Di pembangkit combined‑cycle, kemurnian steam (uap) bukan sekadar angka lab—ini penentu keandalan turbin. Data industri menunjukkan deposit dari carryover bisa memangkas efisiensi 5% dan kapasitas 20%.
Di dunia HRSG (Heat Recovery Steam Generator, boiler pemulihan panas buang), “ultra‑pure steam” adalah garis hidup turbin. Handbook Veolia menegaskan “precise control of steam purity is critical”, dengan bukti lapangan: kontaminan dari boiler carryover mencatat kehilangan efisiensi hingga 5% dan kapasitas 20%, serta memicu sticking pada stop/governor valve, overspeed, bahkan kegagalan katastropik (watertechnologies.com) (watertechnologies.com).
Intinya keras: “even small amounts of solids” di uap akan mengikis sudu turbin dan menyumbat nozzle—kerugian produksi bisa “overshadow all other considerations” (watertechnologies.com) (watertechnologies.com).
Tak heran vendor turbin mematok spesifikasi impuritas di level ppb (parts per billion)—secara praktis “zero‑tolerance.” Ringkasnya: ≤2 ppb sodium dan chloride, ≤10 ppb silica dan sulfate, serta cation conductivity (konduktivitas setelah penukar kation; indikator total ion) <~0,1 μS/cm (power-eng.com), selaras dengan panduan IAPWS (International Association for the Properties of Water and Steam) untuk Power Cycle Chemistry (iapws.org) (power-eng.com).
Standar kemurnian uap dan dampak performa
Implikasinya bisnis‑kritis: satu kebocoran kondensor atau gangguan kimia kecil saja bisa melonjakkan impuritas dan memendekkan umur turbin. Veolia mencatat kasus kontaminasi uap yang memaksa derating dengan kehilangan kapasitas sampai 20% dan memicu trip tak terencana (watertechnologies.com).
Ketatnya spesifikasi ini menuntut pengolahan air umpan dan kontrol kimia yang disiplin. Di praktik industri, train pemurnian sering mencakup RO (reverse osmosis) air payau seperti sistem RO untuk TDS hingga 10.000 sebagai pondasi kualitas air umpan sebelum demineralisasi.
Pretreatment ke RO lazim memakai ultrafiltration guna menurunkan padatan tersuspensi, sehingga membran RO lebih stabil pada operasi beban siklik.
Untuk mencapai air demin, unit penukar ion seperti demineralizer dan mixed bed dipakai sebagai polishing agar uap hilir memenuhi batas ppb yang diminta turbin.
Pilihan tanpa regenerasi kimia juga tersedia lewat EDI (electrodeionization) untuk produksi air ultrapure berkelanjutan, mendukung konsistensi cation conductivity pada ~0,1 μS/cm yang disyaratkan vendor.
baca juga: Media Filtrasi : Sand Filter, Carbon Filter dan Iron Filter
Desain internal steam drum HRSG
Produksi uap murni dimulai di steam drum. Campuran uap‑air dari evaporator memasuki drum silindris yang dirancang untuk mengeliminasi liquid carryover secara mekanik: separator siklon (swirl vane) memutar droplet besar keluar, ruang settling gravitasi menenangkan aliran, lalu demister pad/vane pack menangkap kabut halus. Kombinasi ini menghasilkan “clean dry steam”—droplet residu tinggal skala ppm‑level padatan di uap.
Data kinerja menunjukkan separator vane modern (termasuk desain Winston/RoyalGuard) menghapus 99,9% droplet ≥8–10 μm (royalguardstrainers.com). Tanpa demister, pemisahan hanya oleh gravitasi efisien pada droplet jauh lebih besar, >100–300 μm (ru.scribd.com).
Studi desain drum via CFD (Computational Fluid Dynamics, simulasi dinamika fluida) menegaskan pentingnya sizing dan tata letak baffle/demister: profil kecepatan yang buruk mendorong droplet masuk ke outlet uap. Penempatan internal yang benar memungkinkan dua tahap pemisahan (siklon+demister) rutin memenuhi spesifikasi ppb menuju turbin (koreascience.or.kr).
Beberapa HRSG menerapkan steam scrubber—semprotan halus kondensat atau uap murni di dekat outlet drum—untuk “mencuci” uap dari partikel/volatil (mis. silika). While we lack open‑source data on efficiency, industry practice confirms bahwa steam‑wash scrubbers dapat menurunkan impuritas sebelum masuk superheater (koreascience.or.kr) (royalguardstrainers.com). “Achievable steam purity depends on…design of steam drum internals” setara pentingnya dengan kimia air/uap (ebrary.net).
baca juga: Media Filtrasi : Sand Filter, Carbon Filter dan Iron Filter
Konsistensi kimia dan polishing kondensat
Selain drum internals, polishing kondensat di siklus balik membantu menahan spike impuritas akibat kebocoran kondensor. Unit seperti condensate polisher lazim digunakan untuk mengurangi beban ionik sebelum kembali ke HRSG.
