SEKOLAH TINGGI TEKNIK PLN

OPTIMALISASI CHLORINATION PLANT UNTUK MENINGKATKAN PERFORMANCE KONDENSORPLTU INDRAMAYU 3 X 300 MW

PROYEK AKHIR

DISUSUN OLEH:MUHAMMAD IHSANNIM : 2012-71-122

PROGRAM PENDIDIKAN AHLI MADYA DIPLOMA TIGATEKNIK ELEKTROJAKARTA, 2015PENGESAHAN

Proyek Akhir dengan judul

OPTIMALISASI CHLORINATION PLANT UNTUK MENINGKATKAN PERFORMANCE KONDENSOR PLTU INDRAMAYU 3 X 300 MW

Disusun oleh :MUHAMMAD IHSANNIM : 2012-71-122

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Pada KurikulumPendidikan Ahli Madya Diploma Tiga Pada

SEKOLAH TINGGI TEKNIK PLNTEKNIK ELEKTRO

Jakarta, Januari 2015Disetujui, Dosen Pembimbing

Mengetahui,Ir. Djoko Paryoto, MTKetua Jurusan Teknik Elektro

ABSTRAK

Dalam proses produksi tenaga listrik pada pembangkit listrik tenaga uap khususnya di PLTU Indramayu dengan kapaitas 3 x 300 MW, terdapat banyak peralatan yang menunjang untuk mengoptimalkan proses produksi tenaga listrik, baik itu peralatan utama maupun peralatan bantu. Peralatan utama pada PLTU ini antara lain seperti Boiler, Turbin, Generator, dan Kondensor. Peralatan bantu terdapat pada Balanced Of Plant (BOP) seperti peralatan pada desalination plant, H2 plant, chlorination plant, water treatment plant, waste water treatment plant. Keandalan suatu pembangkit akan terganggu apabila salah satu dari peralatan utama tersebut mengalami suatu gangguan, maka pembangkit tersebut tersebut akan terkena dampak langsung dan bersifat emergency seperti unit mengalami TRIP bahkan harus STOP dalam waktu yang lama karena harus mencari dan memperbaiki gangguan tersebut. Sedangkan jika gangguan tersebut terdapat pada peralatan bantu maka dampak yang ditimbulkan tidak bersifat emergency, namun dampaknya unit akan mengalami derating / turun beban. Akan tetapi jika permasalahan pada peralatan bantu ini tidak diselesaikan secara cepat maka akan berdampak besar pula pada keandalan unit. Salah satu kendala yang dialami pada PLTU Indramayu adalah kurangnya heat transfer pada kondensor yang berdampak ke efisisensinya yang menurun, hal ini dikarenakan banyaknya tritip, plankton dan biota laut lainnya yang masuk kedalam kondensor dan berkembang biak kemudian jika berlangsung terus menerus maka akan menyebabkan timbulnya kerak, ini merupakan imbas dari menurunnya kualitas produksi clorine yang dihasilkan dari chlorination plant. Pengoptimalan chlorination plant sangat diperlukan untuk meningkatkan efisiensi kondensor dan berpengaruh juga naiknya keandalan unit PLTU Indramayu.Oleh karena itu, akan dipelajari lebih lanjut mengenai optimalisasi chlorination plant, permasalahan yang dapat menurunnya kualitas produksi di chlorination plant, serta dampak yang terjadi dari permasalahan tersebut agar diambil solusi untuk mengoptimalisasi kondensor untuk meningkatkan keandalan unit.Kata Kunci : kondensor, chlorination plantBAB IPENDAHULUAN

