prinsip kerja coal fired steam power plant

Prinsip kerja coal fired steam power plant:a.Sistim pembakaran batu bara

Adapun prinsip kerja PLTU itu adalah batu bara yang akan digunakan/dipakai dibakar di

dalam boiler secara bertingkat. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh laju pembakaran yang

rendah dan tanpa mengurangi suhu yang diperlukan sehingga diperoleh pembentukan NOx yang

rendah. Batu bara sebelum dibakar digiling hingga menyerupai butir-butir beras, kemudian

dimasukkan ke wadah (boiler) dengan cara disemprot, di mana dasar wadah itu berbentuk

rangka panggangan yang berlubang. Pembakaran bisa terjadi dengan bantuan udara dari dasar

yang ditiupkan ke atas dan kecepatan tiup udara diatur sedemikian rupa, akibatnya butir bata

bara agak terangkat sedikit tanpa terbawa sehingga terbentuklah lapisan butir-butir batu bara

yang mengambang. Selain mengambang butir batu bara itu juga bergerak berarti hal ini

menandakan terjadinya sirkulasi udara yang akan memberikan efek yang baik sehingga butir itu

habis terbakar. Karena butir batu bara relatif mempunyai ukuran yang sama dan dengan jarak

yang berdekatan akibatnya lapisan mengambang itu menjadi penghantar panas yang baik.

Karena proses pembakaran suhunya rendah sehingga NOx yang dihasilkan kadarnya menjadi

rendah, dengan demikian sistim pembakaran ini bisa mengurangi polutan. Bila ke dalam tungku

boiler dimasukkan kapur (Ca) dan dari dasar tungku yang bersuhu 750 – 950 ¼C dimasukkan

udara akibatnya terbentuk lapisan mengambang yang membakar. Pada lapisan itu terjadi reaksi

kimia yang menyebabkan sulfur terikat dengan kapur sehingga dihasilkan CaSO4 yang berupa

debu sehingga mudah jatuh bersama abu sisa pembakaran. Hal inilah yang menyebabkan

terjadinya pengurangan emisi sampai 98 persen dan abu CaSO4-nya bisa dimanfaatkan.

Keuntungan sistim pembakaran ini adalah bisa menggunakan batu bara bermutu rendah dengan

kadar belerang yang tinggi dan batu bara seperti ini banyak terdapat di Indonesia.

b. Konversi energi mekanis ke energi listrik

Pembakaran batu bara ini akan menghasilkan uap dan gas buang yang panas. Gas

buang itu berfungsi juga untuk memanaskan pipa boiler yang berada di atas lapisan

mengambang. Gas buang selanjutnya dialiri ke pembersih yang di dalamnya terdapat alat

pengendap abu setelah gas itu bersih lalu dibuang ke udara melalui cerobong. Sedangkan uap

dialiri ke turbin yang akan menyebabkan turbin bergerak, tapi karena poros turbin

digandeng/dikopel dengan poros generator akibatnya gerakan turbin itu akan menyebabkan pula

gerakan generator sehingga dihasilkan energi listrik. Uap itu kemudian dialiri ke kondensor

sehingga berubah menjadi air dan dengan bantuan pompa air itu dialiri ke boiler sebagai air

pengisi.

Generator biasanya berukuran besar dengan jumlah lebih dari satu unit dan dioperasikan secara

berlainan. Sedangkan generator ukuran menengah didisain berdasarkan asumsi bahwa selama

masa manfaatnya akan terjadi 10.000 kali star-stop. Berarti selama setahun dilakukan 250 x star-

stop maka umur pembangkit bisa mencapai 40 tahun. Bila daya generator meningkat maka

kecepatannya meningkat pula dan bila kecepatan kritikan dilalui maka perlu dilakukan

pengendalian poros generator supaya tidak terjadi getaran. Untuk itu konstruksi rotor dan stator

serta mutu instalasi perlu ditingkatkan. Boilernya menggunakan sirkulasi alam dan menghasilkan

uap dengan tekanan 196,9 kg/cm2 dan suhu 554¼C. PLTU ini dilengkapi dengan presipitator

elektro static yaitu suatu alat untuk mengendalikan partikel yang akan keluar cerobong dan alat

pengolahan abu batu bara. Sedang uap yang sudah dipakai kemudian didinginkan dalam

kondensor sehingga dihasilkan air yang dialirkan ke dalam boiler. Pada waktu PLTU batubara

beroperasi suhu pada kondensor naiknya begitu cepat, sehingga mengakibatkan kondensor

menjadi panas. Sedang untuk mendinginkan kondensor bisa digunakan air, tapi harus dalam

jumlah besar, hal inilah yang menyebabkan PLTU dibangun dekat dengan sumber air yang

banyak seperti di tepi sungai atau tepi pantai.

