1

ISI KANDUNGAN

BIL TAJUK M / SURAT

1.1 Rawatan air boiler 1

1.2 Objektif rawatan air boiler 1

1.3 Tujuan rawatan air boiler 1

1.4 Fungsi rawatan kimia 2

2.1 Peringkat awal rawatan air 3

2.2 Rawatan air luar boiler 3

2.3 Penggunaan softener 4

2.4 Kaedah lain dalam rawatan air luar boiler 4

2.5 Rawatan air dalam boiler 6

2.6 Fungsi rawatan air dalam boiler 6

2.7 Jenis bahan kimia untuk rawatan air dalam boiler 7

2.8 Kesan penggunaan air yang tidak dirawat 8

2.9 Kawalan endapan 9

2.10 Kandungan endapan 9

2.11 Silika 10

2.12 Carta alir rawatan air boiler 11

2

1.1 RAWATAN AIR BOILER

Air merupakan media berguna dan murah untuk pengaliran haba ke suatu

proses. Kualiti stim yang terhasil dalam sistem boiler dipengaruhi oleh pengolahan air

yang betul. Kualiti air yang dibekalkan ke dalam boiler juga memberi kesan kepada

kecekapan operasi dan jangka hayat boiler.

Air mengandungi pelbagai bahan yang terlarut seperti galian, gas-gas campuran dan

benda asing yang seperti kotoran dan sebagainya. Apabila berlaku kenaikan haba dan

tekanan terhadap air, hampir semua bahan-bahan terlarut akan terpisah dari larutan

menjadi pepejal-pepejal zarah yang jika dibiarkan akan terjadinya pembentukan

mendapan dan kerak air. Air boiler harus bebas daripada mendapan padat supaya

proses pemindahan haba berlaku dengan cepat dan cekap.

1.2 OBJEKTIF RAWATAN AIR BOILER

i. Menghasilkan stim yang bersih dan berkualiti.

ii. Sebagai pencegahan kotoran pada boiler yang terhasil daripada komponen-

komponen terlarut dalam air.

iii. Mencegah daripada berlakunya hakisan dalam boiler.

iv. Mencegah retak akibat hakisan yang terjadi dalam boiler.

1.3 TUJUAN RAWATAN AIR BOILER

i. Memanjangkan hayat operasi boiler.

ii. Mencegah pembentukan kerak/sisik (scale) pada permukaan aras.

iii. Mengawal jumlah enapan cemar (sludge) dalam boiler.

iv. Mengurangkan berlakunya kakisan (corrosion).

3

v. Mengurangkan berlakunya bawa sebelah (carry over) yang boleh menghasilkan

stim basah dan seterusnya menghasilkan stim bersih.

vi. Mencegah berlakunya rapuh kaustik (caustic fragile) pada plat sambungan bagi

boiler.

vii. Menyingkirkan oksigen yang terlarut kerana ianya boleh mengakibatkan kakisan

yang berulang dan gas-gas lain seperti ammonia dan karbon dioksida.

viii. Kotoran umum dalam bekalan air semulajadi seperti gas-gas larut, kekerasan dan

benda asing lain yang dialirkan masuk melalui proses pengaliran tersebut sebelum

ianya dipam masuk ke dalam boiler.

1.4 FUNGSI RAWATAN KIMIA

i. Penambahan pelembut lime soda (lime-soda sortering) digunakan untuk bertindak

balas dengan mineral larut dan dari bahan asing terkumpul.

ii. Penapisan mengeluarkan bahan asing dan bahan-bahan organik yang tidak larut.

iii. Penukaran ion mengeluarkan bahan-bahan larut ketika air melalui kawasan

neutral.

iv. Osmasis songsang memaksa laluan bekalan yang melaluinya hanya pada satu arah

sahaja kepada permukaan membran. Berdekatannya air bersih yang melalui

permukaan membran meninggalkan ion dan benda asing dalam bentuk gumpalan.

Kemudian diikuti aliran yang merentasi permukaan membran dan bahan-bahan

terlarut yang tidak dikehendaki dibuang tetapi tak bercampur dan menjadi

kepingan pada membran dan dibersihkan oleh laluan pengumpul.

4

2.1 PERINGKAT AWAL RAWATAN AIR

Umumnya air semulajadi mengandungi pelbagai jenis galian dan gas-gas

campuran. Pada peringkat awal rawatan air, sumber air seperti sungai di pam ke

tangki pembersih (clarifier) untuk meneutralkan kandungan air. Peneutralan air

dilakukan dalam Proses Pengumpulan (coagulation) dan Proses Pengelompokan

(flocculation) di mana campuran aluminium sulfat dengan natrium hidroksida

digunakan dalam tangki pembersih.