1. Latar Belakang PenelitianPada saat ini, kebutuhan listrik di Indonesia setiap tahunnya semakin meningkat. Hal ini dapat dilihat dari kebutuhan energi listrik untuk setiap lapisan masyarakat serta ditambah dengan adanya pertumbuhan di bidang pembangunan dan bidang industrial yang sangat pesat. Faktor tersebutlah yang membuat Indonesia dewasa ini mengalami krisis energi listrik. Oleh karena itu, untuk mengantisipasi masalah tersebut, maka pemerintah mencanangkan program percepatan pembangunan pembangkit listrik.Program percepatan pembangunan pembangkit listrik di Indonesia lebih memfokuskan pada pembangunan pembangkit dengan tenaga uap (PLTU). Hal ini didasarkan pada faktor ekonomis dan efisiensi pada PLTU cukup besar dibandingkan dengan pembangkit jenis lainnya, serta ditunjang dengan kemudahan sumber bahan bakar batu bara yang berlimpah dan murah harganya dibandingkan bahan bakar seperti gas dan minyak.PLN merupakan Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang diberikan tanggung jawab dalam bidang ketenagalistrikan oleh pemerintah. Ketersediaan dan kehandalan daya listrik untuk konsumen/masyarakat menjadi salah satu tanggung jawab utama. Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan krisis energy listrik ini PLN bertugas membangun sejumlah pembangkit listrik yang tersebar di seluruh Indonesia dengan total daya yang terbangkitkan 10.000 MW.Salah satu pembangkit listrik tenaga uap yang dibangun PLN berada di Indramayu, Jawa Barat. PLTU ini berkapasitas 3 x 300 MW dengan tegangan yang masuk sistem jaringan interkoneksi JAMALI 500 kV.PLTU ini memiliki kapasitas yang cukup besar untuk menunjang kebutuhan listrik di pulau Jawa. Oleh karena itu, kehandalan pembangkit ini sangat diutamakan untuk kestabilan jaringan listrik JAMALI (Jawa Madura Bali). Optimalisasi suatu pembangkit sangat penting untuk meningkatkan kehandalannya.Kendala yang sering terjadi di PLTU bukan hanya pada peralatan utama seperti kondensor, generator, boiler, maupun turbin uap. Akan tetapi, pada peralatan bantu juga banyak terjadi masalah yang dapat mengurangi kehandalan unit. Diantaranya kendala yang ditemui di PLTU Indramayu pada peralatan bantu yaitu di Chlorination Plant yang kurang maksimal, dimana dampaknya terasa langsung pada performance kondensor yang menurun.Chlorination Plant pada PLTU berfungsi untuk memproduksi cairan hypochlorite yang berfungsi untuk melemahkan biota laut yang masuk kedalam kondensor agar tidak dapat berkembang biak. Biota laut yang masuk kedalam kondensor dapat menyebabkan plugging pada kondensor. Plugging yang terjadi di kondensor dapat menyebabkan berkurangnya heat transfer/pertukaran panas yang berdampak pada menurunnya kinerja kondensor. Dampak yang terjadi pada kondensor otomatis akan menurunkan kinerja dan kehandalan unit. Oleh karena itu, optimalisasi chlorination plant dibutuhkan untuk mengembalikan kinerja kondensor agar maksimal agar kehandalan unit PLTU juga bisa kembali optimal.2. Tujuan PenelitianTujuan penelitian bagi penulis adalah :1. Memahami prinsip kerja Chlorination Plant.2. Memahami fungsi setiap komponen yang terdapat pada Chlorination Plant.3. Memahami cara pengoperasian Chlorination Plant.4. Memahami parameter dan batasan operasi Chlorination Plant.5. Memahami permasalahan, dampak, dan solusi pada operasi Chlorination Plant.6. Memahami parameter kadar chlorine untuk lingkungan hidup.

3. Manfaat PenelitianBerikut manfaat penelitian bagi penulis :1. Dapat memahami karakteristik dan filosofi kerja Chlorination Plant.2. Dapat mengoperasikan Chlorination Plant sesuai dengan Standart Of Procedure atau Instruksi Kerja.3. Dapat mengetahui dampak yang ditimbulkan jika kurang optimalnya chlorination Plant.4. Dapat mengetahui solusi dari permasalahan yang timbul selama proses operasi Chlorination Plant.5. Dapat mengetahui kadar kandungan chlorine yang baik untuk lingkungan hidup.

