03. Revisi Ke 2 Buku Training Karyawan Baru

DEPARTEMENT PRODUKSI

EDISI REVISI FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan PT. Cahaya Fajar Kaltim CFK #1 & #2

Ditulis Oleh, Nur Ali Said SPV. Perencanaan dan Transaksi Energi

Penanggung jawab, Rosibel Ompusunggu Manajer Operasional

MATERI 1 : COAL HANDLING SYSTEM MATERI 2 : WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM MATERI 3 : BOILER MATERI 4 : TURBIN DAN GENERATOR

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim

PENGANTAR PENULIS dan SEKILAS SEJARAH CFK UNIT 1&2 PENGANTAR PENULIS Alhamdulillah, dengan mengucap syukur kepada Allah SWT, buku materi Pelatihan

Operator DCS CFK unit 1&2 telah selesai, kami menyadari bahwa buku tersebut jauh dari sempurna sehingga masukan dan saran sangat membantu untuk melengkapinya. Buku tersebut kami terbitkan dengan tujuan agar menjadi pegangan awal bagi karyawan saat masuk menjadi Operator DCS CFK unit 1&2 dengan harapan mempermudah dan mempercepat transfer pengetahuan akan unit. Terima kasih…

Penulis Nur Ali Said

SEKILAS SEJARAH CFK UNIT 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim adalah sebuah perusahaan yang bergerak dalam bidang

ketenagalistrikan berdiri sejak tanggal 26 Maret 2003, dengan mengawali mendirikan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang mempunyai kapasitas 2 X 22,5 MW di daerah Desa Tanjung Batu Kecamatan Tenggarong Seberang Kabupaten Kutaikartanegara Propinsi Kalimantan Timur. Selanjutnya dikenal dengan CFK Unit 1 dan Unit 2. Pada tanggal 29 Agustus 2008 Pukul 23:55 WITA sampai dengan tanggal 02 September 2008 Pukul 23:55 WITA terhitung 96 (4 x 24) jam CFK Unit 2 telah berhasil menjalankan test daya keandalan netto atau di kenal dengan Net Dependable Dep endable Capacity (NDC) Test. Sedangkan pada unit 1 telah berhasil dilaksanakan pada tanggal 04 Desember 2008 Pukul 02:24 WITA sampai dengan 08 Desember 2008 Pukul 02:25 WITA. Sehingga pada tanggal 19 Desember 2008, PLTU CFK Unit 1 dan Unit 2 telah dinyatakan Laik Operasi dari PT. PLN (Persero) Jasa Sertifikasi. Pada Tanggal 20 Desember 2008 telah ditetapkan sebagai tanggal Commercial Operating Date (COD / commercial on date) yaitu pengoperasian secara komersial untuk

PLTU CFK 2 x 22,5 MW Tanjung Batu Kalimantan Timur unit 1 dan unit 2 oleh PT. PLN (Persero).

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

P a g e | i

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim DAFTAR ISI

MATERI 1 COAL HANDLING SYSTEM

1.1. 1.2. 1.3. 1.4.

Pendahuluan .................................................................................................................... .................................................................................................................................. .............. 1 Spesifikasi Unit Coal Handling System ........................................................................................... ........................................................................................... 1 Coal handling system (Sistem PLC) ................................................................................................ 3 Alur Koordinasi Bagian Coal Handling Dengan Bagian Terkait ....................................................... 3 MATERI 2 WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM

2.1

2.2

2.3

Water Treatment Plant .................................................................................................................. .................................................................................................................. 4 A. Landasan Teori ....................................................................... ......................................................................................................................... .................................................. 4 1. Air ............................................................................................................. ...................................................................................................................................... ......................... 4 2. Proses Water Treatment ............................................................ ................................................................................................... ....................................... 5 B. Spesifikasi Unit Water Treatment Plant PT. CFK ..................................................................... 6 C. Proses Water Treatment Plant PT. CFK ................................................................................... 7 Laboratorium Laboratorium.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 9 A. Landasan Teori ....................................................................... ......................................................................................................................... .................................................. 9 a. Parameter-parameter Parameter-parameter Air ......................................................................... .................................................................................................. ......................... 9 b. Parameter Bahan Bakar (Batubara) ................................................................................ ................................................................................ 10 B. Analisa-analisa Analisa-analisa Laboratorium Laboratorium ................................................................................................ 11 Alur Koordinasi Bagian WTP-Lab Dengan Bagian Lain ................................................................. ................................................................. 11 MATERI 3 BOILER DAN ELEKTROSTATIC ELEKTROSTATIC PRESIPITATOR (ESP)

3.1

3.2 3.3

3.4

Landasan Teori .................................................................. ............................................................................................................................. ........................................................... 12 A. Mengenal Boiler ........................................................ .................................................................................................................... ............................................................ 12 1. Sistem Bahan Bakar......................................................... ......................................................................................................... ................................................ 12 2. Sistem Udara dan Gas Buang (Flue Gas and Air System) ................................................ 14 3. Sistem Air Umpan (Water System) ................................................................................. 14 4. Sistem Steam (Steam system)............................................................... ......................................................................................... .......................... 15 5. Sistem Ash Handling (Ash Handling System)................................................................... 15 B. Dasar-dasar Pembakaran Pembakaran ........................................................................................ ....................................................................................................... ............... 16 1. Prinsip Pembakaran Pembakaran Sempurna ............................................................. ....................................................................................... .......................... 16 2. Proses Pembakaran Secara Kimia ................................................................................... ................................................................................... 17 3. Kebutuhan Udara ............................................................................................................ ............................................................................................................ 18 4. Gas Buang Hasil Pembakaran Pembakaran................................................................... .......................................................................................... ....................... 19 Spesifikasi Unit Boiler PT. Cahaya Fajar Kaltim ........................................................................... ............................................................................. 20 Alur Proses Boiler PT. Cahaya Fajar Kaltim .................................................................................. 23 a. Alur Air System ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... 24 b. Proses Aliran Gas Buang (Flue Gas System) .......................................................................... 25 c. Alur Bahan Bakar (Mill System) ............................................................................................ .............................................................................................. 25 d. Alur Water System................................................................. ................................................................................................................. ................................................ 26 e. Alur Steam System................................................................. ................................................................................................................. ................................................ 27 Alur Koordinasi Bagian Boiler Dengan Bagian Lain .................................................................... ...................................................................... 27 MATERI 4 TURBIN DAN GENERATOR

4.1

Pendahuluan .................................................................................................................... ................................................................................................................................ ............ 28 A. Prinsip Kerja Turbin Uap U ap ................................................................... ........................................................................................................ ..................................... 28 B. Generator ................................................................... .............................................................................................................................. ........................................................... 29 C. Exiter ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 31 D. AVR (Automatic Voltage Regulator) ...................................................................................... ...................................................................................... 32 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

P a g e | ii

4.2 4.3

4.4

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim Spesifikai Unit Turbin CFK Unit #1 dan #2 .......................................................... .................................................................................... .......................... 33 Flow Proses Turbin dan Generator PT. CFK Unit #1 dan #2 ......................................................... ......................................................... 38 A. Main Steam System ............................................................................................................... ............................................................................................................... 39 B. Condensate dan Heater System ............................................................................................ ............................................................................................ 40 C. Turbin dan Generator System ............................................................................................... ............................................................................................... 41 Alur Koordinasi Bagian Turbin dan Generator Dengan Bagian Lain Dept. Produksi .................... 42 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................ ....................................................................................................................... 43

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

P a g e | iii


MATERI 1 COAL HANDLING SYSTEM 1.1. PENDAHULUAN.

PLTU CFK (Cahaya Fajar Kaltim) merupakan pembangkit listrik tenaga uap dengan menggunakan bahan bakar batu bara. Batu bara sebagai bahan bakar utama yang dipakai di unit pembangkitan memerlukan penanganan yang baik. Sistem penanganan batu bara ini disebut Coal Handling System dan tujuan akhir dari sistem ini adalah tercapainya pengisian coal bunker secara optimal dan kontinyu. Coal Handling System meliputi sistem transportasi batu bara dari dermaga menuju ke stock pile/Coal Storage dan sampai ke Coal Bunker . Coal Handling System di CFK menggunakan Belt Conveyor System Conveyor System. 1.2. SPESIFIKASI UNIT COAL HANDLING SYSTEM 1. Conveyor #1 Electromotor Daya 45 Current 84.2/48,6 Tegangan 380 Speed 1480

Gear Box

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

1200

mm

1 / 30

2. Conveyor #2 Electromotor Daya 55 Current 103/59,5 Tegangan 380 Speed 1480

Gear Box

KW A Volt rpm

Rasio

Belt Conveyor

Lebar

1200

mm

panjang

118

m

1 / 30

3. Conveyor #3 (Tripper Coal Yard / Stock Pile) Electromotor

Daya Current Tegangan Speed

head Pully 22 43.2/24.9 380 1470

Gear Box head pulley & tripper

tripper

7,5 15,4/8,9 380 1460

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

1200

mm

1 / 30

4. Conveyor Gantry Electromotor Daya 22 Current 24,5/42,5 Tegangan 380 Speed 1470

Gear Box

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

1200

mm

1 / 30

5. Conveyor #4 Electromotor Daya 22 Current 24,9/43,2 Tegangan 380 Speed 1470

Gear Box

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

1200

mm

1 / 30

Page | 1 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 6. Conveyor #5 A & B Electromotor 15 22 Current 30.1/17.4 Tegangan 380 Speed 1460

Gear Box

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

800

mm

1 / 30

7. Conveyor #6 A & B Electromotor Daya 22 Current 24,5/42,5 Tegangan 380 Speed 1470

Gear Box

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

800

mm

1 / 30

8. Conveyor Bypass A & B Electromotor Daya 22 Current 24,5/42,5 Tegangan 380 Speed 1470

Gear Box

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

800

mm

1 / 30

9. Crusher A & B Electromotor Daya 75 Current 139,6/80,6 Tegangan 380 Speed 1470

KW A Volt rpm

10. Conveyor #7 A & B Electromotor Daya 22 Current 43,2/24,9 Tegangan 380 Speed 1470

Gear Box

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

800

mm

1 / 30

11. Conveyor #8 A & B Electromotor Daya 37 Tegangan 380 Speed 1470

Gear Box

KW Volt rpm

Rasio

1 / 30

Belt Conveyor

Lebar

800

mm

12. Conveyor #9 A & B Electromotor

Daya Current Tegangan Speed

head Pully 15 30,3/17,5 380 1460

Gear Box head pulley & tripper

tripper

7,5 15,4/8,9 380 1460

KW A Volt rpm

Belt Conveyor

Lebar Rasio

800

mm

1 / 30


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 1.3. VIEW COAL HANDLING SYSTEM (SISTEM PLC)

Gambar 1.1. View Control Coal handling System. Batu bara dari ponton yang bersandar di dermaga CFK, selanjutnya akan dilakukan draft awal oleh pihak surveyor independent untuk memperkirakan tonase batu bara yang datang. Kemudian pembongkaran akan dilakukan dengan alat berat yaitu excavator, melalui conveyor #1, #2 dan #3 (conveyor pembongkaran/unloading), sampai dengan tempat penyimpanan batu bara (Coal Storage/Stock pile). Selama proses pembongkaran akan dilakukan pengambilan sampling sampling batu bara untuk untuk menentukan kualitas kualitas yang diterima. Dan setelah proses pembongkaran akan dilakukan draft akhir (Final Draft) dari pihak surveyor independent yang awal melakukan draft tersebut, untuk mengkoreksi nilai plus atau minus dari data hasil draft awal atau menetapkan hasil tonase yang sebenarnya. Dari coal storage dengan menggunakan alat berat excavator atau whee loader, batu bara dituangkan ke dalam hopper kemudian ditransfer melalui conveyor #4 atau menggunakan conveyor By Pass untuk proses selanjutnya perhatikan gambar 1.1 view control coal handling system. Untuk proses start pengisian batu bara di coal bunker, proses diawali dengan menentukan coal bunker dari boiler unit #1 dan #2 yang akan di isi. Karena system interlock pada coal handling system, start conveyor diawali dengan menjalankan conveyor #9 (A & B) kemudian conveyor #8 (A & B) selanjutnya unit crusher dan conveyor #7 (A & B), kemudian conveyor bypass. Atau dapat juga dari conveyor #7 (A & B) kemudian conveyor #6 (A & B) lalu conveyor #5 (A & B) apabila menggunakan conveyor #4. 1.4.

ALUR KOORDINASI BAGIAN COAL HANDLING DENGAN BAGIAN TERKAIT

Unloading/A2B (Alat-alat berat) LAB

Kualitas Batu Bara Ponton

Pembongkaran Batu Bara Ponton Pengisian Coal Bunker

COAL HANDLING

BOILER Level Coal Bunker Kritis /Blending Batu Bara

Gambar 1.2. Alur koordinasi bagian coal handling dengan bagian terkait. Page | 3 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017


MATERI 2 WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM LABORATORIUM

2.1. WATER TREATMENT PLANT. A. LANDASAN TEORI. I. AIR Air yang digunakan untuk pengisi ketel/boiler di PLTU haruslah memenuhi standart yang dibutuhkan, yaitu yang bebas dari kontaminan-kontaminan yang dapat menimbulkan masalah masalah korosi maupun deposit pada pipa boiler dan turbin. a. Siklus air. Air murni dengan rumus H2O mempunyai sifat sebagai pelarut zat-zat yang sangat baik. Sehingga dalam keadaan di alam bebas, jarang mendapatkan kondisi air yang murni. Selain itu ketidakmurnian dari air disebabkan siklus air atau siklus hidrologi. Kontaminan air terdiri dari kandungan zat padat, cair dan gas.

SO2

O2 N2 Co2

H2O

NaCl MgSO4 CaCl3 Ca(HCO3)2

Laut

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi b. Kandungan – kandungan air Kandungan Zat Padat Air yang meresap ke dalam tanah akan melarutkan sebagian dari batubatuan dan tanah serta garam-garam mineral yang ada dalam tanah. Diantara garam-garam mineral yang larut adalah :  Natrium Klorida (NaCl)  Kalsium Bikarbonat (Ca(HCO3)2)  Kalsium Klorida (CaCl2)  Magnesium Bikarbonat (Mg(HC)3)2)  Magnesium Sulfat (MgSO4) Sedangkan yang tidak larut berupa suspensi, seperti tanah liat, silika dan lain-lain. Kandungan Zat Cair Seringkali air tercemar oleh tumpahan minyak atau dari kebocoran tangki minyak atau dari tangki kapal. 




FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 

Kandungan Gas Pada waktu hujan turun, gas-gas yang ada diudara akan ikut terlarut di dalamnya. Gas-gas tersebut adalah Oksigen (O2), Karbon Dioksida (CO2), Belerang Dioksida (SO2) dan lain-lain. Gas-gas yang terlarut ini dapat menyebabkan air bersifat korosif karena terbentuk asam.

II. PROSES WATER TREATMENT. a. Proses Pendahuluan (Pretreatment ) Suspended solid dapat dihilangkan melalui proses klarifikasi (penjernihan) dengan menggunakan clarifier . Klarifikasi adalah proses pretreatment air air permukaan untuk menghilangkan suspended solid dengan tahap – tahap sebagai berikut :  Koagulasi adalah proses penambahan bahan kimia (koagulan) untuk membentuk gumpalan (flok) yang selanjutnya dipisahkan pada proses flokulasi. Bahan kimia yang digunakan adalah alumunium sulfat atau PAC.  Flokulasi Adalah proses penambahan bahan kimia (Flokulan) Untuk membentuk gumpalan-gumpalan (flok) dengan ukuran lebih besar sehingga mempercepat terjadinya pengendapan.  Sedimentasi adalah suatu mekanisme dimana partikel yang sudah cukup besar tersebut akan mengendap dan turun kebawah permukaan air yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi.  Proses filtrasi Proses ini khusus untuk menghilangkan zat padat tersuspensi yang masih tersisa setelah pengendapan/sedimentasi. Proses filtrasi bertujuan untuk menahan zat-zat tersuspensi (suspended matter ) dalam suatu fluida dengan cara melewatkan fluida tersebut melalui tangki pasir silika (Sand Filter). b. Proses Demineralisasi. Demineralisasi bekerja menurut prinsip penukaran ion. Instalasi demin plant umumnya terdiri dari dua buah tangki penukar ion, yaitu tangki kation untuk menukar ion H+ dan tangki anion untuk menukar ion OH-. Cara kerja demin plant adalah sebagai berikut :  Cation menukar ion-ion positif dalam air seperti Ca, Mg, Na dengan ion H+  Air yang keluar dari cation bersifat asam  Anion menukar ion-ion negatif dalam air seperti Cl, SO4, SiO2 dengan ion OH Jika kadar hardness dalam cation > 1 ppm atau pH > 5 dikatakan unit sudah jenuh  Jika kadar silica dalam anion > 5 ppm atau pH < 7 dikatakan unit sudah jenuh  Jika unit sudah jenuh perlu dilakukan regenerasi agar proses pertukaran ion tetap berlangsung dengan baik.  Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada masing-masing unit. Regeneran untuk cation adalah HCl (kandungan 32%) dan untuk anion NaOH (kandungan 48%). Proses regenerasi : Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui tangki cation atau anion sampai air keluarannya bersih Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air secara perlahan untuk menghilangkan regeneran dalam resin 




FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk menghilangkan sisa regeneran sebelum dioperasikan (service).



++

Ca Mg++ + Na + K ++ Fe Cu+

CO3- HCO3 Cl-SO4 -SiO2 NO3

Udara + CO 2

CATION

ANION

Udara

MIXED BED

AIR

H

+

OH

-

OH

DEGASIFIER

-

+

H

H2O -+ H CO3

HCO3-

Cl SO4- SiO2- NO3-

+

H

CO3- -

+

-

H OH

HCO3-

Demin Water +

-

H OH

Cl -SO4 -SiO2 NO3

Gambar 2.2. Penukaran Ion-Ion pada Proses Demineralisasi B. SPESIFIKASI UNIT WATER TREATMENT PLANT PT CFK. I. WATER CLARIFIER a. SAND FILTER TANK c. Quantity : 4 Units 3 Volume : 31.77 m Diameter : 2.280 cm b. BUFFER STORAGE TANK d. Quantity : 1 Unit Volume : 34.5 m3 Diameter : 2.280 cm II. DEMIN PLANT a. ACTIVE CARBON FILTER Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Vertical Pressure Type 3 Service Flowrate : 60 m /h Operation Mode : Semi Automatic Dimension : Ø 2.380 mm x 3.600 mm Design Pressure : 5 bar

CLARIFIER Quantity : 4 Sets Volume : 40.1 m3 CLEAN WATER TANK Quantity : 2 Units Volume : 1.100 m3

b. WATER CARTRIDGE FILTER Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Vertical, Cylindrical Service Flowrate : 60 m3/h Micron : 10 / 20 micron Material : Stainless Steel frame


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim c.

SAC (STRONG ACID CATION) Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Up – Current Regeneration Regeneration 3 Capacity : 60 m /h Operation Mode : Semi Automatic Dimension : Ø 2.380 mm x 3.600 mm Design Pressure : 5 bar Resin Type : SAC Resin ( Uniform Bead Size, Gel Type ) Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 1200H ) Regenerant : 32% HCl Reg. Consump : 800 – 1000 kg/cycle Reg. Feeding : By ejector d. DEGASIFIER Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Packed Column Capacity : 60 m3/h e. SBA (STRONG BASE ANION) Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Up – Current Regeneration Regeneration 3 Capacity : 60 m /h Operation Mode : Semi Automatic Dimension : Ø 2.380 mm x 3.600 mm Design Pressure : 5 bar Resin Type : SBA Resin ( Uniform Bead Size, Gel Type ) Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 4200CL ) Regenerant : 48% HCl Reg. Consumption : 550 – 750 kg/cycle Reg. Feeding : By ejector f. MIXBED Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Co – Current Regeneration Regeneration 3 Capacity : 60 m /h Operation Mode : Semi Automatic Dimension : Ø 1.500 mm x 3.000 mm Design Pressure : 5 bar Resin Type : Strong Acid Cationic and Strong Base Anionic Resin Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 4200CL ) Regenerant : 48% HCl ( 250 – 400 kg ) , NaOH 32% ( 450 –600 kg ) Reg. Feeding : By ejector g. WATER DEMIN TANK Quantity : 1 Set Type : Vertical, Cylindrical Capacity : 200.000 Litress Material : Carbon Steel

C. PROSES WATER TREATMENT PLANT PT. CFK. Secara singkat proses water treatment plant pada PT. Cahaya Fajar Kaltim adalah sebagai berikut : air sungai Mahakam dipompakan dengan CCWP (Circulating Cooling Water Pump) dari inject line CCWP dengan memanfaatkan tekanan CCWP atau dengan bantuan pompa lamella, air kemudian masuk ke statistic mix tank sebelumnya diinject


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim kan chemical caustic soda (NaOh) terlebih dahulu sebagai koreksi pH, selanjutnya air masuk ke mix tank dan di inject secara continyu flokulan dan PAC, air mengalir ke Lamela/clarifier secara otomatis akan terjadi endapan. Kemudian air masuk ke buffer tank dan dipompakan ke sand filter selanjutnya masuk ke clean water tank. Untuk tahapan demineralisasi selanjutnya air dari clean water tank di pompakan dengan ACF pump kemudian masuk ke tanki ACF (Active Carbon filter) selanjutnya masuk ke catridge filter. Kemudian secara ber-urut air masuk ke tanki Kation, tanki Degasifier, dengan pompa degasifier air masuk ke tanki Anion, tanki MIxbed, dan ditampung di Tanki Demin. Dengan pompa demin air akan di suplay ke deaerator. Untuk lebih jelas nya perhatikan gambar sebagai berikut :

l i

From Raw Water Tank

SBA DEGASIFIER MIXBAD

DEMIN TANK

ACF

SAC

Gambar. 2.3. Proses Water Treatment PT. Cahaya Fajar Kaltim Page | 8 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 2.2. LABORATORIUM. A. LANDASAN TEORI. Pada PLTU CFK kualitas air dan bahan bakar (batu bara) sangat diperlukan dan diperhatikan, sehingga perlu adanya parameter-parameter yang harus dijaga agar PLTU dapat beroperasi dengan baik. a. Parameter-parameter air. Berikut adalah beberapa komponen sebagai parameter yang harus dijaga di dalam kandungan air untuk menghindarkan dari masalah-masalah masalah-masalah yang ditimbulkan. No

Komponen

Rumus

Masalah yang ditimbulkan

1 Turbidity

Tidak ada

Air menjadi keruh, membentuk deposit pada pipa-pipa, alat-alat, ketel dan lain-lain

2 Hardness (kesadahan)

Kalsium dan magnesium yang dinyatakan sebagai CaCO3

Membentuk Scale Scale / kerak pada sistem sistem penukar panas, ketel, pipa.

3 Alkalinity (alkalinitas)

Bikarbonat (HCO3) Karbonat (CO3) Hidroksida (OH) Dinyatakan sebagai CaCO3

Timbul buih (foam) dan carry over (lolosnya) (lolosnya) padatan terlarut ke dalam uap panas mengakibatkan mengakibatkan karatan pada pipa ketel, bikarbonat dan karbonat menghasilkan CO2 dalam uap panas, sehingga bersifat korosif.

4 pH

Konsentrasi ion hydrogen pH = -log (H+)

Korosi

5 Silika

SiO2

Membentuk kerak di pipa boiler dan sudu-sudu turbin

6 Besi

Fe2+ (ferro), Fe3+

Terbentuk deposit pada pipa-pipa dan boiler

7 Minyak

Dinyatakan sebagai oil atau atau Ichloroform extractible matter

Terbentuk kerak, lumpur dan buih dalam ketel

8 Oksigen

O2

Korosi

9 Konduktivitas

Konduktivitas yang tinggi maka sifat korosi makin tinggi

Tabel. 2.1. Parameter komponen di dalam air dan masalah yang ditimbulkan Kotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung dari kualitas air umpan, proses pengolahan yang digunakan dan prosedure pengoperasian pada boiler. Sebagai aturan umum semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitasnya terhadap kotoran. REKOMENDASI BATAS AIR UMPAN (IS 10392, 1982) 2 2 2 Faktor Hingga 20 Kg/cm 21 - 39 Kg/cm 40 - 59 Kg/cm Total Besi (maks.) ppm 0.05 0.02 0.01 Total Tembaga (maks.) ppm 0.01 0.01 0.01 Total Silika (maks.) ppm 1.0 0.3 0.1 Oksigen terlarut (maks.) ppm 0.02 0.02 0.01 Residu hidrasin ppm 0.02 – 0.04 o pH pada 25 C 8.8 – 9.2 8.8 – 9.2 8.2 – 9.2 Kesadahan ppm 1.0 0.5 Tabel. 2.2. Rekomendasi batas air umpan Page | 9 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim REKOMENDASI BATAS AIR BOILER (IS 10392, 1982) Faktor Hingga 20 Kg/cm2 21 - 39 Kg/cm2 TDS, ppm 3000 - 3500 1500 - 2500 Total padatan besi terlarut ppm 500 200 o Konduktivitas listrik spesifik pada 25 C (mho) 1000 400 Residu fosfat ppm 20 - 40 20 - 40 o pH pada 25 C 10 – 10.5 10 – 10.5 Silika (maks.) ppm 25 15 Tabel. 2.3. Rekomendasi batas air boiler.

40 - 59 Kg/cm2 500 – 1500 150 300 15 – 25 9.8 – 10.2 10

b. Parameter bahan bakar (Batu Bara) Terdapat dua metode untuk menganalisis batu bara: analisis ultimate dan analisis proximate. Analisis ultimate menganalisis seluruh elemen komponen batu bara, padat atau gas dan analisis proximate meganalisis hanya fixed carbon, bahan yang mudah menguap, kadar air dan persen abu. Analisis ultimate harus dilakukan oleh laboratorium dengan peralatan yang lengkap, sedangkan analisis proximate dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana. Analisa Proximate. Analisis proximate menunjukan persen berat dari fixed carbon, bahan mudah menguap, abu, dan kadar air dalam batu bara. 



Fixed Carbon Fixed carbon bertindak sebagai pembangkit utama panas selama pembakaran.

Kandungan utamanya adalah karbon tetapi juga mengandung hidrogen, oksigen, sulfur dan nitrogen yang tidak terbawa gas. Fixed carbon memberikan perkiraan kasar terhadap nilai panas batubara 

volatile matter

Bahan yang mudah menguap (volatile matter) : Bahan yang mudah menguap dalam batu bara adalah metan, hidrokarbon, hydrogen, karbon monoksida, dan gasgas yang tidak mudah terbakar, seperti karbon dioksida dan nitrogen. Bahan yang mudah menguap merupakan indeks dari kandungan bahan bakar bentuk gas didalam batu bara. Kandungan bahan yang mudah menguap berkisar antara 20 hingga 35% (UNEP, 2006). Bahan yang mudah menguap berbanding lurus dengan peningkatan panjang nyala api, dan membantu dalam memudahkan penyalaan batu bara.  Kadar abu Abu merupakan kotoran yang tidak akan terbakar. Kandungannya berkisar antara 5% hingga 40% (UNEP, 2006). Abu mempengaruhi efisiensi pembakaran, dan efisiensi boiler.  Kadar air Kadar air akan menurunkan kandungan panas per kg batu bara, dan kandungannya berkisar antara 0,5 hingga 10% (UNEP, 2006). Kadar air meningkatkan kehilangan panas, karena penguapan dan pemanasan berlebih dari uap.  Kadar Sulfur Pada umumnya berkisar pada 0,5 hingga 0,8% (UNEP, 2006). Sulfur mengakibatkan korosi pada cerobong (chimney/stack) dan peralatan lain seperti pemanas udara dan economizers. Parameter

Kadar air Abu Volatile matter Fixed Carbon

India 5.98 38.63 20.70 34.69

Batu Bara di Negara Indonesia 9.43 13.99 29.79 46.79

Afrika Selatan 8.5 17 23.28 51.22

Tabel. 2.4. Analisa Proximate untuk berbagai batu bara (dalam persen) Page | 10 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 

Analisa ultimate Analsis ultimate menentukan berbagai macam kandungan kimia unsur-

unsur seperti karbon, hidrogen, oksigen, sulfur, dll. Analisis ini berguna dalam penentuan jumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran. Batu bara (%)

Parameter

India 5.98 38.63 41.11 2.76 1.22 0.41 9.89

Kadar Air Bahan Mineral (1,1 x Abu) Karbon Hidrogen Nitrogen Sulfur Oksigen T

Indonesia 9.43 13.99 58.96 4.16 1.02 0.56 11.88

abel. 2.5. Analisis ultimate untuk berbagai jenis batu bara. B. ANALISA-ANALISA LABORATORIUM I. ANALISA AIR Pada PLTU PT. Cahaya Fajar Kaltim untuk analisa air meliputi : a. Analisa kualitas air Boiler antara lain : Feed Water : pH (dengan standart 8,8 – 9,2), TH (dengan standart <2µmol/l), Conductivity (dengan standart < µs/cm), SiO2 (dengan standart <20ppb), Fe (dengan standart <50µg/l), Cu(dengan standart <10 µg/l) 3Boiler water : pH (dengan standart 9.0 – 11), PO4 (dengan standart 5 – 15 mg/l), Conductivity (dengan standart <400 µs/cm), SiO2 (dengan standart <2 mg/l) Main steam : pH (dengan standart 8.5 – 9.2), Na (dengan standart <15µg/kg), SiO2 (dengan standart 20 µg/kg) b. Kualitas air kondensat, antara lain : pH (dengan standart 8.5 - 9.2), TH (dengan standart <2 µmol/l), dan SiO2 (dengan standart <20 µg/l). II. ANALISA BATU BARA Untuk analisa batu bara terdiri dari berbagai sampel antara lain : a. Batu bara ponton : adalah analisa yang digunakan untuk menentukan kualitas batu bara yang datang dan dilakukan analisa pada saat dilakukan pembongkaran. Analisa meliputi, Kalory batu bara (arb/as received basis) dan analisa proximate. b. Batu bara coal feeder : adalah analisa untuk menentukan kualitas aktual batu bara yang terpakai, dengan hanya menentukan besaran nilai kalory. 





2.3. ALUR KOORDINASI BAGIAN WTP-LAB. DENGAN BAGIAN LAIN.

Unloading/A2B (Alat-alat berat) Pengambilan Pengambilan sampling batu bara ponton

Start stop TURBIN

demin Pump

Kualitas air & batu bara WTP

LAB.

BOILER Perlakuan Blowdown

Kualitas air condensate Gambar 2.4. Alur Koordinasi WTP-Lab PT. CFK Dengan bagian produksi terkait. Page | 11 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017


MATERI 3 BOILER DAN ELEKTRO STATIC PRECIPITATOR (ESP)

3.1. LANDASAN TEORI A. MENGENAL BOILER. Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat perangkat mesin yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan memanfaatkan panas dari hasil pembakaran bahan bakar (batu bara). Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut dengan water tube boiler. Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut dengan steam generator (pembangkit uap) mengingat arti kata boiler hanya pendidih, sementara pada kenyataannya dari boiler dihasilkan uap superheat bertekanan bertekanan tinggi. Sistem boiler terdiri dari : sistem bahan bakar, sistem udara, sistem air umpan, sistem steam, dan sistem ash handling. I. Sistem Bahan Bakar (Fuel System) Jenis PLTU batu bara dibedakan berdasarkan proses pembakarannya, yaitu a. PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Bubuk/Serbuk (Pulverized Coal Combustion/ PCC Boiler ), ), Pada PCC, batu bara digiling terlebih dahulu dengan menggunakan coal pulverizer (fan (fan mill/coal mill ) sampai berukuran 200 mesh (diameter 74 μm), kemudian bersama – sama dengan udara pembakaran disemprotkan ke ruang bakar (furnace) boiler untuk dibakar. Pembakaran metode ini sensitif terhadap kualitas batu bara yang digunakan, terutama sifat ketergerusan (grindability ), ), sifat slagging, sifat fauling, dan kadar air (moisture content ). ). Batu bara yang disukai untuk boiler PCC adalah yang memiliki sifat ketergerusan dengan HGI (Hardgrove Grindability Index ) di atas 40 dan kadar fuel ratio) kurang dari 2. air kurang dari 30%, serta rasio bahan bakar ( fuel

Gambar 3.1. Boiler PCC (Pulverized Coal Combustion) Page | 12 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim b. PLTU dengan dengan Pembakaran Pembakaran Batu Bara Chain Chain Grate (Chain Grate Grate Coal-Fired Boiler)

Boiler jenis Stocker yang pembakarannya ditempatkan diatas rantai seperti rantai tank yang berjalan (Chain Grate/Travelling Grate Boiler ). ). Batu bara diumpankan ke ujung grate baja yang bergerak. Ketika grate bergerak sepanjang tungku, batu bara terbakar sebelum jatuh pada ujung sebagai abu. Diperlukan tingkat keterampilan tertentu, terutama bila menyetel grate, damper udara dan baffles, untuk menjamin pembakaran yang bersih serta menghasilkan seminimal mungkin jumlah karbon yang tidak terbakar dalam abu. Ukuran batu bara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan terbakar sempurna pada waktu mencapai ujung grate.

c.

Gambar 3.2. Chain Grate Coal-Fired Boiler

PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Mengambang (Fluidized Bed Combustion/FBC) . Pada pembakaran dengan metode FBC, batu bara diremuk terlebih dulu dengan menggunakan crusher sampai berukuran maksimum 25 mm. butiran batu bara dijaga agar dalam posisi mengambang, dengan cara melewatkan angin berkecepatan tertentu dari bagian bawah boiler . Keseimbangan antara gaya dorong ke atas dari angin dan gaya gravitasi akan menjaga butiran batu bara tetap dalam posisi mengambang sehingga membentuk lapisan seperti fluida yang selalu bergerak. Kondisi ini akan menyebabkan pembakaran bahan bakar yang lebih sempurna karena posisi batu bara selalu berubah sehingga sirkulasi udara dapat berjalan dengan baik dan mencukupi untuk proses pembakaran. Gambar 3.3. Fluidized Bed Combustion / FBC


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim II. Sistem Udara dan Gas Buang (Flue Gas and Air system) Agar pembakaran dalam combustion chamber berlangsung dengan baik perlu didukung dengan sistem suplai udara dan sitem pembuangan pembuangan gas sisa pembakaran yang baik. Tugas ini dilakukan oleh Air and Flue Gas System. Air and Flue Gas System terdiri dari Forced Draft (FD) Fans, Induced Draft (ID) Fans, Air Heater, Secondary Air Ducts dan Flue Gas Ducts. Udara yang akan disuplai ke ruang pembakaran dipanaskan terlebih dahulu agar tercapai efisiensi pembakaran yang baik. Pemanasan tersebut dilakukan oleh Air Heater dengan cara konduksi dengan memanfaatkan panas dari gas buang sisa pembakaran di dalam furnace. Flue Gas system adalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU tidak menyebabkan polusi berlebihan pada lingkungan. Bagian dari flue gas system yang umum terdapat di semua PLTU adalah Electrostatic Precipitator (EP). Electrostatic Precipitator adalah alat penangkap abu batu bara. Sebelum dilepas ke udara bebas, gas buang sisa pembakaran batu bara terlebih dahulu melewati electrostatic precipitator untuk dikurangi semaksimal mungkin kandungan abunya. Bagian utama dari EP ini adalah housing (casing), internal parts yang terdiri dari discharge electrode, collecting plates dan hammering system, dan ash hoppers yang terletak di bagian bawah untuk menampung abu. Bagian terakhir dari flue gas system adalah stack/chimney/cerobong asap yang berfungsi untuk membuang gas sisa pembakaran.

Gambar 3.4. Electrostatic Presipitator. III. Sistem Air Umpan (Feed Water System) Siklus air merupakan suatu mata rantai rangkaian siklus fluida kerja. Boiler mendapat pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dialirkan ke turbin. Air sebagai fluida kerja diisikan ke boiler menggunakan pompa air pengisi dengan melalui economiser dan dan ditampung didalam steam drum. Economiser adalah adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum masuk ke drum. Di dalam economiser air air menyerap panas gas buang yang keluar dari superheater sebelum dibuang ke atmosfir atmosfir melalui cerobong. Peralatan yang dilalui dalam siklus air adalah drum boiler, down comer, header bawah (bottom header), dan riser. Siklus air di steam drum adalah, air dari drum turun melalui pipa-pipa down comer ke ke header bawah (bottom header ). ). Dari header bawah bawah air


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim didistribusikan ke pipa-pipa pemanas (riser ) yang tersusun membentuk dinding ruang bakar boiler. Didalam riser air mengalami pemanasan dan naik ke drum kembali akibat perbedaan temperatur. flue gas) ke air di dalam pipa-pipa boiler terjadi secara Perpindahan panas dari api ( flue radiasi, konveksi dan konduksi. Akibat pemanasan selain temperatur naik hingga mendidih juga terjadi sirkulasi air secara alami, yakni dari drum turun melalui down comer ke header bawah dan naik kembali ke drum melalui pipa-pipa riser . Adanya sirkulasi ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan terhadap pipa-pipa pemanas dan mempercepat proses perpindahan panas. Kecepatan sirkulasi akan berpengaruh terhadap produksi uap dan kenaikan tekanan serta temperaturnya. Selain sirkulasi alami, juga dikenal sirkulasi paksa ( forced forced circulation). Untuk sirkulasi jenis ini digunakan sebuah pompa sirkulasi (circulation pump). Umumnya pompa sirkulasi mempunyai laju sirkulasi sekitar 1,7, artinya jumlah air yang disirkulasikan 1,7 kali kapasitas penguapan. Beberapa keuntungan dari sistem sirkulasi paksa antara lain : Waktu start (pada saat pemanasan) lebih cepat Mempunyai respon yang lebih baik dalam mempertahankan aliran air ke pipa-pipa pemanas pada saat start maupun beban penuh. Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan  



Gambar 3.5. Gambar Natural Circulation dan Forced Circulation IV. Sistem Steam (Steam system) Pada boiler PLTU setelah air mengalami pemisahan wujud air dan steam di steam drum dengan wujud uap basah/jenuh (saturated steam) selanjutnya steam akan mengalami proses pengolahan uap lanjut melalui pipa-pipa superheater dengan memanfaatkan panas dari gas buang dari furnace. Untuk mendapatkan steam sesuai dengan temperature yang diharapkan maka pada steam system terdapat spraying water. Steam yang dihasilkan pada superheater berupa steam kering (superheated steam). Untuk mengendalikan tekanan berlebih pada system superheater dilengkapi dengan Exhaust valve dan safety valve. V. Sistem Ash Handling (Ash Handling System) Ash Handling Plant adalah peralatan bantu dari sebuah PLTU berbahan bakar batu bara untuk menampung abu sisa hasil pembakaran yang kemudian menyalurkannya


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim Ash disposal ). ketempat pembuangan akhir ( Ash ). Pada System Ash Handling abu dibagi menjadi dua yaitu Fly Ash (abu kering) dan Bottom Ash (abu basah) Ash Handling Plant mempunyai alat yang berfungsi sebagai penangkap abu sisa pembakaran, yaitu Electrostatic Precipitator (EP). Batu bara yang dialirkan ke dalam ruang bakar akan menghasilkan gas buang yang mengandung partikel abu. Sebelum dibuang ke atmosfir, gas buang yang mengandung partikel abu akan melewati suatu ruang yang di dalamnya terdapat pelat-pelat yang dapat menangkap partikel abu. Pelat tersebut dialiri arus searah (DC). Abu hasil tangkapan EP disalurkan melalui blow ash tank ke penampungan sementara (Ash silo) dengan menggunakan media udara bertekanan dari compressor, kemudian dilakukan proses pengedrainan dengan transportasi berupa dump truck ke tempat penimbunan akhir. Selain itu, Ash Handling Plant juga mempunyai peralatan yang berfungsi sebagai penampung dan penyalur abu sisa pembakaran yang berasal dari ruang bakar (furnace) yaitu SSC / Submerged Scrapper Conveyor (Bak penampung abu yang berada di bagian bawah ruang bakar). Serbuk batu bara yang dimasukan ke dalam ruang bakar sebagian tidak terbakar dan abu yang tidak terhisap oleh ID Fan akan jatuh dan ditampung di bagian bawah ruang bakar (Bottom Ash) dialirkan ke dalam bak SSC. SSC diisi air yang berasal dari discharge CWP untuk menjaga level dan temperature air, maka perlu disirkulasikan dan disupply terus menerus. B. DASAR-DASAR PEMBAKARAN. Pembakaran adalah reaksi kimia yang terjadi antara material yang dapat terbakar dengan oksigen pada volume dan temperatur tertentu. Pembakaran akan terjadi bila 3 sumber yaitu : Bahan bakar Oksigen Sumber nyala/titik api/panas   

Ketiga unsur ini biasa disebut dengan segitiga api/pembakaran. Pada kondisi tertentu, bahan bakar akan terbakar dengan sendirinya tanpa bantuan sumber penyalaan pembakaran semacam ini disebut PEMBAKARAN SPONTAN. Pembakaran spontan dapat terjadi Gambar 3.6. Segi tiga Pembakaran Pembakaran apabila terdapat oksigen yang kontak langsung dengan bahan bakar serta temperatur bahan bakar dapat disebabkan oleh tekanan atau reaksi kimia yang menghasilkan panas. I. Prinsip Pembakaran Sempurna. Kecepatan pembakaran dan efesiensi pembakaran akan tergantung pada ”tiga T”, yaitu : Time (Waktu) Setiap reaksi kimia memerlukan waktu tertentu untuk pembakaran bahan bakar harus diusahakan tetap berada pada zone pembakaran di dalam ruang bakar pada waktu yang cukup seluruh bahan bakar akan terbakar dengan sempurna. Temperatur. Supaya proses pembakaran suatu zat dapat terjadi, maka temperatur dari zat tersebut harus berada pada suatu harga tertentu yang cukup untuk memulai terjadinya reaksi pembakaran. pembakaran. Harga temperatur ini tergantung pada komposisi kimia dari masing – masing zat dan temperatur ini disebut sebagai TEMPERATUR PENYALAAN. PENYALAAN. Karena itu temperatur ruang bakar boiler harus cukup tinggi menjamin bahwa campuran bahan bakar dan udara akan mencapai temperatur penyalaannya pada zona (daerah) pembakaran. 




FEBRUARI 2017


Tabel. 3.1. Temperatur Penyalaan Untuk Berbagai Unsur Kimia. Turbulensi Oksigen di dalam udara yang dialirkan keruang bakar ada kemungkinan dapat langsung mengalir ke cerobong tanpa kontak dengan bahan bakar. Hal semacam ini dapat di hindari dengan cara memusarkan aliran udara. Turbulensi udara akan membentuk percampuran yang baik antara udara bahan bakar sehingga akan diperoleh proses pembakaran yang sempurna. Oleh sebab itu faktor T tersebut harus selalu dijaga sebab : 1. Bila temperatur ruang bakar lebih rendah dari temperatur penyalaan campuran, maka campuran tidak akan terbakar dengan baik, bahkan dapat mematikan nyala api (flame failure). 2. Bila hembusan yang terlalu kuat pada sisi masuk ruang bakar, turbulensi yang kurang baik, serta ukuran partikel bahan bakar yang terlalu besar akan menghasilkan suatu pembakaran yang kurang sempurna di dalam ruang bakar. Akhirnya, bahan bakar yang belum sempat terbakar di ruang bakar akan terbakar di luar zone pembakaran dalam ketel uap. Komplikasi selanjutnya adalah bahwa campuran bahan bakar/ udara pada ruang bakar yang volumenya besar. Sehingga dapat membentuk campuran kurus (weak mixture) yang akan meningkatkan resiko terjadinya ledakan (explosion). 

II. Proses Pembakaran Secara Kimia. Seperti diketahui bahwa unsur – unsur dalam bahan bakar dapat membentuk reaksi pembakaran dengan oksigen adalah Carbon, Hidrogen dan Sulfur. Karena itu proses pembakaran bahan bakar tidak lain adalah terbentuknya reaksi pembakaran antara ketiga unsur tersebut dengan oksigen. Reaksi pembakaran untuk ketiga unsur tersebut adalah sebagai berikut : Reaksi Pembakaran Carbon C + O2 → CO2 (pembakaran Carbon sempurna / + 33.820 KJ/Kg) C + ½ O2 → CO (pembakaran (pembakaran Carbon tak sempurna / + 10.120 KJ/Kg) Reaksi Pembakaran Hidrogen 2 H2 + O2 → 2H2O Reaksi Pembakaran Sulfur S + O2 → SO2 





Gambar 3.7. Pembakaran sempurna, yang baik dan tidak sempurna Page | 17 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017


III. Kebutuhan Udara Untuk dapat menghitung kebutuhan Oksigen dan udara teoritis bagi proses pembakaran bahan bakar, maka perlu diingat berat atom masing – masing unsur yang terlihat dalam reaksi pembakaran. Agar lebih mudah mengingat, gunakan daftar berikut :

Tabel. 3.2. Berat Atom Unsur-unsur dalam proses pembakaran Selain itu untuk menghitung kebutuhan udara teoritis maka harus diketahui komposisi dari udara. Komposisi dari udara adalah sebagai berikut : dalam satuan persen berat, udara mengandung : Oksigen = 23,2 % Nitrogen = 76,8 % dalam persen volume, udara mengandung : Oksigen = 21 % Nitrogen = 79 % Perhitungan oksigen teoritis dan udara teoritis dapat dicari persamaan berikut : Oksigen yang diperlukan untuk membakar membakar Carbon C + O2 → CO2 12 + 32 → 44 1 Kg C + 8/3 Kg O2 → 11/3 Kg CO2 Jadi untuk setiap Kg Carbon memerlukan 8/3 Kg Oksigen Oksigen yang diperlukan untuk membakar membakar hidrogen adalah : 2H2 + O2 → 2H2O 4 + 32 → 36 1 Kg H + 8 Kg O2 → 9 Kg H2O Jadi untuk setiap Kg Hidrogen memerlukan 8 Kg Oksigen Oksigen yang diperlukan untuk membakar membakar Sulfur → S + O2 SO2 32 + 32 → 64 1 Kg S + 1 Kg O2 → 2 Kg SO2 Jadi 1 Kg Sulfur memerlukan 1 Kg Oksigen Kebutuhan Oksigen total total = Kebutuhan Oksigen Oksigen untuk membakar membakar (Carbon (Carbon + Hidrogen + Sulfur) Oksigen total = 8/3 C + 8 H + S Tetapi biasanya di dalam bahan bakar juga terdapat sedikit oksigen, dianggap akan bereaksi dengan hidrogen dalam bahan bakar tersebut. Karena itu hidrogen yang bereaksi dengan oksigen yang berasal dari udara akan berkurang sebanyak 0,8. Dengan demikian kebutuhan oksigen total menjadi : 8/3 C + 8 (H – 0,8) + S Berhubung dalam satuan berat udara mengandung 23,2 %, maka kebutuhan udara teoritis = Oksigen total x 100/23,2 100/23,2 atau : Udara teoritis = 100/23,2 [8/3 C + 8 (H - 0,8) + S] Kg/Kg bb. Perbandingan campuran normal antara udara dengan batu bara serbuk/bubuk (Pulverized ) pada ketel modern berkisar antara 4 : 1 atau 5 : 1. Ini artinya campuran terdiri dari 4 atau 5 bagian udara dalam satuan berat untuk setiap bagian batu bara bubuk dalam satuan berat. Sedangkan ratio campuran ekplosif terletak pada ratio Page | 18 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim antara 8 : 1 sampai dengan 11 : 1. Adapun campuran yang paling eksplosif adalah campuran antara udara p.f pada ratio 10 : 1 IV. Gas Buang Hasil Pembakaran Pada proses pembakaran akan dihasilkan gas buang. Gas buang atau hasil pembakaran berupa CO (Carbonmonoksida), gas O2 (Oksigen), gas CO2 (Carbondioksida) dan asam. Gas CO (Carbonmonoksida) Gas CO dihasilkan dari pembakaran Carbon : dimana pembakaran berlanjut secara tidak sempurna. Dengan Reaksi kimia. C + ½ CO2 → CO + 10.120 KJ/Kg. Panas dihasilkan sekitar 10.120 KJ/Kg, sehingga ada kerugian ke rugian panas yang dibawa oleh gas buang ke cerobong. Gas O2 (Oksigen) Gas O2 pada gas buang menunjukkan adanya excess air (udara bersih) pada proses pembakaran. Kandungan O2 pada gas buang dapat digunakan untuk menentukan kesempurnaan dari pembakaran dan efesiensi dari proses pembakaran. Gas CO2 (Carbondioksida) Gas CO2 dihasilkan dari pembakaran carbon, dimana pembakaran berlangsung secara secara sempurna. Dengan Reaksi kimia. 





C

+

O2

→

CO2 + 33.820 KJ/Kg

Panas yang dihasilkan sekitar 33.820 KJ/Kg. Panas yang dihasilkan tiga kali pembakaran yang menghasilkan gas CO. 

Asam Terbentuknya zat asam pada proses pembakaran tidak dapat kita harapkan terbentuknya zat asam tersebut berasal dari pembakaran sulfur (belerang), dengan Reaksi kimia.

S + O2 → SO2 Sulfur Oksigen Sulfur dioksida Dalam proses pembakaran ketel, selalu diberikan udara lebih. Dengan demikian maka juga terdapat Oksigen lebih. Selanjutnya bila gas sulfurdioksida ini bertemu dengan oksigen yang berasal dari udara lebih, maka akan terjadi reaksi. 2 SO2

+

O2

→

2 SO3

Hasil pembakaran hidrogen adalah 2H + O2 → 2H2O. Selain itu dalam gas sisa pembakaran juga terdapat air yang berasal dari udara pembakaran maupun dari bahan bakar. Apabila H2O ini bertemu dengan SO3 akan terjadi reaksi : SO3

+

H2O

→

H2SO4 (Asam sulfat)

Asam sulfat ini bersifat sangat korosif terhadap logam sehingga sering dijumpai terjadinya korosi pada saluran gas asap p`da daerah yang temperaturnya cukup rendah dimana terjadi pengembunan H2SO4. Kerusakan ini terutama sering dijumpai pada elemen A/H sisi dingin. Selain itu, bila terbuang ke atmosfir melalui cerobong akan dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan serta hujan asam yang dapat membunuh tanaman. Dengan demikian meskipun sulfur memberikan kontribusi panas dalam proses pembakaran, tetapi sulfur juga menimbulkan dampak negatif yang merugikan. Karena itu kandungan sulfur dalam bahan bakar dibatasi dan kita tentunya akan memilih bahan bakar yang tidak mengandung sulfur bila hal ini memungkinkan. Tetapi kenyataannya hampir tidak ada bahan bakar fosil yang bebas dari sulfur. Jadi meskipun dalam jumlah yang y ang kecil, dampak negatif sulfur harus tetap kita tanggung.


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 3.2. SPESIFIKASI UNIT BOILER PT. CAHAYA FAJAR KALTIM A. Spesifikasi Umum Merk : Sichuan Type :B. Parameter Desain No Item 1 Kapasitas Steam 2 Pressure kerja Steam Drum 3 Pressure Steam di Outlet Superheater 4 Temperature Steam di Superheater 5 Temperature Feed Water 6 Temperature udara di inlet preheater 7 Temperature udara di outlet preheater 8 Exhaust flue Gas Temperature 9 Efisiensi thermal Boiler 10 Kecepatan konsumsi bahan bakar

Nilai 130 4,22 3,82 450 170 30 300 142 90.23 17.414

Satuan T/h Mpa Mpa 0 C 0 C 0 C 0 C 0 C % Kg/h

C. Dimensi No Item 1 Elevasi garis tengah drum 2 Elevasi point tertinggi 3 Elevasi operation floor 4 Cross section of furnace 5 Boiler width (jarak antara garis tengah dan kolom) 6 Boiler outer edge width (include the flatforms for soot blowers) 7 Boiler depth 8 Z1 ~ Z2 9 Z3 ~ Z4 10 Boiler outer edge depth

Nilai 30500 34620 8000 7100 x 7100 8600 ~ 19300 14700 9000 3800 ~ 21000

Satuan mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

D. Volume

No

Komponen

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Total

Steam Drum Down Comer Front-Back Water Wall Top Conection pipe di Water wall Top Conection pipe di Superheater Secondary Superheater Primary Superheater Desuperheater Upper Economizer Lower Economizer

Volume (M3) Hydro Test Normal Operasi 20 8,41 8,158 8,158 18,71 18,71 2,914 2,914 1,38 5,01 2,93 0,41 2,73 2,73 3,69 3,69 65,864 44,544

E. SPESIFIKASI MOTOR DAN FAN 1) Force Draft Fan 1.FDF # 1 Motor No Item 1 Type 2 Daya 3 Tegangan

2. FDF #2 Nilai YKK-450-6 400 6000

Satuan KW Volt Page | 20

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

4 5 6 7

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 49 Ampere 990 rpm IP 54 0,83

Arus Speed Insulation Cos

2) Induced Draft Fan 1. IDF # 1 Motor No Item 1 Merk 2 Type 3 Daya 4 Tegangan 5 Arus 6 Speed 7 Insulation 8 Cos

2. IDF #2 Nilai SIMO Y355 M2-6 185 380 347 990 IP 54 0,86

3) Cooling Gas Fan 1. CGF#1 \ \ Motor No Item 1 Type 2 Daya 3 Tegangan 4 Arus 5 Speed

Satuan

KW Volt Ampere rpm

2. CGF #2 Nilai Y2-225 54 20 380 69,9 1475

Satuan KW Volt Ampere rpm

Fan No 1 2 3 4 5

Item Merk Kapasitas Speed Pressure Daya

4) Pulveriser 1. Fan Mill # A1 4. Fan Mill # A2 Motor No 1 2 3 4 5 6

Nilai Shenyang Gauko 1900 1480 380 69,9

2. Fan Mill #B1 5. Fan Mill #B2

Item Merk Type Daya Tegangan Arus Speed

Satuan 3

M /h Rpm Volt Ampere

3. Fan Mill #C1 6. Fan Mill #C2 Nilai

Satuan

CEMF YFM360-8/990 TO 360 6000 45 746

KW Volt Ampere rpm

Fan Mill No 1 2 3

Item Merk Type

Nilai

Satuan

Chanchun Generating Equipment FMM 220.400

Inlet Temperature

350

˚C Page | 21

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

4 5 6

Outlet Temperature Kapasitas Lifting Pressure

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 120 ˚C 12 ton/h

2.160

5) Fuel Pump 1. Fuel Pump # 1 Motor No Item 1 Merk 2 Type 3 Daya 4 Tegangan 5 Arus 6 Speed 7 Insulation 8 Cos Pompa No Item 1 Head 2 Kapasitas 3 Speed 6) Cooling Fan a. 1. Cooling Fan A Motor No Item 1 Merk 2 Type 3 Daya 4 Tegangan 5 Arus 6 Speed 7 Insulation 8 Cos

Kpa

2. Fuel Pump #2 Nilai SIMO YB2 200 C2-Z 37 380/660 67,9 / 39 2950 IP 55 0,9 Nilai 450 5 2950

Satuan

KW Volt Ampere rpm

Satuan M 3 M / H Rpm

2. Cooling Fan B Nilai Y160MI-2 11 380 21,6 2930 IP 56 -

Satuan

KW Volt Ampere rpm

Fan

No 1 2 3 4 5

Item Merk Type Head Kapasitas Speed

7) Coal Feeder a. 1. Coal Feeder A Motor No Item 1 Merk 2 Type 3 Daya 4 Tegangan 5 Arus 6 Speed

2. Coal Feeder

Nilai HZ

Satuan

595 50 2900

M M3 / H Rpm 3. Coal Feeder C

Nilai WnM YVF2-11M4 4 380 8,8 2900

Satuan

KW Volt Ampere rpm Page | 22

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 8) Oil Ignition Pump a. 1. Oil Ignition Pump A Motor No Item 1 Merk 2 Type 3 Daya 4 Tegangan 5 Arus 6 Speed 7 Insulation 8 Cos Pompa No 1 2 3 4 5

Item Merk Type Head Kapasitas Speed

2. Oil Ignition Pump B Nilai YB2-200L2-2 37 380 A / 660 A 67,9/39 2950 IP55 0,9

Satuan

KW Volt Ampere rpm

Nilai HZ

Satuan

595 50 2900

M M3 / H Rpm

3.3. ALUR PROSES BOILER CFK.

Gambar.3.8. Alur Proses Boiler 130 t/h t /h PT. Cahaya Fajar Kaltim.


FEBRUARI 2017


Keterangan gambar : No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Keterangan Furnace Water Wall Bottom Ash. Steam Drum Down Comer Superior Economizer Subordinate Subordinat e Economizer First Superheater Inlet Header First Superheater Pipe First Superheater outlet Header Desuperheater / Spraying water Secondary Superheater Inlet Header Secondary Superheater Pipe Secondary Superheater Outlet Header Main Steam Header Firced Draft Fan

No 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Keterangan Subordinate Air Preheater Superior Air Preheater Hot Air Duct Cold Gas Fan Temperature Temperatu re Gas Pipe Cold Gas Fan Conveyor C9 From Coal Handling Coal Bunker Coal feeder Fan Mill Coal Coal Pipe ESP (Electro static presipitator) Induced Draft Fan (IDF) Ash Silo Chimney / Cerobong

a. Alur Air System ( Sistem Udara dan Flue Gas ). dengan FDF (Forced Draft Fan) udara masuk kemudian dipanaskan melalui pipa-pipa sub-ordinate air preheater dan selanjutnya melewati pipa-pipa superior air preheater dengan temperature max. ± 270 oC. kemudian udara panas tersebut menyebar ke empat sudut furnace dengan masing-masing sudut terbagi menjadi 7 line secara vertikal dilengkapi dengan damper-damper yang dapat diatur sehingga dapat terbentuknya turbulansi di dalam furnace. Udara panas dari FDF juga dimanfaatkan untuk mengendalikan temperature Gas pipe yang digunakan oleh Fan mill untuk mengeringkan batu bara.

Gambar. 3.9. View DCS Air System dan Smoke System. Page | 24 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim b. Proses Aliran Gas Buang (Flue Gas System) Kondisi tekanan dalam furnace/ruang bakar vacuum dengan nilai yang di jaga untuk kestabilan pembakaran adalah -50 Pa, maka diperlukan keseimbangan antara besaran bukaan FDF dan dua unit IDF (Induced Draft Fan). IDF yang menghisap gas panas hasil pembakaran dan partikel abu batubara secara ber urut akan melalui tahapan yaitu : gas panas dan partikel abu akan melewati Secondary Superheater dengan temperature gas buang sebesar ± 655 oC, masuk Fisrt Superheater dengan temperature gas buang sebesar ± 540 oC, kemudian masuk ke Superior Economizer dengan temperature gas buang sebesar ± 450 oC, selanjutnya masuk ke Superior Air Preheater dengan temperature gas o buang sebesar ± 320 C, masuk ke Subordinate Economizer dengan temperature gas buang sebesar ± 230 oC, dan selanjutnya masuk ke Subordinate Air Preheater dengan temperature gas buang sebesar ± 130 oC, kemudian masuk ke ESP (Elektrostatic Precipitator) dengan temperature temperature gas buang sebesar ± 110 oC partikel abu batubara akan di tangkap dengan prinsip elekrostatic. Selanjutnya gas buang yang telah bersih dari abu akan melalui IDF dan di buang ke chimney/cerobong. chimney/cerobong.

Gambar. 3.10. View DCS Smoke System. c.

Alur Bahan Bakar. (Mill System) Untuk alur bahan bakar proses diawali dari Coal Bunker kemudian kemudian batu bara turun sesuai dengan kecepatan penyetelan speed Coal Feeder yang bisa diketahui tonase konsumsi batu bara perjamnya. Kemudian batu bara dihembuskan udara panas (hot air) yang bercampur dengan gas sisa pembakaran melalui Temperature Gas Pipe dengan temperature inlet fan mill 450 oC, batu bara masuk ke Fan Mill. setelah batu bara digerus menjadi serbuk kemudian melewati dua unit Separator sebagai pemisah antara serbuk batu bara yang lembut dan yang masih kasar. Untuk partikel batu bara yang kasar akan melewati Recycle untuk digerus kembali. Selanjutnya untuk yang lolos dari separator akan melewati Coal Pipe dan Coal Burner dengan dengan masing-masing Fan Mill terbagi menjadi empat titik sudut furnace.


FEBRUARI 2017


Gambar 3.11. View DCS Mill System d. Alur Water System.

Dari BFWP (Boiler Feed Water Pump) kemudian melalui HP Heater. Air masuk ke o Feed Line Boiler dengan temperature ± 145 C, kemudian akan melewati Subordinate Economizer dan dan selanjutnya ke Superior Economizer dengan dengan temperature outlet ± 230 oC. Air masuk ke steam drum. Didalam steam drum air melalui Separator sebagai pemisah perubahan wujud air menjadi steam. Untuk yang berwujud steam akan melewati Dryer kemudian masuk ke steam system, sedangkan yang masih berwujud fluida, air akan turun ke down comer dan menyebar ke Water wall yang akan menyerap panas dari furnace dengan temperature pembakaran sebesar ± 750 oC . Kemudian air dengan perubahan density akan naik masuk ke Steam drum melalui separator sebagai pemisah perubahan wujud air. Untuk yang berwujud steam akan melewati Dryer kemudian kemudian masuk ke steam system, sedangkan yang masih berwujud fluida, air akan turun ke down comer kembali. kembali. Dengan prinsip Natural Cyrculation dan berlangsung secara terus menerus.

Gambar 3.12. View DCS Water System Page | 26 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim e. Alur Steam System. steam dari steam drum, akan mengalir menuju First Superheater inlet header, 0 steam menerima Pemanasan dari flue gas sebesar ±550 C yang akan menghasilkan steam 0 dengan temperatur ±350 C. Steam akan melalui Spraying water desuperheater . Dari spraying, steam bertambah kandungan airnya sehingga akan di panasi kembali melalui 0 Secondary Superheater , dengan Pemanasan dari flue gas sebesar ±700 C, maka temperatur pada secondary superheater outlet header dapat dicapai sesuai standart konsumsi yaitu 4200C-4400C. Kemudian masuk ke Main Steam header sebelum di suplay ke Turbin.

Gambar 3.13. View DCS Steam System

3.4. ALUR KOORDINASI BAGIAN BOILER DENGAN BAGIAN LAIN.

COAL HANDLING Suplay Batu bara ke Bunker Laporan Kualitas air & Batu bara WTP & LAB

Kondisi suplay steam BOILER & ESP

TURBIN Penurunan Beban

Laporan Perlakuan Blowdown Gambar. 3. 14. Alur kordinasi Boiler dengan bagian produksi terkait


FEBRUARI 2017


MATERI 4 TURBIN DAN GENERATOR 4.1. PENDAHULUAN. Turbin uap adalah mesin turbo (mesin berputar) yang berfungsi sebagai penggerak utama dengan prinsip mengubah energi panas (entalpi) menjadi energi kinetik (energi rotasi). Di mana pada PLTU poros turbin terhubung dengan generator untuk mengubah energi Mekanis menjadi energi Listrik. Poros turbin, lansung atau dengan bantuan roda gigi reduksi. A. Prinsip Kerja Turbin Uap Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut : 1. Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi energi kinetis dan uap mengalami mengalami pengembangan.Te pengembangan.Tekanan kanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin. 2. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin tur bin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide blade ) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat. 3. Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.

Gambar 4.1. 3D Turbin Uap Page | 28 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim B. GENERATOR. Generator listrik adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Prinsip kerja generator memanfaatkan induksi elektromagnetik untuk membangkitkan listrik sesuai dengan Hukum Faraday. Apabila suatu penghantar listrik digerakkan didalam suatu medan magnet, maka pada penghantar listrik itu akan muncul gaya gerak listrik (GGL) yang dinyatakan dalam satuan Volt. Pada generator, energi listrik dibangkitkan dengan cara menggerakkan kumparan penghantar listrik memotong medan magnet sehingga dibangkitkan GGL yang bisa disalurkan untuk energi listrik sehari-hari. Pada generator, baik kumparan ataupun magnet bisa diposisikan pada posisi rotor atau stator, tergantung jenis generatornya. Pada generator jenis Kutub Dalam, kutub magnet atau kumpuran medan magnet (jika menggunakan magnet induksi listrik), diletakkan pada bagian rotor / bagian yang berputar. Sedangkan pada generator Kutub Luar, kutub magnet atau kumpuran medan magnitnya terletak pada posisi sebagai stator/ bagian yang diam. Selain itu, jenis-jenis generator dapat pula digolongkan berdasarkan beberapa kriteria sebagai berikut: 1. Berdasarkan Putaran Medan Magnit terhadap rotor: Generator Sinkron: kecepatan putaran medan magnitnya sama dengan kecepatan putaran rotornya. Generator Asinkron: kecepatan putaran medan magnitnya tidak sama dengan kecepatan putaran rotornya. 2. Berdasarkan jenis arus yang dibangkitkan Generator arus searah (DC) Generator arus bolak balik (AC) 3. Berdasarkan dari jenis fasa gelombangnya gelombangnya Generator AC 3 fasa Generator AC 1 fasa. Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan mesin sinkron. Generator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Generator sinkrondapat berupa generator sinkron tiga fasa atau generator sinkron AC satu fasatergantung fasatergantung dari kebutuhan. B.1. Konstruksi Generator Sinkron Pada generator sinkron, arus DC diterapkan pada lilitan rotor untuk mengahasilkan medan magnet rotor. Rotor generator diputar oleh prime mover/penggerak utama menghasilkan medan magnet berputar pada mesin. Medan magnet putar ini menginduksi tegangan tiga fasa pada kumparan stator generator. Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient (kutub sepatu) dan non salient (rotor silinder). Gambaran bentuk kutup sepatu generator sinkron diperlihatkan pada gambar di bawah ini. 



 

 

Gambar 4.2. Rotor salient (kutub sepatu) sepatu) pada generator generator sinkron Page | 29 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim Pada kutub salient, salient, kutub magnet menonjol keluar keluar dari permukaan permukaan rotor rotor sedangkan pada kutub non salient, konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor. Rotor silinder umumnya digunakan untuk rotor dua kutub dan empat kutub, sedangkan rotor kutub sepatu digunakan untuk rotor dengan empat atau lebih kutub. Pemilihan konstruksi rotor tergantung dari kecepatan putar prime mover, frekuensi dan rating daya generator. Generator dengan kecepatan 1500 rpm ke atas pada frekuensi 50 Hz dan rating daya sekitar 10MVA menggunakan rotor silinder. Sementara untuk daya dibawah 10 MVA dan kecepatan rendah maka digunakan rotor kutub sepatu. Gambaran bentuk kutup silinder generator sinkron diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

(a) (b) Gambar 4.3. Gambaran bentuk (a) rotor Non-salient (rotor silinder), (b) penampang rotor pada generator sinkron Arus DC disuplai ke rangkaian medan rotor dengan dua cara: 1. Menyuplai daya DC ke rangkaian dari sumber DC eksternal dengan sarana slip ring dan sikat. 2. Menyuplai daya DC dari sumber DC khusus yang ditempelkan langsung pada batang rotor generator sinkron. B.2. Prinsip Kerja Generator Sinkron Jika sebuah kumparan diputar pada kecepatan konstan pada medan magnethomogen, maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada kumparan tersebut. Medan magnet bisa dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus DC atau oleh magnet tetap. Pada mesin tipe ini medan magnet diletakkan pada stator (disebut generator kutub eksternal / external pole generator) yang mana energi listrik dibangkitkan pada kumparan rotor. Hal ini dapat menimbulkan kerusakan pada slip ring dan karbon sikat, sehingga menimbulkan permasalahan pada pembangkitan daya tinggi. Untuk mengatasi permasalahan ini, digunakan tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), yang mana medan magnet dibangkitkan oleh kutub rotor dan tegangan AC dibangkitkan pada rangkaian stator. Tegangan yang dihasilkan akan sinusoidal jika rapat fluks magnet pada celah udara terdistribusi sinusoidal dan rotor diputar pada kecepatan konstan. Tegangan AC tiga fasa dibangkitan pada mesin sinkron kutub internal pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian rupa sehingga membentuk beda fasa dengan sudut 120°. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan 3-fasa dengan tegangan yang dibangkitkan diperlilhatkan pada gambar di bawah ini.


FEBRUARI 2017


Gambar 4.4. Gambaran sederhana kumparan 3-fasa dan tegangan yang dibangkitkan Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Jika rotor menggunakan magnet permanen (PMG/Permanen Magnet Generator), maka slip ring dan sikat karbon tidak begitu diperlukan. B.3. Kecepatan Putar Generator Sinkron Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian elektromagnet dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah putaran rotor. Hubungan antara kecepatan putar medan magnet pada mesin dengan frekuensi elektrik pada stator adalah:

f e



nr . p 120

fe = frekuensi listrik (Hz) nr = kecepatan putar putar rotor = kecepatan medan medan magnet (rpm) (rpm) p = jumlah kutub magnet

Oleh karena rotor berputar pada kecepatan yang sama dengan medan magnet, persamaan diatas juga menunjukkan hubungan antara kecepatan putar rotor dengan frekuensi listrik yang dihasilkan. Agar daya listrik dibangkitkan tetap pada frekuensi 50Hz atau 60 Hz, maka generator harus berputar pada kecepatan tetapdengan jumlah kutub mesin yang telah ditentukan. Sebagai contoh untuk membangkitkan 60 Hz pada mesin dua kutub, rotor arus berputar dengan kecepatan 3600 rpm. Untuk membangkitkan daya 50 Hz pada mesin empat kutub, rotor harus berputar pada 1500 rpm. C. EXCITER Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat menghasilkan energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung pada besarnya arus eksitasinya.


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim Sistem ini merupakan sistem yang vital pada proses pembangkitan pembangkitan listrik dan pada perkembangannya, perkembangannya, sistem Eksitasi pada generator listrik ini dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu: 1. Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Sikat (brush ex citation)

Gambar 4.5. Gambar Generator Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation 2. Sistem Eksitasi Tanpa Sikat (brushless excitation).

Gambar 4.6. Gambar Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation “Brushless System ”, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar

dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slipring. Karena Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus excitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan kelemahan yaitu besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relatif kecil. D. AVR (Automatic Voltage Regulator) Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator. Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.


FEBRUARI 2017


Gambar 4.7. Gambar AVR dan dan Generator Synkron 3 Phasa Phasa 4.2. SPESIFIKASI UNIT TURBIN CFK UNIT #1 & #2. A. Turbin Generator & Auxiliaries a. 1. Turbin #1 b. Turbin Merk Type Daya Steam Pressure Steam Temperature Temperatur e Blade Impuls Speed c. Generator Merk Type Daya Cooler Volatase Cos θ Speed d. Air Cooler Merk Daya Water Consumtion Cooled Air Flux e. Exciter Merk Type f. PMF Merk Type Power       

      

   

 

  

2. Turbin #2 : Wuhan : N-25-3.43 : 25 MW : 3,43 Mpa : 4350 C : 0,384 MPa : 3000 rpm : Wuhan : QF-25-2 : 25 MW : Air Cooler : 6,3 KV : 0,8 : 3000 rpm : Wuhan : 800 KW 3 : 322 m /h : 23 m3/h : Wuhan : TFL-130-4 : Wuhan : YFL-75-350 : 7.5 KVA Page | 33

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

    

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim Voltase : 287.5 V Current : 15 A Frekwensi : 350 Hz Speed : 3000 rpm Insulation Class :F

B. Water Jet Ejector a. 1. Water Jet Ejector A#1 2. Water Jet Ejector A#2

b. Water Ejector tank.\ tank.\ c. Ejector Merk Type Pressure Air Flux Kapasitas d. Pompa Merk Type Daya Head Kapasitas Speed Effisiensi e. Motor Merk Type Daya Current Tegangan Speed Frekwensi Insulation Protection C. Condensor Type Parameter Cooling area Capacity Water site Temperature Resistance Material of pipe Specification of pipe Quantity of pipe Net weight

3. Water Jet Ejector B#1 4. Water Jet Ejector B#2 \: Kapasitas 5,5 m 3 : Wuhan : 004 – 12.5-1 : 0,35 MPa : 322 m3/h : 12.5 Kg/h

    

: HZ : 1250-125 : 45 KW : 50 m : 200 m3/h : 1450 rpm : 75 %

      

: DZ : Y2- 225 M-4 : 45 KW : 84,7 A : 380 V : 1475 rpm : 50 Hz :B : IP 54

        



D. LP Heater a. 1. LP Heater 4#1 3. LP Heater 4#2

: N 2500 Double Flow Pembacaan 2.500 5.840 2 20 0.0005 SUB304

Satuan 2

m t/h °C MPa

Ф25x0.7x6562

mm

4900 56

ton

2. LP Heater 5#1 4. LP Heater 5#2 Page | 34

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017


a.

Spesifikasi Index

Parameter

Design pressure Design temperature Max. working pressure Media Corrosion allowance Welded line factor Experiment pressure of hydraulic pressure Dimension Heat exchange area Number of passes Short of vessel

Tube Side 0.7 MPa 110 °C 0.7 MPa Condensation water 1 mm 0.85 0.88 MPa 3 1.54 m 80 m2 4 1

Shell Side 0.196 MPa 130 °C 0.196 MPa Superheat steam 1 mm 0.85 0.296 MPa 3 1.54 m 80 m2 4 1

b. Pompa      

c.

Merk Type Head Kapasitas Speed Effisiensi

: HZ : 1250-125 : 50 m : 200 m3/h : 1450 rpm : 75 %

Merk Type Daya Current Tegangan Speed Frekwensi Insulation Protection

: DZ : Y2- 225 M-4 : 45 KW : 84,7 A : 380 V : 1475 rpm : 50 Hz :B : IP 54

Motor         

E. Boiler Feed Water Pump (BFWP) a. 1. BFWP A 2. BFWP B b. Motor Merk Type Daya Current Tegangan Speed Frekwensi Power Factor Insulation Protection c. Pompa Merk Type Head Kapasitas Speed          

    

3. BFWP C : Shenyang Electric Machine : JK134 - 2 : 440 KW : 51 A : 6000 V : 2970 rpm : 50 Hz : 0,89 :B : IP 21 : Shenyang : DGJ 150-100 XB : 641 m : 145 m3/h : 2985 rpm Page | 35

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim F. Condensate Pump a. 1. Condensate Pump A# 1 3. Condensate Pump A# 2 b. Motor Merk Type Daya Current Tegangan Speed Frekwensi Insulation Protection c. Pompa Merk Type Head Kapasitas : 100 m3/h Speed Bearing         

  

2. Condensate Pump B#1 4. Condensate Pump B#2 : Shangdong Hongwei Electric Machine : Y 250 M-2 : 55 KW : 102,6 A : 380 V : 2970 rpm : 50 Hz :B : IP 54 : HZ : 150 N 110 A : 80 m

  

G. LP Heater Drain Pump a. 1. LP Heater Drain Pump B#1 b. Motor Merk Type Daya Current Tegangan Speed c. Pompa Merk Type Head Daya Kapasitas Speed      

     

H.

High Pressure Oil Pump a. 1. High Pressure Oil Pump #1 b. Motor Merk Type Daya Current Tegangan Speed c. Pompa Type Head Daya Kapasitas Speed      

    

: 1480 rpm : 6310 C3 2. LP Heater Drain Pump B#2 : DZ : YZ-150M1-Z : 11 KW : 21,3 A : 380 : 2930 : HZ : 350-32-250 : 60 m : 11 KW 3 : 12,5 m /h : 2900 rpm 2. High Pressure Oil Pump #2 : JHC : YB-225-MZ : 45 KW : 82,3 A / 47.5 : 380 V /660 : 2960 rpm : 100Y – 120B : 90 m : 45 KW : 86 m3/h : 2950 rpm Page | 36

DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim I.

AC Oil Pump a. 1. AC Oil Pump #1 2. AC Oil Pump #2 b. Motor Type : YB 2-150M1-2 Daya : 11 KW Current : 21,3 A Tegangan : 380 V Speed : 2930 rpm c. Pompa Type : 80AY – 60R Head : 38 m Kapasitas : 39,5 m3/h Speed : 2950 rpm J. DC Oil Pump a. 1. DC Oil Pump #1 2. DC Oil Pump #2 b. Motor Merk : HZ Type : ZZ-250 Daya : 10 KW Current : 54,8 A Tegangan : 220 V Speed : 3000 rpm c. Pompa Type : 80 AY-60 B Head : 38 m Kapasitas : 39,5 m3/h Speed : 2950 rpm K. Oil Filter a. 1. Oil Filter #1 2. Oil Filter #2 b. Motor Merk : Gao Ling Sichuan Fine Purification Type : CY - 108 Flow : 100 m3/h Pressure : 0,3 MPa Weight. : 220 V Power : 2,2 KW Filtration Area : 1,3 m2 L. Oil Vapour Exhauser a. 1. Oil Vapour Exhauser #1 2. Oil Vapour Exhauser #2 b. Motor Flow : 25 kg/h Pressure : 49~98 Pa Daya. : 0.22 Kw Power : 2,2 KW Filtration Area : 1,3 m2 M. Oil Cooler a. 1. Oil Cooler #1 2. Oil Cooler #2 b. Spesifikasi Merk : CCJEC/Wuhan Type : N25-35-1 Exchanger Area : 42 m2 0 Tube Side : 45 C     

   

     

   

      

    

   


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim o Shell Side : 35 C Cold Inlet Temperature : 250C N. Oil separator Merk : ALVA LAVAL Type : MAB 103B-24 Bowl : 524700-88 Max. Speed (Bowl) : 8571 rpm (50 HZ) Rotation Direction : Clock Wise Recom. Motor Power : 0,75 Kw 3 Max. Density of Feed : 1100 kg/m Max. Density of sediment : 5000 kg/m3 Process temperature temperatur e : 0/100 0C O. Deaerator a. 1. Deaerator #1 2. Deaerator #2 b. Spesifikasi Merk : Wu Xi Lian Ying Dian Li Plants Type : YGL-135 Kapasitas : 135 ton/h Pressure : 0,3 MPa/0.02 MPa (Inservice) (Inservi ce) o o Temperature : 350 C/104 C (Inservice) P. Cooling Water Pump a. Spesifikasi Merk : Changsha Canon Pump Type : 800522 Daya : 450 kw Kapasitas : 6840 m3/h  

        

    

    

Speed

: 730 Rpm

4.3. FLOW PROSES TURBIN DAN GENERATOR CFK UNIT #1 & #2.

Gambar 4.8. Proses Turbin generator Embalut #1 PT. CFK 1&2 Page | 38 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017


Keterangan Gambar : No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Keterangan MSV (Main Steam Valve) Governing Governin g Valve Turbin Condenser Hot Well Condensate Pump Shaft Seal Leakage Heater LP (Low Pressure) Heater #5 LP (Low Pressure) Heater #4 Deaerator BFWP (Boiler Feed Water Pump) HP (Hight Pressure) Heater #2 HP (Hight Pressure) Heater #1 Extraction Extractio n Steam No. 5

No 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Keterangan Extraction Extractio n Steam No. 4 Extraction Extractio n Steam No. 3 Extraction Extractio n Steam No. 2 Extraction Extractio n Steam No. 1 Ejector Water Jet Tank Water Ejector Pump CCWP (Circulating (Circul ating Cooling Water Pump) Strainer Gate Generator Exciter Permanen Magnet Generator / PMG Main Trafo Transmisi Transmis i Jaringan

A. MAIN STEAM SYSTEM

Steam yang di suplay dari boiler akan masuk melalui Main Steam Valve kemudian melalui Governing valve menggerakkan sudu-sudu turbin, steam dari tahapan-tahapan memutar turbin selanjutnya akan di manfaatkan menjadi lima bagian yaitu Extraction 1, Extraction 2, Extraction 3, Extraction 4, dan Extraction 5. Pada Extraction 1 panas steam dengan temperature ± 309 oC akan dimanfaatkan untuk memanaskan air umpan boiler pada No.1 HP Heater Heater (High Presure Heater 1), Pada Extraction Extractio n 2 panas steam dengan o

temperature ± 218 C akan dimanfaatkan untuk memanaskan air umpan boiler pada No.2 HP Heater (High Presure Heater 2), Pada Extraction 3 panas steam dengan temperature ± 155 oC akan dimanfaatkan untuk memanaskan dan treatment air umpan o

pada Deaerator, sedangkan Pada Extraction 4 panas steam dengan temperature ± 103 C akan dimanfaatkan untuk memanaskan air dari condensate system pada No. 4 LP Heater (Low Presure Heater 4), Pada Extraction 5 panas steam dengan temperature ± 81 oC akan dimanfaatkan untuk memanaskan air dari condensate system pada No. 5 LP Heater (Low Presure Heater 5).

Gambar 4.9. Turbin Main Steam System View DCS CFK 1&2 Page | 39 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim B. CONDENSATE dan HEATER SYSTEM

Steam setelah menggerakkan turbin sebagian besar akan bermuara ke condenser, dengan system kevacuman yang di timbulkan dari Water Jet Pump dan Water Jet Ejector sampai dengan – 91 KPa. Steam akan mengalami kondensasi setelah melalui sela-sela pipa-pipa pendingin dari circulating cooling system, hasil kondensasi akan ter tampung pada Hotwell dengan temperature ± 44 oC, selanjutnya dengan Condensate Pump secara ber urut air akan melalui Gland steam Condenser dengan temperature keluaran ± 53 oC, Low Presure Heater 5 dengan temperature keluaran ± 65 oC, Low Presure Heater 4 o

dengan temperature keluaran ± 95 C dan akan masuk ke Deaerator.

Gambar 4.10. Condensate dan Heater System View DCS CFK 1&2 Air dari deaerator tank dengan temperatur ± 105 oC, dipompakan dengan Boiler Feed Water Pump (BFWP) dengan tekanan mencapai ± 6 MPa, melalui No.2 HP heater untuk pemanasan awal dengan temperature keluaran mencapai ± 120 oC, kemudian melalui No.1 HP heater untuk pemanasan awal kembali dengan temperature keluaran o mencapai ± 145 C, dan selanjutnya ke boiler system.

Gambar 4.11. Deaerator System View DCS CFK 1&2 Page | 40 DEPARTEMEN PRODUKSI

FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim C. TURBIN AND GENERATOR SYSTEM

Turbin yang terhubung satu poros dengan generator mengalami putaran sebesar 3000 rpm. Pada CFK Unit 1&2 sistem Exitasi yang digunakan menggunakan brushless. Dengan listrik yang di hasilkan pada generator sebesar 25 MW, untuk pemakaian sendiri sebesar ± 2.5 MW masing-masing dan Listrik yang terkirim ke PLN melalui Main Trafo CFK 1&2 dan ke jaringan PLN sebesar 22,5 MW dengan total pengiriman listrik sebesar 45 MW.

Gambar 4.12. Turbin and Generator System System View DCS CFK 1&2 Secara sederhana dapat di gambarkan bahwa proses system excitasi generator di CFK #1&2 terlihat dalam gambar berikut :

Gambar 4.13. Gambar System Excitasi pada Generator CFK #1&2


FEBRUARI 2017

Materi Pelatihan Operator DCS 1&2 PT. Cahaya Fajar Kaltim 4.4. ALUR KORDINASI TURBIN DAN GENERATOR DENGAN BAGIAN LAIN DEPT. PRODUKSI

Menaikkan dan menurunkan Beban

Laporan Kualitas air Condenser WTP & LAB

TURBIN & GENERATOR

BOILER Kesiapan Suplay Steam

Start-Stop Demin Pump

Gambar 4.14. Alur Proses Koordinasi Turbin dan Generator Dengan Bagian Terkait.


FEBRUARI 2017


DAFTAR PUSTAKA http://infokelistrikan.blogspot.com/2012 http://infokelistrikan.blogspot.c om/2012/09/pemba /09/pembakaran.html karan.html http://imambudiraharjo.wordpress.com/2009/03/06/teknologi-pembakaran-pada-pltubatubara/ United Nations Environment Programme, ---, Bahan Bakar dan Pembakaran , 2006 United Nations Environment Programme, ---, Boiler dan Pemanas Fluida Termis, 2006 PT. PLN (Persero) Unit Pendidikan dan Pelatihan, Suralaya, Modul 1 Pengoperasian (Pengolahan Air), 2008. PT. PLN (Persero) JASER, Laporan Inspeksi Teknik : Inspeksi Kelaikan Operasi pusat Listrik Tenaga Uap PT. Cahaya fajar Kaltim , 2008. Direktorat Pengawasan Norma Keselamatan dan Kesehatan Kerja (kerja sama Japan International Cooperation Agency), ---, Modul operator Ketel Uap Kelas 1 : Pengetahuan Bahan Bakar dan Pembakaran. 1998 – 1999. PT. Altrak 1978 – Training Center, Basic Power Generation, --------,-----


FEBRUARI 2017

03. Revisi Ke 2 Buku Training Karyawan Baru

Recommend Documents