Efisiensi

Bila pada PLTU batu bara tekanan kondensornya turun, maka daya gunanya meningkat.

Biasanya tekanan kondensor berhubungan langsung atau berbanding lurus dengan besarnya

suhu air pendingin yang berasal dari uap pada kondensor. Jadi bila suhu itu rendah, maka

tahanannya juga rendah dan pada suhu terendah akan dihasilkan/terjadi tekanan jenuh. Karena

air pendingin itu biasanya terdiri dari air yang berasal dari uap turbin dan air berasal dari laut dan

sungai. Akibatnya suhu terendah besarnya sesuai dengan air yang digunakan sehingga tekanan

jenuh sulit diperoleh. Peningkatan daya guna bisa dilakukan dengan pemanasan ulang dan

pembakaran batu bara yang kurang bermutu.

1. Pemanasan Ulang

Hal ini bisa dilakukan dengan membagi turbin menjadi dua bagian yaitu bagian tekanan

tinggi (TT) dan bagian tekanan rendah (TR) yang berada pada satu poros. Dengan demikian

pembangkit ini mempunyai susunan sebagai berikut : Boiler – TT – TR – Generator.

Cara kerjanya:

Uap dari boiler dimasukan/dialirkan ke bagian TT, setela h uap itu dipakai dialirkan

kembali ke boiler untuk pemanasan ulang. Kemudian uap dari boiler itu dialirkan lagi ke turbin TR

untuk dipakai sebagai penggerak generator. Dengan demikian jumlah energi yang bisa

dimanfaatkan menjadi besar akibatnya daya guna atau efiseinsi menjadi besar pula. Dari sini bisa

disimpulkan bila turbin dibagi menjadi tiga bagian yaitu TT, TM, dan TR maka energi yang

diperoleh juga besar, hal ini biasanya digunakan pada mesin dengan ukuran besar.

Meningkatnya suhu (hingga mencapai 560 ¼C) dan tekanan (hingga mancapai 250 kg/cm2) uap

tentunya menyebabkan pertumbuhan PLTU menjadi lebih pesat. Hal ini ditunjukkan dengan

meningkatnya efisiensi dan keandalan. Dengan meningkatnya daya berarti desain boiler juga

harus diperbaiki yaitu dilengkapi dengan peralatan pengendalian NOx, peralatan untuk

mengeluarkan sulfur dari gas buang dan peralatan untuk mencegah berbagai partikel keluar dari

cerobong. Peningkatan efisiensi pada PLTU bisa juga dilakukan dengan cara menambah

panjang sudu. Hal ini karena dengan sudu-sudu yang panjang berarti rugi-ruginya akan

berkurang.

2. Pembakaran Lapisan Mengambang Bertekanan

Proses pembakarannya menggunakan udara bertekanan atau dikompres berarti

perpindahan panasnya meningkat akibatnya suhu uap dan gas buang juga meningkat. Gas

buang yang panas ini setelah dibersihkan bisa dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin gas

yang digandeng dengan generator sehingga dihasilkan energi listrik. Jadi energi listrik pada

proses pembakaran ini dihasilkan oleh uap dan gas buang, hal inilah yang menyebabkan

efisiensi pada pembakaran seperti ini meningkat. Selain dari itu turbin gas juga menghasilkan gas

buang yang cukup panas yang bisa digunakan untuk memanaskan air yang keluar dari

kondensor turbin uap yang selanjutnya dimasukkan ke boiler sedang gas yang sudah dingin di

buang ke udara melalui cerobong. Dengan menggunakan pembakaran lapisan mengambang

bertekanan, maka batu bara yang bermutu rendah bisa dimanfaatkan untuk menjadi energi listrik

yang ramah lingkungan.

