Di dunia steam bertekanan tinggi, jejak silika bisa berubah jadi lapisan “rock‑hard, glassy” yang menginsulasi, menaikkan konsumsi bahan bakar, hingga memicu kegagalan tube. Penangkalnya: demineralisasi makeup water yang ketat dan program fosfat internal yang disiplin.
Silika terlarut di boiler feedwater bukan sekadar angka di laporan laboratorium; di tekanan dan suhu tinggi, ia mengkristal jadi kerak “rock‑hard, glassy” yang sangat menginsulasi, menciptakan hotspot dan menurunkan transfer panas (Lenntech; Genesis Water Tech). Panduan Intelix menyebut lapisan ini memaksa boiler bekerja lebih keras—membakar lebih banyak bahan bakar—dan pada akhirnya menuju “overheating, tube failure, unscheduled downtime and financial loss” (id.genesiswatertech.com).
Risikonya tak berhenti di boiler. Silika volatile di atas ~400 psi (pound per square inch, satuan tekanan) cenderung ikut ke uap dan mengendap di superheater dan turbin; silikat keras pada sudu turbin menimbulkan imbalance dan potensi kegagalan (Lenntech; Dieselship; ESCAP/IS 10392). Praktiknya, ahli kimia boiler menargetkan silika di uap mendekati nol: “silica deposits are not a problem” jika silika di uap <0,02 ppm (Lenntech).
Standar menunjukkan ketatnya batas: untuk boiler di atas ~40 kg/cm² (≈600 psi), silika di feedwater lazim dibatasi 0,1–0,3 ppm; makin tinggi tekanannya (≈800+ psi), umumnya 0,1 ppm (ESCAP/IS 10392). Bandingkan dengan air alam yang bisa mengandung 1–100+ ppm silika terlarut (Lenntech). Kesimpulannya lugas: pencegahan scaling silika dimulai dari menekan kadar silika serendah mungkin; silika yang rendah langsung berkorelasi dengan lebih sedikit skala silikat (Lenntech; Lenntech).
Unit pengolahan air berbasis membran seperti membrane systems sering jadi tulang punggung eksternal treatment di fasilitas industri dan pembangkit.
Baca juga:
Demineralisasi makeup water berfokus silika
Garda terdepan adalah external treatment multi‑tahap (demineralisasi/DM): kombinasi reverse osmosis (RO, osmosis balik) dan ion‑exchange (pertukaran ion) untuk menyingkirkan silika. Studi klasik menunjukkan kolom anion exchange bisa menurunkan silika bahan baku 20 ppm menjadi ~0,05–0,07 ppm pada effluent (J-STAGE). Banyak plant memadukan RO dan mixed‑bed deionizer, yang—jika terpelihara baik—menghasilkan silika di kisaran ppb rendah.
Spesifikasi mendukung praktik itu: pedoman ESCAP (berbasis IS 10392) membatasi silika di feed sekitar 1,0 ppm untuk boiler tekanan rendah, turun ke 0,3 ppm (≈600 psi) dan 0,1 ppm (≈800+ psi) di tekanan lebih tinggi (ESCAP/IS 10392). Untuk >100 bar, target operasional umumnya ≪0,1 ppm.
Jika silika muncul di boiler, itu hampir selalu sinyal kontaminasi makeup. Tindakan cepat: naikkan blowdown untuk membuang silika dan cari akar masalah (Lenntech). Langkah diagnosis: cek unjuk kerja demineralizer (indikasi kebocoran konduktivitas/silika—resin atau membran perlu tindakan), verifikasi regenerasi DM, dan inspeksi pretreatment, termasuk opsi koagulasi atau pengasaman (acidification) sebelum RO. Monitoring kontinyu silika di feedwater dan kondensat adalah krusial (Lenntech).
Secara praktis, banyak fasilitas memakai paket RO air payau seperti brackish-water RO sebagai tulang punggung DM. Polishing ion‑exchange dapat diakomodasi lewat sistem ion-exchange di hilir.
Untuk mutu tertinggi, mixed‑bed DI menjadi pilihan akhir; sistem mixed-bed lazim dipakai untuk menurunkan kebocoran silika residual ke level ppb rendah.