Proses coagulation dan flocculation kotoran bertukar menjadi mendakan seperti

lumpur dan pepejal. Lumpur dan pepejal ini akan dibuang setiap kali melakukan

Ujian Jar (jar test) iaitu pada setiap 8 jam bagi memastikan kandungan campuran

aluminium sulfat dengan natrium hidroksida sentiasa cukup.

Air yang telah bersih akan disalurkan ke tangki simpanan manakala air yang masih

mengandungi kotoran halus akan disalurkan ke dalam bekas penapis pasir (sand

filter). Air bersih ini kemudiannya dicampurkan dengan klorin untuk membunuh

bakteria dan disalurkan ke kawasan perumahan dan industri mengikut keperluan

tertentu.

2.2 RAWATAN AIR LUAR BOILER

Ia dijalankan di loji rawatan air di tempat lain sebelum air dibekalkan ke dandang.

Rawatan jenis ini adalah untuk mengasingkan pepejal-pepejal zarah, gas-gas

campuran dan benda asing yang wujud dengan beberapa kaedah iaitu:

i. Rawatan menggunakan pepejal.

ii. Rawatan menggunakan bekas pelembut (softener).

iii. Rawatan ‘lime soda’.

5

2.3 PENGGUNAAN SOFTENER.

i. Mempunyai resin yang mengandungi cas-cas ion natrium.

ii. Ion-ion kalsium dan magnesium dalam air keras menukarkan kekerasan air

menjadi air pelembut.

iii. Apabila ion natrium dalam resin telah berkurang ini akan menyebabkan air yang

keluar menjadi air keras semula dan pembangunan semula (regeneration) perlu

dijalankan bagi meningkatkan semula ion natrium dalam resin.

iv. Regeneration boleh dijalankan secara manual atau automatik. Cara kerja

regeneration adalah seperti berikut:

a. Backwash – cuci dan susun semula resin.

b. Sedut masuk garam – Air garam yang disedut mengalir masuk melalui resin

akan menggantikan ion-ion magnesium dan kalsium dengan ion natrium .

c. Cuci cepat (conditioning) – mencuci bersih resin dan garam selepas selesai

proses masuk garam.

d. Ujian baikpulih (service run) – Softener digunakan selepas menyemak nilai

kekerasan (hardeness) adalah 0.

2.4 KAEDAH LAIN DALAM RAWATAN AIR LUAR BOILER

i. Menggunakan penyejat (evaporator).

Digunakan di mana air tambahan (make up water) adalah kecil (1-4%).

Kaedah ini digunakan untuk dandang tekanan rendah. Ia menghasilkan air

tulen yang bermutu tinggi.

Prinsip alat kerja adalah seperti berikut:

Berbentuk kebuk tertutup yang diperbuat daripada plat keluli.

Dalam kebuk ini terdapat beberapa tiub stim yang dikelilingi oleh air.

Air yang tersejat dialirkan ke pemeluwap di mana air tulen diperolehi.

ii. Rawatan lime soda.

Menggunakan kalsium hidroksida (lime) dan natrium karbonat (abu soda)

untuk tindak balas dengan kalsium dan magnesium untuk memendapkannya.

6

Tindak balas boleh berlaku dalam air panas atau sejuk. Tetapi cara panas

adalah lebih tepat.

iii. Rawatan lime soda Sejuk.

Campurkan kalsium hidroksida dan natrium karbonat dengan kadar sukatan

yang betul kepada air yang menyah yang sejuk. Kalsium dimendakkan sebagai

kalsium karbonat dan magnesium sebagai hidroksida.

Dalam loji yang besar, air dan bahan kimia dicampurkan dan dibiarkan

mendap selama beberapa jam supaya dapat menanggalkan kebanyakan

mendapan yang telah terbentuk itu.

Air yang telah mendap kemudiannya ditapis untuk menanggalkan benda-

benda terapung.

Kekerasan air yang ditapis bergantung kepada:

Ketepatan nisbah lime dan abu soda dengan air.

Masa yang diperlukan untuk tindak balas mendakan (precipitate).

Suhu air yang tinggi dapat mempercepatkan tindak balas.

