04 Pengolahan Air

DIKLAT BERBASIS KOMPETENSIDIKLAT BERBASIS KOMPETENSI

MODUL 1 PENGOPERASIAN (PENGOLAHAN AIR)

PT PLN ( Persero )UNIT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SURALAYA

2008

PT PLN (PERSERO) JASA DIKLAT UNIT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SURALAYA

PENGOPERASIAN ALAT BANTU PLTU MODUL 1/OP

PENGOLAHAN AIR

DAFTAR ISI Hal

1. Air Pengisi Ketel ..................................................................................................... 1

1.1 Siklus Air .......................................................................................................... 1

2. Sifat sifat Air ........................................................................................................ 2

2.1 pH..................................................................................................................... 2

2.2 Kandungan Silika ............................................................................................. 2

2.3 Larutan Gas...................................................................................................... 3

2.4 Kandungan Chlorin........................................................................................... 3

2.5 Zat Padat Terlarut ............................................................................................ 3

2.6 Kesadahan ....................................................................................................... 4

2.7 Konduktivitas .................................................................................................... 5

3. Masalah Yang Disebabkan Oleh Ketidakmurnian Air............................................. 5

4. Fungsi dan Prinsip Kerja ........................................................................................ 6

4.1 Unit Resin Penukar Cation ............................................................................... 6

4.2 Unit Resin Penukar Anion ................................................................................ 7

4.3 Unit Campuran Cation - Anion ......................................................................... 7

4.4 Desalination...................................................................................................... 8

4.5 Penarikan Gas.................................................................................................. 9

4.6 Regenerasi Anion, Cation Mixed Bed Unit ....................................................... 10

4.7 Macam macam Saringan .............................................................................. 13

4.8 Fungsi dan Tata Letak Condensate Polishing.................................................. 13

4.9 Pengontrolan Kualitas Air Limbah .................................................................... 13

4.10 Batasan Kualitas Air Pengisi dan Penambah................................................. 14

TOTO/UNJ/ ade//06

1



PENGOLAHAN AIR

1. AIR PENGISI KETEL Air yang digunakan untuk pengisi ketel di PLTU harus memenuhi standar yang dibutuhkan, yaitu air yang bebas dari kontaminan kontaminan yang dapat menimbulkan masalah korosi maupun deposit pada Boiler dan Turbin. 1.1. Siklus Air

Air murni dengan rumus H2O mempunyai sifat sebagai pelarut zat zat yang sangat baik, sehingga dalam keadaan bebas di alam, jarang dapat air murni. Selain itu ketidakmurnian dari air disebabkan siklus air atau siklus hidrologi. Ilustrasi siklus hidrologi dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 1.1. Siklus Hidrologi Ketidakmurnian air Ketidakmurnian air disebabkan oleh adanya kontaminan ( pengotor ) yang ada dalam air tersebut. Kontaminan air terdiri dari kandungan zat padat, zat cair dan gas. Kandungan Padat Air yang meresap ke dalam tanah akan melarutkan sebagian dari batu batuan dan tanah serta garam garam mineral yang ada dalam tanah. Diantara garam garam mineral yang larut dalam air adalah :

- Natrium klorida ( NaCl ) - Kalsium bikarbonat ( Ca ( HCO3 ) 2 ) - Kalsium Klorida ( CaCl2 ) - Magnesium bikarbonat ( Mg( HCO3 ) 2 ) - Magnesium Sulfat ( MgSO4 )

1

Sedangkan yang tidak larut berupa suspensi, seperti tanah liat, silika dan lain lain.

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

Kandungan Air Kerapkali air tercemar oleh minyak yang tertumpah atau dari kebocoran tangki minyak, atau dari tangki kapal Kandungan Gas Pada waktu air jatuh seagai hujan, gas yang ada diudara ikut terlarut didalamnya. Gas gas tersebut terutama adalah oksigen ( O2 ), karbon dioksida ( CO2 ), belerang dioksida ( SO2 ) dan lain lain. Gas gas yang melarut ini dapat menyebabkan air bersifat korosif karena terbentuk asam.

