Sedikit saja droplet air atau garam lolos ke uap, turbin bisa melambat, mengerak, lalu tumbang. Industri merespons dengan desain steam drum berlapis pemisah dan pemantauan online 24/7.
Angka-angka ini membuat insinyur menahan napas: sebuah turbin 30 MW kehilangan lebih dari 5% kapasitas dan akhirnya trip dalam tiga bulan akibat fouling akibat carryover (www.watertechnologies.com), kerugian pendapatan yang setara lebih dari $5 juta per tahun jika diasumsikan ~$30/MWh (www.scribd.com). Survei nasional bahkan menunjukkan masalahnya meluas: hingga 40% turbin utilitas di AS dan 60% turbin industri beroperasi dengan kadar impuritas uap berlebih (www.scribd.com).
Tak heran, batas kemurnian uap kini superketat. Pedoman IAPWS (International Association for the Properties of Water and Steam) menetapkan silika terlarut di uap superpanas <10 µg/kg dan natrium <2 µg/kg (µg/kg ~ ppb) (studylib.net), karena di bawah ambang ini heterogenitas dalam uap tetap di bawah kelarutan dan tidak mengendap. Secara praktis, banyak pembangkit menjaga konduktivitas uap (setelah cation exchange atau konduktivitas setelah penukar kation) di bawah ~0,3 µS/cm; melampaui spesifikasi ini langsung memicu alarm (studylib.net). Setiap deviasi “harus diidentifikasi dan dieliminasi secepat mungkin” untuk menghindari korosi turbin (studylib.net; www.watertechnologies.com).
Dampak impuritas dan batas spesifikasi uap
Bahkan carryover jejak droplet atau padatan terlarut dapat menumpuk di sudu turbin, memangkas kapasitas aliran dan efisiensi (www.watertechnologies.com; www.researchgate.net). Studi independen sejalan: pada analisis geotermal, Na >2 µg/L atau SiO₂ >10 µg/L di uap “akan mengendap” di permukaan turbin (www.researchgate.net). Karena itu, target operasional sering mengarah ke konduktivitas kationik sekitar 0,3 µS/cm atau lebih rendah, dengan batas IAPWS sebagai acuan.
Internal steam drum dan pemisahan multi‑tahap
Steam drum di HRSG (heat recovery steam generator, generator uap pemulih panas) adalah garis pertahanan pertama kemurnian uap. Desain internalnya menggabungkan beberapa prinsip pemisahan droplet. Baffle gravitasi dan flow equalizer berupa pelat berlubang memperlambat dan meratakan aliran naik sehingga air kembali jatuh ke kolam drum (www.researchgate.net). Pada boiler bertekanan tinggi, ini menuntut distribusi aliran yang sangat seragam dan waktu tinggal yang memadai; droplet tersapu saat uap naik “pada kecepatan rendah yang stabil,” dibantu pelat berlubang tercelup yang menangkap droplet (www.researchgate.net).
Setelah itu, pemisah mekanis mengambil alih untuk kabut halus. Siklon inersia menciptakan pusaran kuat; gaya sentrifugal melempar droplet ke dinding untuk berkumpul dan mengalir turun (www.researchgate.net). Paket sirip belok chevron (chevron vane/demister) memaksa perubahan kecepatan tajam sehingga droplet terlepas dari aliran (www.researchgate.net; www.researchgate.net). Menjelang outlet, uap biasanya melewati bantalan demister jaring kawat untuk menangkap droplet terkecil, memastikan dryness sangat tinggi; catatan vendor menyebut HRSG memanfaatkan modul chevron horizontal/vertikal atau mesh pad di outlet drum (www.beggcousland.com). Kritis: pemasangan butuh distribusi aliran merata dan celah drainase yang benar—channeling apa pun bisa memicu carryover (www.beggcousland.com).
Praktiknya, internal multi‑tahap (misalnya siklon primer plus chevron/pad sekunder) dirancang untuk menghilangkan >99% droplet hingga kisaran ~20–50 µm, sehingga uap keluar dari drum nyaris kering. Perancang terkini bahkan memakai CFD; studi 2011 pada HRSG industri memetakan bidang kecepatan di drum dan mengoptimalkan posisi demister untuk jaminan performa (koreascience.or.kr). Tanpa internal ini, jejak droplet boiler akan membawa volatil silika/garam ke turbin dan membentuk deposit berat (www.watertechnologies.com; www.researchgate.net).
