Pencegahan Kerak Air Boiler: Bagaimana Analisis Kualitas Air Memantau Kesadahan dan Silika untuk Memperpanjang Masa Pakai Peralatan?
Perkenalan
Pembentukan kerak pada boiler dapat berdampak negatif secara ekonomi dan terkait peralatan. Pembentukan lapisan keras yang disebabkan oleh adanya kesadahan dan silika dalam air dapat menyebabkan penurunan perpindahan panas termal. Baja karbon, yang merupakan material umum pada boiler, memiliki konduktivitas termal sekitar 50 W/mK, sedangkan kerak boiler seperti kalsium sulfat dapat memiliki konduktivitas 0,6 W/mK. Ini berarti bahwa pemanas harus meningkatkan dayanya secara besar-besaran untuk mengalirkan panas melalui kerak tersebut.Apa itu kerak air boiler dan mengapa ini menjadi masalah?
Ketel uap adalah perangkat yang menghasilkan uap melalui perubahan fase air. Biasanya, ketel uap menggunakan gas alam, propana, minyak, batu bara, atau listrik sebagai sumber pemanas. Ketika air dengan kesadahan tinggi atau kandungan silika tinggi masuk ke dalam ketel uap, akan terbentuk kerak yang dapat menempel pada elemen pemanas. Selain itu, endapan lumpur terbentuk di bagian bawah yang kemudian ditiup keluar dari ketel uap untuk menjaga keseimbangan kimia.Alasan Terbentuknya Sisik
Setelah mengetahui bahwa pembentukan kerak merupakan masalah dalam pengoperasian boiler, kita dapat beralih ke alasan mengapa pembentukan kerak terjadi:
Kesadahan Air
Kesadahan air ditunjukkan oleh keberadaan ion kalsium dan magnesium. Dengan adanya panas, ion-ion tersebut mengendap sebagai karbonat dan sulfat. Dalam kondisi basa, ion-ion tersebut menjadi kalsium karbonat dan magnesium hidroksida. Senyawa ini membentuk lapisan keras di permukaan pemanas. Bahkan ketika konsentrasinya <0,1 ppm, boiler bertekanan tinggi dengan suhu tinggi dapat mempercepat pengendapan kristal tersebut. Jika tidak dikendalikan, hal ini dapat menyebabkan pengurangan diameter dalam pipa.Keberadaan Silika dalam Air
Dibandingkan dengan kekerasannya, silika membentuk lapisan yang lebih mirip kaca. Kepadatannya jauh lebih tinggi daripada kerak kapur. Konduktivitas silika jauh lebih buruk daripada kerak kapur. Bahkan dengan lapisan yang sangat tipis, perpindahan panas yang dibutuhkan dapat menyebabkan elemen pemanas rusak atau terlalu panas. Endapan tersebut hampir permanen. Penghilangannya mungkin memerlukan pengeboran mekanis atau asam fluorida yang berbahaya. Selain itu, pada tekanan 400 psig, silika berubah menjadi uap yang dapat terbawa ke peralatan seperti turbin dan merusak bilah-bilahnya.Standar Kualitas Air yang Direkomendasikan untuk Boiler
Parameter kualitas air biasanya ditentukan oleh pabrikan boiler. Disarankan untuk menjaga kimia air dalam kisaran yang telah ditentukan. Namun, parameter ini biasanya sama dengan yang disebutkan dalam kode ASME (American Society of Mechanical Engineers) CRTD-Vol. 34. Judul kode tersebut adalah “Konsensus tentang Praktik Operasi untuk Pengendalian Kimia Air Umpan dan Air Boiler”. Ini adalah standar acuan industri untuk boiler tabung air. Pedoman umum menyediakan tabel yang menyoroti perlunya pengetatan persyaratan kimia seiring dengan tekanan operasi:Parameter | 0-300 psig | 301-600 psig | 901-1.000 psig |
Kekerasan Total (ppm) | <0,3 | <0,2 | Tidak Terdeteksi |
Silika (ppm) | <150 | <40 | <8 |
Total Alkalinitas (ppm) | <700 | <500 | <200 |
Konduktivitas Spesifik | 7000 S/cm | 5000 S/cm | 2000 S/cm |
Cara Kerja Alat Analisis Kualitas Air
Alat analisis kualitas air adalah mata yang menjaga agar proses pada boiler tetap terkendali. Keberadaan ion kalsium dan magnesium bersama silika tidak dapat dideteksi oleh mata manusia. Alat analisis kualitas air menggunakan teknologi canggih untuk mendeteksi pengotor ini dalam konteks pencegahan kerak air boiler. Berikut cara kerjanya:Kekerasan Pemantauan
Teknik analisis kualitas air yang paling modern dan cepat untuk mengukur kesadahan adalah elektroda selektif ion (ISE). Sensor ini dirancang untuk bereaksi dengan ion kalsium dan magnesium. Cara kerjanya berdasarkan prinsip persamaan Nernst:Pemantauan Silika
Dibandingkan dengan kesadahan, pemantauan silika membutuhkan desain yang jauh lebih canggih pada alat analisis kualitas air, terutama untuk mencegah kerak air boiler. Metode yang paling umum adalah metode Molibdenum Biru. Kita mengubah air yang mengandung silika menjadi warna biru tua untuk deteksi. Silika bereaksi dengan molibdat dalam kondisi asam. Hal ini menghasilkan pembentukan silikon molibdat biru. Intensitas warna biru menunjukkan keberadaan silika dalam air. Sebuah pemancar dengan frekuensi 810 nm memancarkan cahaya melalui sampel air. Penyerap di ujung lainnya mendeteksi berapa banyak cahaya yang sebenarnya melewatinya. Pembangkitan sinyal secara langsung mewakili silika yang ada dalam air. Kemampuan deteksi alat analisis kualitas air silika adalah 0 hingga 200 ppb dengan akurasi ±1%.Pemantauan Real -Time dan Peringatan Dini untuk Pencegahan Kerak Bumi
Memantau keberadaan ion magnesium, kalsium, dan silika secara real-time memberikan keuntungan besar untuk pencegahan kerak pada boiler.
Sistem Kontrol Otomatis
Laporan analisis laboratorium mungkin membutuhkan waktu berjam-jam untuk mendiagnosis masalah yang kemudian diikuti oleh operasi manual. Hal ini menyebabkan pembentukan kerak selama proses tersebut. Pemantauan kualitas air secara real-time modern pada analyzer memberikan nilai real-time dengan tindakan kontrol langsung melalui integrasinya dengan Sistem Kontrol Terdistribusi (DCS).
Sistem ini dapat memulai pengurasan boiler untuk membersihkan mineral yang terkonsentrasi. Selain itu, pompa kimia dapat menyuntikkan penghambat kerak saat kesadahan meningkat untuk melindungi elemen pemanas di dalam boiler.
Mempertahankan Kemampuan Perpindahan Panas
Melalui deteksi dini, kita dapat mencegah pembentukan kerak. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, kerak setebal 1/16 inci dapat mengurangi efisiensi pengoperasian boiler hingga 5%. Sistem ini dapat menghasilkan alarm yang berarti menghindari titik panas lokal yang menyebabkan pembengkakan pipa atau kerapuhan hidrogen.
Analisis Forensik
Alat analisis kualitas air modern dapat mendeteksi dan merekam datanya selama 30 hari atau lebih. Melalui integrasinya dengan DCS, operator dapat mendeteksi tren peningkatan sepanjang hari. Hal ini dapat menjadi indikator degradasi atau kelelahan demineralisasi untuk pengoperasian boiler.
Mengurangi Konsumsi Energi dan Biaya Perawatan
Dengan mencegah pembentukan kerak, panas berlebih dan kelelahan korosi berkurang. Hal ini dapat memperpanjang umur boiler dan peralatan terkait hingga 20 hingga 30%. Selain itu, kebutuhan akan pembersihan kimia yang agresif sangat berkurang, sehingga mencegah penipisan logam boiler seiring waktu. Berikut adalah tabel yang menunjukkan dampak efisiensi dari kerak pada boiler yang dapat dihindari dengan mudah menggunakan alat analisis kualitas air:
Ketebalan Skala (inci) | Kerugian Efisiensi (%) | Kenaikan Biaya Energi (%) |
0.016 | 5 | 5-10 |
0.043 | 10 | 10-15 |
0.094 | 15 | 15-20 |
0.177 | 20 | 20-25 |
Kesimpulan
Ketel uap merupakan peralatan mahal yang membutuhkan pengawasan terus-menerus selama pengoperasian untuk mencegah penghentian operasional yang lama untuk perawatan. Salah satu penyebab utama penurunan efisiensi ketel uap dan kerusakan peralatan adalah adanya kesadahan dan silika dalam air umpan ketel uap. Analisis kualitas air canggih yang bekerja berdasarkan prinsip Elektroda Selektif Ion (ISE) dan metode Molibdenum Biru dapat mendeteksi perubahan kecil pada kadar ion magnesium/kalsium dan silika. Hasilnya adalah kontrol ketel uap yang lebih baik, umur peralatan yang lebih panjang, pengurangan perawatan, dan peningkatan efisiensi.
Jika Anda mencari produsen alat analisis kualitas air yang berpengalaman , pertimbangkan Shanghai BOQU Instrument Co., Ltd., yang didirikan pada tahun 2007 di Shanghai, Tiongkok. Mereka menyediakan solusi pemantauan kualitas air kelas atas . Dengan lebih dari 100 profesional yang berdedikasi, BOQU mengkhususkan diri dalam alat analisis dan sensor canggih untuk parameter seperti kesadahan dan silika. Jelajahi semua sensor canggih mereka di https://www.boquinstrument.com/ .
tautan langsung
Hubungi kami
Tambah Kantor：Tidak. 118 Xiuyan Road, Area Baru Pudong, Shanghai, Kode Pos: 201315, Tiongkok
Hubungi kami segera
Instrumen BOQU fokus pada pengembangan dan produksi penganalisis dan sensor kualitas air, termasuk pengukur kualitas air, pengukur oksigen terlarut, sensor pH, dll.