Kimia Air HRSG: Resep Ultra-Pure + AVT yang Menjaga Turbin Gas Tetap Efisien

Di pembangkit kombinasi turbin gas–uap (CCGT), Heat Recovery Steam Generator/HRSG (ketel pemulihan panas) hidup-mati oleh kemurnian air. Targetnya ekstrem: konduktivitas hanya ~0,1–0,3 µS/cm pada 25 °C (resistivitas setara megaohm·cm), silika di level puluhan ppb, dan oksigen terlarut satuan ppb. Standar Indonesia SNI 7268:2009 bahkan menuntut feedwater untuk tekanan tinggi ≤0,3 µS/cm (di atas ~75 bar; artinya >3,3 MΩ·cm) serta silika ≤0,02 mg/L (20 ppb) untuk once‑through HRSG (pdfcoffee.com, id.scribd.com).

Di lapangan, plant CCGT menjaga siklus konsentrasi pada kisaran 3–5× dengan blowdown ~2–5% agar TDS jauh dari titik jenuh. Makeup water harus bertipe RO/DI (reverse osmosis/deionisasi) yang menghasilkan Fe jauh di bawah 5 ppb, silika <20 ppb, dan konduktivitas <0,2 µS/cm — angka yang sejalan dengan panduan siklus kimia ketat (power-eng.com). Degassed ion conductivity (konduktivitas pasca pembuangan CO₂) sering kali ≤0,1 µS/cm, yang menekan carryover ke turbin uap (power-eng.com).

Taruhannya nyata. Laporan industri mencatat, 1 ppm padatan terlarut atau 100 ppb silika dapat memangkas efisiensi perpindahan panas dan memaksa pembersihan lebih dini; bahkan drift alir yang memicu deposit bisa mengerek konsumsi bahan bakar ~0,1–0,3% per %flow yang menyimpang (diversey.co.id, power-eng.com).

Spesifikasi makeup water ultra‑pure

Skema pemurnian multi‑tahap lazim: pretreatment air baku → reverse osmosis (RO) atau ion exchange (pertukaran ion) → polishing mixed‑bed untuk menembus resistivitas megaohm·cm. Praktik terbaik menargetkan konduktivitas ~0,1–0,3 µS/cm di 25 °C; SNI 7268:2009 mengunci ≤0,3 µS/cm (>3,3 MΩ·cm) pada tekanan >~75 bar, dengan SiO₂ pada once‑through HRSG tipikal ≤0,02 mg/L (20 ppb) (pdfcoffee.com, id.scribd.com).

Untuk pretreatment partikel, banyak plant menempatkan filter media sebelum RO. Implementasi tipikal bisa mencakup unit pasir silika seperti sand-silica filter, diikuti cartridge 1–10 mikron dalam housing higienis seperti SS cartridge housing guna melindungi membran. Pada sumber air yang keruh, pretreatment membran seperti ultrafiltration umum dipakai untuk menstabilkan SDI ke RO.

Rangkaian RO, demineralisasi, dan polishing

RO mengangkat >90–95% ion, kemudian di‑polish oleh mixed‑bed cation–anion exchange. Banyak plant menggunakan RO dua tahap yang diikuti EDI (electrodeionization) untuk menekan sisa ion dan silika. Contoh referensi HRSG turbin gas lanjutan mencatat kombinasi RO + mixed‑bed menghasilkan air dengan resistivitas >10 MΩ·cm (≈0,1 µS/cm) (power-eng.com).

Secara operasional, permeat RO dimonitor kontinu untuk memastikan konduktivitas <1 µS/cm; dan silika <0,1 mg/L di pre‑RO agar RO dan polisher menjamin level akhir satu ordo lebih rendah. Untuk unit RO, opsi seperti brackish-water RO lazim, dengan membran komersial seperti membrane Filmtec banyak diadopsi. Polishing akhir dapat memanfaatkan mixed-bed atau EDI, sementara skema demineralisasi lengkap tersedia sebagai demineralizer berbasis ion-exchange resin.

Catatan praktis: plant makeup yang dirancang baik umumnya mencapai ≥90% recovery dengan reject hanya beberapa persen; misalnya fasilitas 40.000 m³/hari bisa membuang blowdown 2–4% volume dengan TDS ≤1.000 mg/L sesuai perizinan GR82/2001 (pernyataan ini mengacu pada praktik dan perizinan yang berlaku) (power-eng.com).