Baca juga: Sea Water Reverse Osmosis
Pemantauan online uap/air (SWAS)
Karena kemurnian uap krusial, pemantauan kontinu menjadi standar. SWAS (steam/water analysis system, sistem analisis uap/air) men-sampling kondensat, air umpan, kadang uap, lalu mengirimkan ke analisator online. Umumnya terpasang pengukur konduktivitas spesifik dan pH (untuk inferensi ammonia), konduktivitas kationik—yaitu konduktivitas setelah sampel dilewatkan melalui kolom resin penukar ion bentuk hidrogen—serta analisator ion khusus untuk natrium, silika, klorida. Target yang kerap direkomendasikan: konduktivitas kationik kondensat/air umpan ≤0,2 µS/cm dan natrium <2 ppb (www.power-eng.com; tautan yang sama juga menampilkan batas Fe <2 ppb: www.power-eng.com).
Konduktivitas kationik terdegassing dipantau untuk mendeteksi kebocoran kondensor atau gangguan deaerator; kenaikan di atas ~0,2–0,3 µS/cm sudah melanggar spesifikasi turbin (studylib.net). Pengalaman praktik menunjukkan korelasi instrumen penting: jika konduktivitas kationik naik namun Na ~0, kemungkinan drift kalibrasi; jika keduanya naik, itu indikasi kontaminasi nyata (www.power-eng.com). Untuk menghasilkan pembacaan konduktivitas kationik ini, banyak sistem melewatkan sampel melalui kolom resin penukar ion (hydrogen‑form)—media sejenis dapat ditemukan pada resin penukar ion.
Vendor besar menilai monitoring ini tak tergantikan. Endress+Hauser menyatakan SWAS “terbukti digunakan di lebih dari 100 negara,” dan pada pembangkit “pemantauan kontinu kualitas air adalah satu‑satunya cara memastikan spesifikasi terpenuhi, menghindari perbaikan mahal” (www.fi.endress.com; www.fi.endress.com).
Baca juga: Apa itu Chemical?
Kasus lapangan dan opsi pengkondisian
Di Saudi Aramco, analisator berbiaya rendah untuk silika, natrium, dan konduktivitas dipasang di jalur umpan HRSG. Hasilnya membuka tabir: konduktivitas kationik uap ~0,5–1,0 µS/cm (melampaui spesifikasi 0,3), ditelusuri berasal dari klorida pada air makeup. Rekomendasi rekayasa: menambah mixed‑bed ion‑exchanger dan monitoring silika/konduktivitas kontinu; proyeksi dampaknya menurunkan blowdown boiler dan pemakaian air baku sekitar ~10–15% serta menghindari fouling turbin, “sehingga menjaga efisiensi jangka panjang” (gasprocessingnews.com; gasprocessingnews.com). Implementasi mixed‑bed ini sejalan dengan penggunaan unit seperti sistem mixed bed untuk polishing kimia. Biaya instrumentasi dinilai “relatif rendah,” karena analisator modern dapat berjalan tanpa operator; kolom resin bisa diregenerasi otomatis atau diganti tiap 1–2 bulan (gasprocessingnews.com).
Baca juga: Dissolved Air Flotation
Kesimpulan operasional
Kombinasi internal drum pemisah droplet yang efektif dan pemantauan kimia real‑time memungkinkan HRSG menghasilkan “uap ultrapure” yang dituntut turbin. Target ketat—misalnya SiO₂ <10 µg/kg, konduktivitas kationik <0,3 µS/cm, serta Na <2 µg/kg/ppb (studylib.net; studylib.net)—dijaga dengan alarm dan diagnosis. Deviasi apa pun (misalnya kenaikan konduktivitas, silika, atau natrium) memicu tindakan: purge/crashout air terkontaminasi atau perbaikan kebocoran sebelum kerusakan terjadi. Hasil akhirnya konkret: lebih sedikit forced outage, interval overhaul turbin lebih panjang, dan net output lebih tinggi.
Sumber acuan utama dan studi industri: pedoman Steam Purity IAPWS (studylib.net; studylib.net), Water Handbook industri AS (www.watertechnologies.com), literatur teknis internal drum (www.researchgate.net; www.researchgate.net; koreascience.or.kr), dan praktik monitoring di industri pembangkit (www.power-eng.com; gasprocessingnews.com; www.fi.endress.com).