6. Rumusan MasalahBerikut rumusan masalah pokok yang akan dibahas penulis :1. Apa penyebab menurunnya performance kondensor?2. Bagaimana prinsip kerja Chlorination Plant?3. Bagaimana cara mengoperasikan Chlorination Plant?4. Apa saja yang harus diperhatikan selama proses operasi Chlorination Plant?5. Apa penyebab kurang maksimalnya kinerja Chlorination Plant?6. Batasan MasalahAgar permasalahan yang dibahas lebih spesifik dan pemecahannya juga lebih tepat sesuai dengan perumusan masalah yang telah dipaparkan di atas, maka dalam penyusunan proyek akhir ini penulis memilih batasan-batasan masalah yang akan dibahas untuk dicarikan pemecahannya, antara lain :1. Apa sajakah gangguan yang sering terjadi pada kondensor di PLTU Indramayu?2. Kendala apa saja yang terjadi pada chlorination plant di PLTU Indramayu?3. Bagaimana penyelesaian untuk mengatasi kendala yang terjadi di chlorination plant untuk meningkatkan performance kondensor PLTU Indramayu?

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

1. Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga UapPembangkit Listrik Tenaga Uap memiliki beberapa komponen utama antara lain turbin, boiler, generator dan kondensor. Semua komponen tersebut terintegrasi menjadi satu kesatuan sistem unit yang bekerja untuk dapat menghasilkan energi listrik.

Gambar 2.1 Siklus Kerja PLTU

Peralatan utama PLTU sebagai berikut :a. Boiler adalah merupakan ruang bakar yang mana menjadi tempat proses terjadinya pembakaran. Ruang bakar terdiri dari beberapa burner tergantung spesifikasi boiler tersebut yang didalamnya dipasang komponen-komponen untuk proses pembakaran beserta sarana penunjang, diantaranya :1. Fuel Nozzel2. Combustion Liner3. Igniter gun4. Flame Detectorb. Turbin uap berfungsi untuk merubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energy mekanik dalam bentuk putaran. Uap dengan tekanan dan temperature tinggi mengalirkan melalui nozzle sehingga kecepatannya naik dan mengarah dengan tepat untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros. Akibatnya poros turbin bergerak menghasilkan putaran mekanik. Setiap turbin uap memiliki spesifikasi berbeda, tergantung dengan daya yang dapat dihasilkan.c. Generator adalah alat yang berfungsi untuk mengubang energy mekanik yang dihasilkan oleh turbin menjadi energy listrik. Generator menghasilkan energy listrik dengan digerakan atau diputar oleh suatu penggerak mula (prime mover). Penggerak mula dari generatot dapat berupa turbin gas pada Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), turbin uap pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), turbin air pada Pembangkit Listrik tenaga Air (PLTA), mesin diesel pada Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), dan lain-lain.d. Kondensor adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah uap menjadi air. Prinsip kerja kondensor proses perubahannya dilakukan dengan cara mengalirkan uap kedalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir di luar pipa-pipa (shell side) sedangkan air sebagai pendingin mengalir di dalam pipa-pipa (tube side). Kondensor seperti ini disebut kondensor tipe surface/permukaan. Kebutuhan air untuk pendingin di kondensor sangat besar sehingga dalam perencanaan biasanya sudah diperhitungkan air pendingin diambil dari sumber yang cukup persediaannya, yaitu danau, sungai ataupun laut. Kebanyakan kondensor menggunakan pendingin dari air laut. Hal ini dikarenakan karna faktor kemudahan mendapatkannya serta tidak bergantung pada musim hujan untuk ketersediaan airnya. Posisi kondensor pada umumnya terletak dibawah turbin sehingga memudahkan aliran uap keluar turbin untuk masuk kondensor karena gravitasi.