Sama ada alat mekanik digunakan atau tidak.

natrium aluminat dicampurkan untuk membantu mempercepat proses

mendapan dengan membekalkan nukleus untuk penghabluran mendakan

dan juga untuk memendapkan sebatian-sebatian yang tidak larut.

Boleh mengurangkan kekerasan air kepada 15 hingga 25 ppm CaCO.

Keseluruhan rawatan lime soda panas adalah lebih sesuai untuk air yang

mempunyai kekerasan yang rendah. Biasanya rawatan ini digabungkan dengan

rawatan lain untuk menjimatkan kos.

iv. Rawatan Zeolit (Zeolite).

Sama ada natrium zeolit atau hidrogen zeolit. Zeolit adalah sejenis bahan yang

mempunyi struktur kimia yang kompleks dengan tekstur berpasir.

Fungsinya untuk mengasingkankan beberapa jenis ion dari air dan digantikan

pula dengan ion-ion lain dengan cas yang sama. Dalam proses natrium zeolit,

natrium yang terdapat di dalam lapisan pelembut menggantikan kalsium dan

megnasium yang menyebabkan air menjadi keras.

7

Garam natrium yang terhasil akan keluar bersama air yang telah dirawat.

Apabila lapisan zeolit tidak boleh membekal ion natrium lagi, ia dijanakan

semula dengan garam natrium klorida. Untuk hidrogen zeolit penjanaan

semula dilakukan dengan asid sulfurik.

Rawatan zeolit boleh menanggalkan hampir semua kekerasan tetapi tidak

dapat mengurangkan kealkalian. Ini juga mempunyai had suhu sehingga 70⁰C.

2.5 RAWATAN AIR DALAM BOILER

i. Tindakan campuran untuk melembutkan air yang berlaku. Ia sesuai bagi loji yang

bersaiz kecil dan sederhana di mana syarat kendaliannya tidak begitu ketat.

ii. Kaedah ini menggunakan bahan kimia dengan memasukkan terus ke dalam air

bekalan boiler. Tindak balas ini menghasilkan:

a. Reaksi kimia utama berlaku pada tekanan dan suhu kendalian boiler.

b. Hasil tindak balas kimia tinggal di dalam dandang sebagai endapan.

c. Kepadatan pepejal boleh dikawal pada had yang selamat dengan mengadakan

cuci-alir (blowdown) iaitu membuang air dari boiler dari jeda masa tertentu

atau secara terus menerus dari boiler.

2.6 FUNGSI RAWATAN AIR DALAM BOILER

i. Rawatan air bertindak sebagai:

a. Mencegah daripada berlakunya kerak/sisik (scale) pada permukaan dalam

paip.

b. Mengurangkan daripada berlakunya bawa sebelah (carry over) bagi tujuan

menghasilkan stim yang bersih.

c. Mengawal berlakunya endapan cemar (sludge).

d. Mencegah daripada berlakunya kakisan.

e. Mencegah rapuh kaustik.

8

2.7 JENIS BAHAN KIMIA UNTUK RAWATAN AIR DALAM BOILER

Bahan Kimia Fungsi

Natrium hidroksida

(Soda kaustik)

Menambah Kealkalian.

Menambah nilai PH.

Mendapkan Magnesium.

Natrium karbonat

(Soda ash)

Menambah Kealkalian.

Menambah nilai PH.

Mendapkan Magnesium.

Garam fosfat Mendapkan Kalsium.

Garam aluminat Mendapkan Kalsium.

Garam Sulfit Mencegah kakisan oksigen.

Garam Nitrat Mencegah repuh kaustik.

Garam aliginate

Garam manurote

Mencegah endapan saluran bekal.

Untuk menghasilkan bendalir endapan cemar yang tak

mudah melekat pada permukaan panas boiler.

Tannis, kanji, glukos,

terbitan lignin

Menambahkan endapan cemar yang air.

Mengurangkan bawa sebelah.

Antiform polimid Mengurangkan pembuihan air boiler yang padat.

9

2.8 KESAN PENGGUNAAN AIR TIDAK DIRAWAT

i. Kerak (scale) dan endapan cemar (sludge).

Ia akan mengurangkan pemindahan haba kerana endapan ini mempunyai

kekonduksian haba yang rendah.

Dengan itu logam tiub akan mengalami panas lampau dan boleh menyebabkan

ia retak atau pecah.

Lubang tiub juga akan mengecil dan menyebabkan peredaran air yang kurang

baik serta mengurangkan muatan sejatan boiler.