2. SIFAT _ SIFAT AIR 2.1. pH

PH ( Eksponen Hydrogen ) adalah derajat keasaman suatu air / larutan Secara matematis pH = - Logaritma konsentrasi Hidrogen = - Log CH+

Harga pH antara 0 s/d 14

Gambar 2.1. Harga pH Air murni dengan pH = 7, asam HCl dengan pH sekitar 1 dan NaOH sekitar 13

2

2.2. Kandungan Silika Silika ( SiO2 ) merupakan unsur utama dari pasir dan tanah liat. Silika dapat larut dalam air dan dalam uap pada suhu dan tekanan tinggi. Kandungan silika terlarut dapat ditentukan dengan alat Spectrophotometer oleh petugas laboratorium, dan besarnya silika terlarut dalam air ketel dibatasi, tergantung dari tekanan kerja ketel

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

Gambar 2.2. Grafik silika terhadap tekanan ketel Dari grafik diatas menunjukkan bahwa makin besar tekanan kerja ketel, makin rendah kadar silika yang diizinkan.

2.3. Larutan Gas

Gas yang terlarut alam air terutama terdiri dari oksigen terlarut, sedangkan gas lain terlarut dalam air adalah karbon dioksda ( CO2 ). Biasanya yang diukur sebagai larutan gas adalah oksigen terlarut. Oksigen terlarut diukur menggunakan oksigen Analyzer dalam satuan ppm ( part per million ). Kandungan gas dapat menimbulkan korosi pada material, sehingga konsentrasi oksigen dan karbon dioksida yang terlarut dalam air pengisi juga dibatasi.

2.4. Kandungan Chlorin

Chlorin ( Cl- ) merupakan unsur yang berasal dari air laut ( NaCl ). Chlorin yang larut dalam air / uap dapat menimbulkan korosi pada pipa ketel dan superheater. Kandungan chlorin dapat diukar dengan alat spektrophotometer dalam satuan ppm.

2.5. Zat Padat Terlarut

Zat padat terlarut atau total dissolved solid ( TDS ) merupakan jumlah konsentrasi zat padat seperti silika dan garam garam yang terlarut didalam air. Seperti halnya silika konsentrasi zat padat dalam air ketel juga dibatasi supaya tidak menimbulkan carry

TOTO/UNJ/ ade//06

3



PENGOLAHAN AIR

over, yaitu terbawanya zat zat padat bersama uap air kedalam superheater dan turbin.

4

2.6. Kesadahan

Air secara umum dibagi dua yaitu : air sadah dan air lunak, sedangkan kesadahan atau ( hardness ) juga dibagi dua yaitu : kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Skema air secara umum dapat dilihat dibawah ini.

Gambar 2.3. Skema Air Kesadahan sementara ( temporary hardness ) Adalah kesadahan yang disebabkan oleh garam garam Ca dan Mg bentuk bikarbonat. Air yang mengandung Ca ( HCO3 ) 2 atau Mg ( HCO3 )2 bersifat sadah sementara, karena bila dipanaskan hilang kesadahannya. Reaksinya : Ca ( HCO3 )2 CaCO3 + CO2 + H2O Dipanaskan Kesadahan permanen ( permanent hardness ) Kesadahan permanen disebabkan oleh adanya larutan kalsium atau magnesium sulphate dan kloride didalam air dan tidak dapat dihilangkan dengan cara pemanasan tersebut.

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

2.7. Konduktivitas atau Conductivity Konduktivitas adalah daya hantar atau kesanggupan air / larutan dalam menghantar arus listrik. Daya hantar listrik suatu larutan / air tergantung dari banyaknya ion ion yang terkandung dalam air / larutan tersebut. Air murni tidak menghantarkan arus listrik, tetapi larutan elektrolit seperti asam HCl, caustic ( NaOH ) dan garam garam mempunyai conductivity yang besar. Satuan conductivity adalah : S / cm = s cm-1 mhos / cm = mhos cm-1 = cm-1

-1 / cm = -1 cm-1

Alat ukurnya disebut conductivity meter.