PROSES DASAR PLTU Paiton Unit 7 dan 8

Prinsip kerja PLTU Paiton unit 7 dan 8 secara umum adalah pembakaran batubara pada

boiler untuk memanaskan air dan mengubah air tersebut menjadi uap yang sangat panas yang

digunakan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan tenaga listrik dari kumparan medan

magnet di generator. Sistem Pengaturan yang digunakan pada power plant ini menggunakan

sistem pengaturan Loop tertutup, dimana air yang digunakan untuk beberapa proses merupakan

putaran air yang sama, hanya perlu ditambahkan jika memang level yang ada kurang dari set

pointnya. Bentuknya saja yang berubah, pada level tertentu berwujud air, tetapi pada level yang

lain berwujud uap.

Diagram Alir PLTU Paiton Unit 7 dan 8

Proses berawal dari air yang dipompa ke kondenser, kemudian dari kondenser dipompa

ke Polisher untuk diproses agar korosi dan pengendapan hilang , setelah itu dipompa ke Feed

Water Heater 1, 2, 3 dan 4 untuk dipanaskan dan kemudian dialirkan ke Daerator untuk

menghilangkan gas – gas O2 dan CO2 kemudian dipompa lagi menuju ke Feed Water Heater 6,

7, 8 yang selanjutnya akan diteruskan di Economizer untuk dinaikan temperaturnya dan

selanjutnya menuju ke Steam Drum untuk dipisahkan antara uap dan air , setelah itu

SuperHeated Steam yang ada akan melalui First Super Heater, Secondary Super Heater dan

membentuk Super Heated Steam yang akan digunakan untuk memutar HP turbine sehingga

tekanan dan temperaturnya akan turun sehingga SH steamnya perlu pemanasan ulang yang

terjadi di Re Heater, dari Re Heater ini SH Steam akan dikembalikan untuk Memutar IP dan LP

Turbin. Didalam turbin ini akan terjadi konversi energi thermal dari Steam menjadi energi mekanis

berotasi yang menyebabkan rotor turbin berputar. Perputaran Rotor ini yang akan menggerakkan

Generator dan akhirnya oleh generator energi mekanis akan diubah menjadi energi listrik.

1. COAL HANDLING

Batubara merupakan bahan bakar utama PLTU Paiton Unit 7 dan 8. Batubara yang

digunakan berupa batubara adaro, arutmin, kideco dengan kandungan ash sebesar 1,5%,

batubara itu diambil dari tambang batubara di Kalimantan selatan dan akan terus disuply selama

pengoperasian. Pengiriman batubara ke plant dilakukan dengan menggunakan dua buah kapal

laut yang berkapasitas sekitar 43.000 ton, yang kemudian akan ditampung di Coal Pile dengan

kapasitas 670.000 ton untuk selanjutnya digunakan sebagai bahan bakar. Sebelum digunakan

sebagai bahan bakar, batubara akan melalui beberapa proses yaitu Stacking, Reclaiming dan

Processing. Tetapi Coal Handling hanya akan melaksanakan proses stacking dan Reclaming,

sedangkan untuk Processing termasuk didalam pengoperasian boiler dan akan dijelaskan pada

pembahasan selanjutnya. Stacking merupakan proses penumpukana batubara dari kapal laut.

Sedangkan Processing merupakan sistem penanganan batubara dari Silo hingga siap digunakan

di Boiler.

Stacking

Stacking adalah proses pemindahan batubara dari kapal ke Coal Pile. Beberapa istilah

dalam Stacking antara lain

a. Jetty

Jetty merupakan dermaga atau tempat merapat kapal laut pengangkut batubara di PLTU

Paiton Unit 7 dan 8. Kedalaman dermaga ini adalah 18 m dari dasar laut, sehingga

memungkinkan kapal-kapal besar merapat. Pada Unit 7 dan ini ada dua Jetty yaitu jetty A dan

Jetty B . Tiap Jetty mempunyai empat buah Doc Mobil Hopper yang fungsinya untuk

memindahkan batubara dari kapal ke Belt Conveyor. Doc Mobil Hopper dapat diubah-ubah

posissinya sesuai dengan posisi kapal, hal ini dikontrol oleh operator di Coal Unloading Control

building (CUCB).

b. Belt Conveyor

Belt Conveyor berbentuk semacam sabuk besar yang terbuat dari karet yang bergerak

melewati Head Pulley dan Tail Pulley, keduanya berfungsi untuk menggerakkan Belt Conveyor,

serta Tansioning Pulley yang berfungsi sebagai peregang Belt conveyor. Untuk menyangga Belt

Conveyor beserta bobot batubara yang diangkut dipasang Idler pada jarak tertentu diantara

Head Pulley dan Tail Pulley. Idler adalah bantalan berputar yang dilewati oleh Belt Conveyor.

