LAPORAN KERJA PRAKTIK Di PT PJB UNIT PEMBANGKITAN MUARA TAWAR Jalan PLTGU Muara Tawar No. 1 Desa Segara Jaya Kec. Tar uma Jaya, Bekasi 17218 Email:
[email protected] Telp. (021)88990052-54 (021)88990052-54
ANALISIS SISTEM DESALINATION PLANT UNIT 2 PT PJB UNIT PLANT UNIT PEMBANGKITAN MUARA TAWAR
Disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Kerja Praktik/Seminar pada Semester V
Disusun oleh: NADZER TURKI SANDI SAPUTRA NIM. 15171101 15171101
DEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017
ABSTRAK
Proses pembuatan air baku dilakukan oleh peralatan Desalination Plant . Raw water yang telah diproses menjadi air make up sangat dibutuhkan dalam membangkitkan energi listrik terutama pada peralatan boiler untuk menghasilkan uap jenuh. Desalination plant merupakan salah satu peralatan di Balance of Plant (BOP) yang mendukung dalam membangkitkan energi listrik. PLTGU Muara Tawar dilengkapi dengan 2 unit Desalination kebutuhan air baku, dengan kapasitas produksi 40 40 ton/jam atau 100 Plant untuk memenuhi kebutuhan ton/hari. Desalination plant yang ada menggunakan menggunakan sistem destilasi Multi Stage Flash Destillation
dimana didesain secara spesifik dan diproduksi berdasarkan kebutuhan
Pembangkit Listrik Muara Tawar. Balance of Plant, Desalination Desalination Plant Kata kunci: Raw Water, Balance
ii
ABSTRAK
Proses pembuatan air baku dilakukan oleh peralatan Desalination Plant . Raw water yang telah diproses menjadi air make up sangat dibutuhkan dalam membangkitkan energi listrik terutama pada peralatan boiler untuk menghasilkan uap jenuh. Desalination plant merupakan salah satu peralatan di Balance of Plant (BOP) yang mendukung dalam membangkitkan energi listrik. PLTGU Muara Tawar dilengkapi dengan 2 unit Desalination kebutuhan air baku, dengan kapasitas produksi 40 40 ton/jam atau 100 Plant untuk memenuhi kebutuhan ton/hari. Desalination plant yang ada menggunakan menggunakan sistem destilasi Multi Stage Flash Destillation
dimana didesain secara spesifik dan diproduksi berdasarkan kebutuhan
Pembangkit Listrik Muara Tawar. Balance of Plant, Desalination Desalination Plant Kata kunci: Raw Water, Balance
ii
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTIK
ANALISIS SISTEM DESALINATION PLANT PLANT UNIT 2 PT PJB UNIT PEMBANGKITAN MUARA TAWAR
Oleh : NADZER TURKI SANDI SAPUTRA NIM. 151711018 151711018
Program Studi Teknik Konversi Energi Departemen Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung
Laporan Kerja Praktik ini telah diterima, disetujui, dan disahkan menjadi syarat menyelesaikan mata kuliah Kerja Praktik. Disetujui oleh :
Pembimbing Lapangan
Dosen Pembimbing
Fuad Anwar
Teguh Sasono, Ir., M.T.
NIK. 8609070JA 8609070JA
NIP. 19611126 19611126 198903 1 002
Mengetahui, Ketua Departemen Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung
Ahmad Deni Mulyadi, S.T., M.T. NIP. 19630623 19630623 199203 1 002 iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang senantiasa melimpahkan anugrah-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan kerja praktik di PT PJB UNIT PEMBANGKITAN MUARA TAWAR serta dapat menyelesaikan laporan kerja praktik ini dengan baik. Laporan ini dirumuskan dalam judul
ANALISIS SISTEM DESALINATION DESALINATION
“
PLANT UNIT 2 PT PJB UNIT PEMBANGKITAN MUARA TAWAR sebagai salah ”
satu syarat kelulusan mata kuliah Kerja Praktik di Jurusan J urusan Teknik Konversi Energi. Adapun tujuan dilaksanakannya kerja praktik ini, yaitu untuk menambah pengetahuan tentang dunia kerja, membangun pengalaman nyata di dunia industri, dan membentuk kemampuan berkomunikasi yang baik. Penyusun menyadari bahwa masih terdapat banyak keurangan dalam penyusunan laporan Kerja Praktik ini, untuk itu penulis mengharapkan kritik maupun saran yang bersifat membangun guna perbaikan dan hasil yang lebih baik. Akhir kata, semoga hasil penyusunan laporan Kerja Praktik ini dapat memberikan manfaat dan berguna bagi para pembaca serta pihak-pihak yang membutuhkan dan khususnya bagi penulis sendiri.
Bekasi, 18 Agustus 2017
Penulis
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih kepada kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis selama melaksanakan kerja prakti k hingga proses penyusunan laporan ini. Ucapan terimakasih ini penulis tujukan kepada: 1. ALLAH SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sampai detik laporan ini ditulis. 2. Abah dan Umi yang selalu memberikan doa, motivasi, dukungan moril dan materil kepada penulis selama melaksanakan Kerja Praktik hingga dapat menyelesaikan laporan ini dengan maksimal. 3. Bapak Ahmad Deni Mulyadi, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi. 4. Ibu Ika Yuliyani, ST., MT selaku Ketua Program Studi D-3 Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung. 5. Bapak Slameto, ST., M.Eng selaku Dosen Wali. 6. Ibu Siti Saodah selaku Koor Kerja Praktik 7. Bapak Teguh Sasono, Ir., MT selaku Dosen Pembimbing Kerja Praktik. 8. Dosen-dosen dan Staf Administrasi Departemen Teknik Konversi Energi. 9. Bapak Syaiful Amin selaku HRD di PT PJB Unit Pembangkitan Muara Tawar yang telah menerima saya dan rekan saya untuk Kerja Praktik. 10. Bapak Fuad Anwar selaku Supervisor Pemeliharan Blok 1 dan pembimbing lapangan di PT PJB Unit Pembangkitan Muara Tawar. 11. Mas Ari, Mas Anang, Mas Amir, Mas Eric dan seluruh karyawan pemeliharaan mesin blok 1 yang telah membagikan ilmu dan pengalamannya. 12. Mas Syaiful bagian Rendal Op yang telah membantu mengambil data. 13. Mas Heri dan Ii yang merawat saya selagi sakit di Bekasi. 14. Amel selaku rekan Kerja Praktik yang telah berjuang bersama menjalani PKL 15. Bobby dan Guruh yang selalu menemani tiap malam semata-mata untuk menghibur dan menghilangkan penat. 16. Mola yang selalu mendengarkan curahan hati, keluh kesah dan kegalauan penulis. 17. Kantin emtewe yang telah menyediakan makan siang selama kerja praktik yang cukup enak.
v
18. Serta berbagai pihak yang membantu penulisan laporan kerja praktik ini yang penulis tidak dapat sebutkan satu per satu.