Keseimbangan pH dan kontrol oksigen juga krusial agar tak ada korosi yang kemudian terbawa sebagai partikel. Program kimia boiler memanfaatkan neutralizing amine untuk kontrol pH dan oxygen scavengers untuk menekan oksigen terlarut, yang didistribusikan stabil lewat dosing pump akurat.
Pemantauan kualitas uap daring (online)
Karena risiko kerusakan berat, pemantauan steam real‑time menjadi baseline keandalan menurut konsensus industri (IAPWS, EPRI). Tinjauan industri menyatakan “steam purity can have a major impact on turbine performance” dan online monitoring kini praktik standar agar kondisi off‑spec terdeteksi sebelum merusak turbin (researchgate.net).
Parameter kunci yang dipantau: analyzer silika dan sodium untuk menangkap carryover atau kebocoran, serta cation conductivity/konduktivitas kation pada uap atau kondensat hilir guna melihat total ion. Instrumen baru “menyampel dan mengondensasikan” sebagian aliran uap untuk pengukuran cepat (analyzer technologies exist that isolate 100% of the sample steam】) secara real‑time. pH dan dissolved oxygen di kondensat juga dipantau sebagai indikator masuknya oksigen atau perubahan amina (researchgate.net).
IAPWS (2016) pada dasarnya mengasumsikan plant modern memasang monitoring kontinu untuk menegakkan batas kemurnian uap (iapws.org). Di Indonesia, utilitas besar (PLN, IPP) mengikuti tren global: unit CCGT mutakhir memasang analyzer silika/sodium daring di HP steam untuk melindungi turbin; saat spike konduktivitas atau sodium muncul, operator langsung menaikkan blowdown atau melakukan steam wash (menambah wash water) untuk melindungi superheater (hyprowira.com).
Keunggulan praktisnya jelas: monitoring kontinu menangkap lonjakan singkat yang akan luput oleh sampling manual—mencegah kehilangan hingga pekan produksi atau biaya perbaikan jutaan (watertechnologies.com) (researchgate.net).
Baca juga:
Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air
Desain tahap akhir turbin berketahanan erosi
Bahkan dengan kemurnian ideal, sedikit moisture (kadar air) dapat muncul di tahap LP (low pressure) akhir. Itulah mengapa rotor dan stator terakhir dirancang tahan erosi wet steam. Produsen melaporkan leading edge blade tahap akhir diflame/laser hardened dengan paduan resisten (mis. stellite atau chromium carbide coating) untuk menahan impak droplet (doczz.net).
Diaphragm/stator terakhir kerap dibuat berongga dengan drain slot internal agar film air segera terbuang; beberapa desain menyuntikkan sedikit uap superpanas atau udara untuk menyapu kondensat. Geometri 3D airfoil dioptimasi—terutama area hub—untuk meminimalkan kondensasi off‑design (doczz.net).
Pemilihan material pun konservatif: stainless high‑chrome atau paduan nikel untuk ketahanan erosi‑korosi, dengan permukaan dipoles. Veolia menekankan erosi LP menguat saat uap mengembun, khususnya ketika unit berjalan di bawah suhu/raad beban desain (watertechnologies.com).
Hasil lapangan konsisten: kombinasi edge hardening, drain internal, dan profil 3D menurunkan laju penggantian last‑stage blade secara dramatis, bahkan setelah jam operasi panjang di partial load—dibanding desain lama (doczz.net).
baca juga:
Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air
Kesimpulan operasional
Produksi uap ultrapure di HRSG adalah kombinasi desain drum yang benar, kimia air/uap yang disiplin, dan pemantauan daring tanpa jeda. Dengan standar vendor di level ≤2 ppb sodium/chloride, ≤10 ppb silica/sulfate, dan cation conductivity <~0,1 μS/cm (power-eng.com), bahkan deviasi kecil wajib segera dikoreksi. Program inhibitor kerak/korosi di sisi air membantu stabilisasi operasi, misalnya dengan paket scale control untuk menekan fouling internal pipa sebelum ia bermutasi menjadi carryover.
Ringkasnya, memastikan uap berkemurnian sangat tinggi—melalui desain HRSG, disiplin kimia, dan online monitoring—adalah syarat mutlak keandalan turbin. Selebihnya, desain tahap akhir turbin yang tahan erosi berfungsi sebagai pagar terakhir saat wet steam tak terhindarkan (iapws.org).
Baca juga:
