proses produksi pltu
PROSES PRODUKSI PLTU
Disusun oleh :
Junaidin
1511041
JURUSAN TEKNIK MESIN S-1
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG
2018
PROSES
PRODUKSI
KESELURUHAN
DISKRIPSI
UMUM SIKLUS
PRODUKSI
Seperti
yang kita ketahui, Pembangkit
Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan salah satu pembangkit tenaga listrik yang
banyak digunakan di Indonesia. PLTU menggunakan energi dari uap panas untuk
memutar turbin, yang kemudian energi mekanis dari turbin tersebut dipakai untuk
memutar generator listrik. Untuk pembangkitan uap ini diperlukan energi panas
yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar di dalam dapur (furnace) pada unit
pembangkit uap. Energi panas ini kemudian dipindahkan ke fluida kerja untuk
merubah fase fluida kerja dari cair menjadi uap.
Prinsip
kerja dari PLTU di unit 3 ini berawal dari air laut yang telah di proses
terlebih dahulu sehingga air laut tersebut memenuhi standard kualitas yang
telah di tentukan. Pada tahap selanjutnya air laut yang telah diproses tasi
masuk ke dalam economizer terlebih
dahulu. Tujuannya adalah membuat suhu air naik sebelum masuk ke dalam boiler.
Pada saat air masuk dalam boiler suhunya sudah mencapai 289 C. Air masuk ke
boiler sangat mudah menjadi uap kering karena suhu yang begitu tinggi. Karena
suhu yang tinggi tersebut menyebabkan tekanan yang tinggi pula. Maka, uap air
bisa memutar turbin yang selanjutnya turbin memutar generator. Terjadilah
perubahan energi mekanis menjadi energi listrik.
3.1.1 Water
and steam Cycle
Air laut yang digunakan dalam overall proses diatas terlebih dahulu
disedot oleh desillination water pump. Selanjutnya
disaring dengan menggunakan screen bar agar sampah tidak masuk kedalam
proses. Setelah melalui screen bar, air laut tersebut disaring kembali pada travelling band screen dan debris filter agar debris atau sampah kayu yang terikut dapat dipisahkan sehingga
proses pendinginan air kondensate di condenser
berjalan dengan optimal.
Air
laut yang berada di kondenser juga dialirkan untuk penyemprotan di dalam Flue Gas Desulfurization (FGD) untuk
mengurangi kandungan sulfur di dalam flue
gas. Pengaliran air laut ke FGD ini dilakukan oleh absorber pump. Di dalam FGD, air laut yang mulanya bersih akhirnya
mengandung sulfur. Air ini kemudian dialirkan menuju Aeration Basin untuk berikutnya dilakukan penambahan kadar oksigen
sebelum akhirnya dialirkan ke Discharge
Canal. Di discharge canal, sebelum
air benar-benar dikembalikan kelaut, terdapat dilution pump yang bertugas memompakan air laut yang masih murni,
hal ini bertujuan agar suhu di discharge
canal menjadi normal kembali.
Selain
digunakan untuk pendinginan, air juga mengalami water treatment dimana air laut
difilter dan dibersihkan sehingga benar-benar seperti air murni dan dijaga
kualitasnya. Air ini nantinya akan disebut sebagai feed water (air umpan) yang akan dipompakan menuju boiler. Pertama,
air masuk melalui intake yang berbeda dari intake air yang digunakan untuk
kondensor. Air akan melewati PF setelah sebelumnya melewati DMF. Setelah
melalui filter tersebut, air kemudian dipompa menggunakan SWRO Feed pump dan disaring kembali menggunakan catridge filter. Proses secara reverse osmosis, artinya air laut
difilter agar menjadi air tawar. Proses ini biasa disebut dengan Sea Water Reverse Osmosis (SWRO). Disini
air mengalami pembalik osmosis atau
yang disebut reverse osmosis. Air
dilewatkan pada membran semipermiabel yang terbuat dari polyamiteide acid. Tekanan
yang ada pada SWRO adalah 4200 Kpa. Air dinetralisir hingga
25 % dengan TDS (Total Disolve Solid
) sebesar 200 ppm, yang kemudian diteruskan ke permeate water tank dan service
water tank, dan protable tank dari water treatment tersebut, air ini akan
digunakan untuk 3 kebutuhan utama, yaitu air pada kamar mandi, air untuk boiler
dan air untuk kebutuhan lapangan PLTU.
Air
yang sebelumnya telah diproses di RO (Reverse Osmosis) di alirkan menuju CP
(Condensate Polisher) dengan menggunakan condesate pump. Air dialirkan melalui
Low Preasure Feed Water Heater (LPFWH). Awalnya air yang bersuhu 39 0C
naik menjadi 92 0C. Hal ini bertujuan agar pada saat maemasuki
bolier tidak ada perubahan suhu yang terlalu signifikan. Ada lima LPFWH yang
digunakan, selanjutnya air mengalir menuju Dearator
yang berfungsi sebagai pemisah oksigen dan gas lainnya yang tidak dibutuhkan
dalam proses pembakaran, namun masih terkandung dalam feed water. Pada saat keluar dari dearator air sudah bersuhu 190 0C dengan tekanan 28 Mpa.