Pretreatment ke RO kerap diperlukan agar stabil; unit ultrafiltration (UF) sering ditempatkan di hulu sebagai penjaring padatan halus sebelum membran RO.
Ketika diagnosis mengarah ke resin, penggantian atau penyusunan ulang material seperti ion-exchange resin membantu mengembalikan kinerja DM.
Program fosfat internal untuk kekerasan residual
Walau DM baik, kebocoran hardness jejak (Ca/Mg) masih mungkin dari softener, resin leak, atau kondensat. Program fosfat internal—dengan orthophosphates (dan kadang polyphosphates)—didose untuk memaksa Ca/Mg mengendap sebagai kue sludge lunak: kalsium fosfat Ca₃(PO₄)₂ dan magnesium fosfat/hidroksida, alih‑alih skala keras (Water Technol. Handbook; Water Technol. Handbook).
Untuk kalsium, kalsium fosfat praktis tidak larut di air boiler; residual fosfat kecil pun dapat mengendapkan hampir seluruh Ca hardness (Water Technol. Handbook). Pada pH tinggi (~11–12), partikel Ca₃(PO₄)₂ membawa muatan permukaan non‑adherent, membentuk sludge gembur yang mudah di‑blowdown (Water Technol. Handbook). “Coordinated phosphate” (pH tinggi + fosfat) menjadi standar sejak 1930‑an untuk mengalahkan skala CaCO₃ keras (Water Technol. Handbook; Water Technol. Handbook).
Untuk magnesium, dengan fosfat dan alkalinitas memadai, endapan cenderung berupa magnesium silikat atau Mg(OH)₂ yang tidak melekat; jika alkalinitas terlalu rendah, Mg₃(PO₄)₂ yang lengket bisa terbentuk (Water Technol. Handbook). Dispersan organik (lignin, tannin) atau polimer sintetis sering ditambahkan untuk mem‑fluidisasi sludge; kimia polimer mampu “disperse magnesium silicate and magnesium hydroxide as well as calcium phosphate,” membantu partikel menuju mud collector (Water Technol. Handbook).
Target operasionalnya moderat: residual fosfat ~5–15 mg/L sebagai PO₄ banyak direkomendasikan, untuk buffer pH (~9,5–11) dan mencegah scale, sembari memudahkan blowdown sludge (ZOZEN; Water Technol. Handbook). Jika terlalu rendah, CaCO₃ atau CaSO₄ bisa terbentuk; jika terlalu tinggi/temperatur naik, “phosphate hideout” (pengendapan sementara lalu larut kembali) dapat terjadi (ZOZEN).
Penyesuaian dosis mengikuti tekanan boiler; tujuan universalnya sama: mengunci garam hardness dalam sludge, bukan sebagai scale aderent. Program kimia dapat dikemas dalam paket boiler chemicals yang serasi dengan tekanan operasi.
Stabilitas dosis sangat bergantung pada akurasi injeksi; penggunaan dosing pump menjaga residual fosfat pada rentang target.
Pengendalian alkalinitas sebaiknya berjalan beriringan melalui paket seperti alkalinity-control agar pH dan fosfat tetap “coordinated.”
Untuk mencegah pembentukan skala dalam kondisi dinamis, program scale-control membantu menjaga endapan tetap terdispersi dan mudah di‑blowdown.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Troubleshooting kimia air boiler
Operasi andal menuntut pemantauan rutin: silika/kekerasan di makeup water, fosfat/pH air boiler, dan konduktivitas blowdown. Berikut masalah umum dan koreksinya, berbasis praktik lapangan dan pedoman yang dikutip:
Silika tinggi di boiler atau uap menandakan kontaminasi makeup. Ukur silika di effluent DM dan air boiler; jika melebihi spesifikasi, tingkatkan blowdown untuk purging (Lenntech). Verifikasi integritas demineralizer (kapasitas tukar resin atau membran RO) dan inspeksi jalur kondensat dari kontaminasi silang. Untuk menjaga silika di uap <0,02 ppm, sering kali air boiler harus <0,1–0,3 ppm (Lenntech; ESCAP/IS 10392). Jika scaling terlanjur, pembersihan kimia (mis. hydrofluoric acid) mungkin diperlukan—namun pencegahan jauh lebih diutamakan.