Batubara yang diangkut oleh Conveyor dituangkan dari sebuah bak peluncur (Chute) diujung Tail

Pulley kemudian bergerak menuju ke arah Head Pulley. Biasanya , muatan batubara akan jatuh

ke dalam bak peluncur lainnya yang terletak dibawah Head Pulley untuk diteruskan ke conveyor

lainnya atau masuk ke bak penyimpan. Disetiap belokan antar Conveyor satu denagn yang lain

dihubungkan dengan Transfer House, selain itu pada belt Conveyor ditambahkan juga beberapa

aksesori yang bertujuan untuk meningkatkan fleksibilitasnya, antara lain:

1. Pengambil Sampel

Dilakukan secara otomatis, jika terdeteksi adanya metal pada batubara pengambil sampel

langsung berhenti.

2. Metal Detector

Merupakan alat untuk mendeteksi adanya logam-logam didalam batu bara yang tercampur pada

proses pengiriman.

3. Magnetic Separator

Untuk memisahkan logam-logam yang terkandung dalam batubara pada proses pengiriman.

4. Belt Scale

Untuk mengetahui jumlah tonnase berat batubara yang diangkut oleh Belt Conveyor.

5. Dust Supasion

Berfungsi untuk:

- Air Polution kontroller

- Menyemprot ait pada batubara

- Menghemat batubara agar tidak menjadi debu

- Menghalangi terjadinya percikan api akibat debu panas dari batubara.

c. Reclaiming

Reclaming adalah proses pengambilan batubara dari Coal Pile dan menyalurkan ke Silo.

Beberapa istilah dalam reclaiming antara lain:

d. Coal Pile

Terdapat empat daerah Coal Pile, berturut-turut dari utara ke selatan yaitu:

1. Inactive

- Area : 57562 m2

- Height : 17 m

- Perimeter Length : 1176 m

- Length of the toe : 21 m

- Usable Volume : 768638 m3

- Bedding Coal volume : 28781 m3

- Total capacty in tonnage adalah

(768638 + 28781) x 0.83 = 66185t tonnes- Maximum working capacity in tonnage adalah 768638 x 0.83 = 637969t

2. Aktif ‘A’

- Area : 10260 m2

- Height : 9m






(59076 + 5130) x 0.83 = 53290t tonnes- Maximum working capacity in tonnage adalah

59076 x 0.83 = 49033 t

3. Aktif ‘B’

- Area : 10184 m2

- Height : 9 m






( 58068 + 5092 ) x 0.83 = 52871t tons- Maximum working capacity in tonnage adalah

58608 x 0.83 = 48644t

4. Aktif ‘C’

- Area : 10184 m2

- Height : 9 m






( 58068 + 5092 ) x 0.83 = 52871t tons- Maximum working capacity in tonnage adalah

58608 x 0.83 = 48644t

5. Aktif ‘D’

- Area : 6992m2

- Height : 9 m






(37008 + 5092 ) x 0.83 = 40504 t tons

- Maximum working capacity in tonnage adalah

37008 x 0.83 = 30716t

6. Summary:

- Total tonnage of bedding coal : 39395 tonnes

- Total Volume of all 4 aktif stockpiles : 177037 tonnes

- Total Volume of inaktif stockpiles : 637969 tonnes

- Theoreticaal maximum total : 854401 tonnes

Di Coal Pile, proses penimbunan dan pengambilan batubara dilakukan dengan alat yang

disebut Stacker/Reklaimer. Alat ini merupakan sebuah konveyor yang kompleks dan terpasang

pada sebuah struktur yang dapat bergerak. Didalam proses penimbunan, stacker menyalurkan

batubara melalui sebuah lengan yang dapat diatur agar selalu diam ditempat, sehingga batubara

yang tumpah melalui lengan itu akan membentuk timbunan yang tinggi , apabila lengan bergerak

maju mundur maka timbunan yang akan dihasilkan menjadi timbunan yang rapi dan memanjang.