Air
yang telah bersih dan memiliki tekanan tinggi tersebut akan mengalami proses
pemanasan di High Preasure Feed Water Heater (HPFWH) sebelum akhirnya masuk ke
Economizer. Di Economizer air telah bersuhu 289 0C yang artinya air
telah berwujud menjadi uap. Namun, setelah keluar dari economizer masih ada
yang berjwud air. Gabungan dari air dan uap selanjutnya akan masuk ke water
separator. Didalam water separator ini, air akan jatuh ke bawah untuk
dipanaskan kembali di Economizer hingga menjadi uap. Sedangkan uap dari
economizer akan masuk ke Superheater pada bagian Boiler.
3.1.2 Fuel system : Coal and
oil cycle
Batu bara yang
digunakan pada unit 3 ini, semua dikumpulkan terlebih dahulu di coal pile. Dengan menggunkan conveyor batu bara dipindahkan menuju ke
coal silo, dimana didalam coal silo terdapat indikator dari jumlah
batu bara yang ada (dalam satuan ton) dan ketika sudah mencapai batas maksimal,
maka conveyor yang awalnya running
menjadi off. Diantara coal silo dan pulverizer, terdapat coal feeder yang berguna untuk
menghubungkan keduanya sehingga batu bara yang berasal dari coal silo dapat masuk ke dalam pulverizer untuk dihaluskan. Dicoal feeder ini terdapat bagian yang
disebut gate valve, gate valve ini
berfungsi untuk mengatur berapa banyak batu bara yang masuk dalam satuan ton
per jam. Ketika panas yang dihasilkan diboiler masih kurang, maka coal feeder
akan menambah jumlah batu bara yang akan dibakar. Di dalam pulverizer,
penghalusan batu bara terjadi secara hati-hati agar suhunya dijaga supaya tidak
terjadi gesekan yang dapat menyebabkan batu bara terbakar sebelum masuk ke
burner. Setelah dihaluskan, batu bara tersebut akan dikirim ke boiler dengan
bantuan Primary Air Fan (PAF) melalui 4 buah pipa outlet menuju ke boiler.
Namun sebelum digunakan oleh boiler untuk pembakaran, 4 pipa tadi bercabang
menjadi 8 pipa. Percabangan ini dimaksudkan untuk meningkatkan effisiensi dari
penyebaran batubara guna menghasilkan pembakaran yang lebih berkualitas.
Pada
aliran flow diatas, terdapat Forced Draft
Fan (FDF) yang berguna untuk menambah tekanan pada boiler dengan cara
menambah udara didalamnya. Udara yang ditambahkan tersebut sebelumnya dialirkan
terlebih dahulu menuju Air Heater (AH),
agar diperoleh udara bakar dengan temperatur yang sesuai untuk mempercepat
proses pembakaran ketika masa start-up, boiler melakukan pembakaran dengan
menggunakan oil (solar) yang berasal dari No.2
Fuel Oil Tank. Setelah massa start-up selesai, barulah batu bara yang telah
dihaluskan pada pulverizer dikirim
oleh PAF untuk masuk kedalam boiler. Didalam boiler PLTU unit 3, saat proses
pembakaran terjadi, maka dihasilkan 2 buah bola api sehingga pemanasan didaerah
boiler lebih efisien dan lebih cepat terjadi.
3.1.3 Steam Cycle
Uap
kering yang berasal dari economizer kemudian
menuju ke superheater. Didalam
superheater terjadi pemanasan utama yang dihasilkan dari pembakaran batu bara.
Setelah melalui superheater, uap air memiliki kisaran suhu dan tekanan sebesar
541,3 0C dan 24,07 Mpa. Dengan tekanan tinggi tersebut uap dialirkan
menuju High Preassure (HP) turbin
yang mengakibatkan terjadinya penurunan suhu dan penurunan tekanan pada uap
sehingga uap air yang melalui HP turbin hanya bersuhu 305,6 0C
dengan tekanan 4,65Mpa. Energi pada uap tersebut digunakan untuk menggerakkan
baling-baling yang ada pada turbin untuk diubah menjadi energi mekanik yang
nantinya dapat menggerakkan rotor pada generator. Uap yang keluar dari HP
turbin kemudian dialirkan kembali menuju reheater
(RH) yang ada di boiler untuk dipanaskan kembali dan diteruskan kembali ke Intermediet Preassure (IP) turbin. Pada reheater, tekanan uap yang
masuk dibuat tetap sehingga hanya terjadi perubahan suhu saja didalam reheater.
Setelah
melalui IP turbin, ada sebagian uap yang kembali dipanaskan di reheater dan ada sebagian uap yang
dialirkan menuju Low Preassure (LP)
turbin. Seperti halnya yang terjadi
pada HP dan IP turbin, uap yang masuk akan mengalami penurunan suhu, penurunan
tekanan, dan pembesaran volume. Keluaran uap dari LP turbin yang telah
mengalami banyak penurunan suhu kemudian dialirkan ke condenser. Di condenser, uap
tersebut dikondensasikan menjadi air yang nantinya dapat digunakan kembali
sebagai sumber air pada proses firing
system di boiler. Energi panas dari uap disetiap turbin tersebut akan
diubah menjadi energi mekanik untuk menggerakkan generator.
Generator
mengubah energi mekanik yang berasal dari turbin untuk diubah menjadi energi
listrik yang nantinya akan dialirkan terlebih dahulu menuju travo step-up untuk
dikuatkan tegangan keluarannya, sebelum akhirnya didistribusikan kepada
konsumen.
