Deaerator suhu tinggi dan tekanan tinggi

Deaerator suhu tinggi dan tekanan tinggi

1. Pendahuluan

1.1. Tujuan

Fungsi utama deaerator adalah untuk menghilangkan oksigen terlarut dan gas-gas lainnya dari air umpan boiler, sehingga dapat mencegah korosi pada peralatan termal serta penurunan kinerja perpindahan panas, sekaligus menjamin operasi peralatan termal yang aman dan ekonomis. Air umpan boiler dipanaskan hingga suhu jenuh di bawah tekanan operasi deaerator dengan menggunakan uap yang diambil dari sisi tekanan rendah turbin uap serta kondensat dan uap sisa lainnya, guna meningkatkan efisiensi termal unit.

1.2. Makna model

1.2.1. Deaerator kepala

1.2.1.1. Deaerator.

G-C-**

Tekanan tinggi G-S

C -- Kode deaerator

**-------Output deaerator (t/jam)

1.2.1.2. Tangki air deaerasi

G-S-**

G --- tegangan tinggi

S -- tangki air

**-------Volume kerja tangki air (m ³)

1.2.2. Deaerator tanpa kepala (deaerator terintegrasi)

G-C-** –G-S-##

G --- tegangan tinggi

C --- kode deaerasi

**------Output deaerator (t/jam)

G -------- tegangan tinggi

S --- tangki air

##-------------Volume kerja tangki air (m ³)

1.3. Fitur struktural

1.3.1. Bentuk struktural. Dapat dibagi menjadi deaerator fisik dan deaerator kimia. Deaerator termal tipe tekanan banyak digunakan.

Saat ini, deaerator berkepala dan deaerator tanpa kepala merupakan jenis yang paling umum digunakan di pembangkit listrik di Tiongkok. Deaerator berkepala, yaitu deaerator yang dilengkapi dengan tangki air, dapat dibagi menjadi beberapa tipe berdasarkan elemen deaerasi internalnya, antara lain tipe semprotan, tipe packing, tipe pelat penyemprot air, tipe packing semprot, tipe cakram penyemprot uap, tipe cakram penyemprot air, serta tipe-tipe lainnya. Untuk mencapai efek deaerasi yang lebih baik, tipe semprotan dan tipe packing sebaiknya dikombinasikan dengan bentuk-bentuk lainnya. Pada unit berkapasitas 300 MW ke atas, deaerator yang umum digunakan adalah tipe cakram penyemprot air.

1.3.1.1. deaerator cakram penyemprotan. Deaerator penyemprotan umumnya memiliki dua bentuk: vertikal dan horizontal (lihat Gambar 30-1). Deaerator cakram pembuangan air penyemprotan horizontal ditempatkan secara mendatar di atas tangki air deaerasi. Silinder deaerator juga disusun secara mendatar sepanjang sumbu badan tangki air, yang bermanfaat bagi penataan nosel masuk dan tinggi total peralatan deaerasi, serta mengurangi diameter bukaan deaerator pada tangki air, menurunkan tegangan pada sambungan las berbentuk pelana, dan memperbaiki kondisi tegangan pada tangki air. Dibandingkan dengan bentuk vertikal, deaerator ini memiliki keunggulan berupa kebutuhan ruang yang kecil, sambungan yang aman dan andal dengan tangki air, serta kemudahan dalam penataan sistem kelistrikan. Gambar 30-2 menunjukkan kombinasi antara deaerator dan tangki air deaerasi.

1.3.1.2. Deaerator tanpa kepala. Deaerator tanpa kepala merupakan desain baru yang menggabungkan deaerator konvensional dengan bagian atas deaerator dan tangki air bagian bawah deaerator. Bagian deaerator sebelumnya dan tangki air dirancang khusus sehingga membentuk suatu deaerator terintegrasi yang mampu melakukan proses deaerasi sekaligus menyimpan air. Deaerator ini juga disebut sebagai deaerator tanpa kepala karena bagian deaerator sebelumnya yang berfungsi untuk deaerasi telah diintegrasikan ke dalam tangki air asli pada bagian kepala deaerator. Gambar 30-3 menunjukkan model dasar dari deaerator tanpa kepala.

