PEMELIHARAAN PEMELIHARAAN SISTEM PEMBANGKIT
Recover y Steam Steam Generator Generator ) PEMELIHARAAN PEMELIHARAAN HRSG (H eat Recove (H eat Recove Recover y Steam Steam Generator Generator )
Kelompok
:1
Nama Anggota Kelompok : 1. Adi Putra Utama 2. Adri Pribagusdri 3. Ainun Nidhar 4. Annisa Anugra Heni Kelas
: 5E
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA TEKNIK KONVERSI ENERGI OKTOBER, 2014 1
1. Fungsi HRSG (H eat Recover y Steam Generator )
Fungsi HRGS ( Heat Recovery Steam Generator ) sama seperti boiler, yaitu tempat terjadinya pemanasan air hingga menjadi uap superheated . Perbedaannya pada boiler terjadi pembakaran, sementara di HRSG tidak terjadi proses pembakaran.
Gambar 1.1 Sekma PLTGU
Pemanasan di dalam HRSG dilakukan dengan memanfaat gas buang semaksimal mungkin dari turbin gas. Bila tidak dialirkan ke HRSG, gas buang tersebut akan ke udara melalui bypass stack ,
dimana damper HRSG pada posisi menutup. Kerana beroperasi
dengan memanfaatkan gas buang, PLTGU merupakan pembangkit yang efisien 1. Proses dalam menghasilkan uap tidak membutuhkan pembakaran bahan bakar, bahkan dapat memanfaatkan energi panas yang sebelumnya hanya di buang melalui bypass stack .
1
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/178610029?extension=pdf&ft=1411745205<=14117488 15&user_id=18658797&uahk=ixuP/BjiEqkh3ZzmPFmrvRUXBWU, di kutip pada tanggal 18 September 2014
2
2. Skema dan Prinsip Kerja
Gambar 2.1 Diagram PLTGU dengan HRSG
Preheater Preheater merupakan pemanas awal air yang dipompakan dari kondensor sebelum masuk tangki air umpan (feed water tank).
Ekonomizer Ekonomiser berfungsi untuk memanaskan air pengisi sebelum memasuki steam drum dan evaporator sehingga proses penguapan lebih ringan dengan memanfaatkan gas buang dari HRSG (Heat Recovery Steam Generator) yang masih tinggi sehingga memperbesar efisiensi HRSG (Heat Recovery Steam Generator) karena dapat memperkecil kerugian panas pada HRSG (Heat Recovery Steam Generator) tersebut.
3
Gambar 2.2 Susunan pipa ekonomiser dan evaporator
Evaporator Evaporator merupakan elemen HRSG (Heat Recovery Steam Generator) yang berfungsi untuk mengubah air hingga menjadi uap jenuh, namun sebagian masih berbentuk fase cair. Evaporator akan memanaskan uap air yang turun dari drum uap (steam drum) yang masih dalam fase cair agar berbentuk uap jenuh sehingga bisa diteruskan menuju Superheater .
Gambar 2.3 Superheater dan Evaporator pada
HRSG (Heat Recovery Steam Generator)
4
Superheater Superheater merupakan alat yang berfungsi untuk menaikan temperatur uap jenuh sampai menjadi uap panas lanjut (superheat vapour).
Gambar 2.4 Diagram T-s HRSG Diagram T-S yang menggambarkan keseluruhan proses ditunjukkan pada Gambar 2.4. Diagram tersebut menyatakan siklus Brayton untuk siklus turbin gasdan siklus Rankine untuk turbin. Berdasarkan diagram tersebut, dapat dijelaskan sebagai berikut : Siklus Brayton :
a-b udara masuk ke dalam kompresor mengalami kenaikan tekanan dan temperature.
b-c menunjukkan proses pembakaran. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam bersama dengan udara dari kompresor. Pembakaran tersebut mengakibatkan tekanan, temperature serta entropy.
c-d menunjukkan proses ekspansi entropy.