3.1.4 Air and Flue Gas Cycle
(mengubah udara bakar sampai jadi flue gas)
Proses pembakaran tentu saja
menghasilkan gas buang (flue gas). Flue gas yang dihasilkan dari proses
pembakaran mengandung debu (dust), CO2 dan SO2. Gas buang ini dialirkan menuju electrostatic precipitator (EP), disini fly ash akan mengalami penyaringan
secara electrostatic dimana partikel negatif yang diapncarkan oleh discharge
electrode dari fly ash akan
tertangkap oleh katoda yang berasal dari EP. Katoda tersebut terletak di plat
EP. Debu yang tersaring akan dijatuhkan ke bawah dengan cara dipukul oleh rapping hammer. Debu jatuh ke drag conveyor lalu dibuang ke ash disposal dengan diangkut oleh dump truck. Berikutnya, flue gas hasill keluaran EP yang masih
mengandung SO2 dan CO2 akan dialirkan menuju Flue Gas Desulfurization (FGD), dengan bantuan Induced Draft Fan
(IDF). Di dalam FGD dilakukan penyemprotan air laut kepada flue gas untuk mengurangi tingkat
sulfur pada gas sebelum nantinya akan dibuang ke udara bebas. Untuk menghindari
adanya air laut yang akan melewati stack maka dibagian paling atas dari FGD, terdapat mist eliminator. Gas buang yang hanya
menyisakan CO2 dan sedikit SO2 ini akan
dikeluarkan ke udara bebas dengan terlebih dahulu melewati stack, dimana stack dibuat
sangat tinggi agar flue gas yang keluar tidak mencemari wilayah pemukiman
sekitar pabrik.
3.2
COAL HANDLING
Pada
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Paiton unit 3, bahan bakar utama yang
digunakan ialah batubara. Oleh karena itu, diperlukan proses penerimaan dan
pengangkutan batu bara hingga akhirnya dapat digunakan untuk proses pembakaran.
Jenis batubara yang digunakan batubara adaro dan kideco dengan kandungan ash sebesar 0.8% untuk adaro dan 2.3%
untuk kideco. Batubara tersebut didatangkan langsung dari Kalimantan Timur
dengan menggunakan kapal tongkang yang memuat kapasitas hingga 12 ribu ton
batubara. Bila kondisi laut sedang tidak baik, digunakan kapal biasa untuk
mengirim batubara tersebut dengan
kapasitas hingga 42 ribu ton, hanya saja biaya pengiriman yang dikeluarkan jauh
lebih mahal apabila dibandigkan menggunakan kapal tongkang. Batubara tersebut
kemudian ditampung di coal pile dengan
kapasitas 1.000.000 ton, dimana jumlah tersebut cukup untuk satu bulan
operasional.
Gambar Coal Transport
|
Setelah kapal telah sampai di tempat coal pile, dilakukan proses stacking. Stacking adalah proses
pemindahan batubara dari kapal atau tongkang ke coal pile, proses ini hanya dilakukan ketika kapal sedang berlabuh.
Berikutnya dilakukan proses reclaiming,
dimana pada proses ini dilakukan pemindahan batubara dari coal pile ke coal silo. Batubara
dikeruk atau dipindahkan dari coal pile dengan
menggunakan stacker dan reclaimer kemudian diangkut oleh conveyor menuju coal silo. Setelah berada di coal
silo, batubara tersebut akan diteruskan ke pulverizer dengan terlebih dahulu melalui coal feeder untuk diatur jumlah batubara yang sedang dibutuhkan
dalam proses pembakaran. Ketika sudah sampai di pulverizer, batubara dihaluskan agar dapat mudah dibakar ketika
digunakan sebagai bahan bakar.
3.2.
KOMPONEN UTAMA PLTU
3.2.1.
Boiler System
Boiler yang digunakan di PLTU
adalah Boiler dengan jenis Supercritical. Boiler ini banyak digunakan di
pembangkit listrik tenaga uap. Boiler ini dinamakan supercritical karena
beroperasi pada temperature kritis, yaitu diatas 3200 psi atau 220,6 bar.
Berbeda dengan boiler superheater yang membutuhkan suatu alat untuk memisahkan
antara uap dan air (steam drum), boiler supercritical tidak membutuhkannya.
Selama proses pembentukan uap air tidak akan terbentuk gelembung uap karena
tekanan air berada diatas tekanan kritisnya yang masih mungkin membentuk
gelembung uap. Hal ini menyebabkan penggunaan bahan bakar yang jauh lebih
sedikit dan efisien dan selanjutnya mengakibatkan produksi gas buang CO2
menjadi berkurang. Sebenarnya istilah boiler tidak tepat digunakan pada boiler
supercritical, karena pada proses pembentukan uap air yang tidak terjadi proses
boiling di dalamnya. Sehingga boiler
supercritical lebih dikenal dengan sebutan supercritical steam generator.
3.3.1.1 Furnace Wall
Syarat terjadinya
pembakaran adalah adanya bahan bakar, oksigen, dan pemantik. Untuk mengontrol
pembakaran tersebut agar terjadi secara efisien diperlukan dua elemen tambahan,
yaitu turbulence (putaran) dan time (waktu). Turbulensi digunakan agar
bahan bakar dan udara dapat bercampur dengan sempurna, sedangkan untuk mencapai
pembakaran secara sempurna diperlukan waktu.
Oksigen berasal dari udara yang dihembuskan
dari primary air fan (PAF) dan forced
draft fan (FDF). Sedangkan
batubara ditransport dari pulverizer oleh
hot primary air yang berasal dari primary air fan (PAF) menuju windbox. Bahan bakar yang bercampur dengan udara tersebut dialirkan
ke pembakar dengan furnance melalui
pipa pancar (nozzle). Pematik (ignitor) sebagai sumber panas yang
diperlukan dalam proses pembakaran. Pembakar dilingkupi oleh kotak udara (windbox) yang berguna di sekitar
pembakar.
