LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANGAN

Di PT. INDONESIA POWER UJP BANTEN 3 LONTAR

Jl. Ir. Sutami, Desa Lontar, Kec. Kemiri, Kab. Tangerang 15530

EFISIENSI AIR PREHEATER UNIT 2 DI PLTU BANTEN 3

LONTAR

Disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Praktik Kerja Lapangan/Seminar pada

Semester VII

Disusun Oleh :

Loni Novia Amelia

121724016

DEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

KATA PENGANTAR

Puji serta syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan YME yang telah memberikan

rahmat-Nya sehingga dapat menyelesaikan laporan kerja praktik dengan judul “Efisiensi

Air Preheater Unit 2 di PLTU Banten 3 Lontar”.

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan untuk mata kuliah

Kerja Praktik Program Studi Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik, Departemen Teknik

Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan rasa terima kasih yang tidak terkira

kepada kedua orang tua tercinta yang telah membesarkan, mendidik penulis dengan doa

dan kasih sayang serta dukungan moril maupun materiil kepada penulis.

Dalam penyusunan laporan ini, penulis banyak menerima bantuan berupa

bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Alvin Mizrawan Tarmizi, S.T. selaku Ahli Muda Efisiensi di PLTU Banten

3 Lontar yang telah membimbing di lapangan,

2. Bapak Tobat Martin Leonardo selaku Supervisor Senior Condition Based

Maintenance di PLTU Banten 3 Lontar yang telah membimbing selama

pelaksanaan kerja praktek,

3. Mas Andi Rinaldi Hasan selaku pembimbing di lapangan,

4. Bapak Budi Putranto selaku Supervisor Senior SDM yang telah membantu proses

perizinan Kerja Praktik,

5. Seluruh Engineer, staf dan karyawan PLTU Banten 3 Lontar khususnya bagian

Condition Based Maintenance yang telah berbagi ilmu dan pengalam selama

pelaksanaan kerja praktik,

6. Pihak-pihak lain yang turut membantu penulis baik secara langsung maupun tidak

langsung selama penyusunan laporan ini,

i

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih

banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu

penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini.

Akhir kata, semoga karya ini dapat lebih bermanfaat bagi semua pihak yang

membutuhkan.

Bandung, September 2015

Penulis

ii

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN....................................................................................................

I.1. Latar Belakang Masalah........................................................................1

I.2. Tujuan...................................................................................................1

I.3. Perumusan Masalah..............................................................................2

I.4. Batasan Masalah....................................................................................2

I.5. Tempat dan Waktu Pelaksanaan...........................................................2

I.6. Metoda Pengumpulan Data...................................................................2

I.7. Profil Singkat Perusahaan.....................................................................3

BAB II LANDASAN TEORI..............................................................................................

II.1. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap................................................9

II.2. Perpindahan Panas..............................................................................12

II.3. Kebutuhan Pembakaran......................................................................15

II.4. Standar ASME Performance Test Code 4.3........................................16

BAB III AIR PREHEATER...............................................................................................

III.1. Pengenalan Air Preheater (APH)........................................................17

III.2. Fungsi dan Prinsip Kerja APH............................................................18

III.3. Komponen-komponen Air Preheater..................................................21

III.4. Kerugian-kerugian yang terjadi pada Air Preheater (Losses).............23

III.5. Diagram Alir APH..............................................................................26

III.6. Sistem Interlock dan Permissive.........................................................29

III.7. Instruksi Kerja Pengoperasian APH....................................................30

BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN................................................

IV.1. Data Parameter....................................................................................41

IV.2. Pengolahan Data..................................................................................43

IV.3. Pembahasan.........................................................................................46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................................

iii

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah

Efisiensi thermal suatu pembangkit secara keseluruhan dapat ditingkatkan dengan

memanaskan udara pembakaran terlebih dahulu. Jika udara untuk proses pembakaran di

dalam furnace tidak dipanaskan terlebih dahulu, maka dibutuhkan energi yang lebih besar

untuk menaikkan temperatur pada saat proses pembakaran. Maka itu, akan dibutuhkan

lebih banyak bahan bakar solar untuk start up firingnya yang akan meningkatkan biaya

operasi dan menurunkan efisiensi pembangkit.

Pada umumnya, setiap Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang menggunakan boiler

berkapasitas besar selalu dilengkapi dengan Air Preheater (APH). Air Preheater

merupakan peralatan bantu dalam PLTU yang berfungsi sebagai alat untuk memanaskan

udara sebelum digunakan proses selanjutnya (contohnya untuk udara pembakaran di

boiler). Tujuannya adalah menaikkan menaikkan effisiensi termal dari suatu proses.

PLTU Banten 3 Lontar memiliki kapasitas sebesar 3 x 315 MW dan merupakan

salah satu pembangkit yang menggunakan Air Preheater. Tipe APH yang digunakan

adalah Ljungstrom Trisector Airpreheater. APH rentan mengalami penurunan kinerja

seperti kebocoran (air leakage), dan menurunnya kemampuan penyerapan panas akibat

fouling dan plugging. Kinerja APH dapat diketahui dengan menghitung Gas Side

Efficiency pada APH. Dalam laporan kerja praktik ini dibahas mengenai perhitungan

efisiensi Air Preheater Unit 2 dari hasil Performance Test. Sehingga judul yang diangkat

untuk laporan kerja praktik ini adalah ‘Efisiensi Air Preheater Unit 2 di PLTU Banten 3

Lontar’.

I.2. Tujuan

Tujuan dari laporan Kerja Parktik ini adalah sebagai berikut :

1. Memahami penjelasan tentang Air Preheater;

2. Mengetahui jenis Air Preheater yang digunakan di PLTU Lontar;

3. Memahami prinsip kerja Air Preheater di PLTU Lontar;

4. Menghitung dan mengetahui nilai Gas Side Efficiency pada Air Preheater Unit

2 di PLTU Lontar secara aktual.

1

I.3. Perumusan Masalah

Topik permasalahan yang akan dibahas dalam laporan Kerja Praktik ini adalah :

1. Apa yang dimaksud dengan Air Preheater ;

2. Apa jenis Air Preheater yang digunakan di PLTU Lontar;

3. Bagaimana prinsip kerja Air Preheater di PLTU Lontar;

4. Berapa nilai Gas Side Efficiency pada Air Preheater Unit 2 di PLTU Lontar

secara aktual.

I.4. Batasan Masalah

Pembahasan dalam laporan Kerja Praktik ini dibatasi hanya untuk mengetahui

perhitungan Gas Side Efficiency pada Air Preheater di PLTU Lontar Unit 2 secara aktual.

I.5. Tempat dan Waktu Pelaksanaan

Kegiatan kerja praktik ini dilaksanakan pada tanggal 12 Agustus sampai dengan 11

September 2015 di PT Indonesia Power Unit Jasa Pembangkitan (UJP) Banten 3 Lontar

yang terletak di Desa Lontar Kecamatan Kemiri Kabupaten Tanggerang Provinsi Banten.

I.6. Metoda Pengumpulan Data

Beberapa metode yang penulis gunakan dalam mendapatkan informasi pada

penyusunan laporan Kerja Praktik ini adalah sebagai berikut :

1. Observasi

Metode observasi dilakukan dengan mengadakan pengamatan langsung

terhadap peralatan dan proses operasi yang dijadikan objek permasalahan.

2. Wawancara

Metode wawancara dilakukan dengan mengadakan tanya jawab langsung atau

diskusi kepada tenaga ahli yang terkait dengan bidang objek yang diamati.

3. Studi Literatur

Metode studi literatur dilakukan dengan membaca buku-buku manual

operasional, jurnal, laporan, dan buku-buku pendukung lainnya.

2

I.7. Profil Singkat Perusahaan

I.7.1. Sejarah Singkat PT. Indonesia Power

PT Indonesia Power atau biasa disebut PT IP merupakan salah satu anak

perusahaan BUMN PT PLN ( Persero ) yang menjalankan usaha komersial pada

bidang pembangkitan tenaga listrik di indonesia. Saat ini Indonesia Power

merupakan perusahaan pembangkitan listrik dengan daya terbesar di Indonesia.

