APLIKASI PENDINGIN PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU)

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Teknik PendinginDosen pengampu: Danar Susilo W. S.T., M.Eng.

Disusun oleh :

Deny Prabowo

K2513016

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK KEJURUAN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

2

SISTEM PENDINGIN UTAMA PLTU

PENDAHULUAN

A. Landasan Teori

Mesin pendingin adalah sebuah alat siklus yang prinsip kerjanya hampir sama dengan

mesin kalor yang menggunakan fluida kerja berupa refrigeran. Siklus refrigerasi yang paling

banyak dipakai adalah daur refrigerasi kompresi uap yang melibatkan empat komponen dasar

yaitu : kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator. Tujuan dari mesin pendingin

adalah untuk menjaga ruangan tetap dingin dengan menyerap panas dari ruang tersebut dan

mendinginkan suatu alat atau komponen sehingga alat tersebut dapat melanjutkan siklus.

Pada satu sistem unit pembangkit termal khususnya untuk PLTU diperlukan Sistem

Pendingin Utama. Fungsi utama dari sistem air pendingin utama adalah menyediakan dan

memasok air pendingin yang diperlukan untuk mengkondensasikan uap bekas dan drain uap

di dalam kondensor. Fungsi lainnya adalah memasok air untuk mendinginkan “Heat

Exchanger” pada sistem air pendingin bantu (auxiliary cooling water) yang merupakan siklus

pendingin tertutup.

Air pendingin utama merupakan media pendingin untuk menyerap panas laten uap

bekas dari turbin yang mengalir kedalam kondensor. Untuk mengkondensasikannya uap

menjadi air diperlukan air pendingin. Air yang digunakan sebagai media pendingin utama

yang akan dibahas ialah air laut. Tanpa pasokan air pendingin turbin tidak dapat dioperasikan.

Sedangkan aliran air pendingin utama yang kurang dapat menyebabkan vakum kondensor

menjadi rendah dan dapat mengakibatkan unit trip.

Dalam Siklus kerja PLTU dapat digambarkan dengan diagram T – s (Temperatur – entropi).

Siklus ini adalah penerapan siklus rankine ideal. Adapun urutan langkahnya adalah sebagai berikut :

3

Gambar 1. Diagram T - s

1. a – b   : Air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah langkah kompresi

isentropis, dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.

2. b – c   : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik didih.

Terjadi di LP heater, HP heater dan Economiser. .

3. c – d   : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising

(penguapan) dengan proses isobar isothermis, terjadi di boiler yaitu di wall tube (riser)

dan steam drum.

4. d – e   : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur kerjanya menjadi

uap panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini terjadi di superheater boiler

dengan proses isobar.

5. e – f    : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperaturnya turun. Langkah ini

adalah langkah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.

6. f – a    : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat.

Langkah ini adalah isobar isothermis, dan terjadi didalam kondensor.

4

Dari diagram T – s (Temperatur – entropi) diatas, diketahui bahwa temperature dalam

menghasilkan uap sangat tinggi yaitu hampir 500 derajat celcius. Apabila dalam temperature tersebut

suatu alat tidak diberikan pendingin maka dalam jangka waktu tertentu alat yang digunakan dapat

mengalami kerusakan. Untuk itu diperlukan sebuah pendingin agar suatu siklus dapat berjalan terus –

menerus dan alat dapat bertahan dalam jangka waktu yang telah ditentukan.

Gambar 2. Siklus Rankine Sederhana

Persamaan aliran per satuan massa uap

Pump

dimana

Boiler

Turbine

5

Kondenser

Efisiensi Thermal siklus Rankine didefinisikan sebagai:

B. Jenis Sistem Air Pendingin

Berdasarkan siklusnya, terdapat 2 macam sistem air pendingin utama, yaitu sistem siklus

terbuka dan sistem siklus tertutup.

Gambar 3. Sistem Siklus Terbuka Dan Siklus Tertutup

6

1. Sistem Siklus Terbuka

a. Air pendingin dipasok secara kontinyu dari sumber tak terbatas seperti sungai,

danau atau laut yang dipompakan ke kondensor untuk akhirnya dibuang kembali

keasalnya.

b. Letak saluran masuk dan saluran pembuangan air pendingin harus dibuat terpisah

sejauh mungkin. Pemisahan ini bertujuan untuk mencegah terjadinya resirkulasi

air dari sisi pembuangan mengalir ke sisi masuk

Gambar 4. Sistem Air Pendingin Siklus Terbuka

2. Sistem Siklus Tertutup

a. Air pendingin utama siklus tertutup menggunakan media air pendingin yang sama

secara berulang-ulang.

b. Akibat proses penyerapan panas dikondensor, temperatur air pendingin keluar

kondensor akan naik. Karena air akan disirkulasikan kembali ke kondensor, maka

air pendingin ini harus didinginkan terlebih dahulu di menara pendingin ( cooling

tower ).

c. Didalam menara pendingin, air pendingin didinginkan oleh udara sehingga

temperaturnya kembali turun dan siap disirkulasikan kembali kedalam kondensor.

7

Sumber : http://zeladesniaworld.blogspot.co.id/2015/03/sistem-air-pendingin.html

Gambar 5. Sistem Air Pendingin Siklus Tertutup

Keuntungan sistem siklus terbuka dibanding siklus tertutup antara lain adalah :

1) Biaya modal dan biaya operasinya lebih rendah.

2) Peralatan yang digunakan lebih sedikit

3) Kinerja kondensor lebih baik karena temperatur air pendingin masuk lebih rendah

Sedangkan kerugiannya adalah :

1) Kualitas air tidak dapat dikontrol

2) Memerlukan ijin dari instansi lingkungan, karena menimbulkan pencemaran

lingkungan

3) Sumber air harus tersedia dalam jumlah yang besar dan kontinyu.

C. Lintasan Air Pendingin

Ditinjau dari aliran air pendingin melintas kondensor, terdapat tiga jenis aliran air

pendingin, yaitu :

a. Double pass ( Lintasan ganda )

b. Single pass ( Lintasan tunggal )

8

Gambar 6. Lintsan tunggal

c. Counter flow ( Lintasan berlawanan )

Sumber : Ismantoalpha .blogspot.com

Gambar 7. Lintasan Berlawanan

Lintasan tunggal atau biasa disebut once through, adalah lintasan air didalam

kondensor yang hanya sekali lewat. Lintasan dengan cara ini membutuhkan air yang besar.

Cara ini biasnya diterapkan pada kondensor dengan kapasitas relative kecil.

Lintasan ganda dan lintasan berlawanan adalah apabila setengah air melintas kekanan,

maka setengah lainnya melintas kearah kiri. Cara ini banyak diterapkan pada unit dengan

kapasitas besar.

9

PEMBAHASAN

A. Fungsi Sistem

Mendinginkan atau mengkondensasikan uap bekas memutar turbin didalam kondensor

sehingga menjadi air kondensat dengan menggunakan media pendingin utama air laut dan

menggunakan siklus terbuka.

B. Peralatan dan Fungsi Peralatan

1. Stop Blok

a. Sebagai pintu utama air laut masuk

b. Sebagai penahan air laut agar tidak masuk kanal pada saat ada pemeliharaan di

circulating water pump (CWP)

2. Saringan Kasar ( Bar screen )

a. Berfungsi untuk menangkap benda-benda berukuran sedang yang terbawa air

pendingin.

b. Terbuat dari batang logam pipih yang dirangkai sehingga membentuk semacam

teralis.

c. Dipasang pada mulut saluran masuk air pendingin sebelum saringan putar.

d. Pada daerah yang kualitas airnya buruk (banyak sampah), didepan saringan kasar

dipasangi saringan berupa jaring yang biasa disebut net untuk menyaring sampah

yang elastis seperti plastik dan sebagainya.

3. Saringan Putar ( Travelling Screen )

a. Untuk menyaring semua benda sampai yang berukuran relatif kecil dan yang lolos

dari Bar screen.

b. Berupa rangkaian segmen – segmen kasa baja yang membentuk suatu screen.

4. Pompa Penyemprot Saringan Putar ( Screen Wash Pump )

Merupakan pemasok air bertekanan (3.0 kg/cm2 ) yang dialirkan ke nosel penyemprot

guna membersihkan saringan putar. Air yang digunakan adalah juga air pendingin

utama. Pompa ini dapat dioperasikan secara manual ataupun otomatis. Dalam posisi

otomatis, pompa akan start secara otomatis bila perbedaan tekanan (Differensial

Pressure) air melintasi saringan putar tinggi. Perbedaan tekanan yang tinggi

10

mengindikasikan bahawa saringan sudah mulai tersumbat sampah. Manakala

perbedaan tekanan sudah normal kembali, maka pompa akan stop secara otomatis.

5. Pompa Pendingin Utama ( Circulating Water Pump )

Untuk memompakan air laut sebagai media pendingin utama menuju kondensor.

6. Katup ( Valves )

Berfungsi sebagai katup pada proses open atau close menggunakan electric motor.

7. Kondensor

Tempat kondensasi atau merubah fasa uap dari turbin menjadi air kondensat dengan

media pendingin air laut yang dialirkan didalam tube-tube kondensor.

Sumber : Artikel-teknologi.com

Gambar 8. Kondensor

8. Vacum Priming Pump

Menarik keluar udara yang tersekat dalam water box condensor bagian atas yang tidak

terisi penuh air laut.

C. Prinsip Kerja Sistem

Hasil pembakaran boiler berupa uap panas dengan tekanan dan temperatur tinggi

akan masuk ke turbin dan akan digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin. Uap bekas

memutar turbin tersebut secara otomatis akan masuk ke kondensor karena adanya vakum

kondensor. Uap yang masuk merupakan uap superheated sehingga untuk

11

mengondensasikannya menjadi cair jenuh di kondensor diperlukan media pendingin.

Media pendingin utama yang digunakan disini ialah air laut.

Air laut masuk melalui pintu (stop block) lalu tertampung dikanal dan disaring

oleh saringan net untuk menyaring kotoran kasar yang terbawa oleh air laut, kemudian

disaring kembali oleh saringan bar (bar screen) agar kotoran-kotoran yang lolos dari

saringan net dapat tersaring kembali. Setelah melewati penyaringan di Net dan Bar

Screen, air laut tersebut masuk ke Travelling screen agar kotoran yang lolos dari kedua

saringan tersebut dapat terangkat. Kotoran yang menempel di screen dibersihkan oleh

screen wash pump dengan menyemprotkan air dari sisi dalam Travelling Screen,

sampah/kotoran akan jatuh ke pit. Kemudian air laut yang telah tersaring di Travelling

Screen mengalir menuju ke Circulating Water Pump (CWP). Lalu oleh CWP air laut

tersebut dipompakan masuk ke tube-tube kondensor. Di dalam kondensor terjadi transfer

panas antara uap superheat dan air laut. Setelah uap terkondensasi menjadi air kondensat

maka air kondensat tersebut akan ditampung di hotwell, sedangkan air laut dibuang ke

Laut melalui Outfall.

Gambar 9. Proses Kerja Sistem Pendingin Utama

D. Penggunaan Klorin di PLTU

Pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) pemakaian klorin yang digunakan pada

sistem pendingin (cooling system) sebagai pengontrol biological fouling. Untuk PLTU yang

menggunakan air sungai maupun air tanah sebagai pendingin, klorin digunakan sebagai

12

biosideuntik mengatasi fouling mussels. Pada PLTU yang menggunakan air laut sebagai

pendingin, biasanya dilengkapi dengan unit klorinasi (chlorination plant). Fungsi klorin disini

adalah untuk mencegah tumbuhny alga yang menjadi nutrisi tritip (barancles) pada dinding

pipa kondensor. Apabila terjadi penempelan alga dan tritip pada pipa kondensor, akibatnya

akan mengurangi efisiensi kondensor tersebut.

Tujuan yang paling mendasar dari penambahan klorin tersebut adalah untuk menciptakan

suatu kondisi yang bertentangan dengan kondisi lingkungan hidup organisme laut, sehingga

mereka tidak dapat tumbuh dan berkembang. Penambahn klorin juga bersifat kontinyu atau

berkelanjutan dengan kejutan (frekuensi waktu). Titik-titik penambahan klorin yang

menggunakan air laut sebagai pendingin, seperti ditunjukan pada gambar 2. Penambahan

klorin pada kepala pipa intake (Titik 1) secara kontinyu, akan efektif dalam mengontrol

moluska, alga, slime dam weed, serta mencegah kerang/tritip mengendap dipipa. Penambahan

klorin dekat dengan kepala house pump (Titik 2) adalah untuk menjaga air agar bebas dari bio

fouling. Penambahan klorin di kondensor (Titik 3) adalah untuk menjaga agar permukaan

pendingin kondensor bebas dari bio fouling, sehingga efisensi kondensor dapat dipertahankan.

Gambar 10. Titik lokasi penambahan klorin

E. Pengoperasian Pendingin Utama

Sebelum sistem pendingin dioperasikan, maka harus dilakukan pemeriksaan dan

persiapan peralatan terlebih dahulu Pemeriksaan mencakup kondisi alat apakah dalam

pemeliharaan (di tagging) atau kondisi stand by.

13

Persiapan pengoperasian sistem pendingin meliputi :

1. Persiapan terhadap keselamatan kerja

2. Pelumasan

3. Level tangki (head tank) pendingin bantu cukup

4. Sumber tenaga listrik

5. Sistem kontrol

6. Semua manhole pada saluran maupun pada kondensor dalam keadaan tertutup

7. Salah satu heat exchanger air pendingin bantu siap dioperasikan

8. Posisi katup-katup dalam posisi yang benar (katup masuk kondensor membuka

penuh, katup keluar kondensor tertutup penuh. Katup drain dan venting kondensor

tertutup. Sistem backwash (bila ada) dalam kondisi tidak bekerja.

9. Venting atau priming pump (bila ada) dalam keadaan siap operasi.

10. Air lincir (gland seal/lubricating water) untuk pompa CWP tersedia

Bila semua Permissive ( syarat-syarat) sudah terpenuhi, informasikan pada operator lokal

pompa CWP yang akan distart. Kalau semua telah siap, tekan tombol ”START” pompa dan

pompa akan start secara automatic menurut Sequencialnya :

1. Check Sequence Start Permit

2. Open CWP Discharge Valve

3. Start CWP

4. CWP Discharge Valve Timer

5. CWP Sequence fault Timer

6. Closed CWP Discharge/ Seal Water

7. Closed Discharge Valve & Stop CWP

8. Closed CWP Seal Water

Sesaat pompa yang distart telah beroperasi, bersama itu pula atur pembukaan ”Outlet

Valve”kondensor 25-30 % untuk mempertahankan tekanan Header 1,3 Kg/Cm2. Untuk

menjalankan pompa CWP yang lain untuk kondensor yang sama, ikuti prosedur yang sama

kemudian buka ”Oulet Valve” kondensor 100 %.

14

DAFTAR PUSTAKA

http://dokumen.tips/download/link/tugas-cooling-system

https://www.scribd.com/doc/240645274/Sistem-Pendingin-Pembangkit-A4

https://www.scribd.com/doc/123685321/SISTEM-PENDINGIN-UTAMA-PLTU-docx

https://www.scribd.com/doc/273620005/Mesin-Pendingin

https://www.scribd.com/doc/189465216/KONDENSOR-BY-NESYPRTW

Syamsuri, Hasan dkk. 2008. Sistem Refigerasi dan Tata Udara Jilid 2. Departemen Pendidikan Nasional