Pada masa start-up, digunakan bahan
bakar minyak dimana secara periodik nantinya akan digantikan oleh batubara
ketika sudah berada di kondisi normal. Agar diperoleh pembakaran yang sempurna
dan tetap terjaga selama unit service,
maka boiler harus berada pada tekanan negatif. Hal ini dimaksudkan agar selama inspection terjadi, api tidak dapat
keluar dari boiler melainkan udara dari luar yang akan masuk ke dalam boiler.
Supaya diperoleh tekanan negatif, digunakan induced
draft fan (ID Fan).
3.3.1.2 Super Heater dan Reheater (SH dan RH)
Untuk mendapatkan super heated steam (uap kering), maka uap dilewatkan super heated untuk menaikkan suhu air
hingga mencapai 5420 C dan
bertekanan sekitar 25.7 Mpa. Uap kering hasil super heater inilah yang nantinya akan dialirkan untuk menggerakkan
High Pressure (HP) turbin. Super
heater (SH) yang yang digunakan sebagai pemanas utama ini terdiri dari 3 tahap,
yaitu:
1. Low
Temperature Superheater
2. Second
Superheater
3. Final
Superheater
Uap didalam Low Temperature superheater dipanaskan dengan gas buang yang
dialirkan berlawanan dengan aliran uap tersebut. Kemudian uap keluar dari Low Temperature superheater outlet melalui
pipa transfer yang dilengkapi dengan pipa spray
type attemperatur untuk mengatur suhu uap menuju second superheater,
disini uap akan dipanasi lebih lanjut seperti pada low Temperature superheater, selanjutnya uap akan masuk ke final superheater dimana uap juga akan
dipanaskan. Uap dari final superheater
outlet meninggalkan boiler menuju high pressure turbin.
Setelah
mengalami penurunan suhu dan tekanan, uap hasil keluaran dari HP turbin akan
dialirkan terlebih dahulu menuju Reheater, dimana uap kering akan kembali
dipanaskan dengan panas yang dihasilkan oleh pembakaran awal. Pemanasan
dilakukan dalam keadaan tekanan yang dijaga agar konstan. Selanjutnya suhu
dinaikkan hingga mencapai 5680 C, uap lalu dialirkan kembali menuju Intermediate Pressure (IP) turbin.
3.3.1.3 Water Separator
Seperti halnya steam drum pada boiler type drum
type boiler, water separator berguna untuk memisahkan air dengan uap yang
berada pada uap jenuh hasil keluaran dari pembakaran water wall di dalam boiler ketika masa start-up. Air yang sudah
terpisah, kemudian dialirkan ke dalam water
separator drain tank sebelum
nantinya dikirim kembali ke dalam water
wall pada furnance untuk
dipanaskan menjadi uap. Air pada water
eparator drain tank dikirim ke economizer dengan bantuan boiler circulation pump.
3.3.1.4 Economizer
Sebelum air yang dialirkan dari HP heater dibwa menuju water wall pada boiler, air akan dipanaskan kembali di economizer dengan memanfaatkan panas
dari flue gas. Economizer berguna
untuk memanaskan air agar tidak mengalami perubahan suhu yang sangat signifikan
apabila air langsung dialirkan menuju water
wall. Selain itu, karena suhu keluaran economizer
sudah cukup tinggi, maka ketika kembali dipanaskan di dalam water wall, heat yang digunakan tidak sebesar apabila air tidak melewati economizer agar lebih efisien.
Pada economizer
terdapat sistem sensor untuk mendeteksi kandungan oksigen di dalam flue gas berada dalam kandungan yang
dapat ditelorir. Jumlah sensor econimizer
yang digunakan ialah enam buah, sesuai dengan level tingkat dari burner yang
terdapat dalam boiler, dimana terdapat tiga buah sensor economizer di kiri dan tiga buah di kanan. Apabila flue gas yang mengalir economizer tersebut masih mengandung
banyak okigen, maka pembakaran yang terjadi di dalam boiler tidak sempurna. Hal
sebaliknya, apabila kandungan oksigen pada flue
gas tersebut terlalu sedikit maka dapat diduga bahwa kandungan N2
sangat banyak dan dapat membahayakan.
3.2.2.
Steam Turbine
Tipe turbin yang digunakan oleh
unit 3 ialah Tandem Compound, dimana
unit yang menyusun sistem turbin meliputi 3 buah silinder yang terhubung secara
tandem, dengan 4 buah keluaran dan
terdapat kondensasi reheat turbin
untuk efisiensi dan flexibilitas. HIP turbin (HP turbin dan IP turbin yang
dikombinasikan) membentuk satu buah silinder dan dua buah LP turbin membentuk
silinder ke dua dan ke tiga. Daya keluaran yang dapat dicapai turbin mencapai
865.9 MW, dengan kondisi uap di masukkan MSV ialah 24.4 Mpa (g) x 538 deg C dan
kondisi uap di masukkan RSV ialah 566 deg C. Kecepatan putaran dari turbin
ialah 3000 rpm.
