Shell and Tube Air Pre-Heater (APH) PLTU : Material, Korosi dan Karekteristiknya (2 of 2)

Kondisi operasi APH PLTU umumnya seragam untuk tipe CFB boiler karena panas ruang bakar batu bara (furnace boiler) sama sehingga temperature flue gas juga hampir sama. Tipe APH yang umum ditemui adalah vertical shell and tube, dimana shell dilalui udara atmosfer sedangkan tube adalah flue gas.

Berikut kondisi operasi APH yang umum ditemui di PLTU

Berdasarkan data operasi tersebut bisa disimpulkan bahwa :

Kondisi operasi Inlet APH

Temperature : 300-370 ^oC
Excess air : 15-20 %
SO₂ content : 20-34 ppm

Kondisi operasi Outlet APH

Temperature : 120-160 ^oC
Excess air : 0.2-0.3 %
SO₂ content : 3-10 ppm

Flue gas yang masih panas (300-370 ^oC) kontak di shell and tube APH sehingga outlet menjadi dingin (120-160 ^oC). Selama proses yang terus-menerus tersebut dan pendinginan yang mendadak maka flue gas yang mengandung fly ash pelan-pelan akan menggumpal pada outlet tube APH seperti lumpur basah. Lumpur tersebut mengandung kontaminan korosif padatan sisa pembakaran batu bara seperti sulphide, sulphur dan oksida besi sehingga seiiring berjalannya waktu akan menjadi reaksi korosi dengan material tube APH.

Untuk mendukung kandungan di flue gas juga perlu dianalisis komposisi batu bara sebagai bahan bakar yang digunakan. Berikut hasil COA batubara untuk tipe low rank coal

Berdasarkan data COA batubara bisa disimpulkan bahwa :

Parameter COA Batubara

Total moisture: 33-36 %
Total sulphur: 0.2-0.3 %
SO₃content: 3-10 ppm

Flue gas yang berubah fase menjadi padatan di outlet tube APH bisa melakukan reaksi lanjutan menjadi korosi karena didukung dengan kondisi yang bisa menyebabkan korosif seperti tingginya kadar sulphur dan moisture.

Ditemui di lapangan banyak material tube APH yang crack dan korosi seperti gambar berikut

Untuk menyelesaikan analisis penyebab memerlukan beberapa tahapan metode seperti :

1. Analisa komposisi material dengan XRF

Material yang umum dan direkomendasikan untuk tube APH adalah corten steel atau enamel coated

(Shayan M.R et al, 2015) karena terbukti tahan korosi sedangkan penggunaan material carbon steel dihindari

2. Analisa komposisi kerak dengan XRD

Kerak di inner tube APH dilakukan pengujian dengan XRD dan didapatkan paling banyak adalah oksida besi dan sulphur, padahal oksida besi khususnya hematite (Fe₂O₃) adalah katalis yang mendukung baik korosi (Louise Douglas, 2005).

3. Analisa visual untuk penentuan letak korosi

Banyak ditemukan hampir sebagian besar korosi adalah pada ujung outlet APH tube sehingga hal ini memperkuat beberapa jurnal yang telah dipaparkan seperti pendinginan mendadak dari panas ke dingin < 150 ^oC akan bereaksi korosif dikenal dengan istilah acid dew point corrosion (Berg BVD, 2015).

4. Studi pustaka dan kajian analisis

Kesetimbangan untuk konversi dari SO₂ ke SO₃ semakin bertambah ketika flue gas terlarut dengan udara atmosfer sehingga otomatis flue gasterdinginkan (Louise Douglas, 2005). Dew point temperature H₂SO₄ adalah 138-142 ^oC (Shayan M.R et al, 2015) sehingga berdasarkan data tersebut dan compare dengan data operasi maka proses terbentuknya korosi di outlet tube APH terpenuhi yaitu sulphide corrosion/acid dew point corrosion/cold end corrosion dengan sifat senyawa yang terbentuk adalah sulphuric acid (H₂SO₄) yang bersifat pH asam dan korosif

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2019). Shell and Tube Air Pre-Heater (APH) PLTU : Material, Korosi dan Karekteristiknya, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi :

[1] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Komposisi Material XRF Metode dan Langkah Pengukuran. Sains Teknologi & Bisnis. Surabaya

[2] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Kerak Menggunakan XRD Metode dan Langkah Kerja. Sains Teknologi & Bisnis. Surabaya

[3] Shayan, M.R, et al. (2015). On the Failure Analysis of an Air-Preheater in a Steam Power Plant. Journal of Failure Analysis and Prevention

[4] Chen, et al. (2016). SO₃ Formation in Copper Smelting Process : Thermodynamic Consideration. 7th International Symposium on High Temperature Metallurgical Processing

[5] Louise Douglas. (2005). Handbook of Sulphuric Acid Manufacturing

[6] Berg, BVD. (2015). Heat Recovery from Corrosive Flue Gas