1.3.2. Deskripsi struktur:

1.3.2.1. deaerator cakram semprot (bagian ditunjukkan pada Gambar 30-4). Deaerator tipe kotak pengeringan semprot terbagi menjadi dua bagian: ruang bagian atas merupakan seksi deaerasi semprot, sedangkan bagian bawah merupakan seksi deaerasi mendalam yang dilengkapi dengan kotak penyemprot air. Atomisasi air bergantung pada tekanan pompa kondensat, dan nosel berkecepatan konstan digunakan untuk menyemprotkan kondens menjadi kabut. Atomisasi tetesan air dalam lapisan semprotan dapat meningkatkan tegangan permukaan dan menghilangkan oksigen sisa. Oleh karena itu, efek deoksidasi tidak dapat dicapai hanya dengan bagian deoksidasi melalui semprotan; diperlukan tahap deoksidasi mendalam untuk menutupi kekurangannya. Deoksidasi mendalam pada deaerator dilakukan oleh nampan tetes. Uap pemanas masuk dari bawah. Selama proses naik, sebagian besar uap bersifat eksotermik dan terkondensasi menjadi air, yang kemudian masuk ke tangki air deaerasi untuk disimpan bersama dengan air yang telah dideaerasi. Sisa uap yang tidak terkondensasi serta gas yang terpisah dari air dibuang melalui bagian atas.

Setelah deaerasi sekunder, kualitas air buangan dari deaerator terjamin. Praktik telah membuktikan bahwa deaerator dengan kotak pengeringan semprot memiliki efek deaerasi yang baik, dan kandungan oksigen dalam air buangan umumnya kurang dari 0,007 mg/L, sehingga memenuhi nilai minimum standar kualitas air boiler baik di dalam maupun di luar negeri.

1.3.2.2. Deaerator tanpa kepala. Deaerator tanpa kepala terutama terdiri atas bagian deoksigenasi semprot, bagian deoksigenasi mendalam, dan tangki penampungan air. Pada bagian deoksigenasi semprot, air kondensat dituangkan ke ruang bagian atas dari badan deaerator; melalui nosel berkecepatan konstan, di bawah pengaruh perbedaan tekanan, air kondensat tersebut disemprotkan melalui membran berbentuk kerucut dan kemudian masuk ke dalam bagian deoksigenasi semprot. Di bagian ini, air dan uap sepenuhnya bersentuhan untuk melakukan penyemprotan sekaligus deoksigenasi. Sebagian besar gas yang tidak dapat mengembun akan terlepas pada bagian ini dan dibuang ke atmosfer melalui pipa buang. Fungsi dari bagian deoksigenasi mendalam adalah menyemprotkan kembali air kondensat yang telah disemprotkan ke permukaan air pada bagian penampungan air deaerator setelah proses deoksigenasi, serta menata pipa uap hingga mencapai dasar bagian penampungan deaerator untuk memanaskan air umpan dan terus-menerus mendidihkannya, sehingga dapat diselesaikan suatu proses deoksigenasi mendalam yang sangat intensif, sehingga kandungan oksigen dalam air umpan boiler tidak melebihi 5 ppb.

1.3.3. Deskripsi bagian-bagian penting:

1.3.3.1. Nosel. Nosel merupakan deaerator utama untuk deoksigenasi dengan semprotan. Kunci dari atomisasi terletak pada tingkat atomisasi air, yang bergantung pada struktur nosel. Meskipun terdapat banyak jenis nosel, prinsip atomisasinya pada dasarnya sama.

Terdapat beberapa jenis nosel yang umum digunakan di pembangkit listrik.

Nosel inti berputar (lihat Gambar 30-5): atomisasi nosel jenis ini lebih baik pada kapasitas keluaran terukur; namun, pada beban rendah, karena jumlah air yang lebih sedikit dan penurunan tekanan yang kecil, atomisasi jelas menurun.