Fungsi utama dari turbin ialah
mengubah energi panas yang dibawa oleh uap menjadi energi mekanik yang nantinya
digunakan untuk menggerakkan rotor pada generator sehingga dapat menghasilkan
listrik. Uap yang telah melewati turbin nantinya juga akan digunakan kembali
untuk menghasilkan sumber airr melalui proses kondensasi, pemanasan daerator,
auxiliary sistem, dan pemanasan air sebelum dikirim lagi ke boiler agar tidak
mengalami perubahan suhu yang signifikan.
Konstruksi
penyusun turbin terdiri atas:
·
Casing
Casing
merupakan bagian terluar dari turbin.
Casing berguna untuk melindungi turbin dari gangguan yang berasal dari luar
dan juga mampu mengatasi suhu dan tekanan tinggi yang terjadi di dalam turbin.
Turbin juga harus mampu memuai sampai beberapa inchi bila suhunya sudah
mencapai sangat tinggi. Berdasarkan casing-nya,
turbin terbagi menjadi dua, yaitu single
casing dan double casing. Turbin
dengan single caing digunakan pada
turbin dengan daya rendah sedangkan turbin dengan double casing digunakan untuk daya yang besar. Casing juga merupakan tempat untuk menempelnya fixed blading agar tidak bergerak/stationer.
·
Rotor
Rotor merupakan bagian yang berputar
pada turbin. Pada turbin terdapat moving
blade yang menempel pada sumbu rotor. Moving
blade bergerak dengan pengaruh steam
yang masuk ke dalam turbin. Ketika turbin berhenti atau trip, rotor pada turbin
tidak boleh langsung berhenti berputar karena dapat menyebabkan shaft menjadi bengkok oleh panas. Oleh
karena itu, rotor harus tetap berputar ketika turbin berhenti sampai kecepatan
rendah dan panas yang di akibatkan operasi mulai menghilang.
·
Blading
Blading merupakan
salah satu komponen penting dalam berputarnya rotorpada turbin. Terdapat dua
jenis blading, yaitu fixed blading dan moving blading. Fixed blading merupakan blade yang menempel pada casing turbin dan tidak bergerak. Fixed blading berguna untuk mengarahkan
uap yang masuk agar dapat menggerakkan moving
blading. Moving blading merupakan
blade yang bergerak dan menempel pada
rotor turbin. Ada dua jenis moving blade,
yaitu reaction shaped dan impulse shaped. Pada reaction shaped blading, tekanan uap di
outlet lebih kecil dari pada tekanan uap yang berada di inlet, sedangkan pada impulse shaped blading, tekanan uap di outlet sama dengan tekanan uap yang
berada di inlet.
·
Valve Turbin
Turbin memiliki valve yang berguna untuk
mengontrol banyak tidaknya uap yang diperbolehkan untuk mengalir di dalam
turbin. Ada beberapa jenis valve yang berada di turbin, diantaranya ialah:
a. Main
Stop Valve
Main stop valve merupakan valve
utama yang berada di dalam turbin dan berguna untuk mengalirkan atau menutup
aliran uap yang masuk ke dalam turbin.
b. Control
Valve
Control valve merupakan valve
berguna untuk mengatur laju aliran uap yang masuk ke turbin ketika main stop
valve berada dalam kondisi terbuka.
c. Reheat
Stop Valve dan Intercept Valve
Reheat Stop Valve dan Intercept
Valve merupakan valve yang berguna untuk mengatur aliran uap dari reheater
menuju ke turbin. Pada kondisi normal, valve tersebut terbuka sedangkan pada
saat shutdown valve tersebut akan menutup untuk menghindari tekanan balik steam dari cold reheater yang dapat membuat kecepatan turbin tidak dapat
dikontrol.
d. Emergency
Blowdown Valve
Emergency Blowdown Valve merupakan
valve yang berguna untuk membuang uap yang tersisa di HP turbin saat kondisi
turbin mengalami shutdown.
Berikut aliran uap pada valve
ketika berada di dalam turbin:
Uap berasal dari boiler masuk ke turbin melalui selubung bagian
dalam HP turbin yang berada di tengah HP-IP turbin silinder. Uap keluaran dari
HP turbin kemudian dikirim kembali ke boiler untuk dipanaskan kembali melalui reheater yang ada pada boiler. Uap yang
sudah dipanaskan kembali kemudian memasuki selubung bagian dalam IP turbin yang
berada ditengah HP-IP turbin silinder. Uap yang telah melewati IP turbin
kemudian diteruskan langsung ke LP turbin silinder.
Uap superheated yang
berasal dari boiler dikirim ke HP turbin melalui 2 buah Main Stop Valve (MSVS) dan 4 buah Governing Valve (GVS), dimana setiap MSVS terhubung
dengan 2 buah GVS. Uap yang telah memasuki salah satu jenis turbin
akan mengalami pengurangan tekanan dan pembesaran volume. Reaksi yang terjadi
setelah melalui HP turbin atau jenis turbin lainnya akan mengubah energi panas
dari uap menjadi energi mekanik.
Uap yang telah melewati HP turbin kemudian dikirim ke boiler
untuk dipanaskan kembali melalui reheater.
Uap yang telah dipanaskan reheater
kemudian dikirim kembali ke IP turbin melewati 2 buah Reheat Stop Valves (RSVS) dan 4 buah Interceptor Control Valves (ICVS),
setiap RSV terhubung dengan 2 buah ICVS. Uap yang telah melewati IP
turbin akan mengalami pembesaran volume serta penurunan tekanan sehingga
berikutnya uap akan mengalir ke 2 buah LP turbin, 3A dan 3B.