Siklus Rankine :
5
1-2 menunjukkan air yang dipompa dari kondensor ke preheater. Mengalami
kenaikan tekanan dan temperature pada enthropy tetap
2-3 menunjukkan proses pemanasan awal pada preheater. Mengalami kenaikan temperature dan enthropy pada tekanan tetap. Air berubah dari fase cair menjadi cair jenuh.
3-4 menunjukkan air yang dipompa oleh feed water pump dan preheater menuju economizer. Mengalami kenaikan tekanan dan temperature pada enthropy konstan. Kondisi air kembali menjadi cair. Disebabkan karena kenaikan tekanan.
4-5 menunjukkan proses pemanasan pada economizer . Mengalami kenaikan entrhopy pada tekanan tetap. Face cair berubah menjadi fase cair jenuh.
5-6 menunjukkan proses pemanasan pada evaporator temperature dan tekanan tetapi mengalami kenaikan enthropy. Energi gas yang berasal gas buang pada evaporator digunakan untuk mengubah fase cair jenuh menjadi steam jenuh.
6-7 menunjukkan proses pemanasan pada superheater . Mengalami pemansan lanjut untuk mengubah kondisi dari fase steam menjadi uap superheated .
7-8 menunjukkan losses yang terjadi pada saat mengalirkan steam dari superheater menuju turbin. Terjadi penurunan temperature.
8-9 menunjukkan proses ekspansi steam turbine. Steam yang memiliki temperature dan tekanan tinggi, digunakan untuk menggerakkan steam turbine. Setelah keluar turbin terjadi penurunan temperature dan tekanan serta perubahan fase pada steam.
9-1 menunjukkan proses kondensasi pada kondensor. Terjadi perubahan f ase menjadi cair jenuh. Temperature dan tekanan tetap, namun enthropy berkurang.
HRSG prinsipnya sebagai pembentuk uap bertekanan, dengan media panas berasal dari gas buang turbin gas. Produksi uap yang dihasilkan HRSG tergantung pada kapasitas energi panas yang dikandung gas buang dari turbin gas. 3. Sarana dan Peralatan Kerja untuk Pemeliharaan HRSG (H eat Recover y Steam Generator)
a. Chemical cleaning
Nozzle Formula kimia Sulfur remover: 6
-
TSP atau trisodium phophate (Na3PO4)
-
Sodium hidroksida (NaOH)
-
Sodium nitrit (NaNO2)
Formula kimia Carbon Remover: -
bahan kimia deterjen dengan wetting agent
Formula kimia pada tahap Pasivasi: -
NaNO 2 (NH 4)2CO3
-
NH 4 OH
-
b. Preservasi
Cairan hidrasin
Gas N2
Pemanas udara ruangan (air heater)
Dehumidifier (alat yang menghisap/mengurangi kelembaban udara, agar tidak timbul lumut)
4. Hal-hal yang Perlu Dipelihara
a. Tube HRSG (Heat Recovery Steam Generator) b. Steamdrum
5. Prosedur Pemeliharaan
Cleaning Outside HRSG
Gas buang yang merupakan hasil pembakaran HSD banyak mengandung sulfur dan karbon dimana pada jangka panjang akan terakumulasi pada finned tube HRSG sehingga menyebabkan korosi. Untuk menghilangkan akumulasi kotoran diperlukan bahan kimia pembersih (cleaner). Pembersihan (cleaning) pada outside HRSG dapat dilakukan dengan metode Chemical. Chemical cleaning pada outside HRSG dilaksanakan jika perhitungan efisiensi unit telah turuun minimal 10% dari kondisi normal. Proses cleaning ini dilaksanakan saat unit (gas turbin dan HRSG) shutdown pada saat Major Inspection (MI) a atau Simple Inspection (SI). Waktu pengerjaan nnya minimal 11 hari. a.
Tahap Persiapan mekanik dan electrical di HRSG meliputi :
7
-
Inspeksi line injeksi HRSG.
-
Pemasangan sistem injeksi bahan kimia, yaitu berupa pemasangan pompa, tangki dan pipa-pipa.