Pengkondisian feedwater dan kontrol parameter

Sebelum ekonomiser HRSG, kualitas air dipantau kontinu: konduktivitas, pH, dan dissolved oxygen/DO (oksigen terlarut). Deaerator mekanis level rendah hanya dipakai bila ada paduan tembaga; untuk sistem all‑ferrous, vent deaerator dapat “ditahan” agar menyisakan oksigen ppm‑level demi AVT(O) yang sedikit mengoksidasi—namun residu O₂ tetap harus sangat rendah. Panduan praktis menetapkan O₂ feedwater pascadeaerasi/polish <20 ppb (0,02 mg/L); EPRI untuk AVT(O) menargetkan DO pada discharge pompa kondensat ≤20 ppb dan di inlet ekonomiser 5–10 ppb (power-eng.com).

Instrumentasi esensial termasuk analyzer DO di pompa kondensat dan monitor konduktivitas/degassed conductivity setelah polisher dan sebelum feedpump. Target operasional umum: cation conductivity kondensat HRSG ≲0,2 µS/cm untuk menahan anion carryover (power-eng.com). Uji lab periodik memverifikasi kekerasan nol (Ca/Mg), klorida, sulfat, silika, serta logam.

SNI 7268:2009 secara eksplisit menuntut untuk once‑through bertekanan tinggi: DO ≤0,007 mg/L (7 ppb) serta total Fe/Cu sekitar 0,01–0,03 mg/L (10–30 ppb); tabel SNI juga menunjukkan Fe maks 0,03 mg/L hingga 10 MPa, dan 0,01 mg/L di atas 15 MPa (pdfcoffee.com, pdfcoffee.com). Silika dibatasi (≤0,02–0,04 mg/L tergantung penggunaan drum) (pdfcoffee.com, id.scribd.com). Rekomendasi internasional (JIS/BS) juga meletakkan Fe, Cu pada ordo 10 ppb di feedwater tekanan tinggi.

Program AVT: ammonia dan oxygen scavenger

All‑Volatile Treatment/AVT (hanya zat volatil yang ditambahkan) menggabungkan ammonia untuk kontrol pH serta oxygen scavenger untuk “memakan” sisa O₂. Ammonia membentuk film magnetit protektif di permukaan baja. IAPWS menegaskan bahwa pada AVT, agen alkalinisasi volatil — “umumnya ammonia” — yang ditambahkan ke feedwater (scribd.com).

Praktiknya: dosis ammonia kontinu untuk pH feedwater ~9,0–9,4 (25 °C), dan di banyak HRSG FFLP, target pH ekonomiser LP 9,6–10,0. Dosis tipikal diarahkan untuk mencapai ~5–15 ppb NH₃ di bagian ekonomiser terpanas (sirkuit LP) dan ~30–50 ppb NH₃ di inlet ekonomiser guna mengompensasi flash‑off, sehingga pH target 9,6–10,0 tercapai sebagaimana disarikan dari EPRI (power-eng.com).

Untuk injeksi yang akurat, plant umumnya memanfaatkan dosing pump. [Bahan kimia boiler yang relevan](https://beta.co.id/blog/solusi-chemical-terbaik-untuk-pembangkit-listrik-panduan-lengkap-pengelolaan-air-dan-sistem) tersedia sebagai neutralizing amine untuk pH dan oxygen scavengers untuk penurunan DO. Pada skenario AVT(R) (reducing), kombinasi deaerator mekanis diikuti hidrazin menurunkan sisa ~7 ppb O₂ hingga mendekati nol (power-eng.com). Namun praktik modern menghindari reduksi dalam karena risiko FAC (flow‑accelerated corrosion); banyak utilitas beralih ke AVT(O) (oksidatif ringan) atau oxygenated treatment (power-eng.com).

Untuk kelengkapan, bila oxygen scavenger tetap dipakai, injeksi biasanya di outlet pompa kondensat untuk menurunkan DO ke <10–20 ppb. Desain lama menargetkan “DO apa pun berbahaya” dan menambahkan ~20–100 ppb hidrazin — pendekatan yang dikaitkan dengan kegagalan FAC (kasus pecah pipa Surry NPP tahun 1986) dan kini dihindari pada HRSG all‑ferrous (power-eng.com, power-eng.com). Kini, sebagian besar HRSG tekanan tinggi meninggalkan hidrazin dan mengandalkan AVT(O): kebocoran O₂ kecil yang terkontrol (atau penambahan O₂ sengaja) ditoleransi agar lapisan oksida FeOOH yang sangat stabil terbentuk dan menekan korosi fase tunggal (power-eng.com, scribd.com).