Selain peralatan utama, pada setiap pembangkit juga memiliki peralatan bantu yang berfungsi untuk menunjang kehandalan pembangkit. Peran peralatan bantu pada pembangkit khususnya PLTU memang tidak begitu vital dibandingkan dengan peralatan utama yang telah dibahas diatas. Akan tetapi, jika peralatan bantu tersebut bermasalah atau kurang optimal maka dampaknya dapat mengganggu kinerja peralatan utama.Peralatan bantu PLTU sebagai berikut :a. Desalination Plant.b. Hydrogen Plant.c. Water treatment plantd. Waste water treatment plante. Chlorination plant2. Pengertian KondensorKondensor merupakan salah satu peralatan utama pada pembangkit listrik tenaga uap yang sering mengalami kendala atau masalah. Permasalahan yang umum dan sering terjadi adalah fouling. Masalah ini dapat memperbesar hambatan yang berarti menurunkan transmitasi. Dimana efektifitas transmitasi sesuai persmaan adalah sebagai berikut :

Dimana :Q = Jumlah panas yang harus dibuang ke kondensor (kJ/kg)U = Koefisian perpindahan panas universal (kkal/jam)A = Luas permukaan perpindahan panas (m2)T = Temperatur uap masuk kondensor (oC)t1 = Temperatur air pendingin masuk kondensor (oC)t2 = Temperatur air pendingin keluar kondensor (oC)Bila transmitasi (U) turun, maka beda temperature antara uap dan air pendingin naik untuk sejumlah panas (Q) yang harus dipindahkan, kenaikan suhu pada permukaan kondensor akan berefek kenaikan tekanan dalam kondensor sebagai konsekuensinya.Fouling disebabkan oleh lumpur atau bintang laut seperti tritip atau karang hijau yang akan mempertinggi resistansi sehingga akan menurunkan kecepatan transmisi (U) yang menghambat perpindahan panas dari last stage steam turbine ke air pendingin, karena itu harus dihambat laju fouling terhadap pipa kondensor yang dapat menurunkan performance kondensor.Pada PLTU umumnya jenis kondensor yang digunakan adalah shell and tube, dimana air laut mengalir didalam tubr untuk mendinginkan uap bekas yang berasal dari las stage turbine, pada proses kondensasi ini mengakibatkan sisi uap kondensor (termasuk hotwell) berada dalam kondisi vakum. Bila air pendingin berkurang maka vakum akan turun dan pada kondisi ekstrim dapat mengakibatkan unit derating/pengurangan beban dan bila vakum terus turun maka akan mengakibatkan unit trip, oleh karena itu air pendingin utama merupakan unsure vital pada PLTU.Kondensor dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu :1. Condensor kontak langsung (Direct Contact Condensor)Prinsipnya mencampur uap dan air pendingin yang di sprey kan dalam satu tabung sehingga terbentuk air kondensate dan biasanya campuran air yang terbentuk diinjeksikan lagi keperut bumi untuk menjaga kelestarian alam. Condensor jenis ini banyak digunakan pada PLTP.2. Condensor Permukaan (Surface Condensor).Prinsipnya air pendingin dan uap yang didinginkan tidak dicampur, terpisah air pendingin didalam pipa-pipa (tubes) pendingin sedangkan uap yang terkondensasi didalam cangkang (shell). Pada kondensor Permukaan air pendingin yang tersedia dalam jumlah besar dan diharapkan air yang masuk kedalam kondensor air yang bersih.Menurut arah alirannya ada beberapa tipe kondensor :1. Single Flow (aliran tunggal) satu arah2. Double Flow (aliran ganda) dua/tiga arah

