atau gas alam.

Meminimalisasi Infiltrasi Udara

Operasi dari sebuah boiler pada kondisi kelebihan udara kecil sama dari 5% dapat menunjukkan pengurangan sulfur trioksida dan titik embun.

Meminimalisasi Kandungan Air dari Gas Cerobong

Kadar minimum uap air di dalam gas cerobong yang dapat dicapai ditentukan oleh kandungan air di dalam bahan bakar dan udara pembakaran serta kandungan hidrogen di dalam bahan bakar. Kandungan air dari batu bara bagaimanapun dapat dikontrol melalui prosedur penanganan dan penyimpanan yang tepat. Spesifikasi penanganan dan penyimpanan dapat membatasi kandungan air di dalam bahan bakar minyak. Faktor yang meningkatkan kandungan air di dalam gas cerobong meliputi:

·         Kebocoran pada tube boiler

·         Kebocoran pada koil air preaheater

·         boiler/heater soot blowing yang berlebih

·         kebocoran pada noozle air pencuci

·         kebocoran pada instrumen

ketika dua jenis bahan bakar (seperti batu bara dan minyak, minyak dan gas, atau gas blast furnace dan gas coke oven) harus dibakar secara simultan, rasio perbandingan tertentu akan menghasilkan titik embun paling tinggi. Rasio paling buruk pada basis pembakaran Btu adalah 1:1.

Ketika sebuah bahan bakar yang memiliki kandungan hidrogen yang lebih tinggi dari basis bahan bakar yang biasanya digunakan, gas cerobong memiliki kandungan uap air yang lebih tinggi sehingga meningkatkan titik embun. Jika mungkin, bahan bakar dengan kandungan hidrogen yang berbeda harus dibakar secara terpisah.

 

CHEMICAL TREATMENT

Banyak solusi secara kimia telah dibuat untuk mengendalikan korosi dan deposisi pada bagian yang dingin. Solusi ini dapat dibagi menjadi dua klasifikasik: aditif bahan bakar dan aditif bagian yang dingin. Aditif bahan bakar merupakan senyawa yang ditambahkan langsung ke bahan bakar atau proses pembakaran. Aditif bagian yang dingin diumpankan menuju bagian belakan dari boiler setelah permukaan penghasil steam sehingga zat ini khusus hanya menangani area bertemperatur rendah.

Aditif Bahan Bakar

Aditif bahan bakar berbasis magnesium dan magnesium/alumunium digunakan untuk menguragi sulfur trioksida di dalam gas cerobong. Senyawa ini berfungsi utama dengan mengubah keefektifan katalis dari besi dan vanadium. Zat ini diumpankan ke dalam bahan bakar cair, umumnya bahan bakar minyak residu. Aditif bahan bakar alkali, seperti magnesium juga meningkatkan pH deposit yang terbentuk di permukaan bagian yang dingin sehingga mengurangi korosi.

Aditif Bagian yang Dingin

Korosi dan deposisi pada bagian yang dingin dapat dikontrol lebih ekonomis dan efektif dengan penggunaan aditif di bagian yang dingin. Aditif ini meliputi agen penetral dari asam sulfat dan inhibitor korosi.

Senyawa basa magnesium seperti magnesium oksida dan magnesium karbonat diumpankan untuk mengurangi kandungan sulfur trioksida di dalam gas cerobong. Senyawa ini diumpankan pada area bertemperatur tinggi seperti bagian primary superheater. Produk reaksi yang dihasilkan, magnesium sulfat sering meningkatkan deposisi di dalam air preheater.

Manfaat utama dari penggunaan senyawa magnesium adalah mengurangi korosi di air preheater. Biasanya, tingkat fouling tidak diubah secara signifikan karena fouling oleh produk korosi diganti dengan fouling oleh magnesium sulfat. Oleh karena itu, ketika magnesium digunakan, noozle air pencuci yang cocok harus ada untuk penghilangan magnesium sulfat secara berkala.

Aditif yang menghilangkan sulfur trioksida dari gas cerobong harus diumpankan dengan jumlah yang stoikiometrik dengan jumlah sulfur trioksida yang ingin disingkirkan. Oleh karena itu, bahan bakar dengan kadar sulfur yang lebih tinggi membutuhkan laju pengumpanan aditif yang lebih banyak. Boiler berbahan bakar batu bara membutuhkan treatment yang lebih sedikit dibandingkan dengan boiler berbahan bakar minyak dengan kandungan sulfur yang sama.