Monitoring, trending, dan koreksi operasional

Kontrol real‑time AVT itu krusial. Dosing dan peralatan oksidasi/ deaerasi mesti terukur presisi. Parameter kunci: pH feedwater (on‑line), ORP/DO (probe ORP atau DO meter pada discharge feedpump), dan konduktivitas (langsung dan degassed) untuk melacak impuritas ionik. Tren ini mengungkap deviasi: kenaikan konduktivitas bisa menandai blowdown/heater bermasalah atau kebocoran kondensor. Banyak tabel industri menetapkan “action level” bila Fe atau Cu melewati ~2–5 ppb — saat itu kimia atau blowdown perlu diubah untuk memulihkan kemurnian. Sejumlah plant menambah analyzer besi on‑line untuk menjaga Fe hanya beberapa ppb.

Uji laboratorium berkala (per jam hingga harian) memantau anion (klorida, sulfat) di kondensat dan logam di boiler water; uji Br⁻/Cl⁻ pada kondensat sering dipakai mendeteksi dini kebocoran kondensor. Pada HRSG, “iron coolant injection” (penambahan besi level rendah sebagai Fe₃O₄ koloid) lazim dilakukan sebagai pencegahan FAC dengan mensaturasi loop dan melapisi las—tetapi dosis ini harus diselaraskan dengan AVT agar Fe tidak melonjak ke level ppm.

Untuk menjaga kebersihan kondensat dan mengontrol carryover ammonia, banyak siklus uap memanfaatkan condensate polisher. Di hilir, aksesori seperti water-treatment ancillaries membantu integrasi sistem monitoring dan sampling.

Kepatuhan regulasi dan keselamatan kimia

Seluruh bahan kimia dan aliran limbah harus memenuhi regulasi Indonesia. [Blowdown atau limbah regenerasi ion exchange](https://beta.co.id/blog/zld-di-pembangkit-ccgt-mengolah-blowdown-menembus-regulasi-menghitung-energi-dan-biaya) wajib sesuai Peraturan Pemerintah 82/2001 (kualitas air; pH netral, logam berat rendah). Bahan kimia seperti hidrazin atau zat B3 lain harus dikelola menurut PermenLHK No. 9/2024 (pengelolaan Limbah B3) (hhp.co.id). Praktiknya, banyak plant kini menghindari hidrazin karena toksisitasnya; bila digunakan, injeksi wajib loop tertutup dengan deteksi kebocoran kontinu, dan resin bekas/air bilas dikirim ke fasilitas B3 berizin (hhp.co.id).

Ammonia juga dipantau untuk carryover ke siklus uap dan umumnya diambil pascakondensor melalui polishing kondensat guna mencegah pelepasan nitrat. Kode lokal SNI 7268 (di atas) memberikan parameter legal feedwater dan boiler water, dan kepatuhan diverifikasi lewat sampling rutin (laporan uji tahunan SNI mencakup konduktivitas, pH, kekerasan, Fe, Cu, Na, SO₄, Cl, SiO₂) (pdfcoffee.com, pdfcoffee.com).

Dampak kinerja dan umur peralatan

AVT yang ditata rapi plus makeup ultra‑pure memberikan hasil terukur. Dengan AVT(O) di pH efektif ≈9,8 dan O₂ ~10 ppb, plant secara rutin mencatat besi feedwater ≤2 ppb dan tembaga di bawah batas deteksi — transport logam ~10× lebih rendah daripada AVT(R) lama (scribd.com). Deposit pada sudu turbin oleh klorida/sulfat praktis dieliminasi sehingga efisiensi tahap tetap sesuai desain; studi memperkirakan setiap 10 ppb Fe di uap tekanan tinggi dapat menurunkan efisiensi turbin ~0,01–0,02%, sehingga pemangkasan Fe satu ordo menaikkan output. Catatan kasus menunjukkan transisi dari phosphate treatment ke AVT pada unit tekanan tinggi mengurangi forced outage akibat kimia air >70% selama 5 tahun (power-eng.com, power-eng.com).

Intinya, program kimia air — mengawinkan makeup ultra‑pure dengan AVT optimal (ammonia + kendali oxygen scavenging) — adalah enabler utama ketersediaan tinggi dan umur panjang HRSG CCGT.

Rujukan operasional dan parameter target

Panduan teknis dan data bersandar pada standar siklus kimia internasional dan regulasi Indonesia: IAPWS Technical Guidance (2015) untuk batas AVT dan definisi (scribd.com, scribd.com); rangkuman EPRI (oleh Buecker) untuk target praktis pH 9,6–10,0, DO ≤20 ppb (power-eng.com); dan SNI 7268:2009 untuk spesifikasi feedwater (DO ≤0,007 mg/L, Fe ~10–30 ppb) (pdfcoffee.com, pdfcoffee.com). Batasan pengelolaan B3 mengacu pada PermenLHK No. 9/2024 (hhp.co.id). Seluruh pernyataan didukung rujukan inline sebagaimana disematkan.