Hardness breakthrough yang tak terduga terlihat di blowdown (ada Ca/Mg residual) mengindikasikan program fosfat dan/atau eksternal treatment perlu ditinjau. Pastikan hardness feedwater (pasca softener) sangat rendah (idealnya <0,02 meq/L). Jika hardness muncul, audit softener/regenerasi, atau lakukan rinsing. Di boiler, dosing cepat fosfat dan alkali seperti sodium hidroksida dapat mem‑re‑precipitate hardness; cek kembali residual fosfat—jika di bawah ~5 mg/L PO₄ atau pH rendah, tingkatkan agar endapan terbentuk sebagai sludge. Konfirmasikan pH air boiler pada 9,5–10, lalu kembali ke blowdown slurry normal. Softening berbasis softener tetap menjadi “filter” awal kebocoran hardness.
pH terlalu rendah atau tinggi memerlukan respon terkendali. pH rendah (<9) bisa menandakan korosi akibat oksigen terlarut (evaluasi efisiensi deaerator dan dosis sulfite). Peningkatan sulfite atau penambahan neutralizing amine dapat mengoreksi keasaman. Produk oxygen-scavengers dirancang khusus untuk menurunkan O₂ terlarut hingga <0,1 ppm, mengurangi korosi.
Untuk buffering kondensat dan kontrol pH, opsi neutralizing-amine sering dipakai pada jalur uap‑kondensat.
pH terlalu tinggi (>11) dengan fosfat rendah bisa memicu Ca(OH)₂ atau caustic gouging; sesuaikan alkali atau komposisi fosfat. Tetap kaitkan kontrol pH pada fosfat (“coordinated pH/P”); kelebihan kaustik tanpa fosfat bisa melarutkan tembaga atau menyerang baja boiler.
Kenaikan konduktivitas mendadak menandakan kontaminasi feed (klorida, minyak, atau silika). Cek resistivitas makeup (untuk DM), inspeksi pipa kondensat, dan analisis ion spesifik. Jika klorida/nitrat tinggi, ada oily carryover, atau ingress asam, program bahan kimia mungkin perlu diubah—misalnya menambahkan activated carbon untuk organik atau passivating amines. Media activated-carbon dapat dimanfaatkan ketika indikator organik menguat.
Foaming atau carryover terkait TDS tinggi, minyak, atau padatan tersuspensi yang memicu priming. Pastikan three‑element control konduktivitas/TDS di blowdown berjalan tepat. Jika carryover terkait silika (air murni yang foamy), akar masalah sering dari silika atau fosfat yang mendorong kimia air keluar dari keseimbangan; koreksi silika di feed atau sesuaikan dosis kimia.
Dalam praktik, tren dan analitik membimbing aksi. Tren silika tinggi biasanya direspons dengan uji ulang DM dan menaikkan continuous blowdown; jika hardness breakthrough muncul, residual fosfat dan pit chemistry akan dinaikkan. Semua koreksi berbasis data: analyzer di feedwater dan sampel boiler dipakai untuk menargetkan penyebab dan memverifikasi perbaikan, mengacu pada batas vendor/standar agar silika, hardness, alkalinitas, dan inhibitor tetap di rentang aman (ESCAP/IS 10392; Lenntech).
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Parameter operasi dan dampak kinerja
Seluruh sumber industri yang dirujuk menekankan dua hal: feed silika mendekati nol melalui demineralisasi yang kuat, serta kimia fosfat+alkali yang konsisten. Spesifikasi feed silika tipikal untuk tekanan tinggi berada di ≪0,1 ppm (ESCAP/IS 10392), sementara residual fosfat lazimnya 5–15 ppm (ZOZEN). Satu studi melaporkan 0,35 mg/L silika di drum memberi hasil “excellent” (ResearchGate).
Output bisnisnya nyata: skala yang jauh berkurang, biaya bahan bakar lebih rendah karena heat transfer yang bersih, dan lebih sedikit outage tidak terencana (Chem-Aqua; Chem-Aqua; Genesis Water Tech).
Di hulu, paket membran RO dan polishing bisa diorkestrasi dengan solusi RO/NF/UF yang terintegrasi. Untuk intake air baku yang berfluktuasi, sistem seperti itu sering menjadi fondasi konsistensi kimia air sebelum memasuki boiler.
