ENERGI AUDITING PADA SISTEM PLTU DENGAN MENGGUNAKAN ENERGI BALANCE
Disusun Oleh : FX ADEODATUS ALFA FEBRIANT
PT. PLN (PERSERO) PEMBANGKITAN SUMATERA BAGIAN SELATAN SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN PLTU OMBILIN 2014
A. Pengertian Energi Audit
Energi auditing merupakan suatu metode dalam suatu Pembangkit listrik untuk mengetahui kinerja dari suatu pembangkit maupun performa dari pembangkit tersebut. metode audit energi yang digunakan adalah metode Energy Balance dimana terdapat input serta output dimana pada output tersebut dapat diketahui besar losses yang terjadi dan hasil produk dari pembangkit tersebut. Sehingga kita dapat mengetahui losses mana yang terbesar dan dapat menjadi rencana kedepan untuk bisa menurunkan losses terebut sehingga kinerja pembangkit dapat membaik dan efisiensi pun dapat meningkat pula.
Dalam suatu pembangkit, neraca massa adalah berimbang dimana energi input pada pembangkit adalah sama dengan nilai energi output dari pembangkit tersebut. Dimana seperti yang telah dijelaskan diatas bahwa nilai energi output meliputi produk dan losses yang ada pada pembangkit tersebut.
SUPERHEAT STEAM
GENERATOR UDARA
EXT 5 EXT 4 EXT 3
CONDENSOR EXT 2
LOSSES PADA BOILER
EXT 1
BAHAN BAKAR
GAS BUANG
Gambar 1. Sistem aliran energi pada pembangkit tenaga uap
Berdasarkan dari diagram gambar 1, maka dapat dilihat bahwa input dari pembangkit tersebut adalah dari energi yang terdapat pada batu bara (bahan bakar) dan energi yang terkandung di dalam udara pembakaran itu sendiri. Sedangkan untuk output pada sistem pembangkit tersebut adalah berupa energi steam, dan nantinya akan menjadi produk energi listrik pada generator, namun terdapat juga losses yang ada dalam produksi tersebut, yaitu berupa gas buang, losses pada boiler, losses karena ekstraksi uap, losses yang terdapat pada kondensor. Berikut adalah perhitungan untuk nilai input serta output.
1. Perhitungan Nilai Input
Seperti yang sudah diketahui sebelumnya bahwa besarnya nilai input pada pembangkit listrik berasal dari bahan bakar dan udara, sehingga untuk perhitungan nilai input harus dicari secara terpisah, berikut adalah perhitungan nilai inputnya : a. Input pada Bahan Bakar
Pada PLTU, bahan bakar yang digunakan
adalah batu bara sedangkan yang
diperlukan dalam perhitungan nilai input pada bahan bakar adalah besarnya nilai kalor pada bahan bakar tersebut. Untuk mengetahui besarnya nilai tersebut perlu diadakan sampling batu bara untuk diketahui kandungannya sehingga kita dapat menghitung besarnya nilai kalor yang terdapat didalamnya. Terdapat 2 macam analisa dalam uji lab batu bara : Analisa Proximasi
Analisa proksimasi adalah analisa yang sederhana karena hasil dari analisa proximasi adalah kandungan dari sifat batu bara itu sendiri, sehingga hasil dari analisa proximasi itu sendiri adalah Fixed Carbon , Volatile matter, Ash, Moisture, Sulphure. Analisa Ultimasi
Analisa ultimasi adalah analisa yang lebih mendalam mengenai batu bara dimana hasil dari analisa tersebut adalah unsur unsur yang terdapat dari batu bara tersebut, sehingga hasil dari analisa ultimasi adalah kandungan C, H 2, O 2, N, dan S. Analisa ultimasi juga dapat diperoleh dari analisa proximasi yang nantinya dihitung kembali dengan menggunakan rumus, berikut adalah rumus untuk mencari nilai kandungan batu bara dari analisa proximasi : C = 0,97 FC + 0,7 (VM +0,1A) – M (0,6 – 0,01M) H2 = 0,036 FC + 0,086 (VM – 0,1A) – 0,0035M 2 (1-0,02M) N2 = 2 10 – 0,02 VM O2 = 100 – (C + H2 + N2 + S + M + A) Dimana : C = Nilai karbon pada batu bara (%Wt) H2 = Nilai kadar hidrogen pada batu bara (%Wt) N2 = Nilai kadar Nitrogen pada batu bara (%Wt) O2 = Nilai kadar Oksigen pada batu bara (%Wt) S = Nilai kadar Sulfur pada batu bara (%Wt) FC= Fixed Carbon (%Wt)
VM = Volatile Matter (%Wt) A = kandungan abu pada batu bara (%Wt) M = kandungan Moisture pada batu bara (%Wt)
Setelah diketahui nilai dari kandungan batu bara tersebut, maka dapat diperoleh nilai kalori batu bara. Terdapat 2 macam nilai kalori batu bara, yaitu HHV ( High Heating Value) dan LHV ( Lower Heating Value). Perbedaannya adalah HHV merupakan nilai kalori batu bara dengan memperhitungkan nilai moisture yang ada pada batu bara tersebut, sedangkan LHV adalah nilai kalori batu bara tanpa memperhitungkan nilai moisture pada batu bara tersebut, berikut adalah persamaannya: HHV = 33950 C + 144200 (H 2 -
) + 9200 S
Dimana : HHV = Nilai High heating Value batu bara (Kj/kg) C
= Kandungan carbon pada batu bara (%Wt)
H2
= Kandungan hidrogen pada batu bara (%Wt)
O2
= Kandungan Oksigen pada batu bara (%Wt)
S
= Kandungan Sulfur pada batu bara (%Wt)
LHV
= HHV – 2400 (9H2 + M)
Dimana : LHV
= Nilai Lower Heating Value batu bara (Kj/kg)
HHV = Nilai High Heating Value batu bara (Kj/kg) H2
= Kandungan hidrogen pada batu bara (%Wt)
M
= Kandungan moisture pada batu bara (%Wt)
Setelah diketahui besarnya nilai kalori batu bara, maka besarnya nilai energi input pada bahan bakar dapat di peroleh dengan persamaan :
Qfuel
= ṁfuel HHV
Dimana : Qfuel
= Energi input pada bahan bakar (MW)
ṁfuel
= Besarnya laju aliran masa batu bara (kg/s)
HHV = nilai kalori High Heating Value Batu bara (Kj/kg)
b. Input pada Udara
Energi lain selain bahan bakar yang masuk menuju boiler adalah energi dari udara pembakaran. Udara pembakaran ini merupakan udara hasil pemanasan oleh air heater . Sebelum mengetahui besarnya energi udara yang masuk ke dalam boiler, perlu juga diketahui besarnya masa udara teoritis untuk masuk ke dalam boiler, dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : ATH
= 11,6 C + (34,8 (H 2 -
)) + 4,35 S
Dimana : ATH
= Theoritical Air (kg air/ kg fuel)
C
= presentase kandungan karbon pada batu bara (%Wt)
H2
= presentase kandungan hidrogen pada batu bara (%Wt)
O2
= Presentase kandungan oksigen pada batu bara (%Wt)
S
= Presentase kandungan sulfur pada batu bara (%Wt)
Dengan diketahuinya theoritical air yang dibutuhkan dalam pembakaran pada boiler , maka besarnya masa udara yang masuk dalam boiler adalah : Aact
= (100 + EA)/100 A th
Aact
= Udara aktual yang masuk ke dalam boier (kg air / kg fuel)
EA
= Excess Air (%)
Ath
= Theoritical Air (kg air / kg fuel)
Setelah mendapatkan nilai udara aktual yang dibutuhkan dalam pembakaran, maka besarnya masa udara yang masuk dalam boiler dapat didapatkan dengan menggunakan persamaan : ṁair
= Aact ṁfuel
Dimana : ṁair
= laju aliran udara yang masuk dalam boiler (kg/s)
Aact
= udara aktual yang dibutuhkan dalam pembakaran (kg air/kg fuel)
ṁfuel
= laju aliran masa bahan bakar (kg/s)
Dengan diketahuinya parameter tersebut, maka dapat dihitung nilai energi input yang terdapat dalam udara pembakaran : Qair
= ṁair Cpair (Tf – Ta)
Dimana : Qair
= Energi yang terkandung dalam udara pembakaran (MW)
ṁair
= laju aliran udara masuk ke dalam boiler (kg/s)
Cpair = nilai kalor spesifik dari udara (Kj/kg 0C) Tf
= Temperatur udara keluar air heater (0C)
Ta
= Temperatur udara ambien (0C)
2. Perhitungan nilai output ( losses dan product )
Nilai output dalam energi auditing adalah berupa losses dan produk yang dihasilkan oleh pembangkit. Losses yang terdapat dalam pembangkit adalah losses di dalam boiler, losses karena gas buang , losses karena ekstraksi uap, losses karena panas buang pada kondensor, losses karena adanya rugi rugi pada sambungan turbin
–
generator,
sedangkan produk akhir adalah listrik yang dihasilkan oleh generator. Berikut adalah perhitungan untuk nilai output : a. Output pada boiler ( l osses pada gas buang dan boiler)
Dalam menghitung nilai losses yang diperlukan adalah produk akhir dari boiler dan input pada boiler, produk akhir dari boiler adalah energi steam, sehingga nilai masing masing dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : Energi steam
Energi steam merupakan energi yang dihasilkan oleh boiler. Uap hasil dari boiler ini nantinya digunakan untuk memutar turbin, dimana sifat uap yang diperlukan adalah uap superheat . besarnya nilai energi steam dapat diperoleh dengan persamaan : Qsteam
= ṁms h1 – (ṁms + ṁmu) hf
Dimana : Qsteam
= energi yang terkandung dalam uap superheat
ṁms
= laju aliran massa uap masuk turbin (kg/s)
ṁmu
= laju aliran make up water (kg/s)
h1
= enthalpy uap masuk turbin (Kj/kg)
hf
= enthalpy feedwater (Kj/kg)
L osses Total pada boiler
Losses total pada boiler merupakan gabungan dari losses karena gas buang dan losses yang terdapat pada boiler itu sendiri, nilai losses total dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
QLT
= Qinput – Qsteam
Dimana : QLT
= Energi losses total pada boiler (MW)
Qinput
= Energi input pada boiler (MW)
Qsteam
= Energi yang terkandung di dalam steam (MW)
L osses karena gas buang
Salah satu losses yang terdapat dalam boiler adalah losses karena adanya gas buang, dalam perhitungannya diperlukan mengetahui besar laju aliran massa dari gas buang itu sendiri dan dibutuhkan beberapa parameter dalam menghitung besarnya laju aliran massa gas buang
Massa karbon dioksida Mass CO2
=
Dimana :
C
= Kadar karbon dalam batu bara (%Wt)
Mr CO2
= Massa molar karbon dioksida (kg/mol)
Mr C
= Massa molar karbon(kg/mol)
Mass CO2
= Massa karbon dioksida pada flue gas (kg/kgfuel)
Massa Nitrogen : Mass N2
= mass N 2 in fuel + mass of N 2 in combustion air supplied
Mass N2
= N2 + Aact
Dimana : N2
= kadar nitrogen dalam batu bara (%Wt)
Aact
= massa udara aktual yang dibutuhkan dalam pembakaran (kg air/kg fuel)
Mass N2
= massa nitrogen dalam flue gas (kg / kgfuel)
Massa Sulfur dioksida Mass SO2
=
Dimana : S
= kandungan sulfur dalam batu bara (%Wt)
Mr SO2
= Massa molar sulfur dioksida (kg/ mol)
Mr S
= Massa molar sulfur (kg/mol)
Mass SO2
= massa sulfur dioksida dalam flue gas (kg/kg fuel)
Massa Oksigen pada flue gas Mass O2
= (Aact – Ath)
Dimana : Aact
= udara aktual yang disuplai (kg air / kg fuel)
Ath
= udara teoritis yang dibutuhkan (kg air / kg fuel)
Mass O2
= Massa oksigen yang terdapat pada flue gas (kg /kg fuel)
Atau, Mass O2
= O2
Dimana : O2
= Besar kandungan O2 dalam flue gas by volume (%Wt)
Mass O2
= Massa oksigen yang terdapat pada flue gas (kg / kg fuel)
Setelah diketahui besar massa dari penyusun flue gas, maka besarnya massa flue gas yang mengalir dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : ṁfg
= (mass CO2 + Mass N2 + mass SO2 + mass O2) ṁfuel
Dimana : ṁfg
= laju aliran massa flue gas (kg/s)
mass CO2 = massa karbon dioksida yang terdapat dalam flue gas (kg/kg fuel) Mass N2 = massa nitrogen yang terdapat dalam flue gas (kg/kg fuel) Mass SO2 = Massa sulfur dioksida yang terdapat dalam flue gas (kg/kg fuel) Mass O2 = massa oksigen yang terdapat dalam flue gas (kg/ kg fuel) ṁfuel
= laju aliran massa bahan bakar (kg/s)
Dengan diketahuinya massa flue gas maka besarnya energi flue gas dapat diketahui dengan persamaan : Qfg
= ṁfg Cpfg (Tfg – Ta)
Dimana : Qfg
= energi dalam flue gas (MW)
ṁfg
= laju aliran massa flue gas (kg/s)
Cpfg
= Kalor Spesifik flue gas (Kj/Kg 0C)
Tfg
= Temperature flue gas keluar air heater (0C)
Ta
= Temperature udara ambien (0C)
Losses di dalam boiler
Selain flue gas, terdapat juga losses lain yang terdapat pada boiler, losses tersebut merupakan losses yang tersisa setelah total losses pada boiler dikurangkan dengan losses yang terjadi karena flue gas, berikut adalah persamaan untuk mengetahui besarnya losses tersebut : Qlb
= QLT – Qfg
Dimana : Qlb
= Energi losses boiler (MW)
QLT
= Energi losses total (MW)
Qfg
= Energi dalam flue gas (MW)
b. Output pada Turbin ( Power Ou tput , l osses karena ekstraksi, losses kondensor)
Turbin merupakan salah satu bagian utama dari sebuah PLTU dimana turbin berfungsi sebagai prime mover yang bertugas untuk memutar generator. Secara umum, bagian turbin dapat digambarkan sebagai ber ikut ṁms
hms
hExt5 hExt4 hExt3 hExt2 hExt1 ṁExt5 ṁExt4 ṁExt3 ṁExt2 ṁExt1
ṁcond
hcond
Gambar 2. Sistem laju uap pada Turbin beserta losses nya
Losses yang terjadi pada turbin adalah karena adanya uap ekstraksi dan energi panas dalam uap yang dikeluarkan pada kondenser, berikut adalah perhitungan untuk mengetahui besar losses untuk masing masing: L osses karena Ekstraksi uap
Pada dasarnya ekstraksi uap sangat dibutuhkan dalam sistem PLTU. Ekstraksi uap ini sendiri berfungsi untuk memanaskan air umpan yang akan masuk ke dalam boiler yang nantinya akan diubah fasanya menjadi uap kering. Pemanasan ini diperlukan supaya tidak terjadi adanya thermal stress pada pipa boiler. Berikut adalah sistem pemanasan air umpan
Gambar 3. Sistem pemanas air umpan pada PLTU
Untuk mengetahui besar losses ekstraksi perlu diketahui besar masa uap ekstraksi yang digunakan sebagai pemanas air umpan tersebut pada masing masing pemanas.
HP 5 Prinsip energi pada pemanas air umpan adalah keseimbangan energi dimana energi masuk heater akan sama dengan energi keluar heater sehingga dapat digunakan persamaan : Energi in = Energi out hext5 y5 + hf3
= hf + hd5 y5
hext5 y5 - hd5 y5
= hf – hf3
y5 (hext5 – hd5)
= hf – hf3
y5
=
Dimana : y5
= rasio masa uap ekstraksi turbin ke HP5
hext5 = enthalpy uap ekstraksi ke HP5 (Kj/Kg) hd5
= enthalpy drain water dari HP5 menuju ke HP4 (Kj/Kg)
hf
= enthalpy final feedwater (Kj/kg)
hf3
= enthalpy feedwater masuk HP5 (Kj/Kg)
Setelah diketahui besar rasio dari massa uap ekstraksi ke HP5 maka besarnya laju aliran massa uap ekstraksi menuju HP5 dapat diketahui : ṁext5
= y5 ṁf
Dimana : ṁext5
= Laju aliran massa uap ekstraksi menuju ke HP5 (kg/s)
y5
= rasio massa uap ekstraksi menuju HP5
ṁf
= Laju aliran massa final feedwater (kg/s)
Besarnya nilai energi yang digunakan untuk ekstraksi pada ekstraksi HP5 dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan Qext5 = ṁext5 (hext5 - hf )
Dimana : Qext5 = Energi panas yang ada dalam uap ekstraksi menuju HP5 (MW)
ṁext5
= Laju massa aliran uap ekstraksi menuju HP5 (kg/s)
hext5
= Enthalpy uap ekstraksi menuju HP5 (Kj/Kg)
hf
= Enthalpy akhir feedwater (Kj/Kg)
HP 4 Energi in = Eergi Out hext4 y4 + hd5 y5 + hf2
= hf3 + hd4 (y5 + y4)
hext4 y4 + hd5 y5 + hf2
= hf3 + hd4 y5 + hd4 y4
hext4 y4 – hd4 y4
= hd4 y5 – hd5 y5 + hf3 – hf2
y4 (hext4 – hd4)
= y5 (hd4 – hd5) + (hf3 – hf2)
y4
=
Dimana : hext4
= Enthalpy uap masuk ke HP 4 (Kj/Kg)
hd4
= Enthalpy drain water dari HP 4 ke deaerator (Kj/Kg)
hd5
= Enthalpy drain water dari HP 5 ke HP 4 (Kj/Kg)
hf3
= enthalpy feedwater keluar HP 4 (Kj/kg)
hf2
= enthalpy feedwater masuk HP 4 (Kj/Kg)
y4
= rasio massa uap ekstraksi menuju HP 4
Perhitungan massa laju uap ekstraksi menuju HP 4 ṁext4
= y4 ṁf
Dimana : ṁext4
= Laju aliran massa uap ekstraksi menuju ke HP 4 (kg/s)
y4
= rasio massa uap ekstraksi menuju HP 4
ṁf
= Laju aliran massa final feedwater (kg/s)
Besarnya energi yang terkandung di dalam uap ekstraksi Qext4 = ṁext4 hext4 – (ṁext4 + ṁext5) hd4
Deaerator Berbeda dengan pemanas lainnya, deaerator merupakan pemanas dengan sistem terbuka dimana uap dan air bercampur dalam satu vessel , selain itu deaerator juga berfungsi untuk menghilangkan kadar O 2 pada air umpan, berikut adalah persamaan dalam mencari energi deaerator : Energi in = Energi Out Hext3 y3 + hd4 (y4+y5) + hcw3 (1-(y5 + y4 + y3)) = hf1 Hext3 y3 + hd4 y4 + hd4 y5 + hcw3 – hcw3 y5 – hcw3 y4 – hcw3 y3 = hf1 Hext3 y3 – hcw3 y3 + hd4 y4 – hcw3 y4 + hd4 y5 – hcw3 y5 + hcw3 = hf1 Y3 (hext3 – hcw3) + y4 (hd4 – hcw3) + y5 (hd4 – hcw3) = hf1 – hcw3 Y3 (hext3 – hcw3) = (hf1 – hcw3) – y4 (hd4 – hcw3) – y5 (hd4 – hcw3) Y3 =
( )
Dimana : Hext3
= enthalpy uap masuk deaerator (Kj/kg)
Hd4
= enthalpy drain water dari HP4 menuju deaerator (Kj/kg)
Hf1
= enthalpy feedwater keluar deaerator (Kj/kg)
Hcw3
= enthalpy feedwater masuk deaerator (Kj/kg)
Y3
= ratio massa uap ekstraksi masuk deaerator
Y4
= ratio massa uap ekstraksi masuk HP 4
Y5
= ratio massa uap ekstraksi masuk HP 5
Setelah diketahuinya nilai ratio massa ekstraksi, maka besarnya nilai laju aliran massa uap ekstraksi menuju deaerator dapat dihitung dengan persamaan : ṁext3
= y3 ṁf
Dimana : ṁext3
= laju aliran massa uap ekstraksi masuk deaerator (kg/s)
y3
= ratio massa uap ekstraksi masuk deaerator
ṁf
= laju aliran massa feedwater (kg/s)
dengan diketahuinya nilai laju aliran massa uap ekstraksi pada deaerator maka dapat dihitung nilai losses unutk uap ekstraksi : Qext3 = ṁext3 hext3 – (ṁext3 + ṁext4 + ṁext5) hf1
Dimana :
Qext3
= Nilai losses karena ekstraksi pada deaerator (MW)
ṁext3
= Laju aliran massa uap ekstraksi menuju deaerator (kg/s)
hext3
= enthalpy uap ekstraksi menuju deaerator (Kj/kg)
LP2 Seperti halnya dengan heater yang lain, LP ( Low Pressure heater ) berfungsi untuk menaikkan temperatur dari feedwater . Untuk menentukan besarnya ratio massa uap ekstraksi dapat digunakan persamaan : Hext2 y2 + hcw2 (1-(y5+y4+y3))
= hd2 y2 + hcw3 (1- (y5+y4+y3))
Hext2 y2 + hcw2 – y5 hcw2 – y4 hcw2 – y3 hcw2 = hd2 y2 + hcw3 – y5 hcw3 – y4 hcw3 – y3 hcw3 Hext2 y2 - hd2 y2 = hcw3 – y5 hcw3+ y5 hcw2 – y4 hcw3 + y4 hcw2 – y3 hcw3 + y3 hcw2 - hcw2 y2 (Hext2 - hd2) = hcw3- hcw2 – y5 (hcw3 - hcw2) – y4 (hcw3 - hcw2) – y3 (hcw3 - hcw2) y2
=
Setelah kita ketahui nilai ratio massa uap ekstraksi, maka besarnya nilai laju aliran massa uap ekstraksi dapat kita peroleh : ṁext2
= y2 ṁf
Dimana : ṁext2
= Laju aliran massa uap ekstraksi (kg/s)
y2
= Ratio massa uap ekstraksi
ṁf
= laju aliran massa feedwater (kg/s)
Setelah diketahui nilai laju aliran massa uap ekstraksi, besarnya nilai losses ekstraksi dapat diperoleh : Qext2 = ṁext2 (hext2 – hd2)
Dimana :
Qext2
= Nilai losses karena ekstraksi pada LP 2 (MW)
ṁext2
= Laju aliran massa uap ekstraksi menuju LP 2 (kg/s)
hext2
= enthalpy uap ekstraksi menuju LP 2 (Kj/kg)
LP1 Untuk menentukan besarnya ratio massa uap ekstraksi pad LP 1 dapat digunakan persamaan : hext1 y1 + hcw1 (1-(y5+y4+y3)) + hd2 y2
= hd1 (y1 + y2) + hcw2 (1- (y5+y4+y3))
hext1 y1 + hcw1 – hcw1 y5 – hcw1 y4- hcw1 y3 + hd2 y2 = hd1 y1 + hd1 y2 + hcw2 - hcw2 y5 – hcw2 y4 – hcw2 y3 hext1 y1 - hd1 y1 = hd1 y2 - hd2 y2 + hcw2 - hcw1 - hcw2 y5 + hcw1 y5 – hcw2 y4 + hcw1 y4 – hcw2 y3 + hcw1 y3 y1 (hext1 - hd1) = y2 (hd1 - hd2) + (hcw2 - hcw1) - y5 (hcw2 - hcw1) – y4 (hcw2 - hcw1) – y3 (hcw2 - hcw1)
y1 =
Setelah kita ketahui nilai ratio massa uap ekstraksi, maka besarnya nilai laju aliran massa uap ekstraksi dapat kita peroleh : ṁext1
= y1 ṁf
Dimana : ṁext1
= Laju aliran massa uap ekstraksi (kg/s)
y1
= Ratio massa uap ekstraksi
ṁf
= laju aliran massa feedwater (kg/s)
Setelah diketahui nilai laju aliran massa uap ekstraksi, besarnya nilai losses ekstraksi dapat diperoleh : Qext1 = ṁext1 hext1 – (ṁext1 + ṁext2) hd1
Dimana : Qext1
= Nilai losses karena ekstraksi pada LP 1 (MW)
ṁext1
= Laju aliran massa uap ekstraksi menuju LP 1 (kg/s)
hext1
-
= enthalpy uap ekstraksi menuju LP 1 (Kj/kg)
Power Output pada Turbin Uap
Turbin Uap menggunakan tenaga potensial yang terdapat dalam uap superheat dan nantinya akan digunakan untuk memutar turbin dan menghasilkan sebuah daya, berdasarkan dari gambar 2, maka
besarnya nilai kerja turbin dapat
digunakan persamaan : Stage 1 PT1 = ṁ1 (h1 – hext5) Dimana : PT1 = Tenaga yang dihasilkan oleh turbin stage 1 (kW) ṁ1
= Laju uap main steam (kg/s)
h1
= enthalpy uap masuk turbin (Kj/Kg)
hext5 = enthalpy uap menuju HP5 (Kj/ kg) Stage 2 PT2 = (ṁ1 - ṁext5) (hext5 – hext4) Dimana : PT2 = Tenaga yang dhasilkan oleh turbin pada Stage 2 (kW) ṁ1
= laju uap main steam (kg/s)
ṁext5=
laju uap mennuju HP 5 (kg/s)
hext5 = enthalpy uap ekstraksi menuju HP5 (kj/kg) hext4 = enthalpy uap ekstraksi menuju HP4 (kj/kg) Stage 3 PT3 = (ṁ1 - ṁext5 - ṁext4) (hext4 – hext3) Dimana : PT3 = Tenaga yang dhasilkan oleh turbin pada Stage 3 (kW) ṁ1
= laju uap main steam (kg/s)
ṁext5=
laju uap mennuju HP 5 (kg/s)
ṁext4=
laju uap mennuju HP 4 (kg/s)
hext4 = enthalpy uap ekstraksi menuju HP4 (kj/kg) hext3 = enthalpy uap ekstraksi menuju deaerator (kj/kg) Stage 4 PT4 = (ṁ1 - ṁext5 - ṁext4 - ṁext3) (hext3 – hext2) Dimana :
PT4 = Tenaga yang dhasilkan oleh turbin pada Stage 4 (kW) ṁ1
= laju uap main steam (kg/s)
ṁext5=
laju uap mennuju HP 5 (kg/s)
ṁext4=
laju uap mennuju HP 4 (kg/s)
ṁext3=
laju uap menuju deaerqtor (kj/kg)
hext3 = enthalpy uap ekstraksi menuju deaerator (kj/ kg) hext2 = enthalpy uap ekstraksi menuju LP 2 (kj/kg) Stage 5 PT5 = (ṁ1 - ṁext5 - ṁext4 - ṁext3 - ṁext2) (hext2 – hext1) Dimana : PT5 = Tenaga yang dhasilkan oleh turbin pada Stage 5 (kW) ṁ1
= laju uap main steam (kg/s)
ṁext5=
laju uap mennuju HP 5 (kg/s)
ṁext4=
laju uap mennuju HP 4 (kg/s)
ṁext3=
laju uap menuju deaerqtor (kj/kg)
ṁext2=
laju uap menuju LP 2 (kj/kg)
hext2 = enthalpy uap ekstraksi menuju LP 2 (kj/kg) hext1 = enthalpy uap ekstraksi menuju LP 1 (kj/kg) Stage 6 PT6 = (ṁ1 - ṁext5 - ṁext4 - ṁext3 - ṁext2- ṁext1) (hext1 – hcond) Dimana : PT6 = Tenaga yang dhasilkan oleh turbin pada Stage 6 (kW) ṁ1
= laju uap main steam (kg/s)
ṁext5=
laju uap mennuju HP 5 (kg/s)
ṁext4=
laju uap mennuju HP 4 (kg/s)
ṁext3=
laju uap menuju deaerqtor (kj/kg)
ṁext2=