3. Masalah Yang Disebabkan Oleh Ketidakmurnian Air 3.1. Problem Akibat Perubahan pH

pH timbal sesuai dengan kelarutan asam atau basa dalam air. pH air pengisi ketel harus sesuai dengan batas yang dipersyaratkan pada PLTU. Jika terjadi perubahan pH yang menyebabkan pH terlalu asam atau terlalu basa, akan menyebabkan korosi atau deposit. Cara mengatasi : pH dapat dinaikan dengan penambahan basa dan diturunkan dengan penurunan asam

3.2. Problem Akibat Bertambahnya Kandungan Silika

Kandungan silika akan membentuk kerak dalam ketel. Sistem air pengisi dan dapat menempel pada sudu turbin sebagai kerak keras. Cara mengatasi : Pengolahan air dengan mengunakan Demeniralizer Plant ( Resin Anion ), dilakukan Blow Down pada sistem PLTU

3.3. Problem Akibat Bertambahnya Gas Terlarut Gas terlarut dapat menyebabkan korosi pada pipa air, pipa penukar panas dan ketel. Cara mengatasi : Deaerasi, penambahan hidrazin, amonia dan sodium sulfite.

5

3.4. Problem Akibat Bertambahnya Kandungan Chlorin

Kandungan chlorin akan menambah jumlah padatan terlarut dalam air serta akan memacu laju korosi. Cara mengatasi : Pengolahan air dengan menggunakan Demeniralizer Plant ( Resin Anion ), dilakukan Blow Down pada sistem PLTU

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

3.5. Problem Akibat Bertambahnya Zat Padat Terlarut

Zat padat terlarut akan menyebabkan bertambahnya laju pergerakan dan korosi. Cara mengatasi : Pengolahan air dengan menggunakan Demeniralizer Plant ( Resin Anion dan Kation ), dilakukan Blow Down pada sistem PLTU.

3.6. Problem Akibat Perubahan Kesadahan Kesadahan merupakan pembentukan utama kerak pada penukar kalor, ketel dan seluruh pipa. Cara mengatasi : Pengolahan air dengan menggunakan Demeniralizer Plant dan dilakukan injeksi phospat pada siklus PLTU di drum boiler.

3.7. Problem kenaikan konduktiitas

Konduktivitas air akan menambah garam garam yang terlarut dalam air. Bertambahnya konduktivitas akan menyebabkan bertambahnya laju korosi dan penggerakkan. Cara mengatasi : Pengolahan air Demeniralizer dan Blow Down pada sistem PLTU.

4. Fungsi dan Prinsip Kerja Peralatan Pengoperasian Air

6

4.1. Unit Resin Penukar Cation Unit penukar cation merupakan bagian dari Demineralizer Plant, yang berfungsi untuk menukar ion ion positif ( kation ) dalam air yng masuk melalui unit ini. Sehingga air yang keluar dari unit ini akan bebas dari ion ion positif, kecuali ion hydrogen ( H+ ).

Gambar 4.1. Unit Penukar Kation

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

Reaksi : NaCl- + R- H- H+ Cl- + R- Na+

Resin Resin Kation Jenuh

4.2. Unit Resin Penukar Anion Unit penukar anion merupakan bagian dari Demineralizer Plant, yang berfungsi untuk menukar ion ion negatif ( anion ) yang terkandung dalam air yang masuk melalui unit ini. Sehingga air yang keluar dari unit ini, akan bebas dari ion ion negatif kecuali ion hidroksil ( OH- ).

Gambar 4.2. Unit Penukar Anion Reaksi : H+Cl- + R+ OH- R+Cl- + H+ OH-

Resin Resin Air Anion Jenuh

7

4.3. Unit Campuran Cation Anion ( Mixed Bed Unit ) Unit mixed bed merupakan suatu unit berisi resin kation dan anion, yang berfungsi untuk mengadakan pertukaran ion ion positif dan negatif yang terkandung dalam air yang masuk melalui unit ini, sehingga air yang keluar akan bebas dari mineral dan ion positif dan negatif, kecuali ion hidrogen dan ion hidroksil.