Bekasi, 18 Agustus 2017
Penulis
vi
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTIK ......................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................................ iv UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................................................... v DAFTAR ISI ...................................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ................................................................................................................ x BAB I
PENDAHULUAN ............................................................................................... 11
1.1
Latar Belakang ...................................................................................................... 11
1.2
Tujuan ................................................................................................................... 12
1.3
Rumusan Masalah ................................................................................................. 12
1.4
Batasan Masalah ................................................................................................... 12
1.5
Metode Penelitian ................................................................................................. 13
1.6
Profil Perusahaan .................................................................................................. 13
1.6.1
Tujuan Perusahaan ......................................................................................... 16
1.6.2
Visi dan Misi Perusahaan .............................................................................. 16
BAB II
LANDASAN TEORI ....................................................................................... 18
2.1
Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) ............................................. 18
2.2
Kebutuhan air pembangkit .................................................................................... 20
2.2.1
Sistem pengolahan air laut ............................................................................. 20
2.3
Proses Distilasi ...................................................................................................... 20
2.4
Desalination Plant (Unit Desalinasi) .................................................................... 21
2.4.1 2.5
Klasifikasi Proses Desalinasi ......................................................................... 21
Multi Stage Flash .................................................................................................. 23
vii
2.5.1 2.6
Flashing Stage ............................................................................................... 24
Parameter Performa .............................................................................................. 24
BAB III
DESKRIPSI OBJEK ....................................................................................... 26
3.1
Sistem Balance of Plant ........................................................................................ 26
3.2
Desalination Plant ................................................................................................ 26
3.2.1
Komponen – komponen Utama Desalination Plant PLTGU Muara Tawar .. 27
3.2.2
Prinsip Kerja Desalination Plant ................................................................... 38
3.3
Perhitungan Sistem Desalination Plant ................................................................ 39
3.3.1 BAB IV
Menghitung parameter performa desalination plant ...................................... 39 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ................................................................. 40
4.1
Kandungan Air Laut ............................................................................................. 40
4.2
Analisis Performance Desalination Plant ............................................................ 41
4.3
Masalah Yang Sering Dihadapi ............................................................................ 42
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 46
5.1
Simpulan ............................................................................................................... 46
5.2
Saran ..................................................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 47 LAMPIRAN ....................................................................................................................... 48
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar I.1 Grafik penggunaan bahan bakar tahun 2016 .................................................... 11 Gambar I.2. PLTGU Muara Tawar ..................................................................................... 14 Gambar II.1Skema sistem PLTGU Muara Tawar ............................................................... 18 Gambar II.2 Skema pengolahan air laut .............................................................................. 20 Gambar II.3 Klasifikasi Proses Desalinasi .......................................................................... 22 Gambar II.4 Flashing Stage................................................................................................. 24 Gambar III.1 Sistem Desalination Plant ............................................................................. 27 Gambar III.2 Desalination Supply Water Pump. ................................................................. 28 Gambar III.3 Strainer .......................................................................................................... 28 Gambar III.4 Brine Heater .................................................................................................. 29 Gambar III.5 Flash Chamber .............................................................................................. 30 Gambar III.6 Chemical Tank ............................................................................................... 30 Gambar III.7 Chemical Injection Pump .............................................................................. 31 Gambar III.8 Demister ......................................................................................................... 32 Gambar III.9 Destilate Tank ................................................................................................ 33 Gambar III.10 Destilate Pump............................................................................................. 33 Gambar III.11 Brine Blowdown Pump ................................................................................ 34 Gambar III.12 Condensate Tank ......................................................................................... 35 Gambar III.13 Condensate Pump ........................................................................................ 35 Gambar III.14 Drain Cooler ................................................................................................ 36 Gambar III.15 Ejector Condenses ....................................................................................... 36 Gambar III.16 Ejector .......................................................................................................... 37 Gambar III.17 Sensor Condensate ....................................................................................... 37
ix
DAFTAR TABEL
Tabel IV.1 Elemen-elemen yang dikandung air laut ........................................................... 40 Tabel IV.2 Konsumsi panas spesifik dan kebutuhan energi ................................................ 41
x
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Bahan bakar dalam pembangkit merupakan unsur yang sangat penting dikarenakan bahan bakar dijadikan sumber energi yang digunakan untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik. Bahan bakar yang di gunakan dalam pembangkit biasanya yaitu batu bara, gas, minyak bumi, dan lain-lain. Bahan bakar yang digunakan di PT PJB Unit Pembangkitan Muara Tawar yaitu HSD dan gas, tetapi untuk sekarang hanya gas saja yang digunakan karena pasokan HSD dan lebih ekonomis dibandingkan dengan HSD. Berikut grafik penggunaan bahan bakar semala kurun waku 3 bulan.
Grafik Penggunaan Bahan Bakar 5764010.71
5800000 5750000
5695094.703
5677118.40
5700000 U T 5650000 B M5600000 M 5550000
5572249.78
5500000 5450000 agustus
september
oktober
nopember
Bulan (2016)
Gambar I.1 Grafik penggunaan bahan bakar tahun 2016 (Sumber: Data Premier) Grafik diatas merupakan grafik laporan penggunaan bahan bakar bulan Agustus Nopember 2016 di UP PJB Muara Tawar. Bahan bakar yang digunakan pada UP Muara Tawar yaitu gas yang dipasok dari Pertamina dan PGN. Gas digunakan untuk memutar turbin gas pada Blok 1-5. Dari grafik diatas terlihat bahwa terjadi peningkatan di bulan September dan penurunan pada bulan Oktober dan November. Tidak ada faktor yang mempengaruhi banyaknya bahan bakar dikarenakan tergantung pada kebutuhan listrik yang dibutuhkan tiap bulan berbeda. Didalam siklus PLTU membutuhkan air demineralisasi, hal ini dilakukan agar alat – alat pada siklus PLTU tidak terjadi korosi (berkarat). Sebelum memperoleh air demineralisasi
11
terlebih dahulu yang dibutuhkan adalah air tawar. Dikarenakan sulitnya mendapatkan air tawar sebagai bahan baku produksi listrik, maka dari itu rata-rata banyak PLTU yang terdapat di tepi pantai mengolah air laut menjadi ai r tawar di Desalination Plant. Desalinasi atau Desal adalah Plant yang digunakan untuk menolah air laut untuk dijadikan air tawa/air baku produksi. Air tawar tersebut diperoleh dengan cara evaporasi. Untuk memperoleh air tawar yang maksimal, maka diperlukan system control yang terkondisikan agar proses evaporasi berlangsung sempurna.
1.2
Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dari pelaksanaan Kerja Praktik ini adalah sebagai berikut: 1.
Memahami kerja sistem pembangkitan PT PJP Unit Pembangkitan Muara Tawar
2.
Memahami komponen, fungsi dan kinerja sistem Desalination Plant secara menyeluruh.
3.
1.3
Menganalisis performance Desalination Plant.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, penulis dapat mengidentifikasi permasalahan pada Desalination Plant antara lain: gangguan-gangguan yang terjadi dan penanggulangannya, mekanisme sistem pengolahan air laut menjadi air tawar, cara kerja sistem Desalination Plant, dan menganalisis kerja unit Desalination Plant .
1.4 Batasan Masalah
Mengingat banyaknya cakupan bahasan dalam laporan Kerja Praktik ini, penulis membatasi pada mekanisme sistem pengolahan air laut menjadi air tawar, khusunya Desalination Plant unit 2 blok 1 di PT PJB Unit Pembangkitan Muara Tawar.
12
1.5
Metode Penelitian
Dalam penyusunan laporan kerja praktik ini, terdapat beberapa metoda yang digunakan untuk mendapat informasi pada saat melakukan penyusunan dan analisis data. Beberapa metoda tersebut, antara lain: 1. Studi Literatur Mencari informasi, keterangan dan data-data yang diperlukan untuk menunjang penyusunan laporan ini, meliputi studi pada buku-buku referensi, dokumentasi, jurnal, data operasi dan manual handbook dari materi yang bersangkutan. 2. Studi Lapangan Mencari informasi dengan melakukan pengamatan secara langsung terhadap proses yang terjadi di lapangan. Kegiatan ini meliputi pengarahan, penjelasan, tanya jawab dan konsultasi dengan pembimbing lapangan atau operator yang ada di lokasi. 3. Diskusi dan Analisis Pembahasan Melakukan diskusi bersama-bersama dengan kelompok kerja praktik, teman kelas dan pembimbing, sehingga didapat kesimpulan dan saran perbaikan yang sesuai dengan disiplin ilmu.
1.6
Profil Perusahaan
PLTGU Muara Tawar berada di sebelah utara Jakarta tepatnya di sebelah timur Sungai Muara Tawar, Desa Segarajaya, Kecamatan Tarumajaya, Kabupaten Bekasi, Jawa Barat. Unit pembangkit muara tawar mengoperasikan pembangkit listrik tenaga gas dan uap. PLTGU Muara Tawar dengan kapasitas 2050 MW dibangun untuk mendukung pembangkitan Jawa Madura Bali (JAMALI).
13
Gambar I.2. PLTGU Muara Tawar (Dokumen pribadi penulis) Pada tahun 1997-1999 PLTGU Muara Tawar masih menjadi aset PT PLN, pembangkit Jawa Bali (PJB) ditunjuk untuk mengoperasikan dan memelihara pembangkit tersebut. Pada tahun 2000 PLTGU Muara Tawar resmi menjadi aset PT PJB dan berada dibawah UP Muara Karang. Kemudian pada bulan Juni 2003 terbentuk Unit pembangkit Muara Tawar yang sepenuhnya mengoperasikan dan memelihara pembangkit PT PJB. Kegiatan UP Muara Tawar adalah memproduksi energi listrik dengan total daya terpasang 2050 MW yang terdiri dari blok I (3 unit Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), 3 unit Heat Recovery Steam Generator (HRSG), 1 unit PLTU), blok II (2 unit PLTG), blok 3 (3 unit PLTG), blok 4 (3 unit PLTG), dan blok 5 (1 unit PLTG, 1 unit HRSG, 1 unit PLTU) Pada tahun 2004 triwulan III, UP Muara Tawar mampu memproduksi 2.167 GW yang disalurkan ke jaringan 500KV ke system interkoneksi Jawa Bali. Organisasi Unit Pembangkit (UP) Muara Tawar terpisah dengan Unit Pemelihara (UHAR) Muara Tawar sehingga organisasi unit pembangkit yang terbentuk menjadi organisasi lean & clean dan hanya mengoperasikan pembangkit untuk menghasilkan energi listrik. Karyawan adalah citra perusahaan sehingga UP Muara Tawar menaruh perhatian khusus kepada pegawai dalam mendapatkan pendidikan dan pelatihan agar menjadi SDM yang profesional disamping dapat meningkatkan kinerja juga memberikan citra perusahaan yang sehat, terpercaya, dan mandiri.