Nosel putar jet (lihat Gambar 30-6): ketika tekanan masuk kecil, gaya putar pada keluaran sangat kecil, dan diameter tetesan air yang dikeluarkan besar; ketika tekanan masuk meningkat, kondisi penyemprotan jelas membaik, gaya putar pada keluaran meningkat, dan diameter tetesan menjadi lebih kecil, sehingga luas serta ketinggian semprotan juga dapat ditingkatkan secara signifikan. Air berada dalam keadaan kabut halus, dan sudut semprotan mendekati 90°.

Nosel annular (lihat Gambar 30-7): terdapat lubang miring berbentuk persegi panjang setiap 60° pada keliling ruang nosel. Kondensat masuk ke dalam ruang nosel sepanjang arah singgung dari sudut yang dibentuk, berputar, lalu disemprotkan dalam bentuk kabut melalui lubang nosel.

Nosel pegas: juga dikenal sebagai nosel kecepatan konstan. Lihat Gambar 30-8 untuk strukturnya.

Segala jenis nosel hanya dapat menghasilkan efek atomisasi yang baik apabila kondisi operasinya berada pada tekanan masuk yang sesuai dengan spesifikasi desain. Ketika beban deaerator menurun, tekanan air yang masuk ke dalam nosel pun akan menurun, sehingga memengaruhi efek atomisasi, terutama pada nosel dengan lubang air di bagian tengah. Masalah ini dapat diatasi dengan menggunakan nosel pegas. Ketika tekanan masuk berubah, pegas akan mengembang dan menekan disk katup atau kue katup yang bersesuaian, sehingga luas penampang keluaran nosel ikut berubah. Dengan demikian, efek atomisasi yang baik tetap dapat diperoleh meskipun beban berubah. Saat ini, banyak deaerator sering menggunakan nosel pegas.

1.3.3.2. Baki penampung tetesan. Kotak penyemprotan (lihat Gambar 30-9) merupakan bagian utama dari proses deaerasi mendalam pada deaerator air semprot. Kondensat yang terlempar dari area atomisasi mengalir ke saluran baja bagian bawah dari kedua sisi saluran baja bagian atas pada kotak baki penampung tetesan. Saluran baja bagian atas dan bagian bawah disusun secara berselang-seling. Karena dalam kotak baki penampung tetesan, air mengalir dari atas ke bawah sedangkan uap pemanas mengalir dari bawah ke atas, maka melalui satu lapisan kotak baki penampung tetesan dapat terbentuk tirai air yang tak terhitung jumlahnya, sehingga luas permukaan kontak antara kondensat dan uap dapat mencapai nilai maksimum, yang pada gilirannya menurunkan tekanan dan memaksimalkan pertukaran panas.

1.3.4. Deskripsi karakteristik penting:

1.3.4.1. Operasi deaerator. Terdapat dua mode operasi deaerator: pertama, dalam kondisi kerja apa pun, tekanan kerja deaerator harus dipertahankan pada tekanan konstan tertentu; mode ini disebut operasi deaerator dengan tekanan konstan. Kedua, tekanan operasi deaerator berubah seiring dengan perubahan tekanan ekstraksi beban kelompok (kondisi kerja); mode ini disebut operasi deaerator dengan tekanan geser.

Operasi tekanan konstan: deaerator yang beroperasi pada tekanan konstan harus menjaga tekanan dan suhu deaerator tetap stabil selama operasi, serta tingkat airnya berada dalam kisaran ± 200 mm dari tingkat air normal. Pipa penyeimbang uap dan air dengan diameter yang memadai dan mampu melakukan penyeimbangan harus dipasang antara deaerator-deaerator yang beroperasi secara paralel untuk menyamakan kondisi kerja mereka. Untuk menjamin keamanan dan keandalan operasi deaerator pada tekanan konstan, tekanan kerja terukur pada operasi tekanan konstan dapat dicapai melalui katup pengatur tekanan uap pemanas. Keunggulan utama deaerator tekanan konstan adalah efek deaerasi yang stabil dan tingkat keamanan sistem yang baik. Namun, akibat adanya kehilangan tekanan akibat throttling pada uap pemanas, efisiensi ekonomi operasinya rendah.