Berikut uap yang telah
melewati LP turbin, akan dialirkan menuju kondenser:
Sistem turbine bypass
berguna untuk mempercepat start-up dari plant
dengan cara menyamankan parameter dari uap yang diperbolehkan masuk ke dalam
turbin. Uap yang berasal dari boiler yang dialirkan melalui HP turbine bypass valve langsung menuju
kondenser dengan melewati turbine bypass
DeSH (Desuperheater). Temperature
uap yang berada di keluaran HP turbine
bypass valve dikontrol dengan air hasil kondensasi di DeSH. Dengan tetap menjalankan sistem HP turbine bypass valve pada waktu start-up, maka tekanan dan suhu
pada boiler akan meningkat dan siap untuk membuat uap yang dihasilkan oleh
boiler dapat diperbolehkan masuk ke dalam turbin. Untuk keadaan ketika turbin
mengalami trip atau geneartor mengalami kelebihan beban, turbine bypass akan terbuka dan mengirimkan uap langsung ke
kondenser, hal ini berguna untuk keamanan operasi pada boiler.
3.2.3. Power Generation
Tipe generator yang digunakan
pada unit 3 ialah horizontally mounted
cylindrical rotor, rotating field
type, dimana energi mekanik yang dihasilkan oleh
turbin untuk memutarkan rotor
diubah menjadi energi lostrik oelh generator dan kuat medan magnet yang
dihasilkan dipengaruhi oleh arus eksitasi. Tegangan keluaran yang dihasilkan
adalah 27 kV dan kecepatan rotor berputar ialah 300 rpm pada frekuensi 50 Hz.
3.2.3.1
Induksi pada Generator
Generator
menerakan konsep induksi untuk menghasilkan tegangan. Tiga elemen yang
diperlukan untuk menghasilkan induksi ialah konduktor, medan magnet, dan
gerakan relatif antara konduktor dengan medan magnet.
Konduktor yang dipakai ialah kawat tembaga
yang membungkus suatu cincin metal. Medan magnet dihasilakn oleh suatu batangan
metal yang dililit oleh kawat dan terhubung dengan sumber arus searah. Ketika
arus searah tersebut mengaliri kawat, maka aliran tersebut akan melewati
batangan dan terciptalah electromagnetik. Elektromagnetik seperti halnya magnet
permanent, memiliki pole utara dan pole selatan.
Gerakan relatif yang terjadi antara medan
magnet dan konduktor disebabkan oleh perputaran elektromagnetik yang terjadi
sehingga medan magnet tersebut memotong melewati konduktor. Setiap waktu salah
satu pole pada elektromagnetik memotong konduktor, disitulah terjadi tegangan
induksi, dan setiap waktu salah satu pole menjauhi konduktor dan tidak memotong
konduktor, saat itulah tegangan induksi perlahan-lahan berkurang.
3.2.3. 2 Capability Curve
Merupakan kurva yag menunjukkan maksimum
keluaran MVA di setiap tegangan dan power
factor (biasanya 0,8 atau 0,9
lagging) dimana keluaran tersebut tidak menimbulkan panas berlebih. Kurva ini
juga memperlihatkan seberapa besar arus maksimum yang diperbolehkan untuk lewat
agar rotor atau strator tidak mengalami panas berlebih. Kurva ini juga
menunjukkan maksimum daya reaktif yang dapat dialirkan atau disimpan oleh suatu
mesin, pada kurva dibawah dapat kita lihat bahwa power factor biasanya memiliki
nilai maksimal 0,85.
Gambar diatas menunjukkan capability curve ketika tekanan gas hydrogen yang
digunakan untuk generator bernilai 400 MVA. Ketidak efektifan dalam proses
pendinginan juga bergantung dari besarnya tekanan yang diberikan oleh gas
hydrogen. Dapat dilihat juga bahwa MVA berada pada 45 PSIG (pound/ square inch
gauge) dimana terjadi disetiap tekanan hydrogen, segmen AB mempresentasikan
batas wilayah mengalami pemanasan, segmen BC batas wilayah panas yang
diperbolehkan, dan segmen CD adalah wilayah yang tidak mengalami pemanasan
karena berhenti secara otomatis.
Pada pengaplikasiannya, ketika berada pada
segmen diatas/lagging, maka terjadi export tegangan secara besar sehingga
mengakibatkan rotor pada generator cepat panas (arus yang mengalir ke rotor
lebih besar dari yang keluar rotor). Bila kejadian terus menerus terjadi, maka
dapat mengakibatkan trip karena suhu pada rotor menjadi terlalu tinggi.
Sedangkan untuk posisi leading, maka yang akan mengalami pemanasan ialah ujung
strator dan kondisi yang terjadi ialah mesin menghentikan aliran arus secara
otomatis.
3.2.4.
Condensate System
Fungsi
dari system kondensasi dalam pembakitan PLTU ini sebagai proses pengubahan sea water (air laut) menjadi uap yang
sebelumnya diubah dahulu menjadi air tawar (drain water) digunakan untuk
menggerakkan turbin.