Cikal bakal perusahaan ini adalah PT Pembangkitan Tenaga Listrik Jawa-Bali I

(PLN PJB I), yang didirikan pada tanggal 3 Oktober 1995 sebagai anak perusahaan

PLN yang waktu itu baru saja berubah statusnya dari Perum menjadi Persero. Pada

tanggal 3 Oktober 2000, PJB I berubah nama menjadi PT Indonesia Power.

Indonesia Power mengelola 8 Unit Bisnis Pembangkitan: Priok, Suralaya,

Saguling, Kamojang, Mrica, Semarang, Perak-Grati dan Bali. Bisnis utama IP

adalah pengoperasian pembangkit listrik di Jawa dan Bali di 8 lokasi dalam bidang

unit usaha pembangkitan, unit usaha pembangkitan IP diberi nama Unit Bisnis

Pembangkitan (UBP).

PT Indonesia Power selain memiliki Unit Bisnis Pembangkitan tersebut

juga mempunyai bisnis jasa pemeliharaan pembangkit listrik yang diberi nama Unit

Bisnis Pemeliharaan (UBHar) yang berkantor di jalan KS Tubun, Jakarta. IP juga

mempunyai anak perusahaan yang bergerak di bidang trading batubara yaitu PT

Artha Daya Coalindo. Sedangkan PT Cogindo Daya Bersama adalah anak

perusahaan IP yang bergerak di bidang co-generation dan energy outsourcing.

Dalam mensukseskan kegiatan bisnis perusahaan, PT IP merumuskan visi

dan misi beserta tujuan dari pendirian perusahaan. Dengan visi dan misi tersebut

diharapkan perusahaan dapat selalu mengembangkan diri dan selalu berbenah

menuju masa depan yang lebih baik menjadi perusahaan pembangkitan tenaga

listrik yang besar di masa yang akan mendatang. Visi dan misi perusahaan tersebut

antara lain :

 Visi

Menjadi Perusahaan Publik dengan Kinerja kelas Dunia dan bersahabat dengan

Lingkungan.

3

Misi

Melakukan usaha dalam bidang pembangkitan tenaga listrik, serta

mengembangkan usaha-usaha lainnya yang berkaitan, berdasarkan kaidah

industri dan niaga yang sehat, guna menjamin keberadaan dan pengembangan

perusahaan dalam jangka panjang

I.7.2. Profil Singkat PLTU Banten 3 Lontar

PLTU Lontar saat ini merupakan bagian dari Unit Jasa Pembangkitan (UJP)

yang dikelola oleh PT Indonesia Power. Unit ini dikenal dengan nama PT

Indonesia Power UJP PLTU Banten 3 Lontar. PLTU Lontar memiliki 3 unit dengan

masing masing unit memiliki kapasitas 315 MW. PLTU ini terletak di jalan Ir

Sutami Desa Lontar Kecamatan Kemiri Kabupaten Tangerang provinsi Banten.

Seperti PLTU pada umumnya, PLTU Lontar ini memanfaatkan uap dari boiler yang

kemudian menggerakan turbin yang dikopel langsung ke generator dengan daya

pembangkitan maksimal 315 MW. PLTU Lontar memiliki komponen utama Boiler

dengan tipe vertical water tube, Tiga buah turbin yaitu High Pressure Turbine,

Intermediate Pressure Turbine, dan Low Pressure Turbine yang dihubungkan dalam

satu shaft, Kondensor dengan tipe Single Shell Double Pass Steam Surface. Bahan

bakar untuk membangkitkan uap di boiler menggunakan batu bara jenis Middle

Rank Coal dan Low Rank Coal. Sedangkan untuk pembangkitan listriknya

menggunakan generator dengan merek Dongfang Electric.tipe QFSN-300-2-20-B.

4

Struktur Organisasi PT Indonesia Power UBOH Banten 3 Lontar

5

GENERAL

MANAGER

AHLI TATA KELOLA

PEMBANGKIT

MANAGER

ADMINISTRASIMANAGER OPERASI

MANAGER

ENGINEERING DAN

MANGEMENT ASET

MANAGER

PEMELIHARAAN

6

MANAJER

ADMINISTRASI

SUPERVISOR SENIOR

SDM DAN

SEKRETARIAT

PELAKSANA SENIOR

ADMINISTRASI SDM

DAN DIKLAT

PELAKSANA

KESEKRETARIATAN

PELAKSANA

FASILITAS

PELAKSANA

KEAMANAN DAN

HUMAS

SUPERVISOR SENIOR

KEUANGAN

SUPERVISOR

SENIOR LOGISTIK

PELAKSANA SENIOR

PAJAK DAN

AKUNTANSI

PELAKSANA SENIOR

ANGGARAN DAN

KEUANGAN

PELAKSANA

SENIOR LOGISTIK

DAN GUDANG

PELAKSANA

ADMINISTRASI

PENGADAAN

7

MANAJER

ENGINEERING DAN

MANAGEMEN ASET

SUPERVISIOR

SENIOR CONDITION

BASED

MAINTENANCE

AHLI MUDA

CONDITION BASED

MAINTENANCE

PELAKSANA SENIOR

CONDITION BASED

MAINTENANCE

AHLI MUDA

EFFICIENCY

SUPERVISIOR

SENIOR

RELIABILITY

AHLI MUDA

RELIABILITY DAN

MANAGEMENT

RESIKO

PELAKSANA

SENIOR

RELIABILITY

MANAGEMENT

RESIKO

AHLI MADYA

ENGINEERING

KONTROL DAN

INSTRUMEN

AHLI MADYA

ENGINEERING BOILER

DAN AUXILIARY

AHLI MADYA

ENGINEERING COAL

&ASH HANDLING

AHLI MADYA

ENGINEERING

LISTRIK

AHLI MADYA

ENGINEERING

KONTROL DAN

INSTRUMENT

AHLI MUDA

KONTRAK

8

MANAJER

PEMELIHARAAN

SUPERVISOR

SENIOR

PEMELIHARAAN

MESIN

TEKNISI SENIOR

TURBIN

TEKNISI

SENIOR

BOILER

TEKNISI

MESIN

SUPERVISOR

SENIOR

PEMELIHARAAN

MESIN COAL &

ASH HANDLING

TEKNISI

SENIOR

MEKANIS BOP

TEKNISI

SENIOR

MEKANIK

COAL & ASH

HANDLING

SUPERVISOR

SENIOR

PEMELIHARAAN

LISTRIK

TEKNISI SENIOR

LISTRIK

TEKNISI

LISTRIK

SUPERVISOR

SENIOR

PEMELIHARAAN

DAN KONTROL

INSTRUMEN

TEKNISI SENIOR

KONTROL DAN

INSTRUMEN

TEKNISI

KONTROL

DAN

INSTRUMEN

SUPERVISOR SENIOR

PERANCANGAN DAN

PENGENDALIAN

PEMELIHARAAN

TEKNISI

MESIN

AHLI MUDA

PERENCANAAN

DAN EVALUASI

PEMELIHARAAN

AHLI MUDA

INVENTORI

KONTROL

AHLI MUDA

OUTAGE

MANAGEMEN

T

BAB II

LANDASAN TEORI

Air Preheater merupakan salah satu komponen pendukung dalam sistem PLTU.

Pembahasan yang akan dilakukan pada bagian ini meliputi Pembangkit Listrik Tenaga Uap

secara umum, teori-teori yang relevan terhadap Air Preheater, dan standar yang digunakan

oleh industri untuk perhitungan efisiensi Air Preheater.

I.8. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap

PLTU adalah suatu pusat pembangkit thermal yang menggunakan uap sebagai

fluida kerjanya. Di dalam PLTU terjadi siklus tertutup yaitu fluida yang digunakan sama

dan berlangsung secara berulang-ulang. Siklus yang terjadi di dalam PLTU adalah sebagai

berikut :

Air pengisi boiler dipompa oleh boiler feed pump (BFP) melalui high pressure

heater (HPH) kemudian masuk ke water drum di boiler hingga memenuhi seluruh

permukaan panas di dalam boiler. Kemudian air dipanaskan oleh gas panas hasil

pembakaran antara bahan bakar (batubara) dengan udara pembakaran, sehingga dihasilkan

uap. Uap ini masih bersifat jenuh sehingga perlu dilakukan pemanasan lanjut hingga

menjadi uap kering. Proses pemanasan lanjut terjadi di primary superheater kemudian

dilanjutkan di secondary superheater.