Operasi tekanan geser: selama operasi tekanan geser pada deaerator, karena tidak diperlukan pemeliharaan tekanan konstan pada deaerator, katup pada pipa ekstraksi uap deaerator dibuka sepenuhnya, sehingga tekanan deaerator dapat diubah secara sembarangan sesuai dengan beban dan tekanan ekstraksi, tanpa terjadi kehilangan akibat pengaturan tekanan uap ekstraksi pada kondisi tekanan konstan deaerator, sehingga efisiensi termal meningkat; pada saat yang sama, titik-titik ekstraksi uap pada turbin uap didistribusikan secara rasional, yang menyederhanakan sistem dan meningkatkan ekonomi unit serta sistem regeneratif.

1.3.4.2. Penyesuaian deaerator. Pada tahap awal pengoperasian deaerator, perlu dilakukan penyesuaian yang wajar untuk memperoleh kondisi operasi yang optimal. Untuk deaerator yang baru dioperasikan atau setelah dilakukan transformasi, uji penyesuaian harus dilaksanakan guna mengidentifikasi karakteristik desainnya; apabila mode operasi deaerator diubah atau sumber uap dan sumber air diganti, uji penyesuaian wajib dilakukan untuk menentukan dan menyempurnakan mode operasi yang baru. Selain itu, ketika kinerja deaerator menurun dan kandungan oksigen terlarut dalam air buangan tidak dapat memenuhi standar yang ditetapkan, uji penyesuaian juga harus dilakukan untuk mengungkap penyebabnya dan menerapkan langkah-langkah penanggulangan. Sesuai dengan kondisi yang berbeda pada masing-masing deaerator, isi uji dapat dipilih secara sengaja berdasarkan persyaratan kondisi operasi yang tercantum dalam desain deaerator. Dengan melakukan uji penyesuaian, dapat diperoleh kondisi operasi yang optimal sesuai dengan kandungan oksigen dalam air buangan yang memenuhi standar.

Pemeliharaan deaerator. Pemeliharaan merupakan langkah yang efektif untuk meningkatkan masa pakai deaerator. Pemeliharaan rutin deaerator umumnya terbagi atas inspeksi eksternal, inspeksi internal dan eksternal, serta uji hidrostatik. Sesuai dengan peraturan “Peraturan Teknis Keselamatan untuk Deaerator Bertekanan pada Pembangkit Listrik”, inspeksi eksternal deaerator harus dilakukan selama operasi paling sedikit sekali setiap tahun; inspeksi internal dan eksternal dapat dilaksanakan bersamaan dengan overhaul unit, paling sedikit sekali setiap 3–6 tahun; sedangkan uji hidrostatik harus dilakukan berdasarkan kondisi keselamatan deaerator yang dikombinasikan dengan overhaul unit, dengan interval paling sedikit sekali setiap 10 tahun.

2. Parameter teknis utama dan penampilan produk

2.1. Parameter teknis utama

2.1.1. Indeks deaerasi air umpan. Menurut GB/T 12145-2008 “kualitas uap air untuk unit pembangkit listrik termal dan peralatan tenaga uap”, kandungan oksigen terlarut dalam air umpan boiler harus memenuhi nilai indeks yang ditentukan pada Tabel 30-1.

Tabel 30-1 standar oksigen terlarut dalam air umpan boiler

2.1.2. Parameter karakteristik utama. Parameter karakteristik utama dari deaerator termal meliputi kapasitas keluaran, tekanan desain, tekanan kerja, suhu desain, suhu air keluaran, dan sebagainya.

2.1.2.1. Kapasitas keluaran deaerator. Kapasitas keluaran deaerator merujuk pada jumlah air yang disuplai melalui pipa keluaran deaerator dengan kandungan oksigen terlarut sesuai spesifikasi dalam satuan waktu tertentu, yang dapat dibagi menjadi kapasitas keluaran terukur, kapasitas keluaran maksimum, dan kapasitas keluaran minimum.