Setelah LP Turbin diputar
steam kemudian steam akan mengalir menuju Condenser untuk didinginkan dan
berubah menjadi air. Condenser ada dua,
condenser A dan B yang letaknya dibawah
LP Turbin A dan B. Proses yang
terjadi, steam bersentuhan langsung
dengan pipa yang didalamnya dialiri pendingin berupa air laut . Kondensasi ini mengubah steam menjadi air
yang kemudian ditampung di Condensate Hot
Well. Air laut selain berfungsi
sebagai media Heat Transfer juga
berfungsi untuk mendinginkan kondenser juga mendinginkan Closed Cooling Sistem (air pendingin). Closed
Cooling Sistem ini mendinginkan berbagai per-alatan yang membutuhkan pendinginan
seperti Air Compressor, Pump dan Generator Stator Cooling dan juga penting untuk mendinginkan oli
untuk pelumasan Turbin. Proses
pertukaran panas antar Close Cooling
dengan air laut terjadi pada alat yang disebut Heat Exchanger.
Karena
adanya Blowdown pada Steam Drum, maka untuk mengembalikan
volume air ke volume semula, pada Condenser terdapat Make-Up Water untuk menambah volume air. Make Up water diambil dari
Make Up Demineralizing RO. Kondenser bekerja dalam kondisi vakum, hal
ini dikarenakan proses kondensasi yang terjadi yaitu perubahan steam ke air
menyebabkan berkurangnya volume. Untuk menjaga agar kondensor dalam keadaan vakum, maka
gas-gas yang dilepas dari steam (ketika steam berubah menjadi air) dipompa
keluar oleh vakum pump. Alasan lain
keadaan vakum adalah efisiensi, steam yang diambil dari turbin adalah Enthalpi
Steam (selisih steam masuk dan keluar) sehingga tekanan diminimalkan agar
energi yang dimanfaatkan semakin besar karena Enthalpinya juga besar.
Berikut adalah bagian utama dalam Condensate system:
3.2.4.1. Pompa
Pompa
adalah suatu alat/ pesawat yang digunakan untuk memindahkan fluida cair (liquid)
dari suatu tempat yang rendah ke tempat lain yang lebih tingi melalui suatu
sistem perpipaan, atau dari suatu tempat yang bertekanan rendah ke tempat yang
bertekanan tinggi, atau dari satu tempat ke tempat lain yang jauh serta untuk
mengatasi tahanan hidrolisnya.
Prinsip
kerja pompa yaitu menaikan energi cairan yang dilayani dengan cara mentransfer
energi mekanis dari suatu sumber energi luar (motor listrik, motor
bensin/diesel ataupun turbin dll.) untuk dipindahkan ke fluida kerja.Sehingga cairan
tersebut dapat mengalir dari suatu tempat yang bertekanan rendah ke tempat yang
bertekanan tinggi.
Dari sekian banyak klasifikasi pompa, mayoritas pompa yang digunakan
pada PLTU Paiton unit 3 adalah pompa axial. Hal ini disebabkan karena ukuran
pipa dan kebutuhan fluida yang diinginkan sangatlah besar dalam hal kapasitas
dan continuitas, oleh karena itu pompa axial dirasa paling memenuhi permintaan
tersebut.
Bagian-bagian pompa axial secara umum adalah:
Gambar 3.8 Bagian-bagian
axial pompa
Keterangan:
1. Discharge Pipe: adalah tempat
keluarnya fluida setelah mendapat energi berupa energi kinetik dari impeller,
dalam hal ini energi kinetik (kecepatan) yang diberikan oleh impeller kemudian
diubah menjadi energi tekanan untuk mendorong fluida ke tempat yang
diinginkan.).
2. Pump Casing: Adalah bagian
pompa yang digunakan untuk membungkus dan melindungi pipa dari gangguan diluar,
bagian terluar dari pompa. Didalam casing terdapat berbagai macam komponen.
3. Impeller: adalah komponen
utama dalam meneruskan energi yang dihasilkan oleh energi pada motor. Energi
dari motor diteruskan ke impeller melalui putaran shaft. Jenis impeller yang
digunakan pada axial pump umumnya adalah open impeller.
4. Sunction chamber: adalah
tempat masuknya air kedalam pompa, bagian sunction pada pompa harus benar-benar
terbenam didalam air agar supply air ke impeller menjadi lancar dan efisien.
Karena dalam fungsinya pompa hanya memindahkan
fluida cair saja, maka dalam penggunaannya di pembangkit listrik, fungsi pompa
hanya terbatas pada water cycle saja dimana fungsi dari pompa sendiri adalah
untuk mempercepat jalannya air baik dari air laut menuju tempat tertentu seperti
kondensor melalui intake canal, maupun mengembalikan air menuju laut melalui
discharge canal. Penggunaan pompa pada PLTU Paiton unit 3 ini, antara lain:
a. Desalination water pump:
Adalah pompa yang terletak pada awal proses sirkulasi air pada kondensor, pompa
ini berfungsi untuk menyedot air dari intake canal. Setelah melalui
desalination water pump, maka air akan melalui proses desalinasi agar lebih
jernih.
b. Circulating Water pump: Pompa
yang bertujuan untuk meneruskan aliran setelah proses desalination menuju ke
debris filter.
c.Dilution Pump: Pompa yang
beroperasi didaerah dekat discharge canal. Fungsi dari pompa ini adalah untuk
memompakan air yang lain ke arah air laut yang panas akibat dari proses di
kondensor. Dengan adanya semprotan dari pompa ini, maka air yang tadinya
bertemperatur tinggi makin lama temperaturnya turun dan sesuai dengan standar
suhu air laut yang diperbolehkan.
3.2.4.2. Debris Filter
Debris
Filter adalah komponen yang berfungsi sebagai penyaring apabila masih ada
kotoran yang melewati screen bar, seperti lumpur dan kotoran lain yang tidak
terlarut. Setelah beberapa saat, dilakukan pembersihan secara manual terhadap
debris filter ini.