14
Pembangkit berwawasan lingkungan sudah menjadi tujuan dalam mengoperasikan PLTGU Muara Tawar. Gas Turbin (GT) 13E2 menggunakan Environment Burner (EV) Low NOx, sehingga gas buang memenuhi standar baku mutu lingkungan. UP Muara Tawar melakukan pengelolaan dan pemantauan lingkungan terhadap komponen: a. Fisika/Kimia meliputi peralatam cair dan limbah padat melalui Waste Water Treatment Plant (WWTP)
b. Kualitas air sesuai dengan parameter yang diperuntukan Water Treatment Plant c. Kualitas emisi gas buang dari HRSG dengan parameter sesuai buku mutu yang ditetapkan oleh Departemen Lingkungan Hidup. d. Sosial ekonomi dan budaya yang meliputi pariwisata dan penghijauan disekitar plant .
Disamping itu dalam mengendalikan polusi udara dan air disekitar UP Muara Tawar dilengkapi dengan alat pemantau/pengendali emisi udara dan air yang meliputi: a. Cerobong yang cukup tinggi pada semua unit, sehingga dispersi gas buang terjadi pada wilayah yang luas dan akan mengurangi kadar polutannya. b. Netralisasi limbah cair, menghilangkan kadar logam berat oleh, normalisasi ph air sebelum dialirkan kembali ke laut agar tidak terlalu basa. c. Oil separator untuk memisahkan minyak atau oli yang tercampur pada air buang yang berasal dari bunker. d. Air pendingin keluar dari kondensor dibuat panjang dan bertingkat untuk menurunkan suhu air pendingin. Sebagai Unit Pembangkit UP Muara Tawar tidak melupakan untuk melakukan bersahabat dengan lingkungan. Hal tersebut dilakukan dengan melaksanakan pengelolaan lingkungan antara lain: 1. Penanaman, pembersihan dan perawatan tanaman disekitar lokasi unit. 2. Melakukan pembersihan disekitar kanal. Untuk mengetahui efektivitas pengelolaan lingkungan telah dan terus dilakukan pemantauan terhadap kualitas udara dan kebersihan kualitas air limbah air laut secara rutin sesuai dengan ketentuan Rencana Pemantauan Lingkungan.
15
1.6.1
Tujuan Perusahaan Tujuan
perusahaan
adalah
untuk
menyelenggarakan
gerakan
usaha
ketenagalistrikan berdasarkan prinsip industri dan niaga yang sehat dengan menerapkan prinsip-prinsip Perseroan terbatas. Untuk mencapai maksud dan tujuan tersebut, PJB dapat melaksanakan kegiatan usaha sebagai berikut: -
Penyedia tenaga listrik berupa kegiatan pembangkitan tenaga listrik yang ekonomis, bermutu tinggi, dan dengan keandalan yang baik.
-
Pembangunan dan/atau pemasangan peralatan ketenagalistrikan
-
Pemeliharaan dan/atau pengoperasian peralatan ketenagalistrikan.
-
Usaha yang berkaitan dengan kegiatan dalam rangka memanfaatkan secara maksimal potensi yang dimiliki.
1.6.2
Visi dan Misi Perusahaan PJB menetapkan visi sebagai pedoman dalam arah pengembangan, posisi bisnis
yang akan dicapai dan bagaimana harapan-harapan yang akan datang diraih. Sesuai kebijakan manajemen 6 Oktober 2009 maka, PJB telah memperbaharui visi misinya sebagai berikut: Visi:
Menjadi perusahaan pembangkit tenaga listrik Indonesia yang terkemuka dengan standar kelas dunia. Misi:
-
Membangkitkan tenaga listrik yang handal dan berdaya saing.
16
-
Meningkatkan kinerja secara berkelanjutan melalui implementasi tata kelola pembangkitan dan sinergi business partner dengan metode best practice dan ramah lingkungan.
-
Mengembangkan kapasitas dan kapabilitas SDM yang mempunyai kompetensi teknik dan manajerial yang unggul serta berwawasan bisnis.
17
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)
PLTGU adalah sebuah pembangkit listrik dimana prosesnya terdiri dari dua yaitu proses dengan menggunakan Turbin Gas dan Turbin Uap. Biaya produksi dari PLTGU apabila menggunakan bahan bakar yang sama akan lebih murah biayanya dibandingkan hanya dengan Turbin Gas saja. Komponen-komponen utama PLTGU adalah: 1.
Turbin Gas; terdiri atas Compressor, Combustor Chamber, Turbin Gas dan Generator.
2. Heat Recovery Steam Generator (HRSG) 3.
Turbin Uap; terdiri atas High Tekanan dan Low Tekanan Turbine, Condensor, dan Generator.
Adapun proses produksinya terdiri atas dua yaitu dengan menggunakan Turbin Gas saja yang sering disebut dengan proses Open Cycle dan dengan menggunakan Turbin Gas dan Turbin Uap yang sering disebut dengan Combined Cycle dan inilah prinsip PLTGU.
Gambar II.1Skema sistem PLTGU Muara Tawar (Sumber: http://www.caesarvery.com/2015/08/chemical-injection-pltu-pltgu.html)
Prinsip kerjanya yaitu dalam suatu proses pembakaran harus membutuhkan tiga hal yaitu Bahan Bakar, Udara dan Api. Udara luar dimasukkan ke ke kompressor untuk 18
dikompressi sehingga tekanannya akan meningkat, udara yang telah dikopresi ini kemudian dimasukkan ke combustion chamber (ruang bakar), didalam ruang bakar terdapat prinsip segitiga api, dimana akan ada proses pembakaran udara oleh bahan bakar berupa Gas, setelah dipicu oleh alat pemicu (igniter) sehingga akan menghasilkan gas yang bertekanan tinggi. Gas hasil pembakaran ini kemudian dialirkan ke turbin untuk menggerakkan sudu-sudu dari turbin. Karena turbin pada satu poros dengan generator mkan merubah energi mekanikaka ketika turbin berputar dan akan merubah energi mekanik yang dihasilkan oleh turbin menjadi energi listrik. Gas buang dari sebuah operasi PLTG yang masih mempunyai temperatur tinggi dimanfaatkan kembali untuk menguapkan air pada HRSG ( heat recovery steam generator) . Air kondensat dari kondensor dialirkan ke pre heater sebagai proses pemanasan awal. Dari pre heater air akan dialirkan ke dalam deareator, fungsi dari deareator ini adalah untuk
menghilangkan kandungan O 2 dalam air dengan cara diinjeksi dengan hidrazin (N 2H4). Air yang keluar dari deareator dibagi menjadi dua aliran yaitu aliran low pressure (LP) dan high pressure (HP). Untuk LP, air dari deareator dimasukkan ke dalam LP economizer untuk
dipanaskan lebih lanjut, kemudian air akan dialirkan ke LP drum untuk memisahkan antara air dan uap yang telah terbentuk. Dari LP drum air akan akan dimasukkan ke dalam LP evaporator untuk proses penguapan air. Air yang keluar dari evaporator telah menguap, uap LP ini kemudian dialirkan ke LP steam turbin. Sedangkan untuk HP, air dari deareator akan dialirkan kedalam HP economizer 1 dan HP economizer 2, dari HP economizer 2 air kemudian dialirkan ke HP drum. Dari HP drum air diuapkan di dalam HP evaporator. Uap yang telah terbentak di dalam evaporator kemudian dialirkan ke HP superheater 1 dan 2, fungsinya adalah memanaskan kembali uap yang telah terbentu menjadi uap superheated (uap kering). Uap superheated ini kemudian dialirkan ke HP turbin uap , untuk memutar sudu-sudu turbin. Uap bekas dari HP turbin uap kemudian dialirkan ke LP turbin uap dan bersama-sama dengan LP steam akan memutar LP turbin uap. Seperti pada GT, turbin pada ST juga dikopel dengan generator sehingga ketika turbin berputar maka secara otomatis generator juga akan berputar dan akan merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi listrik. Uap bekas dari LP turbin uap kemudian dialirkan ke kondensor untuk dikondensasi menjadi air dan akan dimasukkan kembali ke HRSG.
19
2.2 Kebutuhan air pembangkit
Air merupakan salah satu unsur penting dalam sebuah pembangkit. Air yang digunakan oleh pembangkit-pembangkit merupakan air demineralisasi yang diperoleh dari air tawar. Hal dilakukan agar alat-alat pada siklus PLTGU tidak mengalami korosi (berkarat). Dikarenakan sulitnya mendapatkan air tawar dalam jumlah banyak dan sebagai upaya agar persediaan air tawar selalu mencukupi kebutuhan dalam pembangkit, maka air laut diunakan sebagai sumber pembentuknya. Oleh karena itu sebuah pembangkit harus memiliki sistem desalinasi yang baik dan terjaga kualitas air yang dihasilkan. 2.2.1
Sistem pengolahan air laut
Gambar II.2 Skema pengolahan air laut Fungsi masing-masing peralatan pada gambar II.2 adalah sebagai berikut:
Desalination sea water pump fungsi memindahkan air laut ke Desalination Plant
Desalinaion plant fungsi merubah air laut menjadi air tawar
Destilate pump fungsi memindahkan air laut dari Desalination Plant ke Raw Water Tank
Raw Water Tank fungsi tempat menyimpan raw water . Pemakaian raw water antara lain dirubah menjadi air demin untuk bahan baku HRSG dan untuk pemakaian service (Mencuci peralatan mesin, dll).
2.3 Proses Distilasi
Pada proses distilasi, air laut dipanaskan untuk menguapkan air laut dan kemudian uap air yang dihasilkan dikondensasi untuk memperoleh air tawar. Proses ini menghasilkan air 20
tawar yang sangat tinggi tingkat kemurniannya dibandingkan dengan proses lain. Air laut mendidih pada suhu 100 °C pada tekanan atmosfer, namun dapat mendidih di bawah 100 °C apabila tekanan diturunkan. Penguapan air memerlukan panas penguapan berupa panas latent yang terkandung dalam uap yang dihasilkan. Sebaliknya pada saat uap menyembur panas latentnya dilepaskan yang dapat memanasi air laut/baku umpan sebagai pemanasan pendahuluan ( preheating) atau menguapkannya. Pada proses thermal terjadi distilasi (penyulingan), yang mendidihkan air masukan dan kemudian mengkondensasikan uap yang terjadi. Proses ini menghasilkan air bersih (distilat) dengan kadar garam sangat rendah, sekitar 10 ppm (Nugroho, 2004). Air laut digunakan sebagai bahan baku air tawar dan sebagai air pendingin dalam hal ini jumlah air laut yang diperlukan sebesar 8 sampai 10 kali dari air tawar yang dihasilkan. Steam dari boiler atau sumber lainnya dapat digunakan sebagai media pemanas dan suatu rancangan akan memerlukan jumlah steam 1/6 sampai 1/8 dari air yang dihasilkan (Nugroho, 2004). Perbandingan jumlah produksi air tawar terhadap jumlah panas steam yang diperlukan disebut Performance Ratio atau Gained Output Ratio (GOR). 2.4 Desalination Plant (Unit Desalinasi) Desalination Plant (Unit Desal) adalah unit sistem peralatan yang berfungsi untuk
menghilangkan kandungan garam ( salt ) atau memurnikan air laut (seawater ) menjadi air tawar ( fresh water ) dengan metode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Desalinasi adalah proses pemisahan yang digunakan untuk mengurangi kandungan garam terlarut dari air garam hingga level tertentu, sehingga air menjadi air tawar . Proses desalinasi melibatkan tiga aliran cairan, yaitu air umpan berupa air laut, produk bersalinitas rendah berupa air distilat, dan konsentrat bersalinitas tinggi berupa brine. Produk proses desalinasi umumnya merupakan air dengan kandungan garam terlarut kurang dari 500 mg/L, yang dapat digunakan untuk keperluan domestik dan industri. Hasil sampingan dari proses desalinasi adalah brine. Brine adalah larutan garam berkonsentrasi tinggi (lebih dari 34.000 mg/L garam terlarut).
2.4.1 Klasifikasi Proses Desalinasi
Proses Desalinasi diklasifikasikan menjadi dua yaitu Desalinasi Non Termal dan Termal Desalinasi. 21
Gambar II.3 Klasifikasi Proses Desalinasi (Sumber: El-Dessouky & Ettouney, 2002) a. Desalinasi Non Termal Desalinasi non termal ini juga biasa disebut desalinasi membran. Proses desalinasi dengan menggunakan membran semipermeable dikenal dengan proses Reverse Osmosis (RO). Dimana air tawar dipisahkan di bawah tekanan tinggi melalui
membran semipermeable lalu terpisah dari larutan air garam yang konsentrasinya tinggi. Proses membran lainnya adalah Elektrodialisis (ED). Dalam proses ini ion garam bermuatan listrik dipisahkan dari air bersalinitas rendah (air distilat) melalui membran penukar ion. Dengan demikian, air garam berkonsentrasi ti nggi terpisah di sisi lain. b. Desalinasi Termal Pada desalinasi termal, air laut akan dipanaskan agar air tawar yang terkandung di dalamnya mendidih dan menguap, kemudian uapnya diembunkan untuk memperoleh air tawar. Proses desalinasi ini dapat menghasilkan air tawar berkualitas tinggi dibandingkan dengan kualitas air tawar yang dihasilkan oleh proses lain. Pada tekanan 1 atm air akan mendidih dan menguap pada suhu 100°C. Namun air di dalam alat penguap, air akan mendidih dan menguap pada suhu kurang dari 100°C bila tekanan di dalam evaporator dalam keadaan vakum atau di bawah 1 atm. Kemudian akan dikondensasikan hingga terbentuk produk berupa air tawar atau air distilat. 22
Sedangkan sisa air yang tidak teruapkan adalah air dengan kandungan garam jenuh atau brine dan akan dibuang kembali ke laut. Yang termasuk ke dalam desalinasi secara termal yaitu Multi Stage Flashing (MSF), Multiple Effect Evaporation (MEE), dan Single Effect Evaporation (SEE). Proses konvensional untuk Single Effect Evaporation adalah Mechanical Vapour Compression (MVC). Untuk multiple effect
evaporation terdiri dari dua sistem utama. Yang pertama adalah Thermal Vapour Compression (TVC) dan yang kedua adalah Mechanical Vapour Compression
(MVC). 2.5 Multi Stage Flash
Dalam proses MSF, air laut disalurkan ke dalam vessel yang dinamakan brine heater untuk dipanaskan. Air laut yang sudah dipanaskan kemudian dialirkan ke stage. Di tempat ini tekanan dikondisikan menjadi lebih rendah dari stage sebelumnya. Hal ini bertujuan untuk menyebabkan air laut yang masuk menjadi mendidih secara mendadak ( flashing) dan menyebabkan terjadinya uap air. Dan uap air ini akan dikondensasi untuk menjadi air produk distilat. Proses ini akan terus berlanjut pada stage berikutnya sampai air menjadi dingin dan tidak menghasilkan uap air lagi. Biasanya stage ini berjumlah 10 sampai 25. Penambahan jumlah stage akan menambah capital cost dan menambah rumit pengoperasian. Uap air yang dihasilkan dari flashing ini dikondensasi pada tube-tube yang ada pada tiap stage. Tube bundle ini juga berfungsi untuk mengalirkan air laut masukan ke dalam brine heater . Pada proses kondensasi ini juga akan menghangatkan air laut masukan dan menaikan temperatur air laut masukan, sehingga jumlah energi yang dibutuhkan untuk memanaskan air laut masukan di brine heater menjadi lebih kecil. Suhu maksimum (Top Brine Temperatur) dari air laut yang keluar dari brine heater adalah 90-110°C. MSF Desalination Plant dibagi menjadi dua model yaitu desain MSF Once-through (MSF-OT) dan desain MSF Brine circulations (MSF-BC). Studi untuk perbandingan keduanya sudah dilakukan (Helal, 2004) yang meliputi desain, pemodelan steady state dan optimasi dari kedua desain. MSF-OT terdiri dari bagian evaporasi ( heat recovery ) dan brine heater dan juga susunan condeser tubes. MSF Brine recirculation terdiri dari brine heater , heat recovery section dan heat rejection section. Peran dari rejection section adalah untuk
membuang surplus energi termal dari plant, sehingga pendinginan produk distilat dan concentrated air garam dapat diturunkan ke suhu serendah mungkin. Juga susunan condenser
23
tubes akan memungkinkan proses untuk menggunakan konfigurasi Long Tube (LT)- brine circulation atau Cross Tube (CT)-brine circulation. 2.5.1 Flashing Stage
Multi Stage Flash tersusun dari beberapa stage/tahap yang disebut Flashing Stage. Pada prosesnya MSF beroperasi pada temperatur 30-90 ᵒC. Ini mengindikasikan bahwa proses yang terjadi pada flashing stage beroperasi pada suhu di bawah 100 ᵒC atau kondisi vakum. Oleh karena itu, semua tahap dirancang untuk menahan vakum penuh. Dinding, langit-langit, dan partisi serta casing dari flashing stage terbuat dari baja karbon dengan stainless steel atau epoxy cadding . Stainless steel digunakan pada lokasi dimana erosi atau
korosi terbentuk. Setiap tahap diperkuat dengan struktur baja stainless dan sangat terisolasi untuk meminimalkan losses panas. Gambar II.5 menunjukkan bagian-bagian yang terdapat pada Flashing Stage.
Gambar II.4 Flashing Stage
(Sumber: El-Dessouky & Ettouney, 2002) 2.6 Parameter Performa
Parameter performa MSF-M menujukkan bagaimana kinerja dari MSF-M. Parameter performa dapat dilihat dari nilai GOR, luas area perpindahan panas spesifik dan konsumsi panas yang dibutuhkan untuk 1 kg distilat. 24
a. Gain output ratio (GOR) Gain output ratio adalah salah satu parameter performa yang digunakan untuk
mengevaluasi proses desalinasi termal. Gain output ratio merupakan perbandingan total uap yang dikonsumsi terhadap distilat air yang dihasilkan dan dapat dihitung menggunakan persamaan (1).
=
̇
……(1)
̇
Dimana: ̇ d
̇ s
= Laju Aliran Massa Distilat, [kg/s] = Laju Aliran Massa Steam, [kg/s]
b. Panas Spesifik Sistem
Panas spesifik merupakan jumlah enrgi panas yang dikonsumsi oleh sistem untuk menghasilkan 1 kg distilat air dan dapat dihitung menggunakan persamaan (2).
=
̇ × (ℎ − ℎ)
……(2)
̇
Dimana: q = Konsumsi panas spesifik sistem, [kJ/kg] hg = entalpi steam, [kJ/kg] hf = entalpi fluida, [kJ/kg] λs = panas laten steam, [kJ/kg] 3. Menghitung Effektifitas Pemanasan Steam
Effektifitas pemanasan steam merupakan jumlah steam yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kg distilat air. dan dapat dihitung menggunakan persamaan (3).
=
̇ × (ℎ − ℎ)
......(3)
̇
Dimana: C = Effektifitas pemanasan steam, [kj/kg]
̇ c = Laju Aliran Massa condensate, [kg/s]
25
BAB III DESKRIPSI OBJEK 3.1 Sistem Balance of Plant
Sistem Balanced of Plant merupakan sebuah unit ( plant ) yang mendukung kerja dari sistem Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap. BOP bukan merupakan bagian utama dari sistem PLTGU, tetapi BOP memastikan sistem PLTGU berjalan dengan baik tanpa ada gangguan. Fungsi dari BOP antara lain : 1. Sebagai sistem pengambilan dan penyaringan air laut yang akan dipakai dalam sis tem PLTGU 2. Sebagai sumber service water dan make up water 3. Sebagai penghasil zat-zat kimia yang akan dibutuhkan didalam sistem PLTGU 4. Sebagi pengolah limbah yang akan dibuang kembali ke laut Bagian – bagian dari Balanced of Plant antara lain : 1. Auxilliary Boiler 2.
Chlorination Plant
3. Desalination Plant 4.
Water Intake
5.
Water Threatment Plant
6.
Waste Water Threatment Plant
7. Hydrogen Plant
3.2
Desalination Plant Desalination Plant merupakan salah satu sistem peralatan di Balance of Plant yang
berfungsi merubah air laut menjadi air tawar (air destilasi) untuk menyediakan kebutuhan air untuk operasional PLTGU Muara Tawar. PLTGU Muara Tawar memiliki 2 unit Desalination Plant untuk keandalan operasional sistem pembangkit listrik. Pola operasi unit
desalination palnt yaitu 1 unit beroperasi dan 1 unit standby. Desalination Plant dapat menyediakan kebutuhan air destilasi sebesar 990 ton perhari.
26
Desalination Plant adalah suatu plant yang berfungsi merubah air laut menjadi air tawar
melalui proses pertukaran panas yaitu evaporasi. Air dari proses produksi Desalination Plant ditampung di Raw Water Tank dengan syarat air tersebut konduktivitasnya dibawah 20 µs/Cm. Kapasitas Raw Water Tank adalah 1.500 KL. Air dari hasil produksi desalination digunakan untuk :
Cooling & sealing pompa – pompa di BOP disupplai oleh Service Water Pump.
Air penambah injeksi kimia di Desalination dan Aux. Boiler disuplai oleh Service Water Pump
Untuk keperluan WTP disuply oleh Destilate Pump.
Untuk pemadam kebakaran dipompa oleh Diesel Fire Engine & Electric Fire Pump.
Dalam proses Desalination Plant media pemanasnya didapat dari uap ( Steam), uap tersebut disupply dari HP Aux. Steam Header atau melalui Aux. Boiler yang akan masuk ke Brine Heater . Temperatur uap untuk Desalinatiaon Plant adalah 170 0 C dengan Tekanan 6,5 Bar.
3.2.1 Komponen – komponen Utama Desalination Plant PLTGU Muara Tawar
Gambar III.1 Sistem Desalination Plant (Sumber: Data PT PJB Unit Pembangkitan Muara Tawar)
27
1. DSWP (Desalination Supply Water Pump)
Gambar III.2 Desalination Supply Water Pump
(Sumber: dokumen pribadi)
Suatu pompa mensupply air laut dari water Intake menuju tube – tube condensor evaporator dengan tekanan 5 – 6 Bar. Terdapat 2 pompa DSWP, 1 operasi dan 1 standby dengan flow aliran sekitar ±250-358m3/h tergantung load setnya.
2. Strainer
Gambar III.3 Strainer (Sumber: dokumen pribadi) Digunakan untuk menyaring air laut yang akan ma suk ke Desalination Plant . 28
3. Brine Heater.
Gambar III.4 Brine Heater
(Sumber: dokumen pribadi) Brine heater adalah suatu tempat/alat yang akan digunakan untuk pertukaran panas
antara uap panas dengan air laut dalam sistem Desalination Plant , dengan temperatur top brine 113°C. Hal ini dikarenakan injeksi Chemical hanya akan berfungsi efektif
dengan temperatur ≤ 113°C. Desalination Plant baru trip jika temperatur dalam modul Evaporator mencapai 135°C. Sistem kerja brine heater yaitu air laut dari flash evaporator di dalam tube – tube diselimuti oleh uap panas yang dihasilkan oleh auxilliary boiler, sehingga terjadi perpindahan panas dari uap ke air. Kemudian air
yang telah dipanaskan masuk ke flash chamber stage 1 – 20 untuk proses evaporasi dan uap yang terkondensasi tertampung di condensate tank untuk disalurkan kembali ke feed water tank pada auxilliary boiler.
29
4. Flash Chamber
Gambar III.5 Flash Chamber
(Sumber: dokumen pribadi) Flash chamber/ evaporator adalah suatu peralatan yang dimana terdapat proses
Evaporator (penguapan air laut) dan distillasi. Didalamnya terdapat demister, destillate tray, dan tube-tube condensor evaporator serta tedapat Brine Orifice untuk
penghubung antar Stages. Terdapat 20 stage flash evaporator dan didalam flash chamber air laut dijaga levelnya sebesar 50% diatur melalui control valve.
5. Chemical Tank
Gambar III.6 Chemical Tank
(Sumber: Dokumen pribadi)
30
Chemical tank berfungsi sebagai tempat penampung larutan chemical yaitu Kc 550
dan Belite m.18. Kc 550 untuk anti scale/mencegah pengerakan dan pembentukan garam, dan belite M.18 untuk anti foam/mengurangi gelembung – gelembung air laut yang dapat menyebabkan carry over. Level tanki dijaga >250 mm. Terdapat chemical agitator yang berfungsi untuk mengaduk larutan chemical. Kc 550 dan belite m8 dicampur air dengan takaran yang sesuai agar chemical dpat berfungsi, kapasitas tangki sekitar1,2 m3. 6. Chemical Injection Pump
Gambar III.7 Chemical Injection Pump
(sumber: Dokumen pribadi) Chemical Injection Pump adalah pompa jenis torak/piston yang menyuplai larutan
Chemical dengan tekanan ±5-6 bar menuju sisi masuk air laut pada Desalination Plant . Terdapat 2 pompa chemical injection yaitu 1 operasi dan 1 standby.
31
7. Demister
Gambar III.8 Demister (Sumber: Dokumen pribadi) Demister berfungsi untuk menyaring uap agar titik – titik air laut tidak terbawa bersama uap air dalam Flash Chamber/Evaporator . Demister terletak didalam flash chamber, didalam stage flash chamber terdapat 5 demister
8. Destilate Chamber/Tray Condensasi Distillate chamber berfungsi sebagai tempat untuk menampung air yang
terkondensasi oleh tube – tube condensor evaporator . Setelah melalui proses evaporasi, destilate tray terletak di dalam flash chamber bagian atar air yang tertampung pada masing-masing stage tray akan dialirkan dan ditampung pada destilate tank yang terletak di akhir yaitu didekat stage 20.
32
9. Destilate Tank
Gambar III.910. Destilate Tank (Sumber: Dokumen pribadi) Sebagai tempat untuk menampung air kondensasi yang dihasilkan oleh tiap-tiap stage (stage 1-20) untuk kemudian dipompa oleh Destilate Pump dengan tekanan 4,5
Bar ke Raw Water Tank. Level tanki dijaga 50%, distilate tank terletak di sebelah stage 20.
10. Destilate Pump
Gambar III.10 Destilate Pump (Sumber: Dokumen pribadi)
33
Destilate pump adalah pompa sentrifugal untuk memompa/suplai air dari destillate tank menuju ke raw water tank dengan tekanan ± 4,5 bar dan temperatur air destillate
dijaga <39°C. 11. Brine Chamber Brine
chamber
berfungsi
untuk
menampung
air
laut
yang
tinggi
konsentrasinya/banyak mengandung garam yang akan mengalir ke Brine Blowdown Tank kemudian dipompa oleh Brine Blowdown Pump ke laut.
12. Brine Blowdown Pump
Gambar III.11 Brine Blowdown Pump (Sumber: Dokumen pribadi) Brine Blowdown Pump berfungsi untuk memompa air laut yang meninggalkan siklus/sistem yang menjadi tinggi konsentrasinya akibat penguapan, air tersebut dibuang ke laut dengan tekanan ± 1.5 bar.
34
13. Condensate Tank
Gambar III.12 Condensate Tank
Uap yang telah terkondensasi didalam brine heater jatuh ke dalam condensate tank yang terletak dibawah brine heaer. Berufngsi sebagai tempat untuk menampung air condensate dari uap yang terkondensasi di brine heater . 14. Condensate Pump
\ Gambar III.13 Condensate Pump (Sumber: Dokumen pribadi) Untuk memompa air kondensasi dari Condesate Tank menuju ST. 14 atau Aux. Boiler dengan terlebih dahulu melewati Drain Cooler.
35
15. Drain Cooler
Gambar III.14 Drain Cooler (Sumber: Dokumen Pribadi)
Air condensate masih memiliki suhu yang tinggi oleh karena itu perlu didinginkan terlebih dahulu. Drain cooler berfungsi sebagai tempat untuk mendinginkan air condensate dengan media air laut dari line ejector kondensor. 16. Ejector Condensor
Gambar III.15 Ejector Condenses (Sumber: dokumen pribadi) Ejector kondensor berfungsi untuk mendinginkan uap dari proses ejector system
sebelum dibuang ke udara bebas, media pendinginnya air laut.
36
17. Ejector
Gambar III.16 Ejector (Sumber: dokumen pribadi) Ejector
adalah
unit
untuk
membuat
dan
menjaga
Vacum
pada
Flash
Evaporator/Chamber – 0,94 Bar Gauge dengan tekanan uap 4,5 Bar, dengan cara membuang udara yang terkandung dalam uap akibat proses kondensasi serta untuk mempercepat penguapan. Terdapat 2 ejector yaitu 1st ejector dan 2nd ejector yang dihubungkan secara paralel. 1st ejector berfungsi untuk memvakumkan stage 20. Dan 2nd ejector berfungsi untukmemvakumkan stage 1-19. Kemudian line vakum dihubungkan secara seri pada setiap stage flash evaporator dan memiliki tingkar kevakuman yang berbeda pada setiap stage sesuai dengan temperaturnya. Semakin menuju stage 20 vakum dibuat makin tinggi dan tekanan akan semakin rendah dikarenakan temperature saturasi yang semakin turun. 18. Sensor Condensate
Gambar III.17 Sensor Condensate (Sumber: Dokumen pribadi) 37
Sebagai Sensor Conductitvity dimana batasan yang diijinkan untuk condesate adalah 2 µs/cm dan Destilate 20 µs/cm. 3.2.2 Prinsip Kerja Desalination Plant Desalination yang digunakan oleh PLTGU Muara Tawa blok 1 adalah tipe Multi Stage Flash Distilation yang terdiri dari 20 stage. Air laut dari Water Intake dipompa oleh
DSWP dengan tekanan 5-6 Bar, disaring oleh Strainer dari kotoran-kotoran yang yang ada kemudian menuju Desalination Plant . Air laut sebelum masuk kedalam Flash Chamber melalui Tube-tube Condensor Evaporator disaring terlebih dahulu oleh Pre Filter (2 buah), diinjeksi larutan kimia Anti Scale dan Anti Foam. Sebagian air laut digunakan untuk pendingin pada Ejector Condensor dan Drain Cooler . Air laut masuk melalui Tube-tube Condensor Evaporator stage 20 menuju Tube-tube Evaporator stage 1 lalu ke Brine Heater untuk dipanaskan dengan uap laten (uap kering).
Air laut kemudian masuk ke ruang penguapan pertama/ First Stage Evaporator sampai Last stage Evaporator . Sebagian air laut akan menguap jadi uap dan uap tersebut disaring
oleh Demister . Uap yang mengandung banyak garam akan jatuh ke Brine Chamber . Uap yang bagus akan terkondensasi oleh Tube-tube Kondensor E vaporator menjadi air. Air tersebut ditampung di Destilate Chamber/Tray Condensasi lalu mengalir ke Desilate Tank untuk di pompa ke Raw Water Tank dengan pompa Destilate Pump dengan tekanan 4,5 Bar dengan ketentuan Conductivity <20 µs/ cm. Bila air tersbut Conductivity lebih dari 20 µs/cm maka akan di Dump ke Sea Water Discharge/ laut oleh katup Destilate Level online Dump Valve. Air laut yang tinggi konsentrasinya/ banyak mengandung garam di Brine Chamber mengalir ke Brine Blodown Tank dan kemudian dipompa Brine Blodown Pump
dibuang ke Sea Water Discharge/ laut. Uap panas yang telah memanaskan air laut di Brine Heater terkondensasi menjadi air dan di tampung di Condensate Tank . Air tersebut akan dipompa oleh Condensate Pump dengan Tekanan 4 bar melewati Drain Cooler untuk didinginkan dan selanjutnya kembali ke ST 14/ Aux. Boiler . System Vacum terdiri atas Ejector dan Ejector Condensor . Fungsi Vakum adalah mempercepat proses penguapan di Modul/ Flash Chamber agar tetap stabil. Besar tekanan uap untuk Ejector adalah 4,5 bar untuk membuat Vacum – 0,94 Bar Gauge.
