LAPORAN KERJA PRAKTIK Di PT. INDONESIA POWER UJP PLTU BANTEN 2 LABUAN Jl. Terusan Panimbang Desa Sukamaju Kecamatan Labuan Kabupaten Pandeglang 42264
PENGARUH OUT SE RVI CE HI GH PRESSU PRESSURE HE ATE ATE R TERHADAP KINERJA TURBIN UNIT 1 PLTU BANTEN 2 LABUAN Disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Kerj a Praktik / Seminar pada Semester VII
Disusun oleh : IZHHAR KAMALUDDIN NIM
: 131724013
PROGRAM STUDI DIV TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK DEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2016
LEMBAR PENGESAHAN I
LAPORAN KERJA PRAKTIK
PENGARUH OUT SERVICE HIGH PRESSURE HEATER TERHADAP KINERJA TURBIN UNIT 1 PLTU BANTEN 2 LABUAN 1 Agustus s.d 31 Agustus 2016 Oleh : Izhhar Kamaluddin 131724013
DEPARTEMEN DEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Menyetujui, Dosen Pembimbing
Slameto,ST.,M.Eng.
NIP. 19641222 19641222 199003 1 002 Mengetahui, Ketua Departemen Teknik Konversi Energi
Ahmad Deni Mulyadi S.T., M.T.
NIP. 19630623 19630623 199203 1 002
ii
LEMBAR PENGESAHAN II
LAPORAN KERJA PRAKTIK
SERVI CE H I GH PRE SSU SURE RE HE ATER ATER TERHADAP KINERJA PENGARUH OUT SERVI TURBIN UNIT 1 PLTU BANTEN 2 LABUAN 1 Agustus s.d 31 Agustus 2016 Oleh : Izhhar Kamaluddin 131724013
PT. INDONESIA POWER UJP BANTEN 2 LABUAN
Menyetujui,
Mengetahui,
Pembimbing Lapangan
Manager Administrasi
SPS Har Mekanik
Fajar Purnomo
Isma Soleh
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan kerja praktik di PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan dan laporan kerja praktik yang berjudul “Pengaruh Out Service High Pressure Heater Terhadap Kinerja Turbin Unit 1 PLTU Banten 2 Labuan” . Shalawat serta salam semoga senantiasa tercurah
padajungjungan kita Nabi Muhammad SAW, beserta keluarganya, sahabatnya, serta para pengikutnya selaku umat yang selalu taat pada perintah dan ajarannya sampai akhir jaman aamiin. Usaha yang keras dari diri saja rasanya tidak cukup untuk menyelesaikan laporan kerja praktik ini. Beberapa pihak maupun orang-orang yang berbudi luhur tanpa henti mencurahkan nasihat, saran, bimbingan, semangat, kehangatan, dan cinta kasihnya yang selalu mengiringi kerja keras ini. Oleh karena itu tiada yang lebih tepat disampaikan kecuali penghargaan dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ayahanda Jalaluddin Sayuti dan Ibunda Tati Widayani tercinta,serta adik-adikku terimakasih atas do’a dan kasih sayang juga dukungan baik secara moril maupun materil serta dorongannya sehingga penulis mendapat motivasi lebih. 2. Bapak Ahmad Deni Mulyadi,ST.,MT. selaku Ketua Departemen Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung. 3. Bapak Teguh Sasono, ST., MT. selaku Ketua Program Study D-4 Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik. 4. Ibu Siti Saodah, M.T. selaku Koordinator Kerja Praktik dari Departemen Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung. 5. Bapak Slameto,ST.,M.Eng selaku dosen Pembimbing Kerja Praktik dari Departemen Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung. 6. Bapak Fajar Purnomo sebagai pembimbing dalam pelaksanaan kerja praktik di PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan 7. Mas Edgar selaku Engineer PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan yang memberi bimbingan untuk pengambilan data dan analisa data laporan ini. 8. Seluruh karyawan dan staf di bagian pemeliharaan mesin PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan yang telah banyak membantu dan memberi informasi mengenai pekerjaan dan sistem di PLTU.
iv
9. Seluruh staf dan karyawan/wati PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan ,Cogindo dan juga Koperasi KEKAL yang telah membantu selama pelaksanaan kerja praktik. 10. Adinda, Agum, Faisal, Fikri, Ida, Rahul, dan Shubhan sebagai rekan-rekan kerja praktik di PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan yang telah berjuang bersamasama dalam pembuatan laporan dan pelaksanaan kerja praktik. 11. Asep dan Akbar yang telah membantu untuk menambah pengetahuan tentang PLTU khususnya dibagian turbine dan turbine dan boiler. 12. Rizki Budhi Amalia yang telah bersabar dan juga memberi banyak motivasi dan inspirasi juga dukungan moril pada penulis untuk melaksanakan kerja praktik dan menyusun laporan ini. 13. Keluarga 3-C Teknologi Pembangkit Tenaga Tenaga Listrik angkatan angkatan 2013 yang yang telah memberikan semangat dan motivasi dalam penyusunan laporan kerja praktik. 14. Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Teknik Energi (HMTE) khususnya HMTE angkatan 2013 yang telah banyak memberikan dukungan dan juga semangat dalam penyusunan laporan ini. 15. Semua pihak yang telah membantu menginspirasi penulis dalam penyusunan laporan kerja praktik baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak bisa penulis sebutkan satu – satu – persatu. persatu. Penulis menyadari tidak dapat memberikan sesuatu sebagai balas jasa, semoga Allah SWT membalas semua kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Sesungguhnya tiada kesempurnaan selain milik Allah SWT. Demikian pula dalam penulisan laporan kerja prkatik ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan. Oleh karena itu berbagai kritik, saran, nasehat dan bimbingan kearah yang lebih baik sangat penulis harapkan. Semoga laporan kerja praktik ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu keenergian.
Bandung, Agustus 2016
Penulis
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN I .................................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN II ................................................................................................ iii KATA PENGANTAR ............................................................................................................ iv DAFTAR ISI ........................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................ viii DAFTAR TABEL ................................................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1
1.1.
Latar belakang. ............................................................................................................ 1
1.2
Rumusan Masalah ....................................................................................................... 2
1.3
Tujuan ......................................................................................................................... 3
1.4
Batasan Masalah ......................................................................................................... 3
1.5
Waktu dan Lokasi ....................................................................................................... 3
1.6
Metode Penulisan ........................................................................................................ 3
1.7
Sistematika Penulisan ................................................................................................. 4
1.8
Profil Perusahaan ........................................................................................................ 4
1.8.1
Sejarah Singkat PT Indonesia Power................................................................... 4
1.8.2
Sejarah Singkat PLTU Banten 2 Labuan............................................................ 7
1.8.2.1 Visi dan Misi Perusahaan .................................................................................... 8 1.8.2.2 Struktur Organisasi .............................................................................................. 9 BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................................ 10
2.1
Pembangkit Listrik Tenaga Uap ............................................................................... 10
2.2 Siklus Rankine ............................................................................................................... 11 2.3 Prinsip Kerja PLTU Secara Umum ............................................................................... 12 2.4
Sistem Pada PLTU .................................................................................................... 14
2.4.1
Sistem Aliran Uap ............................................................................................. 14
2.4.2
Sistem Aliran Fluida .......................................................................................... 15
2.4.3
Sistem Aliran Udara dan Gas Buang ................................................................. 18
2.4.4
Sistem Coal Handling ....................................................................................... 20
2.5
Heat Exchanger ........................................................................................................ 21
2.5.1 2.6
High Pressure Heater ........................................................................................ 23
Turbin Uap ................................................................................................................ 24 vi
2.6.1
Prinsip Kerja Turbin Uap .................................................................................. 24
2.6.2
Klasifikasi Turbin Uap ...................................................................................... 25
BAB III HI GH PRESSURE H EATER DAN TURBIN UAP ............................................. 26
3.1 High Pressure Heater .................................................................................................... 26 3.1.1 Prinsip Kerja ........................................................................................................... 26 3.1.2 High Pressure Heater Out Service .......................................................................... 28 3.2 Turbin Uap ..................................................................................................................... 29 3.2.1
Bagian Utama Turbin Uap ................................................................................. 29
3.2.2 Susunan Tingkatan Tekanan Turbin ....................................................................... 30 3.2.3 Komponen Pendukung Turbin................................................................................ 30 3.3 Spesifikasi Desain Turbin.............................................................................................. 32 3.4 Kinerja Turbin Uap ........................................................................................................ 32 3.4.1 Heat Rate ................................................................................................................ 33 3.5 Data Hasil Pengamatan .................................................................................................. 34 BAB IV PENGARUH OUT SERVI CE H I GH PRE SSURE HE ATER 3 TERHADAP KINERJA TURBIN UNIT 1 ................................................................................................. 36
4.1
/
Parameter yang digunakan ........................................................................................ 36
4.1.1
Menentukan
................................................................................................. 36
4.1.2
Menentukan
4.1.3
Menentukan
4.1.4
Menentukan Entalpi ........................................................................................... 38
........................................................................................... 37
dan
............................................................................... 38
4.2
Perhitungan Heat Rate .............................................................................................. 39
4.3
Analisa dan Pembahasan........................................................................................... 40
BAB V PENUTUP ................................................................................................................. 44
5.1
Kesimpulan ............................................................................................................... 44
5.2
Saran ......................................................................................................................... 45
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 46 LAMPIRAN ........................................................................................................................... 46
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Logo PT Indonesia Power ..................................................................................... 6 Gambar 1.2 PLTU Banten 2 Labuan ......................................................................................... 8 Gambar 1.3 Struktur Organisasi Bagian Pemeliharaan Mesin PLTU Banten 2 Labuan ........... 9 Gambar 2.1 Siklus Rankine Ideal ............................................................................................ 11 Gambar 2.2 Diagram T-s. ........................................................................................................ 12 Gambar 2.3 Siklus PLTU 2 Banten-Labuan. ........................................................................... 13 Gambar 2.4 Sistem Aliran Uap................................................................................................ 15 Gambar 2.5 Sistem Air Kondensat. ......................................................................................... 16 Gambar 2.6 Sistem Air Pengisi. .............................................................................................. 18 Gambar 2.7 Sistem Aliran Udara dan Gas Buang. .................................................................. 19 Gambar 2.8 Cerobong (Chimney/Stack). ................................................................................ 20 Gambar 2.9 Sistem Coal Handling. ......................................................................................... 21 Gambar 2.10 Aliran parallel-flow (a) dan counterflow (b). .................................................... 22 Gambar 2.11 Aliran cross flow pada heat exchanger. ............................................................. 22 Gambar 2.12 Shell and tube heat exchanger. .......................................................................... 23 Gambar 2.13 Konstruksi high pressure heater. ....................................................................... 23 Gambar 2.14 Turbin Impuls dan Turbin Reaksi ...................................................................... 25 Gambar 3.1 Bagian Dalam High Pressure Heater (HP Heater). .............................................. 27 Gambar 3.2 High Pressure Heater 3 PLTU Banten 2 Labuan................................................ 27 Gambar 3.3 Turbin Unit 1 PLTU Banten 2 Labuan ................................................................ 29 Gambar 4.1 Desain Turbin pada Kondisi HPH 1 dan 2 Out Service ...................................... 37 Gambar 4.2 Bar Chart Perbandingan Turbine Heat Rate ........................................................ 40
viii
DAFTAR TABEL
Table 3-1 Data Spesifikasi Turbin Uap PLTU Banten 2 Labuan ............................................ 32 Table 3-2 Parameter Perhitungan Heat Rate ........................................................................... 34 Table 4-1 Perhitungan Laju massa uap.................................................................................... 36 Table 4-2 Perhitungan Laju Massa HP Exhaust ...................................................................... 37 Table 4-3 Perhitungan dan ........................................................................................ 38 Table 4-4 Menentukan Entalpi ................................................................................................ 38
Mis Mir
ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar belakang. Dalam era persaingan dunia kerja dewasa ini, sangat di butuhkan peranan
teknologi dan informasi untuk menunjang dalam hal pekerjaan khususnya dalam kerja praktek. Kerja praktek merupakan salah satu mata kuliah yang wajib pada jurusan Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung, Di harapkan melalui keja praktik ini dapat sangat bermanfaat terhadap penciptaan iklim yang saling mendukung dan memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk menerapkan ilmu yang telah dimiliki dan dapat memperoleh pengalaman kerja pada perusahaan atau instansi tempat kerja, peran perguruan tinggi sebagai penghasil sumber daya manusia (SDM) yang memiliki tingkat kredibilitas tertentu mampu berperan di dunia industri dengan menjadikan perusahaan sebagai patner dalam penelitian maupun dalam memberi masukan. Sehingga dengan ada nya kerja praktik industri akan tercipta kerja sama yang saling menguntungkan dan kemitraan yang saling mendukung antara perguruan tinggi dan dunia industri. Energi listrik menjadi energi yang tak dapat dipisahkan dari kehidupan sehari-hari, dimana hampir semua peralatan-peralatan mengunakan energi listrik baik di industri dan pembangunan sendiri menjadi salah satu faktor yang menuntut penyediaan energi listrik yang besar pula terutama di negara-negara yang berkembang seperti indonesia. PLTU Banten 2 Labuan merupakan pembangkit listrik tenaga uap kedua di daerah Banten dengan kapasitas total sebesar 600 MW. PLTU 2 Banten Labuan Banten dimiliki oleh anak perusahaan PT. PLN (persero) yaitu PT. Indonesia Power, PLTU Banten 2 Labuan sendiri memiliki 2 unit pembangkit, yaitu unit 1 dan unit 2 memiliki kapasitas 2 × 300 MW, dulu PLTU yang pertama di daerah banten adalah PLTU sularaya yang mensuplai 30 % kebutuhan listrik Nasional dan sekarang di karenakan sudah banyak pembangkit-pembangkit yang dibangun di indonesia jadi untuk sekarang ini PLTU hanya mensuplai 20% untuk kebuthan listrik Nasional dan untuk PLTU 2 banten labuan ini berguna untuk menyumbang kebutuhan listrik yang naik sekitar 7% setiap tahun nya.
1
Energi panas yang terkandung dalam uap yang diproduksi dari boiler harus secara optimal dimanfaatkan untuk memutar turbin. Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah perhitungan untuk mengetahui energi yang dimanfaatkan oleh unit turbin di PLTU Banten 2 Labuan dan seberapa besar energi yang tidak termanfaatkan. Perhitungan Heat Rate penting dilakukan karena perhitungan ini dapat menentukan besarnya energi panas yang dibutuhkan untuk membangkitkan energi listrik sesuai yang diinginkan. Hal tersebut dapat mengurangi pemborosan penggunaan energi karena energi yang dibutuhkan dapat diketahui serta dapat mengembangkan efisiensi sebuah pembangkit khususnya di PLTU Banten 2 Labuan. Salah satu cara meningkatkan efisiensi sebuah pembangkit listrik tenaga listrik menambahkan feedwater heater yang berjenis High Pressure Heater (HPH). HPH berfungsi meningkatkan temperatur air yang akan dipanaskan di dalam boiler, sehingga pemasukkan bahan bakar lebih sedikit dibandingkan tanpa HPH. Namun dalam kondisi aktual, HPH sering menghadapi masalah sehingga dilakukan perbaikan yang mengharuskan HPH out service. Berdasarkan pemaparan tersebut, penulis akan mengambil fokus masalah mengenai Heat Rate Turbin Uap karena berkaitan dengan kinerja atau performa turbin tersebut , dengan judul “Pengaruh Out Service H igh Pressure Heater Terhadap Kinerja Turbin Unit 1 PLTU Banten 2 Labuan” . Judul tersebut
diambil berdasarkan permasalahan yang terjadi pada Unit 1 di PLTU PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang penulis bahas, berikut penulis jabarkan
rumusan masalah agar tercapai tujuan yang diharapkan sebagai berikut: 1. Berapa besar nilai heat rate di PLTU Banten 2 Labuan saat kondisi HPH 3 Out Service. 2. Berapa besar nilai heat rate di PLTU Banten 2 Labuan saat kondisi HPH 3 In Service 3. Bagaimana pengaruh out service HPH 3 terhadap heat rate Turbin Uap . 4. Perbandingan nilai heat rate ketika HPH 3 Out Service dan saat HPH 3 In Service
2
1.3 Tujuan Beberapa tujuan yang menjadi fokus dari laporan kerja praktik ini adalah sebagai
berikut:
1. Memahami system Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) di PLTU Banten 2 Labuan 2. Mengetahui heat rate Turbin Uap unit 1 di PLTU Banten 2 Labuan. 3. Mengetahui pengaruh dari HPH 3 jika Out service terhadap Heat rate Turbin Uap di PLTU Banten 2 Labuan.
1.4 Batasan Masalah Berdasarkan identifikasi masalah, maka laporan ini hanya menjelaskan mengenai sistem kerja PLTU secara umum. Serta laporan ini akan menjelaskan pengaruh dari HPH 3 jika Out service terhadap kinerja Turbin Uap unit 1 di PLTU Banten 2 Labuan. Kinerja yang dimaksud adalah mengenai nilai Heat Rate Turbine.
1.5 Waktu dan Lokasi Kerja praktik ini dilaksanakan dari tanggal 01 Agustus 2016 sampai dengan 31
Agustus 2016. Lokasi dari kerja praktik ini bertempat di PT. Indonesia Power UJP Labuan yang beralamat di Desa Sukamaju, Kecamatan Labuan, Kabupaten Pandeglang, Provinsi Banten, Indonesia 1.6 Metode Penulisan Penulisan laporan kerja praktik ini menggunakan analisis deskriptif melalui
kompilasi dan studi berdasarkan data yang didapat melalui: 1.
Observasi.
Metode ini dilakukan dengan mengamati secara langsung proses-proses yang terjadi pada peralatan pembangkitan dan melakukan pencatatan data yang dibutuhkan untuk penyusunan laporan. 2.
Studi literatur.
Studi literatur dilakukan dengan membaca referensi yang terkait dari berbagai buku, jurnal, dan laporan yang berkaitan dengan tema Kerja Praktik. Sumber literatur tersebut didapat melalui buku-buku bacaan yang didapat di bagian Engineering PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan.
3
dan internet. 3.
Wawancara
Wawancara dilakukan dengan menggali informasi tentang sistem pembangkitan dan komponen yang diamati kepada narasumber dari perusahaan terkait. 1.7 Sistematika Penulisan Penulisan laporan kerja praktik ini dibagi kedalam beberapa bab yang tersusun
sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah, waktu dan lokasi, metode penulisan, sistematika penulisan, dan profil perusahaan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi tentang system pembangkit listrik tenaga uap,siklus rakine dan teori yang relevan.
BAB III High Pressure Heater
Bab ini berisikan tentang definisi high pressure heater , turbin serta kinerja turbin juga parameter yang diamati dan persamaan yang digunakan.
BAB IV ANALISA
Bab ini berisikan tentang pengolahan data, perhitungan, analisa data dan pembahasan permasalahan pengaruh out service HPH 3 terhadap heat rate.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisikan tentang simpulan dan saran. 1.8 Profil Perusahaan Gambaran umum dari perusahaan tempat pelaksanaan kerja praktik akan penulis
paparkan secara singkat dimulai dari sejarah singkat hingga kebijakan perusahaan tentang K3 dan lingkungan. 1.8.1 Sejarah Singkat PT Indonesia Power
PT Indonesia Power, atau IP, adalah sebuah anak perusahaan
PLN
menjalankan usaha komersial pada bidang pembangkitan tenaga listrik. Saat ini
4
Indonesia Power merupakan perusahaan pembangkitan listrik dengan penghasil daya terbesar di Indonesia. Cikal bakal perusahaan ini adalah PT Pembangkitan Tenaga Listrik Jawa-Bali I (PLN PJB I), yang didirikan pada tanggal 3 Oktober 1995 sebagai anak perusahaan PLN yang waktu itu baru saja berubah statusnya dari Perum menjadi Persero. Pada tanggal 3 Oktober 2000, PJB I berubah nama menjadi PT Indonesia Power. Indonesia Power mengelola 8 Unit Bisnis Pembangkitan: Priok, Suralaya, Saguling, Kamojang, Mrica, Semarang, Perak-Grati dan Bali. Bisnis utama IP adalah pengoperasian pembangkit listrik di Jawa dan Bali yang tersebar di 8 lokasi. Unit usaha pembangkitan IP diberi nama Unit Bisnis Pembangkitan (UBP). Ke-delapan UBP itu berikut DMN ( Daya Mampu Netto) per 8 November 2007 adalah : 1.
UBP Suralaya, mengoperasikan PLTU ( Pembangkit Listrik Tenaga Uap) Suralaya Unit 1-4 (4x371 MW) dan Unit 5-7 (3x575 MW)
2.
UBP Priok, mengoperasikan PLTU Priok Unit 3 dan 4 (2x45 MW), PLTGU ( Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap) Priok Blok I dan II masing-masing (3x120 MW dan 1x171 MW), PLTG Priok Unit 1&3 (2x17 MW)
3.
UBP Saguling, mengoperasikan PLTA ( Pembangkit Listrik Tenaga Air ) Saguling (4x175 MW)
4.
UBP Kamojang, mengoperasikan PLTPB ( Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi) Gunung Salak (3x57 MW) dan PLTP Kamojang, Garut Unit 1 (27 MW), Unit 2-3 (2x57 MW)
5.
UBP Mrica, mengoperasikan PLTA PB Soedirman (3x60 MW)
6.
UBP Semarang, mengoperasikan PLTU Tambak Lorok, Semarang Unit 1-2 (2x42 MW), Unit 3 (105 MW), PLTGU Tambak Lorok Blok I dan II masing2 (3x100 MW dan 1x152 MW), PLTG Cilacap (2x20 MW)
7.
UBP Perak-Grati, mengoperasikan PLTU Perak, Surabaya Unit 3-4 (2x28 MW), PLTGU Grati, Lekok, Pasuruan Blok I (3x99 MW dan 1x153 MW), PLTG Grati Blok II (3x100 MW)
8.
UBP Bali, mengoperasikan PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel) Pesanggaran, Denpasar(total 55 MW), PLTG Pesanggaran (106 MW), PLTG Gilimanuk (130 MW) dan PLTG Pemaron (2x40 MW)
5
Selain UBP, IP juga mempunyai bisnis jasa pemeliharaan pembangkit listrik yang diberi nama Unit Bisnis Pemeliharaan (UBHar) yang berkantor di jalan KS Tubun, Jakarta. IP juga mempunyai anak perusahaan yang bergerak di bidang trading batubara yaitu PT Artha Daya Coalindo. Sedangkan PT Cogindo Daya Bersama adalah anak perusahaan IP yang bergerak di bidang co-generation dan energy outsourcing. 1.8.1.1 Makna Bentuk dan Warna Logo
Logo mencerminkan identitas dari PT. Indonesia Power sebagai Power Untility Company terbesar di indonesia.
Gambar 1.1 Logo PT Indonesia Power Sumber http://www.indonesiapower.co.id/Lists/News/Attachments/262/lOGO%.jpg
1. Bentuk.
a.
Kerena nama yang kuat, indonesia ditampilkan dengan menggunakan jenis huruf yang tegas dan kuat, FUTURA BOOK/REGULER dan FUTURA BOLD.
b.
Aplikasi kilatan petir pada huruf ‘O’ melambangkan “TENAGA LISTRIK” yang merupakan lingkup usaha utama perusahaan.
c.
Titik/bulatan merah ( Red Dot ) diujung kilatan petir merupakan simbol perusahaan yang telah digunakan sejak masih bernama PLN PJB . titik ini merupakan simbol yang digunakan sebagian besar materi komunikasi perusahaan dengan sombol kecil ini, diharapkan identitas perusahaan dapat langsung terwakili.
2. Warna.
a. Merah. Di aplikasikan pada kata Indonesia, menunjukan indentitas yang kuat
dan
kokoh
sebagai
pemilik
seluruh
sumberdaya
untuk
6
memproduksi tenaga listrik guna dimanfaatkan di indonesia, dan juga di luar negeri. b. Biru. Diaplikasikan
pada power, dasar warna biru mengambarkan
sifat pintar dan bijaksana, dengan diaplikasikan pada kata power maka warna ini menunjukan produk tenaga listrik yang dihasilkan perusahaan memiliki ciri : Perteknologian tinggi. Efisien. Aman. Ramah lingkungan 1.8.2 Sejarah Singkat PLTU Banten 2 Labuan
PLTU Labuan berlokasi di Desa Sukamaju, Kec. Labuan, Pandeglang, Provinsi Banten. PLTU Labuan dioprasikan oleh Unit Jasa Pembangkitan (UJP) Banten 2 Labuan yang dikelola PT. Indonesia Power setelah diserah terimakan oleh Cengda sebagai pengembang pembangkit tersebut. Presiden Susilo Bambang Yudhoyono meresmikan PLTU Labuan Unit 1 pada 28 Januari 2010. PLTU Labuan merupakan salah satu dari pembangunan 10 pembangkit listrik di Jawa dan 25 pembangkit listrik di luar Jawa dengan bahan bakar batu bara dalam Program Percepatan Pembangunan Pembangkit Listrik 10.000 MW Tahap 1. Untuk Tahap 1, pemerintah menekankan penggunaan bahan bakar batu bara dengan kadar rendah yang jumlahnya sangat melimpah di tanah air. Selain itu, pemilihan batu bara tersebut adalah untuk mengantisipasi harga minyak yang terus meningkat di pasar dunia. Dengan cara ini, pemerintah dapat mengurangi subsidi bahan bakar minyak, sekaligus memanfaatkan batu bara dengan kalori rendah sekitar 4200 kcal/kg. Energi Listik dari PLTU Labuan ditransmisikan melalui Gardu Induk terdekat, yaitu Gardu Induk Menes yang berjarak sekitar 6 km dan Gardu Induk Saketi. Dengan beroprasinya PLTU Labuan ini diharapkan mampu mengurangi penggunaan BBM untuk operasional pembangkit dalam jumlah cukup signifikan, sehingga dapat mengurangi subsidi BBM.Pertumbuhan ekonomi yang terus tumbuh membawa konsekuensi meningkatnya kebutuhan energi listrik. Untuk itu,
7
Pemerintah telah melaksanakan beberapa program, antara lain Program Percepatan Pembangunan Pembangkit Listrik 10.000 MW tahap 1 dan 2.
Gambar 1.2 PLTU Banten 2 Labuan Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
1.8.2.1 Visi dan Misi Perusahaan
a. Visi : Menjadi Perusahaan Energi Terpercaya yang Tumbuh Berkelanjutan b. Misi : Menyelenggarakan Bisnis Pembangkit Tenaga Listrik dan Jasa Terkait yang Bersahabat dengan Lingkungan.
8
1.8.2.2 Struktur Organisasi
Gambar 1.3 Struktur Organisasi Bagian Pemeliharaan Mesin PLTU Banten 2 Labuan Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
9
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Uap
PLTU atau pusat listrik tenaga uap adalah pembangkit listrik yang menggunakan uap sebagai fluida kerjanya untuk memutarkan turbin. Turbin memutar generator yang membangkitkan listrik. Pada umumnya PLTU menggunakan batu bara sebagai bahan bakar nya. Tetapi untuk kondisi start up di boiler menggunakan bahan bakar minyak sebagai bahan bakar awal dari sebuah PLTU. Pada PLTU terdapat banyak sekali peralatan atau komponen. Mulai dari Valve, Turbine, Motor, Fan, Boiler, Turbin, Generator dan masih banyak lagi komponen dengan jenis yang berbeda. Ada beberapa siklus utama dalam sebuah PLTU, diantaranya : siklus air dan uap, siklus air pendingin, siklus bahan bakar, system pengolahan air bekas, system pengolahan debu.
Siklus Uap Dan Air
Untuk siklus air dan uap adalah siklus dimana air di ubah fasanya menjadi uap kering yang di gunakan untuk menggerakan turbin, kemudian uap ini di kondensasikan kembali menjadi air oleh kondensor.
Siklus Bahan Bakar
Siklus bahan bakar disini adalah suatu system di PLTU yang mengelola bahan bakar (batu bara)dari tempat penyimpanan awal sampai nantinya di gunakan untuk pembakaran di boiler. Sistem pengolahan air
Adalah system yang mengolah air baku. Di PLTU mengambil dari air laut yang menggunakan system desalinatiaon, yakni mengubah air laut menjadi air tawar kemudian di olah lagi menjadi air non mineral (demin water) Sistem pengolahan debu
Pada system pengolahan debu menggunakan ESP, yaitu alat yang berfungsi untuk menyaring debu (Fly ash) yang mengandung komponen berbahaya. Debu keluaran boiler di hisap oleh Induced Draft Fan dan di salurkan ke ESP untuk di saring terlebih dahulu sebelum menuju cerobong asap.
10
2.2 Siklus Rankine Siklus Rankine adalah siklus ideal untuk Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Siklus rankine ideal tidak memperhitungkan internal irreversibilities dan perpindahan panas dengan lingkungan. Proses siklusnya adalah sebagai berikut: 1-2 Kompresi isentropic di pompa 2-3 Penambahan panas tekanan konstan di boiler 3-4 Ekspansi isentropic di turbin 4-1 Pembuangan panas tekanan konstan di kondensor
Gambar 2.1 Siklus Rankine Ideal Sumber : Frank P. Incropera, Fundamentals of Heat a nd Mass Transfer, John Wiley & Sons. Inc, 2007
Seperti yang diperlihatkan gambar 2.1, Air akan masuk ke pompa pada nomor 1 dengan kondisi cair saturasi dan dikompresi secara isentropic untuk mencapai tekanan operasi pada boiler . Temperatur air akan meningkat selama proses kompresi isentropic yang berkaitan dengan berkurangnya volume spesifik dari air. Air masuk ke boiler dengan kondisi cair terkompresi pada nomor 2 dan menjadi uap superheat pada nomor 3. Pada dasarnya, boiler adalah alat pemindah panas yang besar, yang mana panas yang didapatkan berasal dari pembakaran batu bara, reaktor nuklir, dan sumber lain yang panasnya akan dipindahkan ke air pada tekanan yang konstan. Boiler, bersamaan dengan superheater sering disebut The Steam Generator . Uap superheat pada nomor 3 masuk ke turbin, yang mana diekspansi secara isentropic dan menghasilkan kerja berupa putaran pada poros yang terhubung dengan generator listrik. Tekanan dan temperatur dari uap akan menurun pada proses ini sampai pada nomor 4, yang mana uap akan masuk ke kondensor. Pada keadaan ini, uap dalam kondisi campuran uap dan
11
cair saturasi dengan kualitas tinggi. Uap akan terkondensasi pada tekanan konstan di kondensor, yang pada dasarnya adalah alat penukar panas yang besar dengan membuang panas ke media pendingin seperti air dari laut, sungai atau ke udara atmosfer. Uap akan meninggalkan kondensor dalam keadaan cair saturasi dan kembali lagi masuk ke pompa sehingga menjadi sebuah siklus tertutup.
Gambar 2.2 Diagram T-s. Sumber : Frank P. Incropera, Fundamentals of Heat a nd Mass Transfer, John Wiley & Sons. Inc, 2007
Kembali
ke
daerah
proses
yang
diperlihatkan
kurva
T-s
diagram
diatas,
memperlihatkan perpindahan panas untuk proses reversible secara internal. Kita dapat lihat daerah pada kurva titik 2 ke 3 memperlihatkan perpindahan panas ke air di dalam boiler dan daerah pada kurva titik 4 ke 1 memperlihatkan perpindahan panas di kondensor. Perbedaan diantara 2 proses tersebut adalah kerja bersih yang dihasi lkan selama siklus tersebut.
2.3 Prinsip Kerja PLTU Secara Umum Pembangkit Listrik Tenaga Uap memanfaatkan air-uap sebagai media kerja dalam
siklus tertutup dari air kondensat atau air hasil pengkondensasian di kondensor serta air make-up atau air hasil demineralisasi dari air laut, danau dan sungai. Air kondensat dipompa oleh pompa kondensat menuju deaerator dengan terlebih dahulu mengalami pemanasan oleh pemanas bertekanan rendah. Di deaerator air dikurangi kandungan udara dengan cara disemprotkan uap panas, kemudian air dipompa dengan boiler feed pump (BFP) menuju boiler serta mengalami pemanasan awal oleh pemanas bertekanan menengah dan pemanas bertekanan tinggi kemudian melalui ekonomiser dan masuk ke main drum ( steam drum). Air di main drum masuk ke dalam boiler guna mengalami pemanasan hingga terbentuk steam/ uap, kemudian steam dialirkan menuju 12
cold superheater , primary superheater , platen superheater dan final superheater agar menjadi uap kering tanpa ada kandungan air. Uap (steam) kering digunakan untuk menggerakan turbin bertekanan tinggi secara mekanik. Uap yang keluar dari turbin bertekanan tinggi kemudian dipanaskan kembali sebelum akhirnya digunakan untuk menggerakan turbin bertekanan menengah, selanjutnya uap dari turbin bertekanan menengah digunakan untuk menggerakan turbin bertekanan rendah dan setelah itu mengalami kondensasi di kondenser. Turbin-turbin yang digerakan oleh uap dibuat satu poros dengan generator listrik sehingga generator menghasilkan listrik yang kemudian tegangan keluaran generatornya dinaikan sampai 150 KV untuk ditransmisikan kepada konsumen. Pemanas yang ada dalam sistem PLTU memanfaatkan uap yang diambil dari keratan sudu turbin, seperti pemanas bertekanan rendah yang memanfaatkan uap dari turbin bertekanan rendah, pemanas bertekanan menengah yang memanfaatkan uap dari turbin bertekanan menengah begitu juga dengan pemanas bertekanan tinggi memanfaatkan uap dari turbin bertekanan tinggi. Sedangkan superheater dan re-heater memanfaatkan panas hasil pembakaran boiler, dan ekonomiser memanfaatkan panas yang dimiliki gas panas sisa pembakaran yang menuju cerobong ( stack/ chimney). Gambar 2.5 menunjukan diagram alir proses yang terjadi di PLTU 2 Banten-Labuan.
Gambar 2.3 Siklus PLTU 2 Banten-Labuan. Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
13
2.4 Sistem Pada PLTU
Sistem utama yang terdapat dalam pembangkit listrik tenaga uap dapat dikelompokan menjadi beberapa sistem berbeda namun bekerja dalam satu siklus tertutup. Sistem tersebut terdiri dari sistem aliran fluida, sistem aliran uap, sistem aliran udara, sistem gas buang, dan sistem coal handling. 2.4.1 Sistem Aliran Uap
Sistem aliran uap terdiri dari: 1. Aliran uap tekanan tinggi ( HP Steam/Superheat Steam), digunakan untuk memutar turbin bertekanan tinggi ( HP Turbine). 2. Aliran uap tekanan menengah ( IP Steam/Reheat Steam), digunakan untuk memutar turbin bertekanan menengah ( IP Turbine). 3. Aliran uap tekanan rendah ( LP Steam), digunakan untuk memutar turbin bertekanan rendah ( LP Turbine). Proses aliran uap yang terjadi dapat dijelaskan sebagai berikut: Uap yang diproduksi boiler berupa uap basah ( saturated steam) ditampung di main drum ( steam drum), kemudian uap di panaskan lagi di pipa superheater untuk menjadi uap kering ( superheat steam). Uap kering / superheater (main steam), kemudian di pakai untuk memutar turbin bertekanan tinggi ( HP turbine), dengan tekanan 16,8 Mpa, dan temperatur 540 oC. Uap yang telah di gunakan memutar turbin bertekanan tinggi ( HP turbine), tekanan dan temperaturnya turun (3,0 Mpa & temp 350 oC), selanjutnya di alirkan kembali ke boiler untuk di panaskan ulang ( re-heater ). Uap hasil dari pemanasan ulang tersebut tekanannya tetap tetapi temperaturnya naik menjadi 540 oC dan disebut IP steam/ reheate steam, yang di gunakan untuk memutar turbin bertekanan menengah ( IP turbine). Uap setelah di gunakan memutar turbin bertekanan menengah ( IP Turbine) langsung digunakan ke turbin bertekanan rendah ( LP turbine) dan disebut LP steam, setelah itu uap yang keluar dari LP turbine di kondensasikan di dalam kondensor. Temperatur uap yang masuk kondensor di pertahankan 45 oC -50 oC, dengan tekanan uap sekitar-0,5 MPa. Sistem aliran uap ditunjukan pada gambar 2.4.
14
Gambar 2.4 Sistem Aliran Uap. Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
2.4.2 Sistem Aliran Fluida
Sistem aliran fluida atau sistem aliran air pada pembangkit listrik tenaga uap dikelompokan menjadi dua sistem, yaitu sistem air kondensat (condensate water system) dan sistem air pengisi ( feed water system). Gambar 2.7 dan 2.8 merupakan gambar sitem air kondensat dan sistem air pengisi.
2.4.2.1 Sistem Air K ondensat Air kondensat adalah air hasil kondensasi di condenser yang merupakan air untuk pengisi boiler drum. Aliran sistem air kondensat dimulai dari hotwell sampai ke deaerator. Air dialirkan dari hotwell dengan condensate ekstraktion pump (CEP) melalui
condensate polishing ,
kemudian melewati gland steam condenser dan dipanaskan di pemanas bertekanan rendah ( LP Heater 8,7,6, dan 5) secara bertahap sehingga temperaturnya naik, selanjutnya dialirkan ke deaerator. Pada proses ini terjadi pemanasan, pemurnian dan dearasi. rrRuang Lingkup: 1. Condense Kondensor merupakan peralatan untuk mengkondensasikan uap ( steam) yang keluar dari turbin bertekanan rendah ( LP turbine) melalui mekanisme heat exchanger shell&tube dengan pendingin air laut yang dipompakan oleh
15
pompa air sirkulasi (circulation water pump/ CWP). Hot well merupakan bak penampungan air hasil kondensasi dari kondensor. 2. Condensate Extraction Pump (CEP)
Pompa kondensor/ condensate extraction pump (CEP) (2x100%) berfungsi untuk memompakan air kondensat dari hotwell ke deaerator melalui condensate polishing , gland steam condenser , LP heater 8,7,6, dan 5. 3. Condensate Polishing
Berfungsi untuk memperbaiki kualitas air kondensate melalui mixed bed . 4. Gland Steam Condenser
Berfungsi untuk memanaskan air kondensat melalui mekanisme penukar panas/ HE shell and tube, dengan memanfaatkan panas yang masih dimiliki gland steam turbine. 5. LP Heater 8,7,6, dan 5
Berfungsi
sebagai
pemanas/
heater
air
kondensat
dengan
memanfaatkan uap ekstraksi/ bled steam dari turbine. Masing-masing dilengkapi dengan by-pass sistem, normal drain dan emergency drain.
Gambar 2.5 Sistem Air Kondensat. Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
16
2.4.2.2 Sistem Ai r Pengisi Sistem air pengisi merupakan siklus air PLTU yang berfungsi sebagai pengisi air boiler yang dipompakan oleh pompa feed water (booster pump, MBFP, BFPT A&B) dari deaerator storage tank ke boiler drum yang terlebih dahulu melewati HP heater 3,2,1, dan economizer . Ruang Lingkup: 1. Deaerator dan deaerator storage tank Deaerator berfungsi untuk membuang gas-gas tak terkondensasi khususnya oksigen yang terkandung dalam air condensate, dengan cara disembur (direct contact ) dengan uap extraksi dari no.4 (normal operasi) atau aux steam ( start-up). 2. Boiler Feed Water Pump Berfungsi untuk memompakan air pengisi dari deaerator storage tank ke boiler drum. Ada dua jenis BFP yaitu, Motor Boiler Feed Water Pump (MBFP) dengan penggeraknya mengunakan motor dan Boiler Feed Water Pump Turbine (BFPT) penggeraknya menggunakan turbin uap dengan sumber uap hasil dari ekstraksi turbin utama. 3. Economizer Economizer berfungsi untuk memanaskan feed water sebelum masuk ke drum dengan memanfaatkan panas gas buang hasil pembakaran boiler. 4. Heater Berfungsi untuk memanaskan air sebelum masuk ke boiler drum. Heater memanfaatkan panas dari uap yang berasal dari ekstraksi turbin utama. 5. Boiler Drum Memiliki beberapa fungsi yaitu:
Menampung feed water sebelum dipanaskan di wall tube.
Memisahkan uap jenuh hasil pemanasan di wall tube, dengan air untuk dipanaskan lagi di daerah superheater.
Mengatur kualitas air boiler , dengan membuang kotoran-kotoran terlarut didalam boiler melalui continuous blowdown seperti silica.
17
Mengatur permukaan air sehingga tidak terjadi kekurangan saat boiler beroperasi yang dapat menyebabkan over heating pada pipa boiler.
Gambar 2.6 Sistem Air Pengisi. Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
2.4.3
Sistem Aliran Udara dan Gas Buang
Sistem udara terutama berfungsi sebagai sumber kebutuhan udara pada proses pembakaran di ruang bakar, karena proses pembakaran itu berlangsung secara kontinyu selama boiler beroperasi maka sumber udara untuk pembakaran pun harus dipasok secara kontinyu. Selain itu juga sistem udara berfungsi sebagai pemasok udara yang membawa batubara dari pulverizer ke ruang bakar.
Udara Primer Udara primer adalah udara yang berasal dari Primary Air Fan. Udara primer
berfungsi untuk membawa serbuk batubara yang telah dihaluskan di pulverizer menuju ke ruang bakar boiler . Selain itu udara primer juga digunakan untuk mengeringkan serbuk batubara di dalam pulverizer . Untuk memenuhi fungsi ini temperatur udara primer harus cukup tinggi, maka sebelum masuk ke pulverizer , udara primer dilewatkan melalui primary air heater, pemanas yang memanfaatkan panas gas buang sebagai media pemanas.
Udara Sekunder
18
Udara sekunder adalah udara yang berasal dari force draft fan yang digunakan sebagai udara pembakaran di ruang bakar boiler . Udara sekunder dialirkan ke steam coil untuk pemanasan awal kemudian dialirkan ke primary air heater selanjutnya dialirkan ke wind box dan masuk ke ruang bakar.
Gas buang
Gas buang yang merupakan gas sisa pembakaran dari boiler dihisap oleh induced draft fan (IDF) yaitu kipas hisap paksa melalui economizer , air preheater dan elektrostatic precipitator (ESP). Panas yang terkandung dari gas buang tersebut dimanfaatkan untuk memanaskan air pengisi boiler di economizer dan memanaskan udara sekunder serta udara primer yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi boiler . Gas buang tersebut sebelum keluar ke cerobong temperaturnya dijaga ± 150 º
C untuk keamanan lingkungan.
Gambar 2.7 Sistem Aliran Udara dan Gas Buang. Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
19
Gambar 2.8 Cerobong (Chimney/Stack). Sumber: PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
2.4.4 Sistem Coal H andling Transportasi bahan bakar batu bara pada PLTU 2 Banten-Labuan ini menggunakan conveyor . Batubara dari tongkang dibongkar di dermaga dengan menggunakan ship unloader melalui
jetty conveyor satu dan dua kemudian
sampling tower 1, melalui transfer tower (TT) 1 yang selanjutnya menuju stock area/coal yard (penyimpanan batu bara) dengan mengunakan stacker/ reclaimer atau langsung menuju coal bunker yang disalurkan, transfer tower 1-4 dan sampling tower 2. Di dalam transfer tower 4 tersebut terdapat crusher yang digunakan untuk menghancurkan batu bara dalam ukuran yang masih bes ar. Jika stacker/reclaimer dalam keadaan rusak atau darurat, maka maka dengan bantuan dozer untuk mendorong batu bara di coal yard ke teleschopik chute yang kemudian di salurkan di conveyor melalui TT2. Batu bara di coal bungker kemudian masuk ke coal feeder , jumlah yang masuk ke pulverizer diatur oleh coal feeder tersebut. Di dalam pulverizer batu bara dihancurkan menjadi ukuran yang lebih kecil atau menjadi serbuk batu bara yang halus. Serbuk batu bara yang halus tersebut di salurkan menuju coal burner dengan bantuan hembusan udara dari primary air fan. Gambar skematis sistem coal handling ditunjukan pada gambar dibawah
20
Gambar 2.9 Sistem Coal Handling. Sumber : PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
.
2.5 Heat E xchanger Heat Exchanger adalah alat penukar kalor yang berfungsi untuk mengubah temperatur dan fasa suatu jenis fluida. Proses tersebut terjadi dengan memanfaatkan proses perpindahan kalor dari fluida bersuhu tinggi menuju fluida bersuhu rendah. Di dalam dunia industri peran dari heat exchanger sangat penting. Misal dalam industri pembangkit tenaga listrik, heat exchanger berperan dalam peningkatan efisiensi sistem. Contohnya adalah ekonomizer, yaitu alat penukar kalor yang berfungsi memanaskan feed water sebelum masuk ke boiler menggunakan panas dari exhaust gas (gas buang) ataupun High Pressure Heater yang berfungsi memanaskan temperature 21
feedwater sebelum masuk economizer dengan memanfaatkan ekstraksi uap panas dari turbin bertekanan tinggi . Selain itu heat exchanger juga merupakan komponen utama dalam sistem mesin pendingin, yaitu berupa evaporator dan condenser. Pada pembangkit listrik pemakaiannya sangat luas,misalnya pada pemanas air umpan, kondensor utama, dan sistem pendinginan tertutup. Alat penukar kalor diklasifikasikan berdasarkan berbagai hal, seperti proses perpindahan kalor yang terjadi, konstruksi, dan konfigurasi aliran fluida. Secara garis besar alat penukar kalor dibedakan berdasarkan pengaturan aliran fluida dan jenis konstruksinya. Terdapat tiga jenis pengaturan aliran pada alat penukar kalor, yaitu parallel-flow, counterflow, dan cross flow. Pada parallelflow fluida panas dan dingin masuk pada ujung yang sama, mengalir pada arahyang sama, dan keluar melalui ujung yang sama pula (gambar 2.13 bagian a). Pada counterflow fluida panas dan dingin masuk pada sisi yang berbeda, mengalir dengan arah yang berlawanan, dan keluar melalui sisi yang berbeda (gambar 2.13 bagian b). Pada aliran cross flow fluida panas dan dingin mengalir pada arah yangsaling tegak lurus.
Gambar 2.10 Aliran parallel-flow (a) dan counterflow (b). Sumber : Frank P. Incropera, Fun damentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons. Inc, 2007,
Gambar 2.11 Aliran cross flow pada heat exchanger. Sumber: Frank P. Incropera, Fundamentals of Heat and Mass Transfe r, John Wiley & Sons. Inc, 2007 ,
22
Salah satu tipe konstruksi alat penukar kalor yang banyak digunakan adalah tipe shell and tube (gambar 2.15). Tipe shell and tube sendiri memiliki berbagai konfigurasi berdasarkan jumlah perlintasan ( passes) shell maupun tubes. Konfigurasi paling sederhana ditunjukkan gambar 2.15 dengan single pass shell dan single pass tube. Baffle berguna untuk menahan pipa-pipa dan mengurangi getaran.
Gambar 2.12 Shell and tube heat exchanger. Sumber: Frank P. Incropera, Fundamentals of Heat and Mass Transfe r, John Wiley & Sons. Inc, 2007 ,
2.5.1 H igh Pressure H eater High pressure heater merupakan alat penukar kalor yang berfungsi memberi
pemanasan awal pada air umpan dengan memanfaatkan uap ekstraksi turbin. Tipe shell and tube dengan pipa U dipilih karena kemampuannya menangani tekanan tinggi dan menyediakan area perpindahan kalor yang luas seperti ditunjukkan gambar 2.16.
Gambar 2.13 Konstruksi high pressure heater . Sumber: Dongfang Electric Corporation, Turbine Operation Manual, Dongfang Electric Corporation Beijing, 2012
23
Uap ekstraksi turbin sebagai fluida panas mengalir di pada bagian shell , sedangkan air umpan mengalir pada bagian tube. Aliran uap ekstraksi diarahkan oleh pelat baffle. Di dalam shell pipapipapenukar
kalor.
Di
terdapat tube bundle
dalam
pipa-pipa
yang berisi kumpulan
mengalir
air
umpan.
Water
berfungsi menampung air umpan sebelum dan sesudah melawati pipachannel pipapenukar kalor. Water channel berupa ruangan setengah lingkaran dan bagian dalamnya dibagi dua oleh pelat untuk memisahkan air umpan yang sudahdipanaskan dan yang belum. Kalor akan berpindah dari dari uap ekstraksi menuju air umpan melalui dinding pipa-pipa, sehingga air umpan akan mengalami peningkatan temperatur,sedang uap ekstraksi akan mengalami penurunan temperatur dan perubahan fase menjadi cair. 2.6 Turbin Uap Turbin uap adalah mesin penggerak mula yang mengubah langsung energi
termal yang terkandung pada uap menjadi energi mekanik dengan memutarkan poros turbin yang dikopel dengan generator untuk membangkitkan energi listrik. Berikutnya akan dijelaskan mengenai prinsip kerja turbin uap dan klasifikasi turbin uap. 2.6.1
Prinsip Kerja Turbin Uap Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Nosel tersebut berfungsi merubah
energi panas dari uap menjadi energi kinetis. Tekanan 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 s udu turbin itu dibelokkan mengikuti arah lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar poros t urbin yang menghasilkan energi mekanik. Pada pembangkit tenaga listrik biasanya menggunakan turbin bertingkat yaitu dipasang lebih dari satu baris sudu gerak agar dapat memanfaatkan energi kinetis secara optimal. 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, agar uap tersebut dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat. 24
Kecepatan uap saat meninggalkan baris sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang yang digunakan untuk mendorong sudu turbin dapat dimanfaatkan secara optimal. Dengan demikian efisiensi turbin menjadi lebih tinggi dikarenakan energi yang tidak termanfaatkan relatif kecil . 2.6.2
Klasifikasi Turbin Uap Turbin uap dapat diklasifikasikan ke dalam kategori yang berbeda, dibawah ini
dijelaskan klasifikasi berdasarkan prinsip kerja nya. a)
Turbin Impuls
Turbin sederhana dengan satu atau banyak rotor yang mempunyai sudusudu pada rotor tersebut. Sudu-sudu biasanya simetris dan memiliki sudut masuk dan sudut keluar.Ciri-ciri turbin impuls adalah proses pengembangan uap atau penurunan uap seluruhnya terjadi pada nosel . b)
Turbin Reaksi Turbin reaksi memilik 3 tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu berge4rak turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris. Ciri-ciri turbin ini adalah penurunan tekanan uap terjadi di nosel.
Gambar 2.14 Turbin Impuls dan Turbin Reaksi Sumber: http://gunawananeva.files.wordpress.com/2010/05/501pxturbines_impulse_v_reaction.png
25
BAB III
HI GH PRESSURE H EATER DAN TURBIN UAP 3.1 High Pr essure Heater High Pressure Heater ( HP Heater ) ini digunakan untuk memanaskan air pengisi ( Feedwater ) yang akan masuk ke dalam boiler , dimana boiler tersebut yang akan menghasilkan uap. Dalam proses pemanasan air pengisi ( Feedwater ), high pressure heater ( HP Heater ) menggunakan uap ekstraksi dari high pressure turbine ( HP Turbine) dan intermediate pressure turbine ( IP Turbine).
Fungsi dari high pressure heater berfungsi sebagai pemanas air pengisi sebelum dimasukkan ke dalam ekonomiser. Yang mana konstruksinya berbentuk tabung yang didalamnya terdapet susunan pipa – pipa yang berbentuk U yang terbagi dalam dua kelompok pipa – pipa yang bersilangan. Untuk mengatur arah pada aliran, maka pada penutupnya dibentuk sedemikian rupa sehingga air mengalir melalui kedua kelompok pipa – pipa tersebut. Sebagai media pemanasnya diambil uap ekstration I dan II dari turbin. Selanjutnya uap yang mengkondensat di alirkan ke dearator. Pengaliran air ini didorong oleh tekanan uap itu sendiri dengan diatur oleh servo motor yang bekerja secara otomatis dengan sistim hidrolik.
3.1.1 Prinsip Kerja Sistem yang bekerja didalam high pressure heater (HP Heater) yaitu sistem
pemanasan air pengisi (Feedwater System) dan sistem penampungan air kondensat (Condensate System).Air pengisi (Feedwater) yang dipompakan oleh boiler feed pump (BFP) akan masuk melalui bagian inlet high pressure heater (HP Heater). Didalam high pressure heater (HP Heater), air pengisi (Feedwater) dialirkan melalui tube-tube yang selanjutnya tube-tube tersebut akan mendapatkan panas dari bled steam, sehingga air pengisi (Feedwater) didalam tube-tube dapat menyerap panas dari bled steam tersebut. Uap ekstraksi (Extraction Steam) dari turbin biasa disebut juga dengan bled steam. Air pengisi (Feedwater) yang sudah dipanaskan akan mengalir keluar melalui bagian outlet high pressure heater (HP Heater) dengan temperatur yang sudah bertambah. Bled steam yang telah digunakan untuk memanaskan air pengisi (Feedwater) akan mengalami heat exchanging sehingga akan berubah menjadi air dan air ini biasa disebut air kondensat didalam high pressure heater (HP Heater). 26
Gambar 3.1 Bagian Dalam High Pressure Heater (HP Heater). sumber : http// :prezi.com
Pada PT Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan dipakai jenis three zone heater . Terdapat tiga zona perpindahan kalor yang dibagi berdasarkan fase uap ekstraksi, yaitu desuperheating zone, condensing zone, dan subcooling zone. Antara zona satu dengan lainya dipisahkan oleh pelat baffle. Uap ekstraksi berfase superheat masuk ke dalam shell melalui extraction steam inlet , menuju area desuperheating zone di mana kalor sensibelnya akan diserap sehingga temperaturnya turun sampai mendekati jenuh. Uap ekstraksi jenuh diarahkan oleh pelat-pelat baffle menuju area condensing zone di mana kalor latennya diserap sehingga terkondensasi menjadi cair (disebut drain) dan ditampung di dasar shell . Karena pebedaan tekanan, drain akan terhisap masuk memenuhi ruang subcooling zone di mana sebagian kalor sensibelnya diserap sehingga temperaturnya turun. Pada zona subcooling dan condensing akan timbul non condensable gas yang dikeluarkan secara terus menerus melalui venting .
Gambar 3.4 High Pressure Heater 3 PLTU Banten 2 Labuan sumber : dokumentasi pribadi
27
3.1.2 High Pressure Heater Out Service Salah satu cara meningkatkan efisiensi sebuah pembangkit listrik tenaga listrik
menambahkan feedwater heater yang berjenis High Pressure Heater (HPH). HPH berfungsi meningkatkan temperatur air yang akan dipanaskan di dalam boiler , sehingga pemasukkan bahan bakar lebih sedikit dibandingkan tanpa HPH. Namun dalam kondisi aktual,
HPH
sering
menghadapi
masalah
sehingga
dilakukan
perbaikan
yang
mengharuskan HPH out service. Seperti yang terjadi di unit 1 PLTU Banten 2 Labuan dimana pada unit ini High Pressure Heater(HPH) 3 sempat tidak dapat dioperasikan karena terjadinya kerusakan. Kerusakan yang sering terjadi pada pemanas uap tekanan tinggi ini adalah pecahnya pipa – pipa, kebocoran antara sambungan pipa – pipa dengan bodi dan kebocoran pada Flens penutup tabung. Untuk memperbaiki pipa – pipa yang pecah sebenarnya sangat sulit karena susunan dari pipa sangat rapat dan saling tindih. Hal ini hanya dapat kita atasi dengan jalan menutup kedua ujungnya. Hal ini berarti pipa tersebut tidak berfungsi lagi. Jumlah pipa yang diizinkan ditutup 10 % dari jumlah pipa dan setiap bagian. Karena itu sambungan antara pipa dengan bodi hanya di roll, karena itu sering terjadi kebocoran pada sekeliling pipa yang di roll. Untuk memperbaikinya kembali dilakukan dengan cara pengelasan. Kebocoran pada flens terjadi akibat packing yang telah rusak, pengikat baut yang tidak merata, dan pemakaian packing yang tidak baik dan juga sistim pengoperasiannya. Sedangkan pada HPH 3 di unit 1 PLTU Banten 2 Labuan ini jumlah pipa yang rusak atau bocor sudah lebih dari 20 % sehingga apabila dilakukan penutupan atau plug pun sudah tidak memungkinkan untuk dioperasikan kembali karena kinerjanya tidak akan maksimal dan sulit untuk diperbaiki sehingga HPH 3 ini harus diganti , dengan adanya pergantian maka selama HPH 3 tidak dapat operasi memaksa unit 1 harus beroperasi tanpa menggunakan HPH karena HPH 1 dan HPH 2 pun sebelumnya sudah tidak dapat digunakan. Dengan tidak menggunakan nya HPH maka akan mempengaruhi dari kinerja turbin pembangkit ini sendiri karena temperature air feedwater menuju economizer yang akan dipanaskan di dalam boiler mengalami penurunan yang cukup signifikan sehingga konsumsi bahan bakar yang digunakan bertambah.
28
3.2 Turbin Uap
Turbin uap adalah komponen konversi energy utama dalam sebuah PLTU. Turbin uap berfungsi untuk mengubah energi panas dari uap menjadi energi mekanik (putaran) sebagai penggerak generator untuk menghasilkan energi listrik. Biasanya turbin uap langsung terkopel dengan generator sehingga ser ing disebut steam turbine generator.
Gambar 3.2 Turbin Unit 1 PLTU Banten 2 Labuan sumber : dokumentasi pribadi
3.2.1
Bagian Utama Turbin Uap Turbin uap terdiri dari beberapa bagian-bagian yang saling mendukung
antara satu dengan yang lain. Bagian utama yang menyusun turbin uap, yaitu: a. Rotor (Poros) Rotor merupakan bagian dari turbin yang berputar. b. Inner Cassing Inner Casing merupakan bagian sudu tetap yang berfungsi sebagai nozzle untuk mengubah energy panas uap menjadi energy kinetic. c. Sudu Gerak (Moving Blade) Sudu gerak merupakan sudu-sudu yang dipasang disekeliling rotor sehingga saat rotor bergerak sudu akan ikut bergerak. d.Sudu Tetap (Fixed Blade)
29
Sudu tetap merupakan sudu-sudu yang dipasang pada bagian dalam casing. e. Bantalan Bantalan (Bearing) berfungsi sebagai penyangga rotor sehingga rotor dapat berputar dengan stabil. f. Casing Casing merupakan sebuah tabung dimana rotor ditempatkan dan juga berfungsi sebagai pembatas yang memunkinkan uap akan mengalir melewati sudu turbin. Casing biasanya terdiri dari bagian yang terpisah secara horizontal yaitu casing atas dan bawah yang ditangkupkan untuk selanjutnya diikat dengan baut pengikat. Kontruksi ini akan mempermudah pemasangan awal serta pembongkaran untuk kepentingan maintenance. 3.2.2 Susunan Tingkatan Tekanan Turbin
Adapun beberapa susunan tingkatan tekanan turbin, yaitu : 1. High Pressure Turbine (HP Turbine) Turbin ini mengekspansikan uap utama (main steam) yang dihasilkan Superheater dengan tekanan 167 bar. Uap keluaran turbin merupakan cold steam dengan tekanan 40 bar yang selanjutnya dipanaskan kembali ke Reheater sebelum disalurkan IP Turbin. 2. Intermediate Pressure Turbine (IP Turbine) Turbin ini mengekspansikan uap dari Reheater dengan tekanan uap 38,8 bar. 3. Low Pressure Turbine (LP Turbine) Uap keluaran dari IP Turbin diteruskan untuk diekspansikan di LP Turbin.Uap keluaran turbin ini ditampung dimasukkan dalam kondensor untuk diembunkan dengan media pendingin air laut. Setelah uap menjadi air lagi, air tersebut digunakan untuk siklus berikutnya dalam boiler. 3.2.3 Komponen Pendukung Turbin
Komponen pendukung turbin digunakan untuk memaksimalkan kerja turbin.Adapun komponen-komponen pendukungnya, antara lain:
Shaft Seal
30
Berfungsi untuk mencegah kebocoran uap dari celah antara poros dengan casing sehingga uap yang masuk dapat dimanfaatkan dengan baik. Tujuan ini berlaku pada HP Turbin dan IP Turbin. Sedangkan pada LP Turbin, Shaft Seal berfungsi agar udara luar tidak masuk kedalam turbin.
Regulator Berfungsi untuk mempertahankan tekanan turbin agar tetap konstan pada putaran nominalnya pada saat beban berubah.
Control Valve Berfungsi mengatur main steam yang akan masuk ke turbin. Sistem kontrolnya dibuat otomatis, apabila uap yang dibutuhkan sedikit maka valve ini akan menutup dan sebaliknya akan membuka bila membutuhkan uap yang banyak.
Main Stop Valve/ESV Emergency Berfungsi untuk menghentikan steam mass flow yang masuk ke dalam turbin bersama dengan control valve. Stop Valve dirancang akan menutup dengan cepat apabila terjadi bahaya.
Turning Device Berfungsi untuk memutar poros dengan putaran rendah pada saat sebelum start up maupun setelah shutdown dengan tujuan untuk menghindari ununiform temperature dan agar tidak terjadi defleksi pada poros.
Emergency Oil Pump Berfungsi untuk memompa minyak pelumas pada bearing pada saat terjadi shutdown, menggantikan tugas pompa utama
Main Oil Pump Berfungsi untuk memompa minyak yang dipakai untuk menyuplai bearing sistem. Pompa beroperasi pada saat putaran telah mencapai 500rpm. Tenaga penggerak dari putaran turbin sedangkan supply oil diambilkan dari Main Oil Tank.
Lifting Oil Pump Berfungsi untuk memopa minyak pelumas dari bawah menuju kerumah bantalan yang digunakan untuk melindungi rumah bantalan dan juga untuk mencegah adanya persentuhan langsung antara shaft turbin dengan bantalannya pada saat putaran turbin rendah.
Governor (Control Valve) 31
Putaran turbin pada power plant harus selalu dijaga agar tetap konstan pada segala kondisi beban. Pengaturan putaran turbin dilakukan oleh alat yang disebut Governor. 3.3 Spesifikasi Desain Turbin
Spesifikasi desain dari turbin uap di PT. Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan diperlihatkan oleh tabel berikut. Table 3-1 Data Spesifikasi Turbin Uap PLTU Banten 2 Labuan Uraian
Satuan
Unit 1
Pabrik Pembuat
DONGFANG TURBINE CO., Ltd.
Tipe
N300-16.7/538/538-8
Kapasitas
MW
300
Tekanan Uap Masuk
Mpa
16.67
Tekanan Uap Keluar
Mpa
0.0087
Temperatur Uap
⁰
C
538
Rotasi
Rpm
3000
Laju Massa Uap
T/H
899.6
3.4 Kinerja Turbin Uap Dalam pengukuran performance atau kinerja dari turbin uap, lebih tepat disebut
heat rate dari pada efesiensinya. Dengan nilai 1 kWh = 3600 kJ, maka turbin uap dengan efesiensi 100% akan memiliki heat rate dengan nilai 3600 kJ/kWh. Namun pada nilai yang sebenarnya hanya 85% efisiensi yang terealisasi dari desainnya, nilai tersebut belum dipengaruhi oleh losses yang ada.
32
3.4.1 Heat Rate Heat Rate adalah ukuran dari kinerja atau performance thermal boiler-turbine-
generator yang dioperasikan secara gabungan sebagai suatu unit. Sedangkan Turbine Heat rate didefinisikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menghasilkan energy listrik sebesar 1 kWh, maka heat rate merupakan parameter untuk mengukur efisiensi dan kinerja dari PLTU. Parameter ini didefinisikan sebagai “energi masuk yaitu uap panas (kj) dibagi dengan energi keluar yaitu satuan listik (kW)”. Dalam persamaan matematis dapat disebutkan:
ℎ /ℎ =
iii-1
Untuk persamaan matematis dari efisiensi secara umum, yaitu:
=
iii-2
Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa heat rate adalah invers dari efesiensi. Dengan persamaan tersebut, semakin keci nilai heat rate maka semakin bagus efesiensi dari pembangkit. Dalam pengukuran perfoma atau kinerja dari turbin uap, lebih tepat disebut heat rate dari pada efesiensinya. Dengan nilai 1 kWh = 3600 kJ, maka turbin uap dengan efesiensi 100% akan memiliki heat rate dengan nilai 3600 kJ/kWh. Namun pada nilai yang sebenarnya hanya 85% efisiensi yang terealisasi dari desainnya, nilai tersebut belum dipengaruhi oleh losses yang ada. Dengan energi panas dari uap sebagai energi yang masuk turbin dan energi listrik
( −ℎ)+/ −+ (ℎ −ℎ)+ −ℎ×3600
sebagai energi yang keluar, maka heat rate dapat dihitung dengan persamaan:
iii-3
Dimana :
= Laju massa uap yang menuju HP turbine stop valve, kg/s = Nilai entalpi dari
, kJ/kg 33
ℎ / ℎ ℎ
= Nilai entalpi dari final feedwater, kJ/kg = Laju massa uap dari HP exhaust ke reheater, kg/s = Nilai entalpi dari
/
, kJ/kg
= Nilai entalpi dari uap pada IP turbine stop valves, kJ/kg = Laju massa spraywater menuju superheater, kg/s = Nilai entalpi dari
, kJ/kg
= Laju massa spraywater menuju reheater, kg/s = Nilai entalpi dari
, kJ/kg
= Daya keluaran generator, kWh
3.5 Data Hasil Pengamatan Dengan adanya permasalahan tersebut maka diperlukan 2 kondisi dari data yang
dibutuhkan, dengan begitu penulis dapat membandingkan bagaimana pengaruh terhadap heat rate dengan adanya High Pressure Heater Out Service. Berikut parameter apa saja yang diperlukan untuk memperoleh nilai heat rate: Table 3-2 Parameter Perhitungan Heat Rate Parameter
Satuan
HPH 3 Out Service
HPH 3 In Service
FEED WATER FLOW
T/H
753.4058
738.4685
FEED WATER OPR STN FRONT PRESS
Mpa
16.7425
16.6494
182.6348
211.6691
FEED WATER TEMP
oC
1ST SH STEAM DSH WATER FLOW
T/H
39.5305
69.2785
S_A 2ND SH STM DSH WATER FLOW
T/H
0.4083
4.5841
S_B 2ND SH STM DSH WATER FLOW
T/H
6.3288
7.1935
S_A 3RD SH STM DSH WATER FLOW
T/H
17.3645
8.6667
S_B 3RD SH STM DSH WATER FLOW
T/H
6.9550
18.9648
SH STEAM DSH WATER PRESS
Mpa
16.8307
16.7626
SH STEAM DSH WATER TEMP
oC
180.9241
179.9329
REHEATER EMG DSH WATER FLOW
T/H
37.4281
43.3653
S_A RHT STEAM DSH WATER FLOW
T/H
10.3189
19.8926
S_B RHT STEAM DSH WATER FLOW
T/H
10.8458
12.2546
RHT STEAM DSH WATER PRESS
Mpa
8.8872
8.6378
RHT STEAM DSH WATER TEMP
oC
180.2491
179.1608
3.5061
3.6273
REHEATED STEAM PRESS
Mpa
34
REHEATED STEAM TEMP SUPERHEATED STEAM PRESS SUPERHATED STEAM TEMP MAIN STEAM FLOW OUTPUT DAYA
534.1256
535.0649
15.3376
15.2336
537.2202
537.0093
T/H
802.167
828.094
MWh
294.939
301.567
oC
Mpa oC
35
BAB IV PENGARUH OUT SER VI CE H I GH PRESSURE HE ATER 3 TERHADAP KINERJA TURBIN UNIT 1
Pada Bab ini akan dilakukan analisa perhitungan heat rate turbin unit 1 di PLTU Banten 2 Labuan saat kondisi High Pressure Heater 1,2 dan 3 Out service dan saat hanya HPH 3 saja yang In Service,sehingga dapat diketahui pengaruh dan efek yang ditimbulkan terhadap kinerja turbin saat High Pressure Heater 3 harus Out Service karena adanya perbaikan.
4.1
Parameter yang digunakan
Dengan menggunakan persamaan (iii-3) maka harus diketahui parameter apa saja yang digunakan. Untuk memperoleh parameter tersebut akan dijelaskan sebagai berikut: 4.1.1
Menentukan
adalah laju massa uap yang masuk ke HP turbin. Karena uap yang masuk
HP turbin melewati superheater terlebih dahulu maka ada tambahan massa uap karena adanya superheater, maka:
= + ℎ
Table 4-1 Perhitungan Laju massa uap Parameter Satuan HPH 3 Out Service
HPH 3 In Service
FEED WATER FLOW
T/H
753.4058
738.4685
1ST SH STEAM
T/H
39.5305
69.2785
S_A 2ND SH STM
T/H
0.4083
4.5841
S_B 2ND SH STM
T/H
6.3288
7.1935
S_A 3RD SH STM
T/H
S_B 3RD SH STM
T/H
6.9550
18.9648
T/H
823.993
847.156
kg/s
228.887
235.321
17.3645
8.6667
Total
36
4.1.2
/ /
Menentukan
adalah laju massa uap yang keluar dari HP turbin. Karena HPH 1 dan
HPH 2 sedang out service maka tidak ada ekstraksi uap dari HP turbin ke HPH 1 dan 2. Sehingga laju massa uap yang keluar hanya di pengaruhi dari sealing factor dari desain turbin tersebut.
Gambar 4.1 Desain Turbin pada Kondisi HPH 1 dan 2 Out Service Sumber : PT Indonesia Power UJP Banten 2 Labuan
Dari gambar desain tersebut diperoleh nilai sealing factor sebesar 0.976 maka untuk laju massa uap yang keluar dari HP turbin adalah:
/ = ×
Table 4-2 Perhitungan Laju Massa HP Exhaust Parameter
/
Satuan
kg/s
Sealing Factor kg/s
HPH 3 Out Service
HPH 3 In Service
228.887
235.321
0.976
0.976
223.393
229.673
37
4.1.3
Menentukan
dan
dan
adalah laju massa pada spray di superheater dan reheater .
Untuk menentukan nilainya denga cara menjumlahkan dari data yang ada, maka didapatkan : Table 4-3 Perhitungan Parameter
Satuan
M M dan
HPH 3 Out Service
HPH 3 In Service
Superheater
1ST SH STEAM DSH WATER FLOW
T/H
S_A 2ND SH STM DSH WATER FLOW
T/H
S_B 2ND SH STM DSH WATER FLOW
T/H
S_A 3RD SH STM DSH WATER FLOW
T/H
S_B 3RD SH STM DSH WATER FLOW
T/H
Total (
39.5305
69.2785
0.4083
4.5841
6.3288
7.1935
17.3645
8.6667
6.9550
18.9648
T/H
70.587
108.687
kg/s
19.607
30.191
37.4281
43.3653
10.3189
19.8926
10.8458
12.2546
T/H
58.593
75.512
kg/s
16.276
20.975
Reheater
REHEATER EMG DSH WATER FLOW
T/H
S_A RHT STEAM DSH WATER FLOW
T/H
S_B RHT STEAM DSH WATER FLOW
T/H
Total (
4.1.4
Menentukan Entalpi
Dari data tekanan dan temperatur yang diamati, maka didapat nilai entalpi dengan bantuan software Steam Table, sebagai berikut: Table 4-4 Menentukan Entalpi Parameter
ℎ
Tekanan (Mpa)
Temperatur (⁰C)
Enthalpi (kJ/kg)
HPH 3 Out Service
15.338
537.22
3411.8
16.742
182.63
782.82
3.80
357.4
3116.1
3.501
534.126
3528.9
38
ℎℎ ℎ ℎ ℎ 4.2
16.831
180.924
775.43
8.887
180.249
768.32
HPH 3 In Service 15.234
537.01
3412.4
16.649
211.669
910.67
3.92
360.2
3120.3
3.627
535.065
3529.7
16.762
179.933
771.1
8.637
179.161
763.43
Perhitungan H eat Rate
Setelah didapat parameter yang dibutuhkan sesuai dengan persamaan (iii-3), dapat nilai heat rate pada dua kondisi, sebagai berikut:
=( −ℎ)+/ −+ (ℎ −ℎ)+ −ℎ 3600 + 228. 8 9 3 411. 8 −782. 8 2+223. 3 9 3 528. 9 −3116. 1 2 8 3 528. 9 −768. 3 2 = 19.61782.82−775.294.43+16. ×3600 939×10 =. / (−ℎ)+/ −+(ℎ −ℎ)+ −ℎ = 235.323412.4−910.67+229.6743529.7−3120.3+ 3600 9 7 3 529. 7 −763. 4 3 = 30.19910.67−771.310.10+20. ×3600 567×10 =. /
Kondisi High Pressure Heater 3 Out Service
Kondisi High Pressure Heater 3 In Service
39
4.3 Analisa dan Pembahasan Sebuah PLTU dapat ditambahkan beberapa feedwater heater . Feedwater heater berguna untuk menaikkan temperatur air yang akan di panaskan di dalam boiler , sehingga konsumsi bahan bakar yang digunakan berkurang. Sumber energi feedwater heater berasal dari hasil ekstraksi turbin uap, dimana pengekstarksiannnya dapat menurunkan daya yang dihasilkan oleh turbin .Namun, dalam kondisi aktual feedwater heater sering menghadapi masalah sehingga harus dilakukan perbaikan, yang mengharuskan feedwater heater dalam kondisi off service. Analisa dalam laporan ini bermaksud mengetahui pengaruh out service feedwater heater bagian High Pressure Heater 3 terhadap kinerja turbin unit 1 di PLTU Banten 2 Labuan ,kinerja turbin disini adalah ditinjau berdasarkan perhitungan heat rate pada dua kondisi yaitu ketika HPH 3 Inservice dan ketika HPH 3 Out service , berdasarkan data hasil perhitungan maka didapat grafik perbandingan sebagai berikut :
Perbandingan Nilai Heat Rate
9050,00
9020,55
9000,00 h 8950,00 W K / J K 8900,00
8893,07
8850,00 8800,00 Kondisi HPH 3 Out Service
1 9020,55
Kondisi HPH 3 In Service
8893,07
Gambar 4.2 Bar Chart Perbandingan Turbine Heat Rate Sebagaimana kita ketahui Heat rate merupakan salah satu pengujian untuk menganalisis seberapa besar kemampuan dan kinerja turbin mengkonversi energi panas dari uap untuk menghasilkan listrik sebesar 1kWh. Tujuan uji heat rate adalah untuk mengidentifikasi besarnya penurunan kinerja thermal pembangkit. Heat rate adalah perbandingan jumlah bahan bakar yang dibutuhkan pembangkit dibanding jumlah daya yang dihasilkan pembangkit, dimana pembangkit dikatakan baik ketika heat rate mempunyai nilai rendah. 40
Maka dari grafik tersebut dapat kita ketahui bahwa kinerja atau heat rate turbin akan lebih baik ketika pada kondisi High pressure heater 3 in service ,hal itu terlihat dari nilai heat rate nya yang lebih rendah dibandingkan pada saat High pressure heater 3 out service dimana terdapat perbedaan selisih sebesar 127.49 kJ/kWh, dengan nilai heat rate tersebut maka memperlihatkan nilai selisih ini adalah kerugian ketika HPH 3 out service Karena dengan kondisi ini panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kWh lebih besar dibandingkan dengan saat kondisi HPH 3 in service. Di grafik nilai heat rate pada kondisi HPH 3 Out service adalah 9025,16 kJ/kWh, data tersebut mengalami kenaikan dibanding pada saat HPH 3 in service dimana nilai heat rate nya adalah 8897.67 kJ/kWh. Kenaikan nilai turbine heat rate ini menunjukan kinerja dari turbin uap mengalami penurunan pada saat kondisi HPH 3 Out Service .Dengan adanya selisih nilai heat rate antara kondisi HPH 3 out service dan HPH 3 in service ini mengindikasikan energi panas yang dibutuhkan juga akan berbeda dimana pada saat HPH 3 Out service nilai heat rate nya lebih besar sehingga pada kondisi ini bahan bakar batu bara yang dibutuhkan akan semakin banyak untuk menghasilkan energy panas yang lebih besar,hal ini merupakan pemborosan untuk suatu system pembangkit karena akan menurunkan efisiensi pembangkitannya. Untuk mengetahui dan membuktikan adanya pemborosan batubara yang digunakan saat HPH 3 out service maka dapat dihitung penggunaan batubara nya dengan Nilai kalor batu bara yang dipakai oleh PLTU Banten 2 Labuan adalah 4453 kcal/kg, maka perhitungannya sebagai berikut :
=9020.55ℎ =2154.52 ℎ =4453 = 2154.445352//ℎ =2.067 ℎ/
Kondisi HPH 3 out service
Maka, kWh yang dihasilkan dari 1 kg batu bara :
Pada beban 100% (300 MWh), maka batu bara yang dikonsumsi:
300×10 = 2.067 ℎ/ ℎ =145137 =.
=8893.07ℎ =2124.07 ℎ
Kondisi HPH 3 in service
41
=4453 = 2124.445307//ℎ =2.096 ℎ/ 300×10 = 2.096 ℎ/ ℎ =143129 =.
Maka, kWh yang dihasilkan dari 1 kg batu bara :
Pada saat beban 100% (300 MWh), maka batu bara yang dikonsumsi:
Dari hasil perhitungan diatas dapat dilihat bahwa pada saat kondisi HPH 3 out service daya yang dihasilkan dari 1 kg batu bara adalah 2,067 kWh sedangkan pada kondisi HPH in service adalah 2.096 kWh. Dengan hasil itu maka pada kondisi HPH 3 in service lebih besar daya yang dihasilkan dibandingkan dengan kondisi out service. Berdasarkan data dengan asumsi beban yang sama pada kedua kondisi tersebut, misalnya pada beban penuh yaitu 300 MWh, terdapat selisih perbedaan penggunaan batubara yaitu sebesar 2,01 ton/jam. Dimana pada kondisi HPH 3 out service bahan bakar batubara yang digunakan lebih banyak karena nilai heat rate nya pun lebih besar yang berarti energi panas yang dibutuhkan untuk membangkitkan listrik lebih besar . Dengan kata lain out service High pressure heater 3 pada turbin uap unit 1 PLTU Banten 2 Labuan sangat berpengaruh terhadap nilai heat rate turbin uap yang cukup vital di sistem PLTU. Pada keadaan HPH 3 in service berdasarkan data yang ada menunjukan temperature Feedwater nya adalah 211.67
o
C sedangkan pada keadaan HPH 3 out service nilai
temperature feedwater nya adalah 182,63
o
C . Hal ini menunjukan dengan adanya high
pressure heater juga akan mempengaruhi pada kinerja dari turbin karena high pressure heater menggunakan ekstraksi uap dari turbin dimana berfungsi untuk pemanas awal air umpan ( feedwater )ini , terlihat sesuai data pada saat kondisi HPH 3 out service temperature feedwater lebih rendah dibanding saat HPH 3 in service , hal ini akan menyebabkan mempengaruhi beban kerja pada boiler yang juga mempengaruhi nilai heat rate dari turbin karena kinerja turbin uap dipengaruhi oleh massa dan enthalpi dari steam yang digunakan sebagai fluida kerja untuk memutar turbine hal itu dilihat dari sisi energinya , dengan semakin tingginya temperature feedwater maka semakin besar energi input yang masuk ke dalam turbine maka kinerja turbine akan semakin baik hal ini ditunjukan pada kondisi HPH 3 in service temperature awal feedwater lebih tinggi dibandingkan dengan HPH 3 out service, hal ini mengakibatkan enthalpi dari feedwater juga lebih besar sehingga energi input yang masuk ke turbin lebih besar dan kinerja turbin lebih baik dengan nilai heat rate yang lebih rendah pada kondisi HPH 3 in service . 42
Dari data yang diperoleh juga memperlihatkan bahwa daya yang dihasilkan pada saat kondisi HPH 3 Out Service adalah 294.939 MWh sedangkan pada saat kondisi HPH 3 in service daya nya adalah 301.567 MWh ,dari data tersebut terlihat terjadi penurunan daya yang dihasilkan pada saat kondisi HPH 3 out service mengalami penurunan sekitar 6,63 MWh dari keadaan HPH 3 in service, penurunan daya ini juga berpengaruh terhadap nilai heat rate yang dihasilkan turbine karena sebagaimana kita ketahui heat rate adalah energi masuk yaitu uap panas (kj) dibagi dengan energi keluar yaitu satuan listik (kW), oleh karena itu semakin besar daya output atau energi yang keluar maka nilai heat rate turbine akan semakin kecil ,hal ini menunjukan kinerja dari turbin uap mengalami kenaikan atau dengan kata lain kinerja heat rate turbin akan lebih baik pada keadaan HPH 3 in service.
43
BAB V PENUTUP 5.1
Kesimpulan
Setelah
mendapatkan
pengalaman,
ilmu
baru
yang
bermanfaat
dan
mengaplikasikan ilmu yang dimiliki selama kegiatan kerja praktik di PT. Indonesia Power UJP PLTU Banten 2 Labuan
dengan tujuan mengetahui proses
pembangkitan PLTU dan khususnya untuk mengetahui besarnya pengaruh out service high pressure heater 3 terhadap kinerja turbin di unit 1. Dari hasil perhitungan dan analisis dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
Nilai turbine heat rate unit 1 PLTU Banten 2 Labuan pada keadaan HPH 3 out service adalah 9020.55 kJ/kWh
Nilai turbine heat rate unit 1 PLTU Banten 2 Labuan pada keadaan HPH 3 in service adalah 8893.07 kJ/kWh
Pada saat HPH 3 Out service nilai heat rate nya lebih besar sehingga pada kondisi ini bahan bakar batu bara yang dibutuhkan akan semakin banyak untuk menghasilkan energy panas yang lebih besar.
Dengan adanya kondisi high pressure heater out service akan menyebabkan temperature pada fluida kerja feedwater turun atau tidak sesuai yang diharapkan sehingga kalor yang dibutuhkan pada boiler semakin tinggi ,dan energi input yang masuk ke dalam turbine semakin rendah sehingga kinerja turbin akan semakin buruk.
Dengan adanya kondisi high pressure heater in service akan menyebabkan temperature pada fluida kerja feedwater naik semakin tingginya temperature feedwater maka semakin besar energi input yang masuk ke dalam turbine maka kinerja turbine akan semakin baik
Berdasarkan hasil perhitungan heat rate
pada kondisi HPH 3 Out
service adalah 9025,16 kJ/kWh, data tersebut mengalami kenaikan dibanding pada saat HPH 3 in service dimana nilai heat rate nya adalah 8897.67 kJ/kWh. Kenaikan nilai turbine heat rate ini menunjukan kinerja dari turbin uap mengalami penurunan pada saat kondisi HPH 3 Out Service . 44
Kinerja turbin heat rate akan lebih baik jika kondisi high pressure heater 3 in service .
Pengaruh dari out service high pressure 3 terhadap kinerja turbin adalah adanya kenaikan nilai heat rate yang mengindikasikan kinerja dari turbin uap mengalami penurunan atau dengan kata lain semakin buruk.
5.2
Saran
Setelah semua yang penulis alami ketika melaksanakan kerja praktik, penulis sisipkan beberapa saran untuk dijadikan perhatian: 1. Menjaga sistem pemeliharaan mesin di PT. Indonesia Power UJP PLTU Banten 2 Labuan agar performa dan kinerja setiap unit pembangkit terjaga. 2. Melakukan pengecekan dan pemeliharaan alat ukur karena instrumentasi merupakan komponen penting dalam pengoperasian sistem. 3. Memaksimalkan kelengkapan data operasional sistem. 4. Sebaiknya Pembangkit pada unit 1 di PLTU Banten 2 Labuan dioperasikan dengan kondisi high pressure heater 3 in service ,sehingga kinerja turbin akan lebih baik karena nilai heat rate nya akan rendah. 5. High Pressure Heater merupakan peralatan yang sangat menunjang sistem di PLTU, maka disarankan untuk melakukan perawatan pada HPH secara rutin dan mengganti elemen HPH secara berkala agar kinerja dari HPH dapat terus terjaga. 6. Melakukan optimalisasi untuk kerja dari High Pressure Heater 3 agar menghasilkan temperature feedwater yang maksimal sehingga menunjang untuk memperbaiki nilai heat rate atau kinerja turbin.
45
DAFTAR PUSTAKA
Dongfang Electric Corporation, Turbine Operation Manual, Dongfang Electric Corporation. (n.d.). Fajar, A. F., & KP, A. B. (n.d.). Pengaruh Feedwater Heater terhadap Efisiensi Sistem Pembangkit 410 MW dengan Pemodelan Gate Cycle. Gill, A. (1991). Station Operation and Maintenance. In B. E. International, Modern Power Station Practice (Vol. G, pp. 495-497). London, England: Pergamon Press. http://gunawananeva.files.wordpress.com/2010/05/501px-turbines_impulse_v_reaction. (2016, 8 25). Incropera, F., Dewit, D., Bergman, T., & Lavine, A. (2007). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (Vol. sixth edition). John Willey & Sons (Asia) Pte Ltd. Jr, A. T., Leaver, D. E., & Brown, R. G. (1986). Heat-Rate Improvement Guidelines for Existing Fossil Plants. Monroeville: DELIAN CORPORATION. Kurnia, A., & Prabowo. (n.d.). Simulasi Gatecycle Pengaruh Off Service High Pressure Heater terhadap Performa Pembangkit Listrik Tenaga Uap 200 MW PT. PJB Gresik. Jurnal Teknik ITS . Makalah Alat-Alat Heat Exchanger . (2016, 8 25). Retrieved from alat-heat-exchanger: http://beckfk.blogspot.co.id NAG, P. K. (2002). POWER PLANT ENGINEERING (Vol. Second Edition). McGraw-Hill. Pengoperasian Dan Perawatan HP Heater . (2016, 8 25). Retrieved from dokument.tips: http://dokumen.tips/document/pengoperasian-dan-perawatan-hp-heater.html Perawatan Turbin Uap Tipe WK 80/90-0-3 Dan NG 63/63/0 Fi PT Krakatau Daya Listrik . (2016, 8 26). Retrieved from sersasih.wordpress: http://sersasih.wordpress.com/2013/12/19/250 Sunarwo, & Supriyo. (2015). ANALISA HEAT RATE PADA TURBIN UAP BERDASARKAN PERFORMANCE TEST PLTU TANJUNG JATI B UNIT 3. Jurnal Teknik Energi Vol 11 No 3, 61-68.
46