Inhibitor korosi dapat ditambahkan pada bagian yang dingin dari boiler untuk mengurangi permasalahan yang timbul akibat kondensasi asam sulfat. Material ini tidak menetralkan asam sulfat di dalam gas cerobong, mereka mencegah korosi permukaan dimana asam sulfat mengalami kondensasi. Fouling pada air preheater akan berkurang karena jumlah produk korosi berkurang. Meski dosis inhibitor yang diperlukan untuk mencapai efek yang diinginkan akan meningkat seiring peningkatan kadar asam di dalam gas cerobong, hubungan dosis dengan kadar asam tidaklah linear.

Komposisi dari aditif inhibitor tipe untuk bagian yang dingin bisanya bersifat paten. Produk tersedia dalam bentuk serbuk dan cairan. Produk tipe larutan diinjeksikan pada bagian hulu dari daerah yang bermasalah dengan nozzle spray atomisasi.

Justifikasi dari aditif tipe untuk bagian yang dingin umumnya berdasarkan keuntungan yang dapat diperoleh oleh unit dengan laju panas yang lebih tinggi dan biaya perawatan yang lebih rendah untuk peralatan bagian yang dingin. Pengumapanan aditif untuk bagain yang dingin membuat unit mampu beroperasi dengan laju alir steam yang lebih rendah menuju koil steam air preheater sehingga meningkatkan laju panas dari unit. Jika temperatur dari bagian yang dingin diatur dengan bypasss, aliran udara yang di-bypass dapat dikurangi sehingga meningkatkan efisiensi boiler.

Pengendalian Jelaga Asam. Aditif untuk bagian yang dingin dapat digunakan untuk mengurangi permasalahan jelaga asam. Pada berapa kasus, dipercaya bahwa jelaga dihasilkan ketika partikel abu terbang (fly ash) mengalami aglomerasi membentuk partikel yang lebih besar. Partikel ini menyerap uap asam sulfat dan menjadi bersifat sangat asam. Deposit abu terbang sering terakumulasi di bagian bertemperatur rendah dari cerobong. Selama soot blowing atau perubahan beban, bebeapa deposit dari abu terbang dapat terbawa masuk di aliran gas cerobong dan terbawa keluar dari cerobong. pH deposit.

Teknik Monitoring dan Evaluasi

Pengukurang Laju Korosi. Berbagai peralatan telah tersedia untuk menguji dampak dari penggunaan aditif pada laju korosi.Cepat dan memberikan beberapa wawasan mengenai permasalahan korosi.

Kandungan sulfur trioksida yang rendah memberikan hasil yang tidak akurat dan data yang sama tidak diperolah kembali (nonreprodiucible), debu yang  banyak akan menggangu pengukuran laju akumulasi deposisi asam, tidak mengukur efek dari aditif untuk melapisi permukaan

Untuk permasalahan korosi dan fouling pada air preheater, beberapa pengawasan harus dilakukan untuk menjaga temperatur spesimen korosi tetap di dalam rentang yang tipikal yang ditemui di operasi air preheater.

Electrical conductivity dew point meter berguna dalam pekerjaan analisa permasalahan dan beberapa hasil monitoring. Alat ukur ini memberika indikasi dari laju deposisi dengan mengukur penigkatan konduktivitas dari lapisan film yang mengandung asam terhadap waktu. Electrical conductivity meter dapat digunakan untuk memonitor pada kondisi dimana hanyak menggunakan aditif penghilangan sulfur trioksida. Dew point meter ditunjukkan pada Gambar

 

Normalnya, pengukuran langsung dari kadar sulfur trioksida digunakan hanya untuk pengujian perlindungan lingkungan karena biaya dan kerumitan pengujiannya. Evaluasi dari semua teknik dan peralatan ini digunakan oleh suplier yang memiliki paten dari treatment dari bagian yang dingin. Mereka memungkinkan engineer mampu menentukan permasalahan yang terjadi dan mengukur hasilnya dengan tepat.

0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *