Sedikit carryover, hilang megawatt. Di HRSG (heat recovery steam generator), kemurnian uap menentukan efisiensi, kapasitas, hingga keselamatan turbin.
Implikasi kotoran uap pada turbin itu brutal: tetesan mikroskopik sekalipun mengikis sudu, menyumbat nozzle, dan membuat control valve macet—menggerogoti efisiensi dan kapasitas “by orders of magnitude”. Kasus lapangan mendokumentasikan turbin 30 MW kehilangan >5% daya akibat deposit (Veolia Water Handbook), sementara endapan pada sudu tercatat menurunkan efisiensi hingga 5% dan kapasitas hingga 20% (Veolia Water Handbook).
Pada kasus ekstrem, slug carryover atau carryover korosif dapat memicu overspeed atau kegagalan sudu—insiden mematikan pernah terjadi (Power Engineering). Karena itu, turbin modern menuntut uap ultra‑murni: padatan terlarut total (TDS, total dissolved solids) di uap hanya 10–30 ppb (parts per billion) (Veolia Water Handbook). Praktiknya, spesifikasi kimia tekanan tinggi meminta natrium (Na) dan klorida (Cl⁻) <2 ppb dan silika 0,01–0,02 ppm (10–20 ppb) di uap (Power Engineering) (Veolia Water Handbook).
Catatan kritis: air attemperasi (bypass spray untuk mengendalikan suhu uap) wajib setara kemurniannya—setiap kotoran di sana langsung menuju turbin (Veolia Water Handbook). Dan karena di drum sirkulasi bisa mencapai ~15–20 lb air per lb uap (≈15–20 kg air per kg uap), ≥99,97% dari air itu harus dipisahkan sebelum outlet (Veolia Water Handbook).
Dampak carryover pada turbin
Silika dan natrium yang terbawa uap mengkristal di sudu saat temperatur turun. Di atas ~20 ppb silika, “pembentukan deposit meningkat tajam”; bahkan <10 ppb pun dapat menimbulkan fouling seiring waktu (Veolia Water Handbook) (Power Engineering). Partikel padat (oksida, produk korosi) mempercepat erosi sudu. Air attemperasi yang terkontaminasi pernah memaksa turbin padam hanya dalam hitungan bulan (Veolia Water Handbook).
Batas kemurnian uap HRSG
Panduan HRSG tipikal menetapkan batas fase uap seperti Na ≤2 ppb, SiO₂ ≤10 ppb, Cl⁻/SO₄²⁻ ≤2 ppb (Power Engineering). Agar tercapai, biasanya feedwater ditargetkan <0,1 μS/cm, Na ≤2 ppb, silika ≤10 ppb (Power Engineering). Vendor turbin secara rutin mensyaratkan cation conductivity (konduktivitas kation setelah degassing; indikator total ion agresif) ≤0,1–0,2 μS/cm demi memenuhi jaminan performa (Power Engineering) (Power Engineering). Untuk kondensat, Na idealnya <1–2 ppb (Power Engineering).
Internal drum uap HRSG
Untuk meraih level ppb tersebut, internal drum dirancang agar menanggalkan hampir semua fase cair. Di standar drum, sirkulasi dapat mencapai 15–20 kg air per kg uap (~15–20 lb per lb), sehingga >99,97% air itu wajib tersisih (Veolia Water Handbook). Arsitektur umum memakai dua tahap pemisahan mekanis.
Tahap primer menggunakan pemisah siklon (cyclonic separator): campuran uap/air memasuki ruang swirl dengan inlet tangensial, gaya sentrifugal melempar air ke dinding lalu mengalirkannya turun (Veolia Water Handbook). Salah satu desain memakai siklon vertikal bertipe “corrugated plate pyramids” sebagai pemisah primer (Design manual) (Design manual). Fitur seperti baris siklon multi‑row atau alternating “handed” menjaga keseimbangan aliran dan pembuangan air (Design manual).
Tahap sekunder menggunakan scrubber/demister: setelah siklon, uap melewati mesh/plate pack koaleser padat, di mana droplet mengimpak permukaan, berkoalesensi, lalu mengalir turun (Veolia Water Handbook) (Design manual). Spesifikasi Kvaerner, misalnya, menempatkan primary steam scrubber (corrugated plate + perforated base), diikuti pad scrubber sekunder dan piringan distribusi perforasi akhir (Design manual) (Design manual). Desain paten seperti milik Mitsubishi menambah double‑cylinder cyclone plus finish swirler dan cap untuk menjebak kabut ultra‑halus (JP2003262302A).
Kinerja pemisahan mekanis
Dengan pemilihan internal yang tepat, uap keluar praktis “kering”: carryover padatan sering di level ppb (bahkan 0,001–0,01 ppm TDS pada sistem terbaik) (Veolia Water Handbook). Demister ber‑efisiensi tinggi dapat menangkap ~99,99% droplet ≥8 μm, menyisakan ≈0,1 gal air per sejuta scf uap (Data pabrikan)—fraksi kelembapan sisa ini pada praktiknya membawa padatan yang dapat diabaikan (Data pabrikan). Veolia mencatat bahwa pada boiler tekanan tinggi, TDS uap secara rutin dibatasi 10–30 ppb (Veolia Water Handbook).