38
3.3 Perhitungan Sistem Desalination Plant
Perhitungan sistem ini didasarkan pada prinsip termodinamika dan perpindahan panas. Prinsip yang digunakan sangat berhubungan dengan tekanan dan temperatur. Seperti kita ketahui bahwa air memiliki titik didih 100° C pada tekanan 1 atm. Hal ini pun berlaku sama terhadap air laut. Karena tekanan sangat mempengaruhi titik didih maka tinggi rendahnya tekanan akan mempengaruhi titik didihnya. Prinsip inilah yang digunakan pada unit desalinasi begitu pula Multi Stage Flash. 3.3.1
Menghitung parameter performa desalination plant
a. Gain output ratio (GOR) Gain output ratio (GOR) adalah salah satu parameter performa yang digunakan
untuk mengevaluasi proses desalinasi termal. Besarnya laju massa destilat total adalah 11,58 kg/s dan laju massa uap dari sistem yang digunakan adalah 1,99 kg/s. Berdasarkan persamaan (1) maka nilai GOR adalah:
=
,99
,
= 5,80
b. Menghitung Panas Spesifik
Panas spesifik merupakan jumlah energi panas yang dikonsumsi oleh sistem untuk menghasilkan 1 kg distilat air. Menggunakan persamaan (2) maka:
=
29,2 ,
,99
= 441,06
c. Menghitung Effektifitas Pemanasan Steam
Effektifitas pemanasan steam merupakan jumlah steam yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kg distilat air. Dan dapat dihitung menggunakan persamaan (3)
=
29,2 ,
,
= 415,87
39
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Kandungan Air Laut
Perbedaan antara air laut dan air tawar darat adalah pada segi kuantitas dan kualitas garamnya. Garam-garam utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%), narium (31%), sulfat (8%), magnesium (4%), kalsium (1%), potasium ( 1%) dan sisanya (kurang dari 1%) terdiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Air laut mempunyai berbagai macam kandungan elemen yang berbentuk ion-ion, dan air laut mempunyai pH berkisar 7,5 – 8,4. Pada tabel berikut ini dapat dilihat kandungan yang dimiliki air laut. Tabel IV.1 Elemen-elemen yang dikandung air laut (sumber: www.seafriend.org.nz/oceano/seawater.html) Chemical ion
Valence
Concentration
Part salinity
Ppm, mg/kg
of Molecular
mmol/kg
Weigh
% Chloride Cl
-1
19345
55,03
35,453
546
Sodium Na
+1
10752
30,59
22,990
468
Sulfate SO4
-2
2701
7,68
96,062
28,1
Magnesium
+2
1295
3,68
24,305
53,3
Calcium Ca
+2
416
1,18
40,078
10,4
Pottasium K
+1
390
1,11
39,098
9,97
Bicarbonate
-1
145
0,41
61,061
2,34
Bromide Br
-1
66
0,19
79,904
0,83
Borate BO3
-3
27
0,08
58,808
0,46
Strontium Sr
+2
13
0,04
87,620
0,091
Flouride F
-1
1
0,003
18,998
0,068
Mg
HCO3
40
Air yang digunaka siklus PLTGU ini disebut air demin, yakni air yang mempunyai kadar conductivity (Kemampuan untuk menghantarkan listrik) sebesar 0,2 μ (mikro siemen). Sebagai perbandingan air mineral yang kita minum sehari-hari mempunyai kadar conductivity sekitas 100-200 μs.
pH
Pengukuran pH diperlukan untuk mengontrol korossi atau kerak. Pada pH rendah akan terjadi korosi dan pH tinggi akan terjadi kerak. Selain itu pH tinggi menimbulkan busa, sehingga akan menyebabkan “Carry Over”.
Konduktivitas
Konduktivitas merupakan kesanggupan air untuk menghantarkan listrik. Dalam larutan (cair), daya listrik ini disebabkan oleh adanya ion-ion, sehingga dengan mengukur konduktivitas dapat diketahui jumlah zat padat terlarut didalamnya. Kemurnian uap dapat dilihat dengan mengukur konduktiviti distillate yang merupakan tapsiran zat pat yang carry over sebagai hasil uap tidak murni. 4.2 Analisis Performance Desalination Plant
Kinerja dari sistem Desalination Plant dapat dianalisis melalui intensitas konsumsi energi spesifik yang merupakan suatu istilah yang digunakan untuk menyatakan besarnya pemakaian energi yang diperlukan untuk memproduksi air distilat. Untuk menghitung konsumsi energi spesifik didapat dari perbandingan antara kalor spesifik dibagi dengan jumlah distilat yang terbentuk (Global Industrial Energy Efficiency Benchmarking, 2010). Tabel IV.2 Konsumsi panas spesifik dan kebutuhan energi Parameter
Data Commisioning
GOR
Data Operasi
5,80
5,29
Konsumsi Panas Spesifik (kj/kg)
441,06
481,14
Effektivitas pemanasan steam (kj/kg)
415,87
455,37
Jika didapat nilai GOR yang besar maka sistem menghasilkan distillate water dengan jumlah yang banyak begitu pula sebaliknya jika nilai GOR kecil maka akan menghasilkan 41
distillate water dengan jumlah yang sedikit. Hal ini terlihat dari tabel IV.2 bahwa data
operasi lebih kecil daripada data commisioning maka terlihat penurunan performansi Desalination Plant.
Dari tabel IV.2 terlihat bawha didapat nilai panas spesifik data commisioning lebih rendah dibandingkan dengan data operasi. Hal ini menjelaskan bahwa dari data commisioning lebih besar menghasilkan produk dibandingkan dengan data operasi. Nilai
energi spesifik ini dipengaruhi oleh kebutuhan steam, dan besar kecilnya Distillate yang dihasilkan. Diketahui dari perhitungan bahwa kebutuhan steam untuk pemanasan air pada data operasi lebih kecil dari data sistem yaitu data sistem sebesar 1,99 kg/s sedangkan data operasi sebesar 1,53 kg/s. Semakin kecil steam yang digunakan untuk pemanasan per liter air maka nilai panas spesifiknya akan semakin rendah [ = ( × (ℎ − ℎ)/ ]. Jika nilai effektivitas pemanasan steam besar maka sistem tidak effektif dikarenakan semakin besar nilai effektivitas pemanasan steam maka akan menghasilkan sedikit produk. Begitupula sebaliknya jika nilai effektivitas pemanasan steam kecil maka sistem effektif dikarenakan semakin kecil nilai effektivitas pemanasan steam maka akan menghasilkan produk yang banyak. Terlihat bahwa pada tabel IV.2 mengalami kenaikan nilai effektivitas pemanasan pada data operasi dibandingkan dengan data commisioning hal ini maka menyebabkan sistem menghasilkan sedikit produk. Hal ini menyebabkan penurunan performance Desalination Plant.
Sistem Stage pada Desalination Plant harus dalam keadaan vacum. Hal ini dipengaruhi oleh kerja ejector. Karna jika stage tidak dalam keadaan vacum maka akan mempengaruhi proses evaporasi yang menyebabkan temperatur akan semakin tinggi dan akan menghasilkan sedikit distillate water. 4.3 Masalah Yang Sering Dihadapi
Pengoperasian desalination banyak menghadapi masalah-masalah. Masalah yang sering timbul diantaranya: 1. Berkembangnya biota laut diantaranya kerang dan tiram yang menempel didinding pipa dan chamber dan bisa menutup tube-tube brine heater yang mengakibatkan dapat mengurangi produksi. 2. Pengerakan dan korosi pada material yang ada. 3. Foaming pada air laut, pengerakan/scaling merupakan masalah yang paling banyak menibulkan kerugian bila terjadi pada pipa-pipa brine heater . 42
4. Pengerakan dapat diatasi dengan cara menginjeksikan Anti Scaling kedalam air laut sedang untuk menghilangkan buih/busa menggunakan Anti Foam.
Anti Scalling
Untuk mencegah terjadinya scalling pada heat exchanger di sisi air laut karena kandungan calcium, natrium dan magnesium digunakan : Carboxylate Polymer
Anti Foam
Untuk mencegah carry over karena terjadinya gelembung-gelembung busa (foam) yang mengakibatkan naiknya konduktivity distillate digunakan : Campuran Polyglycol & Propanol Pada bagian ini mulai terjadi banyak permasalahan, karena air laut penuh dengan polutan- polutan. Masalah-masalah yang sering dijumpai pada pengoperasian Desalination Plant diataranya berkembangnya biota laut atau kerang pada tube-tube, pengerakan
(scaling), korosi, dan foaming (pembusaan). Pengerakan (scaling) merupakan masalah yang paling banyak menimbulkan kerugian, karena terjadi pada pipa-pipa brine heater . Akibatnya dapat terjadi penurunan produk, karena menurunnya kapasitas pertukaran panas. Selain itu terjadinya proses korosi di bawah deposit (kerak). Pengerakan dapat terjadi karena adanya kandungan bahan kimia tertentu pada air laut, dan adanya reaksi kimia selama proses penguapan (evaporasi). Proses pengerakan dapat diatasi dengan membatasi temperatur brine, dan menambah bahan kimia inhibitor, yang berfungsi mencegah terjadinya pengerakan. Kedua cara tersebut dapat dilakukan secara bersamaan. Reaksi Primer 2HCO3H2O+CO3-
CO2 + CO3- +H2O 2OH- + CO2
Reaksi sekunder Mg2+ + 2OH-
Mg(OH)2
(Pada temperatur dan pH tinggi)
(Brucite) (mengendap)
Anhydrite biasanya tidak menimbulkan masalah dan kurang larut pada
temperatur tinggi, tapi memerlukan waktu yang lama mengendap atau membentuk kerak.