laju uap menuju LP 2 (kj/kg)
ṁext1=
laju uap menuju LP 1 (kj/kg)
hext1 = enthalpy uap ekstraksi menuju LP 1 (kj/kg) hcond = enthalpy uap masuk condenser (kj/kg)
Dengan diketahuinya semua nilai kerja turbin di masing masing stage maka besarnya kerja total turbin dapat diperoleh : Pout
= PT1 + PT2 + PT3 + PT4 + PT5 + PT6
Dimana :
-
Pout
= Daya total turbin (MW)
PT1
= Daya turbin pada stage 1 (MW)
PT2
= Daya turbin pada stage 2 (MW)
PT3
= Daya turbin pada stage 3 (MW)
PT4
= Daya turbin pada stage 4 (MW)
PT5
= Daya turbin pada stage 5 (MW)
PT6
= Daya turbin pada stage 6 (MW)
Losses karena panas yang dibuang pada condenser
Condenser merupakan alat penukar panas yang digunakan untuk mengambil panas pada uap dan membuangnya sehingga uap tersebut berubah menjadi air, panas yang dibuang tersebut adalah losses dan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan : Qcond
= (ṁ1 - ṁext5 -
ṁext4
-
ṁext3
-
ṁext2- ṁext1)
(hcond – hcw1)
Dimana :
-
Qcond
= Energi panas yang dibuang oleh condenser (kW)
M1
= laju uap main steam (kg/s)
Mext5
= laju aliran massa uap ekstraksi HP 5 (kg/s)
Mext4
= laju aliran massa uap ekstraksi HP 4 (kg/s)
Mext3
= laju aliran massa uap ekstraksi deaerator (kg/s)
Mext2
= laju aliran massa uap ekstraksi LP 2 (kg/s)
Mext1
= laju aliran massa uap ekstraksi LP 1 (kg/s)
Hcond
= enthalpy uap masuk ke kondenser (kj/kg)
Hcw1
= enthalpy uap keluar kondenser (kj/kg)
Losses yang tidak dapat dihitung
Losses ini merupakan losses sisa dari perhitungan losses sebelumnya, sehingga nilai losses ini dapat dihitung dengan persamaan : Qun
= Qsteam – Qext1 – Qext2 – Qext3 – Qext4 – Qext5 – Qcond - Pout
Dimana : Qun
= Losses yang tidak dapat dihitung (kW)
Qsteam
= energi panas yang ada di dalam steam (kW)
Qext1
= energi yang ada pada sistem ekstraksi uap LP1 (kW)
Qext2
= energi yang ada pada sistem ekstraksi uap LP2(kW)
Qext3
= energi yang ada pada sistem ekstraksi uap deaerator (kW)
Qext4
= energi yang ada pada sistem ekstraksi uap HP4 (kW)
Qext5
= energi yang ada pada sistem ekstraksi uap HP5 (kW)
Qcond
= energi panas yang dibuang oleh kondensor (kW)
Pout
= daya yang dihasilkan oleh turbin (kW)
c. Output pada Generator
Hasil akhir dari proses konversi energi pada suatu PLTU adalah terciptanya energi listrik yang dihasilkan oleh putaran rotor generator. Besarnya nilai output tersebut dapat terlihat dari CCR, namun seharusnya nilai output generator = nilai daya yang dihasilkan oleh turbin, namun karena adanya rugi rugi sehingga terdapat losses, nilai losses tersebut dapat diperoleh dengan: QLG
= Pout – Pgen
Dimana : QLG = Losses yang terjadi pada generator (kW) Pout = Nilai daya yang dihasilkan oleh turbin (kW) Pgen = Daya yang dihasilkan oleh generator (kW)