2.1.2.2. Tekanan desain. Tekanan desain harus ditentukan berdasarkan tekanan kerja tertinggi dari deaerator yang sedang beroperasi. Saat ini, di banyak pembangkit listrik, tekanan desain deaerator pada operasi tekanan konstan tidak boleh kurang dari 1,3 kali tekanan kerja terukur; sedangkan tekanan desain deaerator pada operasi tekanan geser tidak boleh kurang dari 1,25 kali tekanan uap ekstraksi regeneratif deaerator pada daya keluaran berkelanjutan maksimum turbin uap.

2.1.2.3. Tekanan kerja. Tekanan kerja merujuk pada tekanan gauge yang dihasilkan oleh bagian atas Deaerator dalam proses operasi normal, dan besarnya ditentukan berdasarkan perbandingan ekonomi dan teknis serta persyaratan praktis.

2.1.2.4. Suhu desain. Suhu desain deaerator tidak boleh lebih rendah daripada nilai yang lebih besar dari dua suhu berikut: ① suhu uap ekstraksi regeneratif yang digunakan oleh deaerator ketika turbin uap beroperasi pada daya keluaran kontinu maksimum; ② suhu uap bantu yang digunakan oleh deaerator selama proses start-up atau operasi beban rendah.

2.1.2.5. Suhu desain tangki air tidak boleh lebih rendah daripada suhu jenuh medium pada tekanan kerja maksimum, dan tidak boleh lebih rendah dari 205 ℃.

2.1.2.6. Suhu air keluar. Suhu air keluar merujuk pada suhu air pada saluran keluar tangki air deaerasi. Deaerator merupakan sebuah pemanas hibrida. Dalam kondisi operasi keadaan tunak, media kerja dalam deaerator selalu berada dalam keadaan jenuh pada tekanan kerja terukur, dan suhu air dalam tangki air cenderung stabil secara rata-rata. Oleh karena itu, suhu air pada saluran keluar tangki air sama dengan suhu jenuh yang sesuai dengan tekanan kerja terukur dari deaerator tersebut.

2.1.3. Indikator teknis utama (lihat tabel 30-2).

Tabel 30-2 indeks teknis utama dari deaerator

2.2. Penampilan produk (lihat Gambar 30-10 dan Tabel 30-3)

Tabel 30-3 dimensi keseluruhan deaerator (mm)

3. Metode seleksi

Data teknis yang disediakan oleh pembeli peralatan adalah sebagai berikut:

3.1. Desain dan kondisi operasi

3.1.1 Ikhtisar sistem dan peralatan terkait: model turbin uap serta data pada berbagai kondisi operasi; parameter bentuk deaerator; parameter operasi deaerator: mode operasi unit.

3.1.2. Data asli proyek (karakteristik meteorologis dan kondisi lingkungan).

3.1.3. Mode operasi deaerator: tata letak peralatan deaerator; bentuk dan mode operasi deaerator; kualitas air kondensat yang masuk ke deaerator

3.2. Kondisi teknis:

3.2.1. Persyaratan kinerja peralatan,

3.2.2. Persyaratan manufaktur peralatan

3.2.3. Persyaratan bahan peralatan

3.2.4. Persyaratan pengendalian instrumen.

3.2.5. Standar yang relevan (standar desain, standar material, standar pipa, standar manufaktur, standar inspeksi kualitas, standar pengecatan, pengemasan, dan transportasi, serta standar ketahanan gempa)

3.2.6. Jaminan kinerja peralatan, pengujian, dan persyaratan

4. Lingkup pasokan

4.1. Badan deaerator, termasuk lubang inspeksi dan penopang

4.2. Nosel kecepatan konstan,

4.3. Katup dan aksesori.

4.4. Elemen kontrol instrumen.

4.5. Platform dan eskalator.

4.6. Alat khusus.

4.7. Suku cadang,

4.8. Data penyelesaian yang digunakan oleh pemilik untuk penerimaan peralatan, tinjauan keselamatan, instalasi, commissioning, dan pemeliharaan.

Di antaranya, 4,2–4,7 dapat diproduksi, dibeli, dan dikonfigurasi oleh pemasok, atau dibeli atau dikonfigurasi sendiri.