Air Ketel FeedWater

Air ketel yang berasal dari feedwater masih mengandung zat-zat pengotor (impurities) yang jika berakumulasi di dalam boiler dapat mengurangi kinerja boiler. Untuk itu diperlukan blowdown untuk membersihkan kotoran-kotoran tersebut. Di sisi lain, kotoran-kotoran tersebut juga dapat berpengaruh pada kualitas uap yang keluar boiler menuju turbin. Jika uap yang dihasilkan boiler masih mengandung air dan kotoran maka akan merusak turbin, sehingga diperlukan proses pemurnian uap (steam purification) agar uap yang masuk turbin benar-benar berupa uap murni.

A.      Pendahulan
Ketel uap atau boiler, atau biasa disebut juga steam producer merupakan suatu alat yang digunakan untuk menghasilkan uap (steam) untuk keperluan pembangkitan tenaga (power), proses dan juga pemanas dalam industri. Berikut salah satu produk sistem boiler dalam industri:



Air yang disuplai ke dalam boiler dari feedwater (pengisi air ketel) masih mengandung kotoran-kotoran (impurities) yang berupa suspensi, garam-garaman, lumpur, maupun padatan-padatan. Kotoran tersebut dapat mengendap dan terakumulasi di dalam boiler apabila boiler beroperasi secara terus-menerus. Peningkatan konsentrat kotoran berupa padatan-padatan yang terlarut dalam air ketel dapat tercampaur dengan uap (steam)  sehingga menyebabkan kerusakan pada pipa, steam traps, maupun operasi alat-alat yang lain, khususnya pada turbin.
Adapun peningkatan konsentat berupa suspensi yang berupa lumpur (sludge) akan berpengaruh pada efisiensi boiler dan proses heat transfer .
Untuk mengatasi permasalahan di atas, maka air dalam boiler perlu dilakukan pembersihan atau “blowdown” secara berkala untuk mengontrol tingkat konsentrat kotoran tersebut di dalam boiler. Blowdown pada permukaan air boiler (surface water blowdown) biasanya dilakukan secara berkala untuk mengurangi jumlah padatan terlarut dalam air ketel. Adapun blowdown pada bagian dasar boiler (bottom blowdown) berfungsi untuk membuang kotoran berupa lumpur (sludge) yang mengendap di dasar boiler.
Boiler blowdown yang dilakukan secara periodik sangat penting. Namun, blowdown yang tidak benar dapat menyebabkan peningkatan konsumsi bahan bakar, tambahan perlakuan kimiawi lain (chemical treatment) dan heat loss.

B.      Keuntungan Blowdon Boiler
  Mengurangi penggunaan air, bahan bakar dan perlakuan kimiawi
  Mengurangi biaya perawatan dan perbaikan
  Uap yang lebih effisien dan bersih
  Mengurangi biaya operasi (pengurangan pada konsumsi bahan bakar, perlakuan kimiawi dan heat loss)
  Meminimalkan energi loss hingga 2 % dari total kebutuhan energi yang diperlukan.
   Persamaan
Untuk menghitung rasio jumlah blowdown  yang diperlukan, dihitung menggunakan rumus:


Dimana:

 Cfeedwater  = Konsentrasi kimia terukur dalam feed water
 Cblowdown  = Konsentrasi kimia terrukur dalam boiler

Batas konsentrat yang diperbolehkan untuk air ketel yang berasal dari feedwater ditentukan berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh American Boiler Manufacturers Association (ABMA), sebagai berikut:



D.      Automatic Blowdon Control
Ada dua jenis tipe boiler blowdown yaitu manual dan automatic. Namun, manual blowdown memilki kekurangan seperti:
  Secara rutin harus mengecek sampel air
  Secara rutin harus melalukan penyesuaian blowdown
  Tidak dapat mengetahui secara pasti kapan dan berapa lama menggunakan blowdown
  Tidak dapat secara langsung merespon terhadap perubahan kondisi feed water



Adapun keuntungan menggunakan automatic blowdown adalah sebagai berikut:
  Pengamatan terhadap konduktivitas air dapat dilakukan secara konstan
  Mengurangi biaya operasional
  Dapat menyesuaikan laju blowdown terhadap zat kimia air
  Dapat mengatur laju blowdown mendekati batas maksimum dari tingkat dissolved solid yang diinginkan
  Mengubah blowdown manual menjadi blowdown otomatis dapat mengurangi penggunaan energi boiler menjadi 2-5% dan mengurangi waterlosses boiler sampai 20%

E.      Blowdon Heat Recovery Unit
                  Pengambilan heat loss dalam boiler blowdown dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:
  Flash Tank System
Flash tank system ditunjukkan pada gambar di bawah ini yang dapat digunakan ketika pembiayaan dan pengoperasian yang dikeluarkan harus dikurangi hingga minimum. Dalam sistem ini, blowdown dialirkan melalui flash tank, kemudian akan diubah menjadi uap bertekanan rendah. Uap bertekanan rendah ini sangat sesuai dengan tipe deaerator atau pemanas makeup water (penampung air ).



Pada diagram di atas flash steam  hanya digunakan untk proses pemanasan awal makeup  water pada atmospheric deaerator. Kondensat panas yang dihasilkan dari blowdown dialirkan menuju drain.
   Heat Exchanger
   Flash Tank System-Heat Exchanger (Gabungan)
Sistem di bawah ini menunjukkan tentang proses Flash Tank System-Heat Exchanger. Temperatur blowdown meninggalkan flash tank biasanya masih berada di atas 220 0F. kalor dari flash blowdown dapat digunakan untuk memanaskan makeup water dengan mengalirkannya ke heat exchanger, sembari mendinginkan blowdown secara bersamaan. Pemanasan makeup water pada boiler dapat menghemat biaya bahan bakar.


    Dengan penambahan cold water storage tank  dan circulation pump  melalui heat exchanger, tidak mengharuskan cold makeup water dan  blowdown terjadi dalam waktu yang bersamaan.