-
Pemasangan line electrical.
-
Pemasangan jalur pembuangan limbah.
b. Cleaning HRSG atau injeksi water jet Chemical cleaning HRSG meliputi: -
Pengolahan bahan kimia
-
Injeksi bahan kimia
-
Water jet bahan kimia
-
Pekerjaan Pasivasi dan pembilasan.
c. Inspeksi HRSG meliputi: -
Inspeksi setelah pembilasan atau prerinsing
-
Inspeksi HRSG selesai pekerjaan
-
Mobilisasi
Tahapan Cleaning Outside HRSG a. Tahap Sulfur Remover -
Pekerjaan pembersihan HRSG dimulai dari bagian yang paling rendah dengan memakai sulfur Remover. Tujuannya, agar pH pada saat pembersihan tetap dijaga sekitar pH 5 hingga 7, sehingga tidak terjadi korosi pada ruang HRSG. Korosi dapat terjadi jika kandungan sulfur yang terdapat di tube HRSG sangat banyak, sehingga pada waktu pembersihan dapat menimbulkan penurunan nilai pH pada unit atau tube di bawahnya. Urutan tempat pengerjaannya adalah: SH2, SHI, HP Evaporator, HP Economizer, LP Evaporator, LP Econommizer dan Pre Heater. Pembersihan dilakukan
dengan
pompa
sentrifugal
bertekanan
sekitar
6
Kg/cm2
menggunakan bahan sulfur Remover. Selain itu perlu selalu dijaga agar bahan kimia yang disiramkan dengan pompa tersebut berada pada pH 12-13.
8
Gambar 6.1 Urutan Pembersihan pada HRSG
-
Kemudian dilanjutkan dengan proses yang sama, tetapi pekerjaannya dilakukan dengan urutan yang sebaliknya : Pre Heater, LP Economizer, LP Evaporator, HP Economizer, HP Evaporator, SH 1, dan SH2. Kontrol terhadap nilai pH tetap dilakukan selama pekerjaan, yakni menjaga nilai pH 5 atau lebih.
-
Selama proses pembersihan, pH clan konsentrasi Chemical yang masuk dalam pompa dimonitor agar tetap pada nilai pH 12-13. Artinya pH dalam tangki berkisar 12-13. Tujuannya, agar kerak yang sebagian terdiri dari karat dan debu sisa pembakaran yang melekat pada dinding pipa HRSG tersebut dapat larut. Selain itu kontrol terhadap nilai pH selama pekerjaan tetap dilakukan, agar tidak menimbulkan penurunan pH yang besar, yaitu pH di bawah 5.0.
-
Nilai pH hasil akhir dari pekerjaan tahap ini adalah berkisar pH 5.0 -9,0. Tergantung daerah dimana deposit itu berada, makin banyak deposit makin kecil nilai pHnya.
b. Tahap Carbon Remover -
Setelah penyiraman dengan bahan kimia sulfur Remover, akan dilanjutkan dengan tahapan Carbon Remover, dengan menggunakan bahan kimia deterjen ditambahkan dengan weting agent dengan pH 7. Pemakaiannya disesuaikan dengan kondisi deposit yang tertinggal selama pekerjaan sulfur Remover. pekerjaan
ini
dilakukan
dengan
9
pompa
bertekanan
200-3300
Bar.
Pekerjaannya dilakukan dengan urutan sebagai berikut: Pre Heater, LP Economizer, LP Evaporator, HP Economizer, HP Evaporator, SH1, dan SH2. Kontrol pH juga d agar pH berkisar dilakukan selama pekerjaan ini, yakni dijaga antara 5-6. -
Nilai pH hasil akhir dari pekerjaan ini adalah sekitar 5,5 sampai 6,0.
c. Tahap Prerinsing -
Prerinsing atau pembilasan dilakukan untuk menghilangkan sifat-sifat bahan kimia sulfur Remover dan Carbon Remover yang telah dilakukan pada tahap sebelumnya. Pembilasan ini dilakukan dengan menggunakan service water (Prerinsing). Urutan pekerjaannya adalah: Pre Heater, LP Economizer, LP Evaporator, HP Economizer, HP Evaporator, SH1, dan SH2. Kontrol terhadap nilai pH dilakukan untuk menjaga nilai pH sebesar 6 atau sama dengan air supply, yaitu pH 7.