3.2.4.3. CTCS Ball Strainer
Condensor Tube Cleaning System (CTCS) ball
strainer adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring kotoran yang masih ada
setelah melewati proses kondensasi di kondensor. Seperti namanya, CTCS
menggunakan bola-bola kecil sebagai penyaring kotoran terakhir sebelum air
dibuang lagi ke discharge canal.
3.3.4.5 Intake dan Discharge Canal
Intake canal merupakan jalan masuk air laut
menuju ke proses condensasi maupun proses pembersihan flue gas. Sedangkan
Discharge canal adalah tempat pembuangan terakhir setelah air laut melalui
berbagai proses dan juga water treatment. Didalam discharge canal, juga terjadi
penambahan air dari delution pump agar suhu air yang kembali ke laut sesuai
dengan suhu yang diijinkan.
3.2.5.
Boiler Fuel System
Pada dasarnya boiler adalah suatu sistem pada pembangkit
tenaga listrik yang berfungsi sebagai tempat pemanasan air, dimana pemanasan
pada boiler terdiri dari berbagai macam komponen pendukung sehingga pemanasan
air menjadi lebih efektif dan efisien. Oleh karena itu, bahan bakar sangat
dibutuhkan untuk mendukung proses
pembakaran yang efisien dan sempurna. Bahan bakar dari PLTU Paiton adalah batu
bara. Berikut adalah komponen utama dalam Boiler fuel system.
3.2.5.1. Conveyor
Conveyor adalah komponen
penyalur batu bara dari coal pile (tempat stock batu bara)
menuju ke coal silo untuk
ditampung terlebih dahulu sebelum dihaluskan ke Pulverizer.
3.2.5.2. Pulverizer
|
|
3.2.5.3.
PA Fan, FD Fan, ID Fan
Udara
pembakaran ada dua macam, yaitu Primary
Air (udara primer) dan Secondary Air
(udara sekunder). Udara primer dipasok oleh Primary
Air fan (PA fan) yang dihembuskan
menuju ke alat penggiling batu bara (Pulverizer)
kemudian bersama-sama dengan serbuk batu bara dialirkan ke furnace untuk dibakar (reaksi kimia). Bercampurnya batu bara dan
udara dibantu oleh Dumper sehingga menimbulkan turbulensi yang memungkinkan
terjadinya pembakaran yang efisien. Turbulensi mengacu pada gerakan udara di
dalam furnace, gerakan ini perlu
karena dapat menyempurnakan pencampuran udara dan bahan bakar.
Udara primer tidak cukup untuk memenuhi
kebutuhan turbulensi untuk melakukan pencampuran bahan bakar secara sempurna
atau memenuhi kebutuhan akan oksigen untuk
pembakaran sempurna. Untuk itulah
diperlukan pasokan dari udara sekunder yang dihasilkan oleh FD Fan bersama ID Fan. Boiler yang
bekerja dengan tekanan atmosfir
selalu dilengkapi dengan Force draft fan (FD Fan) dan Induced Draft fan
(ID Fan). Boiler
ini disebut dengan Balanced draft yaitu Furnace dengan
aliran seimbang.
3.2.5.4.
Electrostatic Prescipitator (EP)
Komponen yang berfungsi untuk mengikat debu-debu sisa pembakaran batu bara, dengan cara memberikan beda potensial dan mengikat debu-debu bermuatan positif dengan corona yang bermuatan negatif ke dinding plat. Setelah debu menempel
|
|
Komponen pada flue gas cycle yang berfungsi untuk memisahkan SO4 dan
gas berbahaya lainnya sebelum sisa-sisa pembakaran tersebut dibuang ke udara
melalui stack. Pada dasarnya, rinsip kerja adalah dengan cara menyemprotkan air
laut secara vertikal sehingga gas beracun terikat dengan air tersebut.
Flue gas yang telah melewati EP akan masuk kedalam ruangan FGD,
ketika gas memasuki ruangan maka gas akan segera menuju keatas bagian FGD.
Namun ruangan ini dipenuhi dengan pompa-pompa yang berfungsi untuk menyemburkan
air ke arah vertikal. Dengan adanya semprotan air ini, maka SO2 dan zat
berbahaya dari gas akan terperangkap aliran air. Metode penyemprotan ini
dinamakan metode double contact flow
scruber (DCFS) karena air menyentuh gas buang sebanyak dua kali (saat
disemprot keatas dan saat jatuh kembali kebawah.
Setelah terperangkap di air, maka air yang mengandung zat sulfur
ini akan dialirkan kembali menuju ke FGD mixing basin untuk diolah sebelum
dibuang ke laut. Sementara gas buang akan naik menuju ke stack. Terkadang gas
buang yang disemport ini jsutru membawa sebagian air menuju ke stack. Hal ini
diantisipasi dengan adanya FGD Absorber
Mist Eliminator sebanyak 2 lapis. Fungsinya adalah untuk menjebak air agar
jatuh kembali kebawah sehingga hanya gas buang yang mengandung CO2 saja yang
bisa terbuang.
Stack adalah cerobong yang berfungsi untuk membuang sisa
pembakaran yang sudah tidak mengandung zat-zat yang beracun, tinggi dari
cerobong ini adalah 220 meter. Ketinggian ini dimaksudkan agar gas sisa
pembakaran tidak mencemari lingkungan sekitar.
Comments
Post a Comment