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

Gambar 4.3. Mixed Bed Unit Bila mixed bed ini ditempatkan setelah unit kation dan anion, maka fungsinya sebagai backing ( pelindung ) kalau ada kelolosan ion positif atau negatif dari unit sebelumnya. Bila mixed bed berdiri sendiri, maka fungsinya sebagai unit utama penukar kation dan anion.

8

4.4. Desalination Fungsi desalination adalah mengolah air laut menjadi air tawar ( water destilate / water product ) dengan proses penguapan dan destilasi. Mula mula air laut masuk kedalam ruang penguap ( stage evaporator ) melalui tube tube sebagai kondensor, kemudian melalui Brine Heater untuk dipanaskan oleh steam, lalu masuk ke dalam ruang penguap lagi untuk diuapkan dengan bantuan vacum, dan terkondensasi menjadi air destilate. Lihat gambar flow diagram Deslination Plant.

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

Gambar 4.4. Flow diagram Desalination Plant

9

4.5. Penarikan Gas ( Degasser ) Degasser merupakan suatu unit yang berfungsi membuang gas gas yang terlarut dalam air yang masuk unit dispray atau melalui kisi kisi dan dihembus dengan udara blower, sehingga gas gas akan keluar bersama udara dan air yang keluar dari unit ini akan bebas dari gas gas.

Gambar 4.5. Degasser

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

4.6. Regenerasi ( Pengaktifan kembali ) Anion, Kation dan Mixed Bed Unit 4.6.1. Regenerasi Unit Kation

Setelah beberapa lama operasi, mesin penukar kation tidak lagi mampu menukar ion ion dalam air. Hal ini disebabkan karena ion ion hidrogen dalam unit penukar kation telah habis ditukar dengan kation air. Resin yang seperti ini disebut sebagai resin yang telah jenuh. Untuk itu resin tersebut harus diaktifkan kembali dengan cara meregenerasi. Regenerasi dilakukan dengan menginjeksi larutan asam ( biasanya asam Chlorida ) pada resin penukar kation, sehingga kation kation yang ada dalam resin akan kembali ditukar dengan ion ion hidrogen. Langkah langkah regenerasi :

Gambar 4.6. Regenerasi Unit Kation

Reaksi : R-Na+ + H+ Cl- R-H+ + Na+ Cl-

10

Resin Injeksi Resin Limbah Jenuh Asam Kation Limbah

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

4.6.2. Regenerasi Unit Anion Bila resin penukar anion telah jenuh, maka resin tersebut juga perlu diregenerasi. Cara meregenerasi resin anion adalah dengan menginjeksikan larutan basa kedalam resin, sehingga anion anion yang ada dalam resin akan kembali ditukar dengan ion ion hidroksil. Langkah langkah regenerasi : a. Backwash ( katup 5 dan 9 ) b. Injeksi coustic ( katup 1,2,3,8 ) c. Slow rinse ( katup 4,8 ) d. Fast rinse ( katup 4,8 )

Gambar 4.7. Regenerasi Unit Anion Reaksi : R+Cl- + Na+OH- R+OH- + Na+ Cl-

11

Resin Injeksi Resin Jenuh Basa Anion

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

4.6.3. Regenerasi Unit Mixed Bed

Bila resin anion dan kation yang terdapat dalam unit ini sudah jenuh, maka perlu diregenerasi. Cara meregenerasi yaitu dengan menginjeksikan larutan basa ( NaOH ), kemudian larutan asam ( HCl ). Langkah langkah regenerasi : a. Backwash ( katup 2 dan 4 ) b. Injeksi kimia ( katup 11,1,5,6,7,13,10,14,12 ) c. Displacement ( katup 11,1,5,7,13,10,14 ) d. Rinse ( katup 11,3,4 ) e. Draining ( katup 11,2 ) f. Mixing ( katup 15,4,16 ) g. Fill up ( katup 16,9,3 ) h. Fast rinse ( katup 9,3 )

12

Gambar 4.8. Regenerasi Unit Mixed Bed

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

4.7. Macam Macam Saringan Yang Digunakan Pada Sistem Pengolahan Air Macam macam filter dan gunanya : a. Sand filter ( Saringan pasir / koral )

Gunanya untuk menyaring partikel partikel zat padat / suspensi yang terdapat dalam air, sehingga air yang masuk ke unit penukar ion sudah jernih.

b. Carbon filter / anthracite filter ( saringan carbon ) Gunanya untuk menyaring partikel partikel zat padat dan mengabsorbsi warna ( zat organik ), sehingga air masuk ke unit penukar ion sudah jernih.