Uap hasil produksi boiler dengan temperatur dan tekanan tertentu diarahkan untuk

memutar steam turbine sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran. Pada

pembangkit listrik dengan kapasitas besar, steam turbine dibagi menjadi tiga bagian, yaitu

high pressure turbine (HP turbine), intermediet pressure turbine (IP turbine), dan low

pressure turbine (LP turbine). Uap panas dari boiler pertama kali digunakan untuk

memutar HP turbine. Setelah keluar dari HP turbine uap panas dipanaskan lagi di reheater

dan kemudian dialirkan ke IP turbine. Setelah dari IP turbine, uap panas langsung menuju

LP turbine. Generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi

listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan.

Dari LP turbine, uap dikondensasikan di dalam kondensor memakai fluida air

pendingin yang berasal dari air laut. Setelah uap terkondensasi menjadi air kondensat, air

9

kondensat dialirkan menuju LP heater oleh condensate pump untuk dipanaskan, kemudian

masuk ke economizer lalu ke water drum. Demikian siklus ini dinamakan siklus tertutup.

I.8.1. Siklus Rankine

Siklus rankine digunakan pada pembangkit listrik yang menggunakan media

uap air sebagai fluida kerjanya. Air dipanaskan menjadi uap yang selanjutnya uap

tersebut menggerakkan turbin. Bahan bakar yang digunakan untuk membuat uap

dapat berupa gas alam, solar, residu, dan batu bara. Namun ada pula uap jadi yang

berasal dari panas bumi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin uap. Namun uap

yang dipanaskan olah bahan bakar mempunyai tekanan dan temperatur yang lebih

tinggi dibandingkan dengan uap yang dihasilkan dari panas bumi.

Siklus rankine banyak digunakan untuk pembangkit termal yang

menggunakan uap sebagai media penggerak turbin. Ada empat peralatan utama

utama pada pembangkit dengan sistem siklus rankine, yaitu :

a. Boiler

b. Turbine

c. Condenser

d. Boiler Feed Pump

Boiler merupakan alat untuk memanaskan air hingga menjadi uap dengan

suhu dan tekanan yang tinggi sesuai dengan yang dipersyaratkan. Selanjutnya uap

yang siap tersebut masuk ke turbin untuk menggerakan generator. Uap yang keluar

dari turbin akan memiliki energi yang sudah jauh berkurang dibanding saat masuk

turbin. Uap tersebut masih bercampur kondensat dan didinginkan di salam

kondensor untuk dirubah fasanya menjadi cair kembali. Pendingin kondensor yang

banyak digunakan pada PLTU adalah air laut, namun ada pula yang menggunakan

air sungai. Siklus rankine sederhana dapat dilihat pada gambar berikut.

10

Gambar 2. 1 Siklus Rankine

Air menjadi fluida kerja pada siklus rankine dan mengalami siklus tertutup

(close loop cycle) artinya secara berkelanjutan air pada akhir proses siklus masuk

kembali ke proses awal siklus. Pada siklus rankine, air mengalami empat proses

sesuai gambar diatas, yaitu :

Proses C – D : Fluida kerja atau air dipompa dari tekanan rendah ke tinggi dan

pada proses ini fluida kerja masih berfase cair sehingga pompa tidak membutuhkan

input tenaga yang terlalu besar. Proses ini dinamakan proses kompresi-isentropik

karena saat dipompa secara ideal tidak ada perubahan entropi yang terjadi.

Proses D – F : Air bertekanan tinggi tersebut masuk ke boiler untuk mengalami

proses dipanaskan secara isobarik (tekanan konstan). Sumber panas didapatkan dari

luar seperti pembakaran batubara, solar, atau juga reaksi nuklir. Di dalam boiler air

mengalami perubahan fase dari cair, campuran cair dan uap, serta 100% uap kering.

Proses F – G : proses ini terjadi pada turbin uap. Uap kering dari boiler masuk ke

turbin dan mengalami proses ekspansi secara isentropik. Energi yang tersimpan di

dalam uap air dikonversi menjadi energi gerak pada turbin.

11

Proses G – C : Uap air yang keluar dari turbin uap masuk ke kondensor dan

mengalami kondensasi secara isobarik. Uap air diubah fasenya menjadi cair

kembali sehingga dapat digunakan kembali pada proses siklus.

I.9. Perpindahan Panas

Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai proses berpindahnya suatu energi

(kalor) dari satu daerah ke daerah lain akibat adanya perbedaan temperatur pada daerah

tersebut. Pada umumnya ada tiga bentuk mekanisme perpindahan panas yang diketahui,

yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

I.9.1. Perpindahan Panas Secara Konduksi

Perpindahan panas secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana

kalor mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur

rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium

yang berlainan yang bersinggungan secara langsung sehingga terjadi pertukaran

energi dan momentum. Dalam aliran panas konduksi, perpindahan energi terjadi

karena hubungan molekul secara langsung tanpa adanya perpindahan molekul yang

cukup besar.

Gambar 2. 2 Perpindahan panas konduksi pada dinding (J.P. Holman,hal: 33)

Persamaan dasar untuk konduksi satu-dimensi dalam keadaan stedi dapat ditulis :

qk=−k A∆ Tx

......................................................................................(2.1)

di mana : qk : laju perpindahan panas dengan cara konduksi, Watt

A : luas perpindahan panas, m2

ΔT :gradien suhu pada penampang, K

12

X : jarak dalam arah aliran panas, m

K : konduktivitas thermal bahan, W/m K

I.9.2. Perpindahan Panas Secara Konveksi

Perpindahan panas secara konveksi adalah proses transport energi dengan

kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan dan gerakan mencampur.

Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan

benda padat dan cairan atau gas.

Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang

suhunya di atas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama,

panas akan mengalir dengan cara konduksi dari permukaan ke partikel-partikel

fluida yang berbatasan. Energi yang berpindah dengan cara demikian akan

menaikkan suhu dan energi dalam partikel-partikel fluida ini. Kemudian partikel-

partikel fluida tersebut akan bergerak ke daerah yang bersuhu rendah didalam

fluida di mana mereka akan bercampur dengan, dan memindahkan sebagian

energinya kepada, partikel-partikel fluida lainnya. Dalam hal ini alirannya adalah

aliran fluida maupun energi. Energi sebenarnya disimpan di dalam partikel-partikel

fluida dan diangkut sebagai akibat gerakan massa partikel-partikel tersebut.

Mekanisme ini untuk operasinya tidak tergantung hanya pada beda suhu dan oleh

karena itu tidak secara tepat memenuhi definisi perpindahan panas. Tetapi hasil

bersihnya adalah angkutan energi, dan karena terjadinya dalam arah gradien suhu,

maka juga digolongkan dalam suatu cara perpindahan panas dan ditunjuk dengan

sebutan aliran panas dengan cara konveksi.

Laju perpindahan panas dengan cara konveksi antara suatu permukaan dan

suatu fluida dapat dihitung dengan hubungan :

q=h A s(T s−T ∞)..................................................................................(2.2)

Menurut cara menggerakkan alirannya, perpindahan panas konveksi

diklasifikasikan menjadi dua, yakni konveksi bebas (free convection) dan konveksi

paksa (forced convection). Bila gerakan fluida disebabkan karena adanya perbedaan

kerapatan karena perbedaan suhu, maka perpindahan panasnya disebut sebagai

konveksi bebas (free / natural convection). Bila gerakan fluida disebabkan oleh

gaya pemaksa / eksitasi dari luar, misalkan dengan pompa atau kipas yang

13

menggerakkan fluida sehingga fluida mengalir di atas permukaan, maka

perpindahan panasnya disebut sebagai konveksi paksa (forced convection).

Persamaan (2.4) mendefinisikan tahanan panas terhadap konveksi.

Koefisien pindah panas permukaan h, bukanlah suatu sifat zat, akan tetapi

menyatakan besarnya laju pindah panas didaerah dekat pada permukaan itu.

Gambar 2. 3 Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan konveksi paksa dalam kenyataanya sering dijumpai, kaarena

dapat meningkatkan efisiensi pemanasan maupun pendinginan satu fluida dengan

fluida yang lain.

I.9.3. Perpindahan Panas Secara Radiasi

Perpindahan panas radiasi adalah proses di mana panas mengalir dari benda

yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah di

dalam ruang, bahkan jika terdapat ruang hampa di antara benda - benda tersebut.

Semua benda memancarkan panas radiasi secara terus-menerus. Intensitas

pancaran tergantung pada suhu dan sifat permukaan. Energi radiasi bergerak

dengan kecepatan cahaya (3 x 108 m/s) dan gejala- gejalanya menyerupai radiasi

cahaya. Memang menurut teori elektromagnetik, radiasi cahaya dan radiasi thermal

hanya berbeda dalam panjang gelombang masing-masing. Untuk mengitung

besarnya panas yang dipancarkan dapat digunakan rumus sebagai berikut :

qr=e A σ (T 41−T 4

2)..............................................................................(2.3)

14

di mana : qr : laju perpindahan panas dengan cara radiasi, Watt

e : emitansi permukaan kelabu

A : luas permukaan, m2

σ : konstanta dimensional, 0,174. 10-8 BTU/h ft2 oC

T1 : Temperatur Benda kelabu, K

T2 : Temperatur Benda hitam yang mengelilinginya, K

Khusus untuk benda hitam sempurna menurut Hukum Steven Bolzman

persamaan seperti berikut :

qr=A T 4 σ .............................................................................................(2.4)

I.10. Kebutuhan Pembakaran

Pembakaran adalah suatu reaksi kimia antara bahan bakar dan oksigen yang

menghasilkan panas. Dengan empat kebutuhan pembakaran yaitu bahan bakar, oksigen,

panas, dan suatu reaksi kimia. Dapat diilustrasikan dengan penggunaan piramida

pembakaran. Jika semua kebutuhan pembakaran ada, pembakaran terjadi, dan apabila salah

satu kebutuhan hilang, maka pembakaran berhenti.

Gambar 2. 4 Piramida Pembakaran

Oksigen dipasok melalui 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 batubara (Pulverizer)

kemudian bersama-sama dengan serbuk batubara dialirkan ke Furnace untuk dibakar

(reaksi kimia). Bercampurnya batubara dan udara dibantu oleh Damper tetap yaitu

pengatur pengaduk udara sehingga menimbulkan turbulensi yang memungkinkan

15

terjadinya pembakaran yang efisien. Panas ditimbulkan oleh pemantik sebagai penyulutan

untuk memenuhi reaksi kimia dan pembakaran, dalam penyulutan batubara pada boiler unit

2 terjadi oleh oil gunner atau menyala setelah bahan bakar minyak menyala. Dan air heater

berfungsi sebagai pemanas udara pembakaran menambah cepat proses pembakaran.

I.11. Standar ASME Performance Test Code 4.3

Untuk menentukan kinerja dari suatu Air Preheater perlu dilakukan Performance

Test pada komponen tersebut. Performance Test ini dilakukan berdasarkan standar ASME

PTC 4.3. dari standar berikut dapat diketahui perhitungan Gas Side Efficiency dan Air

Leakage untuk Air Preheater sebagai berikut :

ηAH ¿ Tg Fgen−TFgLvCrTg Fgen−Taen

……………………………………………………….

(2.5)

Dimana : ηAH : per cent = Gas Side Efficiency

Tg Fgen : AH Inlet gas temperature

TFgLvCr : AH Outlet gas temperature (corrected = excluding leakage)

Taen : AH Inlet air mean temperature (measured)

AL = WG 15−WG 14

WG 14x100……………………………………………………….

(2.6)

Dimana : AL : Air Heater Leakage

WG14 : AH Inlet Dry Gas per PTC 4.3

WG15 : AH Outlet Dry Gas per PTC 4.3

16

BAB III

AIR PREHEATER

I.12. Pengenalan Air Preheater (APH)

Air Preheater (APH) merupakan peralatan bantu dalam PLTU yang berfungsi

sebagai pemanas awal udara baik udara primer (Primary air) maupun sekunder (Secondary

air), sampai ke tingkat temperatur tertentu sehingga dapat terjadi pembakaran optimal

dalam boiler. Dalam prosesnya, Air Preheater ini menggunakan gas buang (flue gas) hasil

pembakaran di boiler sebagai sumber panasnya, kemudian mentransfer panas tersebut ke

aliran udara melalui elemen pemanas berputar (rotating heat exchanger).

Air Preheater (APH) secara umum didefisikan sebagai alat untuk memanaskan

udara sebelum digunakan proses selanjutnya (contohnya untuk udara pembakaran di

boiler). Tujuan utama dari air preheater adalah menaikkan effisiensi termal dari suatu

proses.

Pada PLTU batubara menggunakan air preheater untuk memanaskan udara primer

dan udara sekunder dengan pemanas dari udara gas buang melalui elemen sector plate.

PLTU Lontar menggunakan APH tipe Ljunstrom Trisector Airpreheater. APH tipe ini

terdiri dari 3 partisi sector plate yang terdiri dari primary air (dingin), secondary air

(dingin) dan gas buang (panas). Pada tipe APH ini pembagian gas buang 50%, secondary

air 35% dan primary air 15%. 1 unit APH terdiri dari 2 set motor penggerak, motor utama

dan aux. Motor dikontrol menggunakan frequently converter.

17

Gambar 3. 1 APH tipe Ljungstrom Trisector Airpreheater

I.13. Fungsi dan Prinsip Kerja APH

Fungsi APH adalah untuk memanaskan udara secondary dan udara primary. APH

menyerap panas dari gas buang melalui elemen sector plate dan memindahkan panas ke

udara secondary dan primary yang masuk ke dalam APH dengan cara memutar elemen

plate secara kontinyu (continuously rotating heat transfer elements)

Pada satu unit APH terdiri dari 1 set pilot bearing (direct bearing) dan thrust

bearing (block bearing) dengan sistem pelumasan menggunakan pompa hidrolik sistem

sirkulasi. Untuk membersihkan jelaga pada sector elemen APH dan untuk mencegah korosi

akibat kandungan sulfur batubara digunakan sootblower. Tipe sootblower yang digunakan

adalah tipe long, tiap APH terdiri dari 1 buah sootblower. Pada APH juga dilengkapi

dengan fire detector menggunakan infrared. Jika terjadi kebakaran atau timbul api di dalam

APH maka akan dideteksi oleh infrared dan dipadamkan menggunakan sootblower. Pada

APH juga dilengkapi dengan Ash Hopper yang digunakan untuk menampung abu sisa gas

buang yang jatuh dari sector plate. Secara umum air preheater diklasifikasikan menjadi

dua tipe, yaitu : Tubular Air Preheater dan Regenerative Air Preheater.

I.13.1. Tubular Air Preheater

Air preheater jenis ini biasanya terdiri dari sejumlah tube steel dengan

diameter 40 sampai 65 mm dengan cara las dalam penyambungannya atau di

sambung pada tube plate di ujungnya. Baik gas ataupun udara dapat mengalir

melalui tube. Tubular Preheaters terdiri dari tabung-tabung yang di susun sejajar

(Straight tube bundles) melewati saluran outlet dari boiler dan terbuka pada setiap

sisi akhir saluran (ducting).

Ducting atau saluran gas buang yang berasal dari furnace melewati seluruh

preheaters tubes, transfer panas yang terjadi dari gas buang untuk udara bakar di

dalam preheater. Udara ambien di paksa oleh fan untuk melewati di salah satu

ujung pada saluran dari tubular air preheater dan udara yang dipanasi pada ujung

lainnya dari dalam sudah berupa udara panas yang mengalir ke dalam boiler dan

digunakan untuk udara pembakaran guna menaikkan efisiensi thermal boiler.

18

sumber : http://en.citizendium.org/wiki/Air_preheaterGambar 3. 2 Tubular Air Preheater

I.13.2. Regenerative Air Preheater

Regenerative air preheater merupakan tipe heater dengan rotating plate

yang terdiri dari plat-plat yang tersusun secara sedemikian rupa dan dipasang di

dalam sebuah casing yang terbagi menjadi beberapa bagian yaitu dua bagian( bi-

sector type), tiga bagian (tri-sector type) atau empat bagian (quart-sector type).

Setiap sector dibatasi dengan seal yang berguna untuk membatasi aliran udara/gas

yang mengalir. Seal memungkinkan elemen-elemen yang ada didalamnya dapat

berputar pada semua sektor, tetapi tetap menjaga agar kebocoran gas/udara antar

sektor dapat diminimalisir sekaligus memberikan jalur pemisah antara udara bakar

dengan gas buang.

19

Gambar 3. 3 Air Preheater Tipe Tri-sector, Tipe Quart-Sector, dan Concentric-Sector.

Tri-sector adalah jenis yang paling banyak digunakan pada pembangkit

modern saat ini (Gb 3.2). Dalam desain tri-sector, sektor terbesar (biasanya

mencangkup sekitar setengah dari penampang casing) dihubungkan dengan outlet

boiler (economizer) berupa gas buang yang masih memiliki temperatur tinggi. Gas

buang mengalir diatas permukaan elemen, dan kemudian mengalir menuju ke dust

collectors untuk menangkap debu-debu yang terbawa oleh gas buang sebelum di

buang menjadi tumpukan gas buang. Sektor kedua, yang lebih kecil dihembuskan

udara ambien oleh fan yang selanjutnya melewati elemen pemanas yang berputar

dan udara mengambil panas darinya sebelum masuk ke dalam ruang bakar untuk

pembakaran. Sektor ketiga, yang terkecil digunakan untuk pemanas udara ambien

yang nantinya akan diarahkan ke pulverizer membawa campuran batubara dengan

udara ke boiler untuk pembakaran.

20

I.14. Komponen-komponen Air Preheater

I.14.1. Elemen Pemanas (Heating Surface)

Elemen pemanas yang berupa lempengan-lempengan plat metal yang

terbagi menjadi 2 bagian secara vertikal yaitu sisi atas Hot End layer dan sisi

bawah Cold End layer. Plat itu terpasang pada suatu poros yang di susun pada

kompartemen silindris yang terbagi secara radial yang semua bagiannya di sebut

sebagai rotor. Rotor ini berputar dalam ruangan yang memiliki sambungan duct di

kedua sisinya satu sisi di aliri gas buang, sisi lain berisi udara baik primer maupun

sekunder. Saat rotor diputar, setengah bagiannya memasuki saluran gas buang dan

menyerap energi panas yang terkandung di dalamnya sedangkan setengah bagian

yang lain mentransfer panas dari elemen ke udara pada sisi saluran udara sehingga

menghasilkan udara panas yang selanjutnya akan dipasok ke furnace.

I.14.2. Penggerak Rotor

Rotor digerakkan oleh motor listrik yang diletakkan di luar elemen

pemanas. Penggerak rotor dihubungkan pada central, dan terdapat dua motor

penggerak. Dua motor tersebut dihubungkan central melalui gearbox dengan yang

dihubungkan oleh kopling feksibel pada gearbox kedua. Gearbox kedua

menggunakan roda gigi cacing (worm gear) dengan dua langkah, yang pertama

dengan rasio 43/4 dan yang kedua 59/4. Setelah kecepatan berkurang dengan dua

gearbox, rasionya menjadi 1444.5/1, keluaran main motor menjadi 1,07 rpm dan

auxilliary menjadi 0,5 rpm.

I.14.3. Seal Rotor

Seal (perapat) berfungsi sebagai pencegah kebocoran fluida baik udara

maupun gas buang yang melewati elemen panas pada saat operasi. Pada kondisi

normal aliran udara memilki level tekanan yang lebih tinggi dari aliran gas. Hal

inilah yang rawan akan kebocoran. Seal rotor dalam APH terdiri dari:

III.3.3.1 Radial Seal

Seal radial terpasang sesuai dengan posisi rotor yang posisinya

terhadap plate rotor  dapat di setting dan mempunyai standar sesuai dengan

desain manufaktur. Dalam mensetting juga memperhatikan expansi rotor

21

akibat temperature tinggi. Radial seal berfungsi untuk mereduksi kebocoran

langsung dari area udara ke gas buang.

III.3.3.2 Axial Seal

Axial seal dipasang pada sisi luar dari rotor memanjang dari sisi hot

end sampai dengan cold end. Seal bekerja sama dengan radial seal untuk

meminimalkan gap antara rotor dengan seal.

III.3.3.3 Circumferential seal

Letaknya disekeliling dan pusat rotor. Fungsi utama adalah

mencegah kebocoran udara atau gas buang saat berputarnya rotor, dalam

melakukan fungsi ini di bantu axial seal.

Gambar 3. 4 Sistem Seal pada Air Preheater

I.14.4. Bearing

Pada sisi bagian atas dan bawah rotor inner drum, terdapat roller guide

bearing dan auto centred roller thrust bearing yang dipsang untuk menahan beban

rotor arah horizontal dan beban axial vertical.

22

I.15. Kerugian-kerugian yang terjadi pada Air Preheater (Losses)

Adanya kerugian-kerugian (losses) yang terjadi mengakibatkan penurunan kinerja

dari air preheater. Kerugian-kerugian yang sering ditemukan antara lain, adanya faktor

pengotoran (fouling factor) dan kebocoran udara (air leakage).

I.15.1. Fouling Factor (Faktor Pengotoran)

Faktor pengotoran ini sangat mempengaruhi perpindahan panas pada heat

exchanger. Pengotoran ini dapat terjadi endapan dari fluida yang mengalir, juga

disebabkan oleh korosi pada komponen dari heat exchanger akibat pengaruh dari

jenis fluida yang dialirinya. Selama heat exchanger ini dioperasikan pengaruh

pengotoran pasti akan terjadi. Terjadinya pengotoran tersebut dapat menganggu

atau memperngaruhi temperatur fluida mengalir juga dapat menurunkan ataau

mempengaruhi koefisien perpindahan panas menyeluruh dari fluida tersebut.

Beberapa faktor yang dipengaruhi akibat pengotoran antara lain :

1) Temperatur fluida

2) Temperatur dinding plat

3) Kecepatan aliran fluida

Tabel 3.1 Daftar Faktor Pengotoran Normal

Jenis Fluida Tahanan Pengotoran (h F ft2 / Btu)

Air laut di bawah 125 F 0,0005

Air laut di atas 125 F 0,001

Udara industry 0,002

Air pengisi ketel terolah, di atas 125 F 0,001

Bahan bakar minyak 0,005

I.15.2. Kebocoran Udara (Air Leakage)

Kebocoran udara atau Air leakage adalah berat atau jumlah udara

pembakaran yang ikut terbawa keluar dari sisi udara bakar (air side) ke sisi gas

23

buang (gas side). Seluruh kebocoran diasumsikan terjadi di antara sisi udara masuk

(air inlet) dan sisi keluar gas buang (gas outlet).

Gambar 3. 5 Jalur Aliran Kebocoran Air Preheater

Dimana :

Jalur 1 : Aliran udara normal

Jalur 2 : Aliran gas buang normal

Jalur A : Udara ambient dari Forced Draft Fan (FDF) keluar (Leaking)

secara langsung ke sisi gas outlet air preheater.

Jalur B :Udara yang sudah dipanaskan keluar ke sisi gas outlet air

preheater.

Jalur C : Udara ambient dari FD fan mengalami kebocoran di sekeliling air

preheater.

Jalur D : Gas buang panas keluar boiler.

III.4.2.1. Kebocoran Circumferential Seal

Circumferential seal adalah sealing yang terletak di seluruh bagian

yang mengelilingi (circumference) rotor dari air heater, pada kedua hot end

dan cold end dari air heater (Gb 3.6). Pada sisi flue gas dan air heater,

semua kebocoran (leakage) yang melewati celah di sekitar sisi

circumferential seal pada air heater (melewati elemen perpindahan panas)

dan keluar melalui hilir circumferential seals. Hasil dari kebocoran ini

menyebabkan hilangnya transfer enthalpi ke element bundle, dan

24

menyebabkan naiknya temperatur (serta actual volume) pada flue gas

yang memasuki Induced Draft

Fans. Kebocoran pada sisi air side air heater yang melewati first set pada

circumferential seals, akan memeasuki annulus di sekeliling rotor, dimana

leakage akan terpecah/terbagi menjadi dua arah. Volume di setiap arahnya

bergantung pada differential pressure antara titik keluarnya. Sebagian dari

aliran akan terus mengalir lurus dan keluar melalui second set dari

circumferential seals. Sisa dari aliran akan diarahkan di sekeliling rotor dan

keluar ke dalam aliran/saluran gas buang (melewati axials

seal) melewati gas side-cold end circumferential seals.

III.4.2.2. Kebocoran Radial Seal

Sealing ini mengurangi kebocoran (leakage) udara yang digunakan

untuk pembakaran dan ikut keluar bersama gas buang pada gas side.

Kebocoran yang terjadi dari air side ke gas side pada air preheater

melewati/melalui sela-sela di antara rotor dan sector plate pada arah radial

seperti pada gambar 3.6. Ketika rotor berputar, radial seal ini bekerja

dengan permukaan sector plate untuk menahan aliran yang terjadi pada air

side to gas side. Kebocoran pada radial seal dinyatakan dinyatakan

sebagai sebuah presentase. Pada dasarnya merupakan presentase suatu

aliran gas (gas flow) dari air heater yang merupakan hasil dari massa udara

masuk yang mengalami kebocoran (leaks) dan melewati air heater seals

dalam aliran gas outlet.

Gambar 3. 6 Kebocoran Circumferential dan Radial

25

I.16. Diagram Alir APH

APH adalah bagian dari “Flue Gas and Air System”, berikut diagram alirnya

yang terdapat dalam DCS:

1

2

3

4

Gambar 3. 7 DCS PID of Flue Gas and Air System

Keterangan :

1. APH A (Main Motor) 3. APH B (Aux.Motor)

2. APH A (Aux. Motor) 4. APH B (Main Motor)

26

Gambar 3. 8 DCS PID of APH Oil Station

PID selengkapnya dari sistem APH dapat dilihat dari gambar berikut:

Gambar 3. 9 PID Flue Gas and Air System

27

Gambar 3. 10 PID APH Oil Station

Sedangkan Diagram alir Sistem Power Suplai APH dapat dilihat dari gambar

berikut:

1 2

28

3 4

Gambar 6. DCS PID of APH Electrical

5

Gambar 3. 11 DCS PID of APH Electrical

I.17. Sistem Interlock dan Permissive

Ada beberapa Permits yang harus dipenuhi agar peralatan di APH dapat

dioperasikan:

A. Lube Oil Pump APH

Temperatur LO ≥ 55 °C

B. APH Main Motor A/B

No APH A/B Main Converter Interlock Stop

29

N

OKeterangan:

1 6 kV Section 1B

2 6 kV Section 1A

3 380 V Section 1B

4 380 V Section 1A

5 Bus Power Supply APH

APH A/B Bearing Oil Pump is Running

APH A/B Main Power On

No APH Fire Detector or Gap Fail of A/B Side System

APH A/B Main and Aux. Converter All Stop

C. APH A/B Aux. Motor

No APH A/B Aux Convertor Interlock Stop

APH A/B Bearing Oil Pump is Running

APH A/B Aux. Power On

No APH Fire Detector or Gap Fail of A/B Side System

APH A/B Main and Aux. Convertor All Stop

I.18. Instruksi Kerja Pengoperasian APH

IK Pengoperasian APH berdasar Revisi terbaru (tahun 2014) adalah sebagai

berikut:

Gambar 3. 12 Boiler APH (Flue Gas and Air System Display)

30

Keterangan :

NO Keterangan

1 APH A main converter

2 APH A aux. converter

3 APH A main converter interlock button

4 APH A aux converter interlock button

5 APH A main / aux converter selector button

6 APH A main converter first out

7 APH A main converter start permit

8 APH A main converter first out

9 APH A main converter start permit

10 APH B main converter

11 APH B aux. converter

12 Penunjukan arus APH B main converter

13 Penunjukan arus APH B aux. converter

14 APH B gap control

15 APH Fire Alarm

16 APH A gap control

17 APH A inlet flue gas damper

18 APH A outlet primary air damper

19 APH A secondary air damper

20 Differential press inlet / outlet APH

21 Diffenrential temperatur inlet /outlet APH

22 Differential temperatur inlet / outlet secondary air

31

Gambar 3. 13 Air Preheater Oil Station

Keterangan :

NO Keterangan

1 APH Block / Support bearing oil pump

2 APH Radial / Direct / Guide bearing oil pump

I.18.1. Persiapan Start

No C/L Kegiatan checklist

1 CSiapkan IK-BLT-UNIT-001 “Pengoperasian Air

Preheater”

2 C/LPastikan checklist pengoperasian Air Preheater sudah

dilaksanakan.

3 C/L Siapkan alat komunikasi operator. (Handi Talkie)

4 C/LSiapkan alat tulis dan alat recorder data. (Logsheet &

Logbook)

5 C/L Pastikan tagging pada peralatan sudah release.

32

6 L

Breaker Main & Aux. Converter APH motor energize.

(X0BMB06D2/X0BMC06D2)

7 L

Breaker Lube oil Direct & Block bearing motor pompa

energize.(10BMB06A2&10BMC06A2)

8 L

Periksa breaker Seal gap A1 A2 A3 & B1 B2 B3

energize. (X0BMB04D1)

33

9 C/L

Periksa APH Fire detecting Cabinet energize.

(10BMB05B1)

10 L

Periksa Level lube oil Direct & Block bearing (100

mm), gear box (100mm)

Block Bearing : 100 mm

11

Periksa Level Lube oil support Bearing

12 L Periksa cooling water system lube oil, manual valve

34

Suplai Udara instrument

inlet & return valve open.

- Cooler Lube oil Block bearing - Cooler Lube oil Direct

bearing

13 L

Periksa udara instrument emergency converter dalam

kondisi open (standby).

14 C/L

Periksa Seal gap A1 A2 A3 & B1 B2 B3 pada level 9-10

mm

Seal Gap pada panel lokal Seal Gap di lokal

35

15 Periksa dan siapkan panel lokal APH, Power ON, Reset

Semua Alarm dan Release Push Button

A. Panel Lube Oil APH

B. Panel Main APH B

C. Panel Main APH A

D. Panel Seal Gap APH B

E. Panel Seal Gap APH A

16 L Periksa Emergency push button sudah release

17 C/L Informasikan kepada Supervisor operasi bahwa APH siap

di start

36

I.18.2. Start

NO C/L Kegiatan checklist

1 C

Pastikan start permit main converter APH telah

terpenuhi :

Bila permit telah terpenuhi, tampilan permit berubah

dari merah ke hijau

Reset pada bagian FO bila permit sudah terpenuhi

semua.

2 CPastikan interlock button main / aux. Converter tidak

aktif ( button 3 dan 4 berwarna hijau)

3 C

Pastikan selector Main / Aux. Converter telah dipilih

(button 5 berwarna merah untuk selector A dan hijau

untuk selector B )

4 C

Pastikan semua parameter pressure dan temperatur

inlet outlet APH (flue gas, primary air, secondary air

dalam kondisi normal )

(Button 20, 21, 22, 23 menunjuk angka)

5 C

Pastikan bearing lube oil APH telah siap dioperasikan.

Lube oil bearing APH terdiri dari 2 unit pompa direct

bearing / guide bearing dan 1 unit pompa block

bearing untuk masing – masing APH.

6 C

Pastikan tidak terdapat alarm APH oil station fault

alarm (gambar2 no 3) , jika terdapat alarm pastikan

jenis alarm dan reset

7 C/L Untuk pertama kali start pompa direct bearing

(gambar2 no 1) dan block bearing (gambar2 no 2)

37

akan menunjukkan kondisi fault/standby (indikasi

pompa berwarna kuning berkedip). Pompa akan

otomatis start (indikasi pompa berwarna merah) pada

saat temperatur lube oil mencapai 55˚C dan secara

otomatis akan stop / kondisi standby pada saat

temperatur lube oil bearing telah mencapai 35˚C.

8 C/L Pastikan tidak terdapat alarm fire dan gap fail (start

permit No APH Fire detector or gap fail A/B side),

(gambar 1 no 14, 15, 16)

Jika terdapat alarm pastikan di lokal aman dan tidak

terdapat perbaikan,jika sudah aman RESET,

1Status alarm gap fail A1 fault, A2 fault,

A3 fault dan B1 fault, B2 fault, B3 fault

2

Nilai seal gap APH A/B di lokal A1,

A2, A3, B1, B2, B3 (0 mm – 9mm)

Nilai Normal 9 mm

3Tombol force up jika nilai gap tidak

sesuai < 9 mm

4 Selector switch manual / auto

38

1

2

3

4

5

6

5Lampu indikator fault seal gap A1, A2,

A3, B1, B2, B3

6 Tombol reset alarm seal gap

9 C

Jika sudah siap antara lokal dan CCR maka APH di

start dengan menekan gambar 1 (Main Converter) --->

START --- > ACK. Arus motor akan stabil saat

frekuensi motor sudah naik sampai 50 Hz.

10 C/LBila tidak ada kelaian, interlock pada aux motor dan

lakukan test interlock

I.18.3. Monitoring

NO C/L Kegiatan checklist

1 C

Perhatikan APH yang sudah beroperasi akan berwarna

merah dan menunjukkan arus, arus normal pada APH

adalah 13 A – 15 A

2 L

Perhatikan

- Putaran motor APH normal atau tidak, (APH A

Clockwise, APH B Counter clockwise)

- Tidak terdapat suara gesekan antar plate elemen

di tiap sector

- Ukuran seal gap antar sector (Primary –

secondary), (Primary – flue gas), (secondary –

flue gas) normal 9-10 mm

- Perhatikan level lube oil motor gear box, guide

bearing, block bearing > 50%

- Perhatikan panel APH tidak ada alarm, jika ada

pastikan di lokal aman.

3 LMonitoring arus APH, lube oil bearing APH agar

selalu standby dan tidak terdapat alarm.

4 C/L

Catat parameter operasi APH secara periodik pada

logsheet CCR dan lokal. Jika terdapat penyimpangan

pada parameter operasi laporkan Supervisor operasi.

39

I.18.4. Stop

NO C/L Kegiatan checklist

1 C/L

Stop Normal : Pastikan temperatur inlet fluegas APH

<120 °C, APH aman untuk di stop

Stop Emergency (satu sisi APH) :

- Close damper fluegas inlet APH

(X0HNA10AA001a- X0HNA10AA001b /

X0HNA20AA001a- X0HNA20AA001b)

- Lepas interlock standby Aux. Converter APH

- Stop APH dari emergency push button

2 C Lepas interlock standby Aux. Converter APH

3 C

Jika telah siap antara operator CCR dan Lokal, maka

operator CCR melakukan stop dengan cara tekan

gambar 1 -- > STOP -- > ACK-- > OPDIS.

4 C Jika stop fault/ gagal, stop dari emergency push button.

5 LPastikan di lokal motor berhenti berputar secara

sempurna dan tidak ada suara abnormal.

6 CLube oil guide bearing, blok bearing stop jika

temperatur oil < 35 C

I.18.5. Penormalan Setelah Stop

NO C/L Kegiatan checklist

1 CClose damper damper yang berhubungan langsung

dengan APH baik dari Primary, secondary, flue gas

2 CHubungi bagian pemeliharaan jika terdapat kerusakan

peralatan

3 CHubungi pemeliharaan kontrol instrumen jika ada

kesalahan logika pada sistem kontrol APH

4 C Kembalikan peralatan kerja sesuai dengan tempatnya

40

BAB IV

PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai perhitungan efisiensi Air Preheater PLTU

Unit 2 Lontar secara aktual berdasarkan ASME PTC 4.3 beserta pembahasan dan

analisanya.

I.19. Data Parameter

Parameter Symbol Unit Value

Fuel Analysis as Fired based

Fuel Higher Heating Value

Higher Heating Value [AR) He kcal/kg-f 4.636,00

Higher Heating Value [AR) Hf kJ/kg-f 19.410,00

Ultimate analysis

Carbon MpCF wt% 48,12

Hydrogen MpHF wt% 3,56

Nitrogen MpNF wt% 0,78

Oxygen MpO2F wt% 13,29

Sulphur MpSF wt% 0,33

Ash MpAsF wt% 5,22

Moisture MpMF wt% 28,70

Total wt% 100,00

Ash Analysis

Unburned Carbon in Bottom Ash [Mass % of

dry refuse)UCb wt% 2,66

Unburned Carbon in Economizer Hopper

[Mass % of dry refuse)UCe wt% -

Unburned Carbon in Flyash [Mass % of dry

refuse)UCf wt% 0,17

41

Ash Split

Bottom Ash [% of total refuse) xUCb wt% 0,10

Economizer Hopper [% of total refuse) xUCe wt%

Flyash [% of total refuse) xUCf wt% 0,90

Combustibles in Ash

Percent Carbon in Fuel MpCF % 48,12

Economizer Outlet

O2 (% vol dry) DVpO214 % 2,00

Air Heater Oulet 

O2 (% vol dry) DVpO215 % 3,88

Air and Gas Temperature

FD Fan Temperature Outlet TFDf out °C 30,01

PA Fan Temperature Outlet TPAf out °C 41,11

Secondary air flow ratio XpFrA2 % -

Primary air flow ratio XpFrA1h % 100,00

Secondary AH Outlet air temperature TAH2out °C 332,48

Primary AH Outlet air temperatureTAH1hou

t°C 337,45

AH Inlet air mean temperature Taen °C 41,11

AH Inlet gas temperature TFgEn °C 360,02

AH outlet gas temperature (corrected =

excluding leakage)TFgLvCr °C 185,36

42

I.20. Pengolahan Data

Dari parameter-parameter diatas dapat dihitung Gas Side Efficiency dan Air

Leakage dari Air Preheater Unit 2 di PLTU Banten 3 Lontar sebagai berikut :

Unburned Carbon in Fuel

MpUbC = MpCRs x MFrRs

= 0,42 x0,05

= 0,02 %

Unburned Carbon in the Residu, percent

MpCRs = [ UCb x xUCb ]+ [UCe x xUCe ]+[UCfx xUCf ]

= [ 2,66 x0,10 ]+[0,17 x0,90 ]

= 0,42 wt%

Mass Fraction of spent sorbent per mass of fuel

MFrRs = MpAsF

(100−MpCRs)

= 5,22

(100−0,42)

= 0,05 kg /kg

Carbon burned

MpCb = MpCF−MpUBC

= 48,12−0,02

= 48,10 wt %

Theorithical Air

MFrThACr = [ 11,51 x MpCb100 ]+[ 4,31 x MpSF

100 ]+[ 34,3 x MpH 2 F100 ]−¿

[ 4,32x MpO 2F100 ]

= [ 11,51 x 48,10100 ]+[ 4,31 x 0,33

100 ]+[ 34,3 x 3,56100 ]−¿

[ 4,32x 13,29100 ]

= 6,04kgkg

fuel

Theoritical air per moles/mass fuel as fired

43

MoThACr= MFrThACr

28,963

= 6,04

28,963 = 0,21

molkg

fuel

Moles of Dry Products from The Combustion

MoDPc = [ MpCb100

12,011 ]+[ MpSF100

32,066 ]+[ MpN 2 F100

28,013 ]= [ 48,10

10012,011 ]+[ 0,33

10032,066 ]+[ 0,78

10028,013 ]

= 0,04molkg

fuel

Excess Air (Economizer Outlet)

xpA14 = 100 x DVpO 2 x ( MoDPc+ (0,7905 xMoThACr ) )/ MoThACr

x (20,95−DVpO 2)

= 100 x2 x ( 0,04+(0,7905 x 0,21 ) )/0,21 x(20,95−2)

= 10,32 %

CO2

DVpC0214 = MpCb12,01

MoDFg

= 48,1012,010,23

= 17,76 %

Moles of dry gas

MoDFg14= MoDPc+MoThACr x (0,7905+ Xpa100

)

= 0,04+0,21 x (0,7905+10,32100

)

= 0,23kgkg

fuel

N2

DVpN2f14 = MpN 2 F28,013MoDFg

44

= 0,78

28,0130,23

= 0,12%

Atmospheric Hydrogen

DVpN2a14 = 100−DVp02−DVpC 02−DVpN 2 f

= 100−2−17,76−0,12

= 80,12%

Excess Air

XpA15 = 100 x [DVpO 2] x ¿¿

=100 x 3,88 x0,04+0,7905[0,21]

0,21 x (20,95−3,88)

= 22,27 %

CO2 (% vol dry)

DVpC0215 = [ MpCb ]12,01

MoDFg

= 48,1012,010,25

= 15,99 %

Moles of Dry Gas

MoDFg15 = [ MoDPc ]+[ MoThACr ] x (0,7905+[ XpA ]/100)

= (0,04+0,21 ) x¿)

= 0,25 kg/kg fuel

N2 (% vol dry)

DVpNf215 = [MpN2F]/28,013/[ModFg]

= 0,78

29,0130,25

=0,11%

Atmospheric nitrogen

DVpN2a15 = 100 – [DVpO2]-[DVpCO]-[DVpN2f]

=100−[3,88 ]−[ 0 ]−[ 0,11 ]

=80,02%

45

AH Outlet Air Temperature

TaLV = ([ XpFRa2] x [TAH 2 out ]+[ XpFRa1 h]x [TAH 1 hout ])

([TAH 2out ]+[TAH 1hout ])

= (332,48 )+(100 ) x (337,45)

(332,48−337,45 ) = 337,45 °C

AH Inlet Dry Gas Per PTC 4.3

WG14 =¿

+(28,01x [ DVpCO 14])+(28,02 x DVpN 2a14 )¿

X ([ MpCb]+(12,01/ DVpCO214 )x [ MpSF ]) /¿

(12,01 x [DVpCO 214 ]+[ DVpCO14 ])

= ((44,01 x 17,76) + (32 x 2,00) + (28,02 x 80,12)) x (48,10

+ ( 12,01 / 17,76) x 0,33) / (12,01 x (17,76)

= 698,84 °C

AH Outlet Dry Gas Per PTC 4.3

WG15 = ¿

+28,01 x [DVpCO 15]+28,02 x [ DVpN 2a 15]¿

X ([ MpCb]+(12,01/ DVpCO215) x [MpSF ])/¿

(12,01 x [DVpCO 215]+[DVpCO 15])

= (44,01 x 15,99) + (32 x 3,88) + (28,02 x 80,02) x (48,10 +

(12,01 / 15,99 x 0,33 ) / (12,01 x (15,99 + 0) = 770,86 °C

Gas Side Efficiency

ηAH ¿Tg Fgen−TFgLvCr

Tg Fgen−Taen

ηAH ¿360,02−185,36360,02−41,11

= 54,77 %

Air Heater Leakage

46

AL = WG 15−WG 14

WG 14x100

= 770,86−698,84

698,84x 100=10,31 %

I.21. Pembahasan

Sebagai salah satu komponen yang memanfaatkan panas hasil gas buang dari

boiler untuk mengurangi heat loss Air Preheater tidak dapat 100% menyuplai udara

pembakaran ke boiler, karena terdapat heat loss pada APH akibat kebocoran (air leakage).

Kinerja APH dapat diketahui dengan menghitung Gas Side Efficiency seperti yang telah

dijabarkan pada perhitungan diatas.

Beberapa parameter yang mempengaruhi kinerja suatu Air Preheater adalah

temperatur inlet dan outlet gas buang pada Air Preheater dan komposisi dari gas buang.

Paramater ini diperlukan untuk memastikan bahwa pengukuran temperatur udara dan gas

buang dapat mewakili rata-rata temperatur yang terdapat pada saluran tersebut. Berikut

merupakan tabel parameter kinerja APH di PLTU Lontar :

Hasil Performance Test Air Preheater Unit 2

APHLoad

(MW)

Flue Gas Gas

Eff.

(%)

Air

Leakage

(%)In (°C) Out (°C) ΔT

In Press

(pa)

OutPress

(pa)

A 290,13 357,16 185,33 171,83 -825,32 -3041,03

54,77 10,31B 290,13 362,88 158,30 204,58 -911,62 -3157,53

Rata-Rata

Temperatur360,02 171,82

Dari data Performance Test diatas dapat diketahui bahwa temperatur inlet dan

outlet gas buang Air Preheater sudah mengalami banyak penurunan dari temperatur yang

seharusnya. Berikut merupakan standar desain Ljungstrom Trisector Airpreheater :

47

Berdasarkan standar diatas temperatur masuk dan temperatur keluar gas buang dari

Air Preheater yang seharusnya adalah sebesar 375 °C dan 120 °C. Sedangkan dari tes yang

dilakukan didapatkan temperatur sebesar 360,02 °C dan 171,82 °C. Tingginya temperatur outlet

pada gas buang ini disebabkan oleh pertukaran panas yang terjadi pada elemen di APH

sudah mulai tidak optimum. Untuk Air Leakage sendiri didapatkan hasil sebesar 10,31%.

Penurunan kinerja ini terjadi karena dipengaruhi faktor – faktor berikut yaitu :

Faktor Pengotoran

Faktor pengotoran ini biasanya berupa abu, sulfur yang menempel dan

endapan-endapan lain yang berasal dari gas buang yang menyebabkan kerak

atau korosi.

Faktor Kebocoran Udara

Faktor Kebocoran Udara ini terdiri dari :

- Kebocoran pada circumferensial seal

- Kebocoran radial seal

- Penurunan tekanan

Penurunan tekanan ini semakin besar dengan bertambahnya fouling

factor pada heat exchanger karena usia penggunaan alat terlalu lama.

Dalam pemanas udara tipe rotary, penurunan tekanan pada sisi gas (gas

side) dan sisi udara (air side) muncul dari hambatan (gesek) terhadap

aliran masuk dan keluar.

48

- Heat Loss Rate

Heat loss rate adalah merupakan panas yang hilang selama proses

perpindahan panas di dalam alat penukar kalor berlangsung, dan

disebabkan oleh perbedaan suhu antara sistem penukar kalor dengan

lingkungan.

Komposisi gas buang

Kandungan gas buang yang dapat digunakan sebagai parameter untuk melihat

kinerja APH adalah :

- O2, untuk mengetahui adanya tingkat kebocoran sepanjang APH. Semakin

besar kadar O2, beban fan untuk menarik ags semakin tinggi selain itu

menaikkan heat consumption karena udara yang masuk akan menyerap

panas APH.

- CO, untuk mengetahui kualitas pembakaran di boiler. Jika nilai CO tinggi

maka pembakaran tidak sempurna, CO yang tinggi juga akan menyerap

panas sehingga tidak baik.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan pada bab sebelumnya maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Air Preheater merupakan peralatan bantu dalam PLTU yang berfungsi sebagai alat

untuk memanaskan udara sebelum digunakan proses selanjutnya (contohnya untuk

udara pembakaran di boiler). Tujuannya adalah menaikkan effisiensi termal dari

suatu proses.

2. Nilai Gas Side Efficiency pada Air Preheater Unit 2 di PLTU Lontar adalah

sebesar 54,77%.

3. Air Leakage pada Air Preheater Unit 2 di PLTU Lontar adalah sebesar 10,31%.

49

4. Kinerja suatu Air Preheater dipengaruhi oleh beberapa parameter yaitu temperatur

inlet dan outlet gas buang pada Air Preheater dan komposisi dari gas buang

(O2,CO2,CO). Perubahan temperatur tersebut dapat terjadi dikarenakan :

Faktor Pengotoran

Faktor Kebocoran Udara meliputi : Kebocoran pada circumferensial seal,

Kebocoran radial seal, Penurunan tekanan, dan Heat Loss Rate.

V.2. Saran

Upaya-upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi Air Preheater :

1. Melakukan optimasi Shootblower pada APH

2. Melakukan Boiler/Combustion Fine Tuning

3. Melakukan boiler cleaning saat inspeksi

4. Set up pada seal gap APH.

50

DAFTAR PUSTAKA

Air Heaters-Supplement to Performance Test Code for Steam Generating Units, Pl-

C 4.1; ASME/ANSI PTC 4.3 - 1974; Reaffirmed 1991,The American Society of

Mechanical Engineers, New York, 1968.

Svenska Mekanisters Riksforening, 1995.185-Ljungstrom-Air-Preheater.

Stockholm, Swedia.

Cengel, Yunus A. Boles, Michael A. 1994. Thermodynamics An Engineering

Approach Second Edition. New York. McGraw Hill.

51

LAMPIRAN

Kegiatan Performance Test Air Preheater

Flue Gas Analyzer

Flue Gas Analyzer

Proses Pengambilan data pada Inlet APH

Proses Pengambilan Data Pada Outlet APH

Performance Test Air Preheater bersama Tim HOWDEN Australia