Vendor kerap menjamin carryover maksimum <0,03% massa. Kombinasi siklon + demister dipilih dan ditata untuk menyaring hampir semua droplet sebelum uap keluar ke turbin, sehingga memenuhi syarat kemurnian sub‑ppm (Veolia Water Handbook).
Pemantauan online kimia uap
Karena band spesifikasi sangat ketat, pemantauan kontinu (online monitoring) jadi elemen kunci keandalan. Analyzer real‑time memberi peringatan dini terhadap kebocoran kondensor, salah‑dosis kimia, hingga resin jenuh, sehingga tindakan korektif mencegah fouling turbin. Titik pengukuran lazim: inlet economizer/feedwater, discharge pompa kondensat, blowdown drum, dan jalur uap utama/reheat. Target online tipikal: feedwater konduktivitas ≤0,1 μS/cm, Na ≤2 ppb, silika ≤10 ppb (Power Engineering); untuk kondensat, Na idealnya <1–2 ppb (Power Engineering). Di uap, ikuti batas OEM turbin: cation conductivity terdegassing ≤0,1–0,2 μS/cm, Na ≲1–2 ppb, SiO₂ ≲5–10 ppb (Cl⁻/SO₄²⁻ ≲2 ppb) (Power Engineering) (Power Engineering).
Instrumen dan parameter kunci
Konduktivitas/cation conductivity meter dipasang di feedwater, kondensat, dan uap (setelah degasifier); setpoint tren umum ≈0,1 μS/cm untuk uap terdegassing (Power Engineering). Ini indikator menyeluruh carryover ionik.
Analyzer ion‑selektif: elektroda sodium (Na⁺) memberi pembacaan langsung level ppb—sensitivitas ≈0,1 ppb dan lazim untuk monitoring uap kontinu (Veolia Water Handbook). Analyzer silika online (instrumen kolorimetrik) membaca SiO₂ dari sub‑ppb hingga low‑ppb (Power Mag). Unit ion chromatography modern bahkan dapat melaporkan Cl⁻/SO₄²⁻ ≈0,2 ppb bila diperlukan (Power Engineering).
Analisis tren: alarm/limit diatur berdasar ambang diketahui—misalnya alarm silika ≈10 ppb pada effluent demineralizer (Power Mag). Lonjakan cepat cation conductivity atau sodium (tanpa perubahan ammonia) menandakan kebocoran atau carryover.
Studi kasus pemantauan silika
Sebuah pembangkit combined‑cycle memasang empat analyzer silika online di titik kritis: RO permeate, anion effluent, mixed‑bed effluent, dan kondensat (Power Mag). Dalam konteks ini, RO (reverse osmosis) dapat merujuk pada sistem seperti BRRO untuk TDS hingga 10000, sementara anion effluent berasal dari unit ion exchange dan mixed‑bed effluent dari mixed bed.
Monitoring silika memberi “early warning” 8–15 menit terhadap breakthrough resin—jauh lebih cepat dari konduktivitas. Saat salah satu titik melebihi ~5–10 ppb, tim segera meregenerasi resin sehingga tidak terjadi carryover signifikan (Power Mag). Hasilnya, boiler berusia 45 tahun itu mencatat keandalan sangat tinggi: hanya dua kebocoran pipa dalam satu tahun dan total downtime <116 jam di dua unit (Power Mag). Alarm silika ≈10 ppb pada effluent demineralizer juga lazim digunakan (Power Mag), yang secara fungsional terhubung ke unit demineralizer.
Tren industri dan kepatuhan
Investasi di real‑time purity monitoring meningkat, dengan sektor pembangkit sebagai pendorong utama pasar analyzer silika online. Misalnya, grup utilitas terbesar di China kini mewajibkan silika ≤20 ppb pada boiler ultra‑supercritical; di UE/AS, panduan menekankan pemantauan kontinu (PMR). Praktiknya, pembangkit yang mematuhi batas ini secara rutin menjaga silika uap <0,01–0,02 ppm dan natrium <1 ppb—level yang hanya tercapai dengan kontrol kimia aktif serta monitoring (Power Engineering) (PMR).
Inti teknis yang tak bisa dinegosiasikan
Semua jalur menuju turbin harus melewati satu standar: uap ultra‑murni. Itu berarti—dengan sirkulasi ~15–20 lb air per lb uap (~15–20 kg/kg)—≥99,97% air tersisih (Veolia Water Handbook); TDS uap 10–30 ppb (Veolia Water Handbook); Na dan Cl⁻ tipikal ≤2 ppb, SiO₂ 10–20 ppb, dengan cation conductivity terdegassing ≤0,1–0,2 μS/cm (Power Engineering) (Power Engineering). Air attemperasi pun wajib setara kemurniannya (Veolia Water Handbook).
Sumber data dan pedoman teknis: bab kemurnian/separasi uap di Veolia Water Handbook dan pengukuran kemurnian uap; manual desain vessel/HRSG untuk separator drum (Veolia Water Handbook) (Design manual); laporan praktik monitoring dan kasus lapangan (Veolia Water Handbook) (Power Mag) (Power Engineering); serta paten/desain HRSG (Design manual) (JP2003262302A).
