AIR INDUSTRI (AIR BOILER)

Air Industri

Berbagai jenis operasi di industri membutuhkan air yang disebut air industri. Air industri ini meliputi: air proses, air umpan boiler dan air pendingin. Ketiga jenis air ini memerlukan tingkat pengolahan yang berbeda dan secara umum tingkat pengolahan air industri, akan tergantung pada sumber air darimana air baku diambil dan juga maksud penggunaan terhadap air hasil olahan tersebut. Pada prinsipnya, pengolahan air bertujuan untuk menghilangkan atau mengurangi zat yang terkandung dalam air yang berada dalam bentuk terlarut (ion), bentuk tersuspensi ataupun bentuk koloid hingga dicapai kualitas air yang memenuhi dengan persyaratan sesuai dengan maksud penggunaannya.

Air Proses
Pada umumnya air untuk proses dari kegiatan industri diperuntukan sebagai pelarut, pencampur, pengencer, media pembawa pencuci dan lainnya. Dengan kualitas air proses yang berbeda tergantung fungsinya dan sangat ditentukan oleh jenis industri lainnya. Parameter - parameter yang dianggap penting sangat berbeda pada kegiatan industri yang berbeda, demikian pula jumlah air yang diperlukan untuk setiap produk yang dihasilkan sangat berbeda. Sebagai contoh: pada industri kertas memerlukan air proses sekitar 70-90% dari total kebutuhan air untuk kegiatan industrinya. Demikian juga untuk industri tekstil kebutuhan air untuk industri proses mencapai persentasi yang sama untuk industri kertas. Sedang pada industri sabun kebutuhan air prosesnya tidak sebesar industri kertas dan tekstil yaitu sekitar 30-50% dari total kebutuhan airnya dan untuk industri ban kebutuhan air proses sangat rendah sekitar 5-10% dari kebutuhan air.
Besi dan mangan merupakan parameter penting pada industri tekstil karena kehadiran industri besi dan mangan akan mengganggu dalam proses pewarnaan dan memberikan flek atau noda pada lembar kertas/ tekstil. Demikian pula kesadahan merupakan parameter penting untuk industri tekstil disamping parameter- parameter lain seperti alkalinitas, silika, padatan terlarut dan lainnya.

Air Boiler
Secara umum air yang akan digunakan sebagai air umpan boiler adalah air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya endapan yang dapat membentuk kerak pada boiler, air yang tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan korosi terhadap boiler dan sistem penunjangnya dan juga tidak mengandung unsur yang dapat menyebabkan terjadinya pembusaan terhadap air boiler. Oleh karena itu untuk dapat digunakan sebagai air umpan boiler maka air baku dari sumber air harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu yang bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur atau padatan yang terkandung didalam air baik dalam bentuk tersuspensi, terlarut, ataupun koloid yang dapat menyebabkan terjadinya kerak, korosi dan pembusaan dalam boiler. Disamping itu senyawa organik dapat menyebabkan berbagai masalah dalam operasi boiler. Kualitas air umpan boiler juga dipengaruhi oleh kondisi operasi boiler, dimana semakin tinggi tekanan dan temperature operasi maka semakin murni kualitas air umpan yang diperlukan. Batasan terhadap nilai parameter-parameter penting untuk air umpan boiler, sering ditentukan oleh pihak pembuat alat, atau dapat mengacu pada criteria dari badan-badan International seperti ASME dan ABMA.
Boiler adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk menghasilkan uap dengan cara penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi, dll. Dalam istilah lain biasa disebut ketel uap yaitu alat untuk menghasilkan uap, yang terdiri dari dua bagian utama yaitu sisi api sebagai penyedia panas dan sisi air sebagai bagian untuk proses penguapan air menjadi uap.Uap kemudian keluar dari boiler untuk digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pemanas, turbin ,dll.Boiler feed water merupakan campuran dari Air Make-up (Air baku yg telah di olah) dengan Air kondensat yang merupakan hasil kondensasi upa yang telah dipakai. Air make-up adalah air baku yang telah diolah melalui suatu proses. Kondensat adalah hasil kondensasi uap (steam) yang telah dipakai dan kulaitas kondensat relative murni.
Boiler feed water yang merupakan sampuran dari air make-up dan kondensat komposisi ion-ion nya bervariasi tergantung pada ratio perbandingan air make-up / kondensat yang dipergunakan.
Pada proses penguapan dalam ketel uap, air menjadi uap. Uap yang dihasilkan adalah air murni dalam fasa uap (H2O) dimana ion-ion yang terkandung dalam air boilernya tidak turut menguap.
Sebagai akibatnya, konsentrasi ion-ion yang berada dalam fasa cairnya (air boiler) semakin lama akan semakin tinggi dimana apabila hal ini tidak dikendalikan kenaikan konsentrasi ion-ion tersebut akan menuju bilangan tak terhingga,sehingga konsekwensinya pengerakan pada pipa pipa boiler tidak akan bisa dihindarkan.
Pengendalian ion-ion dalam air boiler tsb pada sistim boiler dilakukan dengan membuang sebagian dari air boiler secara kontinyu dan disebut sebagai blow-down; Tujuan blow-down adalah untuk menjaga agar ion-ion yang ada dalam air boiler tidak melebihi batasan batasan yang telah di tentukan.
Batasan batasan air boiler (disebut sebagai parameter air boiler) dapat dilihat pada table dibawah ini:

Parameter	Satuan	Pengendalian Batas
pH	Unit	10.5 – 11.5
Conductivity	µmhos/cm	5000, max
TDS	ppm	3500, max
P – Alkalinity	ppm	-
M – Alkalinity	ppm	800, max
O – Alkalinity	ppm	2.5 x SiO2, min
T. Hardness	ppm	-
Silica	ppm	150, max
Besi	ppm	2, max
Phosphat residual	ppm	20 – 50
Sulfite residual	ppm	20 – 50
pH condensate	Unit	8.0 – 9.0

Ketidaksesuaian kriteria air umpan boiler menurut baku mutu diatas akan mempengaruhi berbagai hal, misalnya :
1. Korosi
Korosi adalah peristiwa elektrokimia, dimana logam berubah menjadi bentuk asalnya akibat dari oksidasi yang disebabkan berikatannya oksigen dengan logam, atau kerugian logam disebabkan oleh akibat beberapa kimia
Beberapa penyebab korosi pada Boiller antara lain:
a. Adanya kadar Oksigen Terlarut yang melebihi batas pada Boiler feed water ( korosi pada pipa economizer)
b. pH/Alkalinity yang melebihi batasan ( Korosi pH tinggi pada Boiler tekanan tinggi )
c. Karbon dioksida ( korosi asam karbonat pada jalur kondensat )
d. Korosi khelate ( EDTA sebagai pengolahan pencegah kerak )
a. Akibat dari peristiwa korosi adalah penipisan dinding pada permukaan boiler sehingga dapat menyebabkan pipa pecah atau bocor.
2. Kerak ( Scale)
Pengerakan pada sistem boiler disebabkan antara lain oleh:
– Pengendapan hardness dan mineral-mineral lainnya apabila batasan konsentrasinya terlampaui.
– Kerak lazim terdapat pada boiler antara lain : CaCO3, Ca3(PO4)2, Mg(OH)2, MgSiO3, SiO2, Fe2(CO3)3, FePO4
Kerak adalah senyawa berstruktur kristal dan tidak tembus air, sehingga keberadaanya akan berfungsi seperti isolator dan menurunkan effisiensi perpindahan panas sehingga effisiensi boiler akan menjadi rendah dan akan lebih banyak mengkonsumsi bahan baker; Konsekwensi lain dari adanya kerak adalah terjadinya “hot spot” yaitu panas yang berlebih pada tempat kerak berada dan hal ini bisa mengakibatkan pipa boiler menggelembung dan pecah.

3. Endapan (Foculant)
Endapan (foulant) adalah hasil pengendapan dari partikel tersuspensi (suspended solid); Endapan berstruktur “porous” dan tembus air, sehingga akibat yang ditimbulkan dari adanya endapan berbeda dengan akibat dari adanya Kerak; Endapan menyebabkan terjadinya korosi yang sangat destruktif di bawah endapan tersebut dan akan menyebabkan kebocoran pipa dalam waktu relative singkat.
Beberapa contoh endapan yang umum terdapat pada boiler adalah:
- Besi Hydroxide (Fe(OH)3 dimana ion Fe nya berasal dari hasil korosi.
- Partikel padat tersuspensi dari feedwater (Lumpur & kotoran lain) yang terbawa dalam feedwater.
- Dari peristiwa- peristiwa ini mengakibatkan terbentuknya endapan pada pipa boiler, menyebabkan terjadinya korosi dibawah endapan
dan kebocoran pada pipa.