Fouling dan Slagging

Slagging dan fouling adalah fenomena menempel dan menumpuknya abu batu bara yang melebur pada pipa penghantar panas (heat exchanger tube) ataupun dinding boiler. Kedua hal ini sangat serius karena dapat memberikan dampak yang besar pada operasional boiler, seperti masalah penghantaran panas, penurunan efisiensi boiler, tersumbatnya pipa, serta kerusakan pipa akibat  terlepasnya clinker.  Keseluruhan masalah yang timbul tadi sering pula disebut dengan clinker trouble. Fenomena menempelnya abu ini terutama dipengaruhi oleh suhu melebur abu (ash fusion temperature, AFT) dan unsur – unsur dalam abu. Selain kedua faktor tadi, evaluasi terhadap masalah ini juga dapat diketahui melalui perhitungan rasio terhadap beberapa unsur tertentu dalam abu. Penilaian terhadap slagging & fouling ini perlu dilakukan secara menyeluruh dengan melibatkan berbagai faktor, karena terkadang hasilnya tidak akurat apabila hanya mendasarkan diri pada satu aspek saja. Karena terdapat banyak faktor yang terlibat dalam penilaian tersebut, maka disini hanya akan dijelaskan metode evaluasi yang umum dilakukan.

Dalam Muhjidin (2006), tertulis bahwa “hasil analisa abu umumnya unsur-unsur mayor dalam abu atau batuan sebagai bentuk oksidanya yang dapat dibagi menjadi tiga golongan (dalam hal ini istilah asam dan basa menurut definisi dari ahli geologi bukan istilah dari ahli kimia)”. Adapun tiga golongan oksida tersebut adalah :

a)  Oksida Asam : SiO₂, Al₂O₃, dan TiO₂.

b)  Oksida Basa : CaO, MgO, Fe₂O₃, dan Alkali (Na₂O + K₂O).

c)   Oksida lainnya : SO₃, P₂O₅.

        

         Selain unsur-unsur mayor juga terdapat unsur-unsur minor dalam abu batubara (yang dimasukkan dalam kategori oksida lainnya), serta terdapat unsur runut (trace elements) seperti Sb, Be, Cu, U, Ge dan sebagainya. 

         Untuk mengetahui apakah abu yang dihasilkan masuk kedalam batubara jenis lignit atau bituminus, dapat ditentukan dari perbandingan kandungan CaO, MgO dan Fe₂O₃. Abu lignit jika (CaO + MgO)/Fe₂O₃ > 1,0 dan abu bituminus jika (CaO + MgO)/Fe₂O₃ < 1,0

         Slagging menunjukkan berakumulasinya kerak (endapan) yang meleleh atau lengket pada permukaan pemindah panas (heat transfer surface) yang terletak di dalam ruang pembakaran. Faktor slagging dari abu digunakan untuk meramalkan derajat pembentukan kerak slag meleleh pada dinding tungku pembakaran. Faktor slagging (Rs) dari abu batubara jenis bituminus dihitung menggunakan rumus :

Dalam persamaan ini, Basa/Asam yang dinyatakan dalam persen berat, menunjukkan suhu leleh dan viskositas slag, sedangkan persen S (belerang) menunjukkan banyaknya pirit yang ada dalam batubara dan akan mempengaruhi keadaan oksidasi dari besi dalam slag. Potensi slagging untuk abu pada batubara bituminus adalah dalam tabel 2.5, sedangkan faktor slagging untuk abu pada batubara lignit dihitung dari hasil penentuan AFT, yaitu :

Dimana :

Rs adalah faktor slagging, dan r/o adalah reduksi/oksidasi

Untuk batubara lignit dan bituminus, persamaan faktor slagging dapat menggunakan besaran suhu viskositas.

         Fouling didefinisikan sebagai bentuk endapan abu yang menahan pemindahan panas atau menghalangi aliran gas-gas kebagian-bagiannya. Ada tiga jenis fouling yang dapat dibedakan yaitu fused-slag deposits yang terbentuk pada permukaan yang terkena pemindahan panas radiasi (dinding tungku dan superheater), high-temperature bonded deposits yang terbentuk pada permukaan panas konveksi di daerah superheater, dan low-temperature deposits yang terbentuk pada permukaan panas konveksi di daerah economizer dan air heater.

         Fused-slag merusak oksida logam pelindung pada permukaan, jadi akan mempercepat terjadinya oksidasi. Zat pengikat dalam high-temperature deposits umumnya berasal dari logam-logam alkali seperti NaCl, KCl dan sebagainya. Low-temperature deposits disebabkan oleh mengembunnya uap air dan penangkapan fly ash (abu terbang). Faktor fouling (Rf) dari abu batubara jenis bituminus dihitung menggunakan rumus :

Potensi fouling untuk abu lignit dapat didasarkan pada kandungan Na₂O dengan ketentuan sebagai berikut :

1.  Jika CaO + MgO + Fe₂O₃ > 20% abu batubara

      Na₂O < 3, potensi           fouling rendah

      3 < Na₂O < 6, potensi fouling menengah sampai tinggi

      6 < Na₂O, potensi           fouling berat

2. Jika CaO + MgO + Fe₂O₃ < 20% abu batubara

      Na₂O < 1,2, potensi fouling rendah sampai menengah

      1,2 < Na₂O < 3, potensi fouling tinggi

      3 < Na₂O, potensi fouling berat