Hemydrate (CaSO4.x1/2H O) mengendap seketika begitu terbentuk, paling
sering ditemukan pada kerak evaporator. 43
Dehydrate (CaSO42H2O) kelarutannya relatif lebih baik dibandingkan
lainnya. CaCO3 dipertahankan dalam bentuk suspense, sehingga dengan demikian mencegah terbentuknya endapan yang mengerak.
Komponen
pembentuk
kerak
lainnya
adalah
Mg6Fe(CO3)3.x4H2O,SO2,CaSiO3 atau MgSiO3 Tahapan pembentukan kerak adalah pertama pembentukan CO 3 dan OH, kemudian akan mencapai titik jenuhnya apada temperatur yang tinggi. Kedua, pembentukan inti Kristal (nucleation). Dan ketiga, pertumbuhan Kristal. Pada tahap ketiga ini anion dan kation bergerak secara diffuse menuju inti Kristal dan bergabung ke dalam Iattice atau terjadi pertumbuhan Kristal. Untuk mencegah terjadinya pergerakan ( scale inhibition) dengan cara menambahkan scale inhibitor (antiscale agent) ke dalam air laut. Selama ini dikenalkan beberapa scale inhibitor yang biasanya digunakan, yaitu H 2SO4 dan inhibitor ambang batas ( threshold inhibitor ).
Ada tiga jenis
threshold inhibitor,
yaitu polyphosphate, phosphate, dan
polycarboxylic. Cara kerjanya dengan berfungsi sebagai growth inhibitor (pembatasan
pertumbuhan), dengan menghambat dan menghentikan pertumbuhan yang terjadi pada Kristal. Hasilnya pertumbuhan pertumbuhan Kristal di luar kebiasaanya, sehingga dihasilkan Kristal yang bulat dan tidak mudah menempel sebagai kerak. Selain itu berfungsi pula sebagai dispersant , yaitu partikel padat seperti lumpur, debu dan Kristal CaCO 3 dipertahankan dalam bentuk suspense, sehingga dengan demikian mencegah terbentuknya endapan yang mengerak. Kriteria pemilihan bahan kimia sabagai antiscale adalah : a. Bahan kimia yang
mempunyai
kemampuan
untuk mendistorsi
Kristal.Mekanismenya dengan meningkatkan daya kelarutan dari Kristal tersebut, dan mengubah bentuk struktur pertumbuhan Kristal. Proses tersebut terjadi karena adanya bahan polimer yang mempunyai bentuk tidak teratur dan masuk kedalam kisi-kisi Kristal, yang dapat menahan terjadinya endapan yang mempunyai sifat struktur kimia yang getas dan keras. b. Bahan kimia harus mempunyai sifat dispersant . Mekanismenya dapat mengabsorbsi atau menyerap pada permukaan Kristal dan memberikan muatan-muatan sejenis terhadap kristal tersebut, akibatnya pertikel tetap tinggal diam sebagai suspense. 44
c. Bahan kimia harus mempunyai sifat sequestren. Mekanismenya dengan mencegah ion dari keadaan normal dengan membentuk senyawa ion komplek. Bahan anti scale yang digunakan di PLTU/PLTG adalah bahan kimia yang mengandung polyphosphate dan polycarboxylic. Selain berfungsi sebagai anti scale, bahan kimia tersebut juga berfungsi threshold inhibitor. Sehingga dapat berfungsi mencegah terjadinya kerak dan dapat memecahkan kerak yang sudah terbentuk. Air destilasi yang diperoleh dari proses Desalination Plant yang ditampung dengan raw water tank belum memenuhi syarat untuk pengisian boiler. Sehingga perlu diolah kembali melalui peralatan water Treatment . Dari raw water tank , air dipompa ke water Treatment . Selanjutnya air tersebut melalui pre-filter air dan juga diberi mix bed polisher yang terdapat bahan kimia anion resin yang dapat mengikat ion negatif dan kation resin yang dapat mengikat ion positif. Ion-ion yang terdapat pada water tank adalah ion positif Na + dan ion negatif Cl -. Dengan banyaknya ion yang menempel pada mix bed polisher, maka kemungkinan besar air menjadi jenuh sehingga mempengaruhi proses penyaringan. Untuk itu perlu dihilangkan dengan menggunakan hydrolic acid, cautic sods dan dibantu panas uap dari boiler. Air yang telah dihilangkan mineralnya ( demineralized water ) ditampung dalam tangki penambah ( make up water tank ) yang selanjutnya akan digunakan dalam proses berikutnya untuk air penambah atau pengisi di boiler.
45
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1
Simpulan
Simpulan dari Analisis Sistem Desalination Plant pada Laporan Kerja Praktik ini adalah sebagai berikut: 1. Sistem pembangkitan PLTGU Muara Tawar dibagi menjadi dua yaitu open cycle dan combine cycle. Dimana combine cycle memanfaatkan gas buang dari gas turbin utnutk memanaskan air di HRSG. Dan open cycle gas buang langsung dibuang ke lingkungan melalui stack. 2. Dari perhitungan performance Desalination yang telah dilakukan didapat penurunan nilai GOR dari 5,80 menjadi 5,29. Kenaikan nilai konsumsi panas spesifik dari 441,06 kj/kg menjadi 481,14 kj/kg. Dan kenaikan nilai effektivitas pemanasan steam dari 415,87 kj/kg menjadi 455,37 kj/kg. Hal ini menandakan bahwa Desalination Plant mengalami penurunan performance. 5.2
Saran
1. Melakukan overhaul terhadap Desalination Plant. 2. Meningkatkan kinerja dalam maintenance harian. 3. Melakukan perbaikan dan/atau pergantian komponen dari Desalination Plant yang sudah rusak.
46
DAFTAR PUSTAKA
Alhazmy, M. M. (2011). Multi Stage Flash Desalination plant with brine - feed mixing and cooling. Al-Hengari, S., El-Boussifi, M., & El-Mudir, w. (2005). Performance analysis of a MSF desalination unit. Desalination, 73-85. Al-Mutaz, I. S., & I., W. (2014). Comparative Performance Evaluation of Conventional Multi-Effect. Applied Thermal Engineering. El-Dessouky, H., & Ettouney, H. (2002). Fundamentals of Salt Water Desalination. New York: Elsevier. Khan, A. H. (1986). Desalination Processes and Multistage Flash Distillation Practice. New York: ELSEVIER. Martinez, H. (2010). Design of Desalination Plant. University of Gavle. Mooran, Saphiro, M. J., & Howard N. (2006). Fundamental of engineering thermodynamic 5 th edition. Chicester England: John Wiley andSons. Retrieved from artikel-
teknologi.com: https://artikel-teknologi.com/siklus-rankine/ PT PLN. Sea Water Desalination Plant. Pusat Pebdidikan dan Pelatihan PT PLN. Buku Panduan BOP. Pusat Pebdidikan dan Pelatihan Said, S. A., Emtir, M., & Mujtaben, I. M. (2013). Flexible Design and Operation of MultiStage Flash (MSF).
47
LAMPIRAN
48
LAMPIRAN A TABEL PENGGUNAAN BAHAN BAKAR
No Bulan Penggunaan Bahan Bakar (mmbtu) 1 Agustus 5695094.703 2 September 5764010.71 3 oktober 5677118.4 4 Nopember 5572249.78
49
LAMPIRAN B TABEL DATA COMMISIONING DAN DATA OPERASI yang DIGUNAKAN UNTUK PERHITUNGAN
No
Parameter
1 Steam Supply 2 Condensate Return 3 Distillate water
Data Commisioning T P Flow (m3/h) (°C) (bar) 164.2 6 7.18 50 2 6.77 39 2.5 41.67
50
T (°C) 156 50 39
Data Operasi P Flow (m3/h) (bar) 6 5.6 5 5.3 2.5 29.6
LAMPIRAN C DAILY REPPORT
51
LAMPIRAN D DATA COMMISIONING
52
LAMPIRAN E TABEL ANALISIS AIR LAUT
53