-
Nilai pH hasil akhir dari pekerjaan ini adalah sekitar 6,5 sampai 7,0
d. Tahap Pasivasi -
Setelah dilakukan Chemical cleaning, perlu dilakukan Pasivasi, yaitu upaya untuk menjaga pipa-pipa HRSG dalam keadaan aman dari sisa bahankimia. Pasivasi dilakukan menggunakan ammonia (buffer) dan pasivator. Pasivator berupa bahan campuran dari NaNO 2 sebesar 0,5% dan (NH 4)2CO3 sebesar 00,25% kemudian ditambah dengan NH 4 OOH, nilai pH 9,50-10,0.
-
Pasivasi dilakukan berurutan mulai dari SH2, SH1, HP Evaporator, HP Economizer, LP Evaporator, LP Econ nomizer, sampai Pre Heater.
-
Nilai pH hasil akhir dari pekerjaan ini adalah sebesar pH 9,50. Setelah itu dilakukan setling atau didiamkan selama 24 jam, maksudnya agar terjadi reaksi yang sempurna ( pembuatan film).
e. Tahap Flushing -
Pembilasan dan flushing dilakukan untuk mengontrol nilai pH tetap aman pada material
HRSG. Urutan pekerjaannya adalah: Pre Heater,
LP
Economizer, LP Evaporator, HP Economizer, HP Evaporrator, SH1 dan SH2.
10
Kontrol terhadap nilai pH pada pekerjaan ini dilakukan untuk menjaga pH 7,07,5. -
Nilai pH hasil akhir dari pekerjaan ini adalah 7,0 – 7,3. Saat berlangsungnya chemiccal cleaning, petugas laboratorium harus stand by
agar dapat mengikuti seluruh proses, dan hendaknya dapat terns mengikuti proses ini hingga selesai. Petugas laboratorium harus tetap mengawasi dan menganalisa hal-hal berikut.: -
pH larutan cleaner, dalam hal ini sulfur Remover pH larutan Pasivasi Residual Pasivasi
-
pH larutan residual cleaner
-
pH residual rinsing, dan
-
Final flushing setiap manhole
Gambar 6.2 Hasil Chemical Cleaning HRSG (PJB Gresik ) 2
Preservasi
Preservasi adalah proses pembuangan sisa-sisa oksigen di dalam steam drum. Apabila steam tidak dipergunakan dalam jangka waktu yang cukup lama (sekitar 1 minggu), maka di dalam steam drum akan banyak terdapat udara yang berasal dari luar. Dimana udara yang mengandung oksigen tersebut dapat bersifat korosif. Preservasi dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu : a. Wet preservasi
Wet preservasi adalah pembersihan steam drum menggunakan hidrasin.. Apabila steam drum digunakan dalam jangka waktu yang lama, digunakan
2
http://www.scribd.com/document_downloads/direct/178610029?extension=pdf&ft=1411745205<=14117488
15&user_id=18658797&uahk=ixuP/BjiEqkh3ZzmPFmrvRUXBWU
11
hidrasin pekat. Sedangkan untuk jangka waktu sebentar, cukup menggunakan hidrasin ringan. Karena untuk hidrasin pekat, perlu dilakukan pembilasan kembali untuk menghilangkan sisa-sisa cairan hidrasin.
