Masalah Kerak Pada Boiler
Masalah kerak pada boiler, adalah artikel yang membahas lebih dalam tentang pentingnya perawatan dan dampaknya bagi proses industri. Serta membahas dari mana asal timbulnya kerak pada boiler dan mesin industri lainnya.
Pentingnya Pembersihan Kerak (Descaling)
Kemajuan dalam bidang teknik desain dan kontruksi mesin industri, menjadikan ukuran dan sistem pabrikasi menjadi lebih kompleks dan rumit. Akibatnya dibutuhkan teknologi sistem operasional dan sistem pemeliharaan yang canggih juga.
Selama operasi, akan terjadi pengotoran yang diakibatkan oleh kerak dan korosi pada peralatan, perpipaan, dan sebagainya. Efek dari pengotoran tersebut akan mengurangi efisiensi operasional mesin, khususnya boiler dan terkadang menurunkan kualitas produk.
Pada Pabrik dengan mesin bertekanan tinggi (High Pressure) dan bersuhu tinggi dapat menyebabkan masalah seperti ledakan dan kebakaran. Masalah tersebut dapat mengakibatkan tidak hanya penurunan produksi, penutupan pabrik, tetapi juga hilangnya kepercayaan sosial terhadap perusahaan.
Oleh karena itu, diperlukan pemeliharaan pada mesin-mesin dengan menghentikan operasional pabrik secara terjadwal. Pemeliharaan ini dilakukan untuk memulihkan efisiensi dan mencegah terjadinya masalah lebih awal serta memastikan pengoperasian pabrik yang aman dan efisien setelah dimulainya kembali operasi. Pembersihan pabrik dan peralatan merupakan tindakan penting untuk pemeliharaan.
Tujuan Pembersihan pada mesin dan peralatan ini adalah sebagai berikut:
- Menjaga efisiensi termal sesuai dengan desain dan rancangan mesin.
- Menjaga laju aliran tetap stabil.
- Menjaga kinerja material awet dan kuat.
- Meminimalkan kerusakan material, seperti korosi dan kelelahan
Problem yang ditimbulkan oleh Kerak
1. Masalah Kerak Pada Boiler
Boiler digunakan sebagai sumber daya dan sebagai sumber uap (steam) dalam banyak proses. Masalah utama dalam pengoperasian boiler adalah kerak pada permukaan pemanas. Kerak mengurangi efisiensi termal dan menyebabkan kerusakan, seperti kerapuhan dan pecahnya tabung pemanas di bagian bawah kerak, karena terlalu panas.
Akibatnya, perlu di lakukan pembersihan untuk menghilangkan endapan dan kerak, guna memulihkan efisiensi termal dan meminimalkan kerusakan logam.
Jika terjadi masalah seperti pecahnya tabung pemanas, dapat memerlukan biaya besar dan berkurangnya produksi, karena waktu untuk perbaikan boiler. Pembersihan boiler yang dilakukan terjadwal memberikan manfaat besar untuk memastikan pengoperasian yang aman dan efisien hingga pembersihan terjadwal berikutnya.
1.1. Akibat Timbulnya Kerak pada Boiler
Pada boiler bertekanan rendah atau sedang, komponen utama kerak adalah unsur kesadahan, silika, dan oksida logam.
Sedangkan pada boiler bertekanan tinggi, komponen pembentuk kerak, seperti kesadahan dan silika, jarang masuk ke dalam boiler bersama air umpan. Namun, pengendapan oksida besi pada permukaan tabung pemanas tidak dapat dihindari karena tabung pemanas secara bertahap diserang oleh air bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi, dan air boiler terkontaminasi dengan produk korosi dari preheater dan economizer.
Bahan tahan korosi, seperti aluminium, kuningan, kupronikel, dan logam monel, digunakan untuk tabung pemanas awal (Preheater) dan kondensor. Logam-logam tersebut secara bertahap diserang oleh air umpan dan kondensat. Akibatnya, produk korosi dari logam-logam tersebut masuk ke dalam air ketel dan membentuk kerak oksida logam.
Ketebalan kerak meningkat secara bertahap selama pengoperasian boiler dan dapat menimbulkan masalah berikut:
A. Kerusakan bahan tabung yang disebabkan oleh peningkatan suhu.
Kerusakan ini terjadi karena Konduktivitas termal kerak sangat kecil jika dibandingkan dengan logam material tabung boiler, seperti yang ditunjukkan pada di bawah ini. Konduktivitas kerak menjadi lebih kecil pada tekanan yang lebih tinggi dengan suhu air boiler yang lebih tinggi, lihat tabel berikut:
Perbedaan Thermal Konductiviy antara Metal dan Kerak Boiler
| Jenis Material | Thermal conductivity (kcal/m•h• oC) |
|---|---|
| Carbon steels | 40 – 60 |
| Stainless steel (SUS304) | 14 |
| Copper | 320 – 360 |
| Kerak boiler (tekanan super kritis) | 1.2 – 1.5(1) |
| Kerak (tekanan sub kritis boiler) | 1.5 – 2.0(1) |
| Kerak Silica | 0.2 – 0.4 |
| Kerak Carbonate | 0.4 – 0.6 |
| Kerak Sulfate | 0.6 – 1.0 |
steel tubes
B. Pengurangan Efisiensi Termal Boiler.
Pembentukan kerak meningkatkan suhu kulit tabung ketel karena konduktivitas termal kerak yang kecil. Ketika panas disuplai ke boiler pada laju konstan, seiring peningkatan suhu kulit, suhu gas buang pun meningkat, panas yang dikeluarkan bersama gas pun meningkat. Artinya, kerak mengurangi efisiensi termal ketel.
Bila pasokan panas ditingkatkan untuk menjaga pembangkitan uap konstan dari boiler, kerak akan meningkatkan konsumsi bahan bakar.
C. Penumpukan lumpur dalam boiler
Peningkatan ketebalan kerak dapat menyebabkan pengelupasan dari permukaan tabung. Kerak yang terkelupas tersebut secara bertahap menumpuk sebagai lumpur di bagian bawah drum dan header. Lumpur tersebut mengganggu aliran air normal dalam boiler dan terkadang menyebabkannya menjadi terlalu panas.
D. Percepatan korosi
Pembentukan kerak atau endapan lumpur yang tidak merata dapat menyebabkan terjadinya under deposite corrosion, yaitu korosi lokal yang dapat memperpendek umur pakai boiler.
2. Masalah Kerak Pada Industri Manufaktur
Pabrik penyulingan minyak bumi (Petroleum Refining) dan Pabrik kimia memiliki berbagai unit pendingin dan pemanas, seperti Boiler dan penukar panas (Heat Exchanger). Pada peralatan tersebut, biasanya terdapat endapan kotoran di bagian sisi air dan cairan proses (Fluids). Endapan kotoran tersebut menyebabkan banyak masalah, seperti penurunan produksi dan efisiensi termal, masa pakai jadi lebih pendek, dan penurunan kualitas produk.
Pembersihan (Descaling) harus dilakukan untuk mencegah terjadinya masalah. Pada pabrik manufaktur berukuran besar, peralatan terhubung secara menyeluruh sebagai satu sistem. Penghentian operasi satu peralatan menyebabkan penghentian seluruh sistem. Hal tersebut menimbulkan kerugian besar bagi pabrik.
Pada pabrik produksi industri, seperti pabrik kimia, kerak (fouling) terjadi di kedua sisi cairan proses dan air pendingin. Masalah yang disebabkan oleh kerak sangat berbeda di sisi proses dan sisi air seperti yang dijelaskan di bawah ini.
2.1. Masalah pada sisi proses
A. Penurunan kualitas produk
Bahan baku dan kotorannya dapat membentuk kerak atau pengotoran karena perubahan kualitasnya atau karena konsentrasi berlebih pada permukaan pemanas. Kontaminasi produk dengan bahan pengotoran akan menurunkan kualitas produk.
B. Pengurangan produksi dan efisiensi termal
Penumpukan kerak pada permukaan perpindahan panas Heat Exchanger, dll., mengurangi efisiensi termalnya. Pembentukan kerak yang banyak dapat mengurangi aliran cairan proses atau menyumbat tabung Heat Exchanger dan mengurangi produksi.
C. Korosi peralatan
Pada sisi proses, material tahan korosi yang sesuai umumnya digunakan sesuai dengan jenis fluida dan kondisi operasional. Namun, pengendapan kerak yang tidak merata, penumpukan lumpur, dan sebagainya dapat menyebabkan korosi lokal pada peralatan dan perpipaan. Pengurangan laju aliran fluida mengubah kondisi operasional sistem dan terkadang menyebabkan masalah korosi.
D. Masalah yang disebabkan oleh panas berlebih
Dalam kasus unit suhu tinggi seperti tungku pemanas, kerak pada sisi api dapat mengakibatkan kerusakan tabung pemanas, misalnya pecah karena terlalu panas.
2.1. Masalah pada sisi Air
A. Pengurangan efisiensi termal
Dalam sistem air pendingin, garam terlarut yang keras, seperti kalsium karbonat, dalam make-up water (air pengganti) terkonsentrasi dalam air pendingin (cooling system) dan mengendap sebagai kerak pada permukaan tabung penukar kalor (heat exchanger). Kerak tersebut mengurangi efisiensi termal penukar kalor karena konduktivitas termal yang kecil.
B. Penyebab Korosi pada peralatan
Pembentukan kerak yang tidak merata, penumpukan lumpur dan sebagainya mempercepat korosi lokal pada penukar kalor (heat exchanger), perpipaan, dll. Pembentukan produk korosi juga menyebabkan korosi endapan bawah dan mengurangi efisiensi termal pada heat exchanger karena konduktivitas termal yang kecil.
Leave a Reply