2.1 Bagian Utama KondensorKondensor secara umum terdiri dari shell, water box, tube plat, tube support, hotwell dan sebagainya.1. Selongsong (shell)Pipanya di roll pada pemegang pipa pada ujung-ujungnya. Untuk memungkinkan pemuaian antara pipa air masuk dan selongsong, maka fleksibel diafragma dipasang pada sisi masuk dan keluar dari selongsong. Diafragma ini berfungsi sebagai flange yang menghubungkan selongsong, plat pemegang pipa dan water box. Expantion join terbuat dari stainless steel yang terletak pada leher kondensor untuk memungkinkan diferensial expantion.2. Ruang air (water box)Ruang-ruang air pada sisi masuk dan keluar terbuat dari baja karbon dan masing-masing mempunyai lobang lalu orang. Dengan menggunakan air yang terpisah, maka pencucian setengah kondensor dapat diakukan pada beban rendah.3. Pipa dan pemegang pipa (tube plats dan tubes)Pemegang pipa terbuat dari naval brass dan pipa nya dari aluminium brass. Pipanya di roll ke pemegang pipa dan ditunjang dengan 6 buah penunjang pipa. Diafragma baja yang fleksibel memungkinkan diferensial expantion (pemuaian antara pipa aluminium brass dengan selongsong baja carbon). Pemasangan pemegang pipa pada selongsong dengan baut pengunci. Susunannya sedemikian rupa sehingga memungkinkan melepaskan water box tanpa mengganggu join dari selongsong dan pemegang pipa. Perapat dari asbestos yang telah di celupkan (impregnated) pada compound dari red lead, white lead dan linseed oil digunakan pada join di atas. Perapat karet digunakan antara pemegang pipa dan ruang air. Kegunaan diafragma selongsong baja yang fleksibel selain untuk menghilangkan pemuaian juga digunakan sebagai penunjang (support) pemegang pipa dan ruang air.4. Ruang kondensat (hotwell)Ruang kondensat dilaskan pada sisi selongsong yang menampung semua kondensat dan dilengkapi dengan gelas penduga dan lubang lalu orang.

2.2 Alat Bantu KondensorPada kondesor diperlukan alat-alat pendukung untuk beroperasi dengan baik, agar kerja kondensor bisa maksimal dan menaikkan efisiensi siklus PLTU. Adapun alat-alat pendukung tersebut antara lain :1. Starting Air EjectorAlat yang digunakan untuk menyedot dan membuang udara dari sistem air pendingin utama agar air pendingin dapat mengisi seluruh permukaan kondensor sehingga proses pendinginan efektif. Saluran pembungan udara sisi air pendingin terletak pada bagian atas water box sisi inlet dan sisi outlet condensor.

2. Main Air EjectorAlat yang digunakan setelah Starting Air Ejektor beroperasi. Main Air Ejektor berfungsi membuat vakum pada sisi uap, sampai vakum kondensor normal sekitar 650 mmHg.3. Ball Cleaning System (Tapproge Ball System)Sistem yang berfungsi untuk membersihkan pipa-pipa (tubes) pendingin kondensor dari kotoran seperti lumpur dan kotoran halus dengan cara menginjeksikan bola karet (Tapproge Ball) kedalam pipa-pipa pendingin kondensor secara terus menerus proses ini dilakukan oleh pompa sirkulasi (Circulation Pump) dengan cara memompakan bola tapproge pada sisi masuk air pendingin dan mengambil kembali bola pada sisi keluar air pendingin untuk selanjutnya disirkulasikan kembali pada kondensor.

3.Pengertian Chlorination PlantChlorination plant adalah suatu unit yang berguna untuk memproduksi Zat Chlorine/sodium hypochloride (NaCl) yang berguna untuk mencegah berkembang biaknya biota laut (binatang dan tumbuhan laut) agar tidak menempel pada sistem pendinginan pembangkit listrik yang menggunakan air laut sebagai media pendinginnya.Pada Chloriration Plant bahan baku yang digunakan adalah air laut, prinsip dasarnya adalah air laut di pompakan ke Modul Generator/ Sechlor System lalu diberi arus DC pada cell generator dengan aliran air laut yan tetap konstan.3.1Bagian Utama Chlorination PlantKondensor secara umum terdiri dari Modul Generator, Rectifier Transformer, Sea Water Booster Pump, Sodium Hypochlorite Tank.1. Modul GeneratorModul generator disini berfungsi untuk memproduksi larutan Chlorine/Sodium Hypochloride dengan proses electrolisaair laut. Modul ini mendapatkan tegangan DC yang berasal dari trafo rectifier.2. Rectifier TransformerRectifier Transformer merupakan peralatan yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC menjadi tegangan DC. Tegangan DC inilah yang digunakan pada modul generator untuk proses elektrolisis.3. Sea Water Booster PumpPompa ini berfungsi untuk memompa air laut dari sea water storage modul generator.4. Sodium Hypochlorite TankTangki ini berfungsi untuk menampung larutan chlorine/sodium hypochloride yang dihasilkanoleh modul generator dan juga berfungsi untuk melepaskan gas hydrogen ke udara bebas.