Gambar 6.3Skema Wet preservasi
Cairan hidrasin diinjeksikan ke dalam steam drum lewat injection point hingga penuh. Agar udara dapat keluar melalui venting. Setelah penuh, hidrasin disirkulasikan hingga evaporator menggunakan BCP selama setengah jam. Setelah itu, hidrasin di drain melalui blowdown.
b. Dry preservasi
Dry preservasi adalah pembersihan steam drum menggunakan gas N2. Sebelumnya, air dalam steam drum dikeluarkan terlebih dahulu. Kemudian gas N2 di injeksikan ke dalam steam drum untuk mengikat oksigen yang ada di dala mnya. Namun, metode ini jarang digunakan karena biaya oper rasi yang mahal.
6. Sistem Pengujian Hasil Pemeliharaan
Pengujian yang dilakukan setelah pemeliharaan ialah : a. Pengecekan pH air yang keluar dari pipa b. Pengecekan kebocoran pipa
Pengecekan kebocoran dilakukan dengan mengamati drain plug HRSG, yaitu ada valve pembuangan pada sisi barat dan sisi timur dibuka. Apabila terdapat tetesan air, terutama tidak sedang hujan, berarti ada kebocoran. Indikasi lain, bila asap yang keluar dari stack berwarna keputih-putihan atau berbentuk uap, berarti telah terjadi kebocoran yang cukup besar.
12
c. Melakukan perhitungan efisiensi
Sistem pengujian dengan membandingkan Efisiensi Low Pressure (LP) Pada HRSG dan Efisiensi total dari HRSG dengan data Nilai efisiensi LP dari HRSG (commissioning process) Nilai efisiensi total dari HRSG (commissioning process) Efisiensi Low Pressure : ηLP HRSG =
x 100%
Nilai efisiensi total dari HRSG : η HRSG =
Keterangan.
x 100%
MLP1
= Laju uap tekanan rendah (kg/s)
hLP1
= Enthalpy uap tekanan rendah (kJ/kg)
hW1
= Enthalpy air umpan HRSG (kJ/kg)
MfG1
= Laju bahan bakar Turbin Gas (kg/s)
LHV
= Nilai pemanasan bahan bakar rendah (kJ/kg)
KWG1 = Keluaran Turbin Gas (kW) LGN1
= Rugi-rugi Generator = 1,69% x KWG1 (kW)
0,9835 = Nilai rugi-rugi konsumsi panas 967,13 = Nilai rugi-rugi Turbin Gas 7. Hasil yang Diharapkan Setelah Dilakukan Pemeliharaan
Yang di harapkan setelah dilakukan pemeliharaan ialah 3 : a. Kemampuan produksi dapat memenuhi kebutuhan sesuai dengan rencana produksi. b. Melakukan kualitas pada tingkat yang tepat untuk memenuhi apa yang dibutuhkan oleh produk itu sendiri dan kegiatan produksi yang tidak terganggu. c. Untuk membantu mengurangi pemakaian dan penyimpangan yang diluar batas dan menjaga modal yang diinvestasikan dalam perusahaan selama waktu yangditentukan sesuai dengan kebijaksanaan perusahaan mengenai investasi tersebut.
3
http://feriimanuel.blogspot.com/2011/11/laporan-kp-hrsg-pltgu.html 13
d. Untuk mencapai tingkat biaya pemeliharaan serendah mungkin, dengan melaksanakan
kegiatan
maintenance
secara
efektif
dan
efisien
kesulurahannya e. Menghindari kegiatan maintanence yang dapat membahayakan keselamatan peke rj aa n. f. Mengadakan suatu kerjasama yang erat dengan fungsi-fungsi utana lainnya dari suatu perusahaan dalam rangka untuk mencapai tujuan utama perusahaan , ya itu tingk at keunt unga n atau return of investment yang sebaik mungkin total biaya rendah.
14
DAFTAR PUSTAKA
1. http://www.ccj-online.com/3q-2013/heat-recovery-steam-generators/ 2. http://www.scribd.com/document_downloads/direct/178610029?extension=pdf&ft=1411 745205<=1411748815&user_id=18658797&uahk=ixuP/BjiEqkh3ZzmPFmrvRUXBW U
3. http://feriimanuel.blogspot.com/2011/11/laporan-kp-hrsg-pltgu.html
15