Endapan cemar juga akan mengurangkan kecekapan melalui pembaziran

bahan api.

ii. Pembusaan (foaming)

Pembusaan adalah pembentukan buih-buih kecil yang stabil pada permukaan

air di dalam gelendong (drum).

Buih ini mungkin memenuhi ruang stim di dalam dram tersebut. Buih tersebut

mempunyai kulit yang liat dan sukar untuk dipecah.

Punca utama adalah kealkalian garam natrium yang lebih serta minyak.

Pembusaan boleh juga menyebabkan penyebuan dan bawa sebelah.

iii. Penyebuan (priming)

Adalah satu keadaan di mana air di dalam gelendong (drum) menerjah dengan

kuat menyebabkan ketulan-ketulan air terbawa kedalam stim yang keluar.

Selain pembusaan, paras air yang tinggi, pembakaran yang tidak sama yang

tinggi juga boleh menyebabkan penyebuan.

iv. Bawa sebelah (carry over)

Lembapan dan pepejal yang keluar bersama dengan stim dari boiler. Ia adalah

disebabkan oleh pembusaan dan penyebuan.

Ia boleh menyebabkan kerosakan pada alatan kerana membawa pepejal.

v. Rapuh kaustik (caustic fragile)

10

Kerapuhan yang berlaku pada keluli, sambungan berivet serta sambungan

hujung tiub disebabkan oleh serangan air tak dirawat pada suhu tinggi di

dalam sempadan ira (grain boundry) struktur keluli. Ini menyebabkan ia retak

atau pecah.

2.9 KAWALAN ENDAPAN

Endapan dalam boiler boleh diakibatkan dari keliatan air umpan dan hasil

kakisan dari sistem kondensat dan air umpan. Keliatan air umpan ataupun kekerasan

air boleh berlaku kerana kurangnya pelembut (softener). Endapan dan kakisan

menyebabkan kehilangan kecekapan yang mengakibatkan kegagalan dalam paip

boiler dan juga ketidakmampuan menghasilkan stim. Endapan bertindak sebagai

isolator dan melambatkan perpindahan panas.

Sejumlah besar mendapan diseluruh boiler boleh mengurangkan perpindahan panas

yang secara signifikan dapat menurunkan kecekapan boiler. Perbagai jenis endapan

akan mempengaruhi kecekapan boiler secara berbeza-beza. Oleh itu menganalisis ciri-

ciri endapan adalah sangat penting. Kesan pengisolasian terhadap endapan

menyebabkan suhu logam boiler naik sekaligus boleh menyebabkan kegagalan paip

kerana pemanasan berlebihan.

2.10 KANDUNGAN ENDAPAN

Bahan kimia yang paling penting dalam air yang mempengaruhi pembentukan

endapan dalam boiler adalah garam kalsium dan magnesium yang juga dikenali

sebagai garam liat. Kalsium dan magnesium bikarbonat larut dalam air yang

membentuk larutan bes/alkali dan garam yang dipanggil sebagai keliatan alkali.

Garam-garam ini akan melepaskan gas karbon dioksida kerana ikatannya akan terurai

apabila dikenakan pemanasan dan akan membentuk lumpur yang kemudiannya

mengendap. Proses ini dipanggil sebagai keliatan sementara (keliatan yang boleh

disingkirkan dengan proses pendidihan).

11

Kalsium dan magnesium sulfat, klorida dan nitrat jika dilarutkan dalam air secara

kimia akan bersifat neutral dan dikenali sebagai keliatan bukan alkali. Endapan yang

terbentuk ini merupakan bahan kimia liat kekal di mana membentuk kerak keras pada

dinding boiler yang sukar dihilangkan. Bahan kimia keliatan bukan alkali terlepas dari

larutannya kerana penurunan daya larut dengan peningkatan suhu, dengan pemekatan

kerana pengewapan yang berlangsung dalam boiler atau dengan perubahan bahan

kimia menjadikannya sebatian kurang larut.

2.11 SILIKA

Kewujudan silika dalam air boiler dapat meningkatkan pembentukan kerak

silika yang keras. Silika boleh juga bertindak balas dengan garam kalsium dan

magnesium membentuk silikat kalsium dan silikat magnesium dengan kebolehan

mengalirkan haba yang rendah. Silika dapat meningkatkan mendapan pada sirip

turbin setelah terbawa dalam bentuk titisan air dalam stim atau dalam bentuk yang

mudah meruap dalam stim pada tekanan tinggi.

12

2.12 CARTA ALIR RAWATAN AIR BOILER