3.2 Prinsip kerja Chlorination PlantProses elektrolisa air laut yang telah dijelaskan. Mula-mula air laut dipompa masuk oleh seawater booster pump ke modul generator / elektroliser. Air laut ini terlebih dahulu melewati autocleaning filter untuk penyaringan kotoran. Setelah melalui filter air laut memasukki modul elektroliser yang dialiri arus listrik searah (DC) sebesar 260A hingga 2600A dari trafo-rectifier yang diperoleh dari terminal listrik 6,3 kV. Arus untuk elektrolisa air laut dapat diatur besarannya dan periode kenaikkannya hingga mencapai nilai yang telah ditetapkan. Produksi rata-rata Cl2 sesuai desain pabrikan adalah 119,4 kg/jam dan 1500 ppm larutan NaOCl. Selama ini sejak waktu comissioning dan setelahnya pengoperasian menggunakan arus sebesar 1500A jika 2 buah generator (A dan B) dioperasikan dan 1000A jika hanya menggunakan sebuah generator (A atau B) saja dengan flow rate air laut sebesar 58 78 ton/jam per generator. Arus listrik dinaikkan secara bertahap hingga mencapai besaran yang diinginkan. Dengan arus listrik sebesar 1000-1500A target kadar Chlorine yang dibutuhkan telah mencukupi. Produk sodium hypochlorite yang dihasilkan disimpan dalam storage tank yang juga berfungsi sebagai degasing tank. Total sirkulasi air yang melalui electrochlorination generator ada pada kisaran 106.000 m3/jam.

Injeksi/dosing sodium hypochlorite pada saluran masuk air laut (seawater intake channel) diatur sebesar 1 ppm dan shock dosing sebesar 3 ppm selama 20 menit tiga kali sehari. Diharapkan kadar sodium hypochlorite yang diinjeksikan turun menjadi 0,1 hingga 0,5 ppm pada seawater outlet channel. Parameter ini sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan Kementrian Lingkungan Hidup RI (KEP-03/MENKLH/1/1991) sebesar 0,5 ppm. Shock dosing bertujuan mengganggu kekebalan biota laut terhadap dosing sodium hypochlorite sebesar 1 ppm, sehingga diharapkan dengan shock dosing ini biota-biota laut yang telah beradaptasi dengan injeksi NaOCl sebesar 1 ppm dapat dilumpuhkan.

BAB IIIMETODE PENELITIANDalam mencari dan mengumpulkan data-data yang akan digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa metode, yaitu:1. Metode ObservasiPenulis terjun langsung ke lapangan untuk mengamati dan mencatat data-data yang diperlukan dalam penyusunan tugas akhir ini. Seperti penyebab terjadinya gangguan, melihat besarnya arus nominal pada panel chlorine.2. Metode WawancaraDalam mengumpulkan data penulis juga melakukan tanya jawab langsung kepada narasumber yang ada di tempat magang yaitu kepada bapak senior pegawai PT. PJB UBJOM Indramayu.3. Metode Pengambilan DataPengambilan data yang dilakukan dengan mengumpulkan data tertulis untuk mengetahui dan menganalisa kendala pada kondensor yang disebabkan oleh chlorination plant.4. Metode PustakaPenulis mencoba mencari literatur yang terkait mengenai penyebab yang sering menyebabkan terjadinya gangguan di kondensor, serta sumber masalah pada kondensor yang berkaitan dengan kurang optimalnya chlorination plant.

JADWAL PELAKSANAAN

NOKEGIATAN

DESEMBER 2014JANUARI 2015FEBRUARI 2015MARET 2015APRIL 2015MEI 2015JUNI 2015

1234123412341234123412341234

1Magang

2Memasukkan Abstrak

3Masukkan Proposal Proyek Akhir

4Penentuan Pembimbing Proyek Akhir

5Ujian Proposal Proyek Akhir

6Bimbingan Awal Magang & Proyek Akhir

7Pembimbingan Magang

8Pembimbingan Proyek Akhir