4.8. Fungsi dan Tata Letak Condensate Polishing Adalah untuk memurnikan air kondensat dari partikel partikel padat dan garam garam yang terlarut, sehingga air bebas dari kontiminan padat yang membahayakan material ( boiler, turbin dll ). Tata letak condensate polishing dapat dilihat pada flow diagram dibawah ini :

Gambar 4.9. Tata Letak Condensate Polishing

13

4.9. Pengontrolan Kualitas Air Limbah Air limbah dari proses regenerasi demineralizer plant, sebelum dibuang harus dinetralisasi lebih dahulu, agar tidak mencemari lingkungan. Air limbah dikontrol dengan pH yaitu dengan menginjeksikan asam HCl bila pH limbah tinggi atau caustic NaOH bila pH rendah, sampai pH yang diijinkan 7 9.

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

4.10. Batasan Kualitas Air Pengisi dan Penambah Batasan kualitas air tergantung dari tekanan kerja ketel, makin tinggi tekanan kerja ketel makin ketat batasan / persyaratan kualitas air. 4.10.1. Batasan dan persyaratan Kualitas Air

14

a. Untuk ketel bertekanan 170 kg / cm2 Air Penambah : pH = 9,2 - 9,5 Conductivity, SC = < 0,3 mho / cm Silica = < 0,02 Air Kondensate : pH = 9,2 9,5 Conductivity, SC = < 10 mho / cm Conductivity, SC = < 0,3 mho / cm Silica ( SiO2 ) = < 0,02 ppm Oksigen terlarut = < 0,015 ppm Tembaga ( Cu ) = < 0,01 Besi ( Fe ) = < 0,02 Air Pengisi Ketel : Conductivity, SC = < 10 mho / cm pH = 9,2 9,5 Silica ( SiO2 ) = < 0,02 ppm Oksigen terlarut = < 0,007 ppm Hidrazine ( N2H4 ) = 0,03 0,05 Air Ketel : pH = 9,2 9,5 Conductivity, SC = < 20 mho / cm Silica ( SiO2 ) = < 0,185 ppm Phospat ( PO4 ) = 0,3 Chlorida ( Cl- ) = < 0,05 Main Steam : pH = 9,2 9,5 Conductivity, SC = < 10 mho / cm Silica ( SiO2 ) = < 0,015 ppm

TOTO/UNJ/ ade//06



PENGOLAHAN AIR

b. Untuk ketel dengan tekanan 40, 60 dan 80 atm :

Tekanan Kerja ( atm ) 40 atm 60 atm 80 atm Oksigen terlarut ( ppm ) Total besi ( ppm ) Total Tembaga ( ppm ) pH pada 250 C Silica ( ppm ) Conductivity ( s/cm ) Chlorida (ppm ) Hydrazin ( ppm )

< 0,02 < 0,05 < 0,01 8 9 < 0,02 < 1,0 - 0,01 0,03

< 0,02 < 0,05 < 0,01 8 9 < 0,02 < 0,5 - 0,01 0,03

< 0,02 < 0,001 < 0,005 8 9 < 0,02 < 0,3 - 0,01 0,03

Air Ketel :

Tekanan Kerja ( atm ) 40 atm 60 atm 80 atm Silica ( ppm ) Phospat ( ppm ) Conductivity ( s/cm ) pH

- < 10 - 9 - 10

< 10 < 10 < 2500 9 - 10

< 4 < 3 < 1150 9 - 10

TOTO/UNJ/ ade//06

15

04 Pengolahan Air

Documents

Transcript of 04 Pengolahan Air