Pada saat pengambilan, Reclaiming Bucket pada stacker akan berputar dan mengeruk batubara

yang selanjutnya dituang ke Belt Conveyor untuk dibawa ke instalasi. Seperti halnya proses

penimbunan, Reclaiming Bucket ini dapat juga diatur aagar tetap diam ditempat atau maju

mundur untuk mengeruk batubara.

e. Coal Silo

Terdapat enam buah Coal Silo yaitu A, B, C, D, E dan F. Pengisian Silo dilakukan

dengan menggunakan Belt conveyor yang dihubungkan dengan Tripper, pengopersiannya

dilakukan oleh operator di Coal handling Control Building (CHCB). Silo merupakan bunker tempat

menampung batubara di instalasi yang kemudian digunakan sebagai bahan bakar di boiler.

Volume sebuah silo sebesar 600 ton, pengisian ulang dilakukan setiap volume silo kurang dari 30

– 40%. Dari silo batubara dimasukkan ke Pulverizer dengan menggunakan Coal Feeder,

batubara dari Pulverizer ini yang akan digunakan untuk pembakaran di boiler.

2. BOILER

Dalam power plant, energi secara terus menerus diubah dari satu bentuk ke bentuk lain

untuk menghasilkan listrik. Komponen yang mengawali perubahan dan pengaliran energi disebut

boiler. Definisi boiler sendiri sebagai suatu komponen pada power plant adalah suatu bejana

tertutup yang secara efisien mampu mengubah air menjadi steam dengan bantuan panas dari

proses pembakaran batubara. Jika dioperasikan dengan benar, boiler secara efisien dapat

mengubah air dalam volume yang besar menjadi steam yang sangat panas dalam volume yang

lebih besar lagi.

Jenis boiler yang digunakan pada unit 7 dan 8 adalah Drum Type Boiler, yang

memungkinkan terjadinya sirkulasi sebagian air dalam boiler secara terus menerus.

Pengoperasian Drum Type Boiler yang efisien dan aman sangat tergantung pada sirkulasi air

yang konstan di beberapa komponen steam circuit, diantaranya Economizer, Steam Drum dan

Boiler Water Circulaating Pump.

a. Economizer

Economizer berfungsi untuk meningkatkan temperatur air ( pemanasan awal) sebelum

masuk ke boiler untuk selanjutnya dialirkan ke steam drum, komponen ini berada dalam boiler

yang terdiri dari rangkaian pipa-pipa (tubes) yang menerima air dari inlet.

Sumber panas yang diperlukan oleh alat tersebut berasal dari gas buang dalam boiler. Air

mengalir dalam pipa–pipa, sementara diluar mengalir gas panas yang berasal dari hasil

pembakaran boiler. Selanjutnya steam panas tersebut dimanfaatkan untuk memanaskan air

sehingga temperaturnya meningkat.

Penggunaan Economizer untuk pemanasan awal sangatlah penting, karena:

1. Hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi boiler secara keseluruhan, karena panas yang ada

pada steam bisa dimanfaatkan untuk melakukan usaha.

2. Dengan memanaskan air sebelum air diubah menjadi steam di Boiler, berarti mempermudah

kerja Boiler, hanya sedikit saja panas yang perlu ditambahkan.

3. Pemanasan air hanya akan mengurangi Thermal Shock pada Boiler.

b. Steam Drum

Berfungsi untuk menyimpan air dalam volume yang besar dan untuk memisahkan uap

dari air setelah proses pemanasan yang terjadi dalam Boiler. Secara umunm, ada empat jenis

pipa sambungan dasar yang berhubungan dengan Steam Drum, yaitu:

Berfungsi mengalirkan air dari Economizer ke Distribution Pipe yang panjangnya sama persis

dengan Steam Drum. Distribute Pipe berfungsi mengalirkan air dari Economizer secara merata

keseluruh bagian Steam Drum.

atau Pipa turun

Ditempatkan disepanjang bagian dasar Steam Drum dengan jarak yang sama antara yang satu

dengan yang lainnya. Pipa-pipa ini mengalirkan air dari Steam Drum menuju Boiler Circulating

Pump. Boiler Water Circulating Pump (BWCP) digunakan untuk memompa air dari Downcomer

dan mensirkulasikannya menuju Waterwall yang kemudian air tersebut dipanaskan oleh

pembakaran di Boiler dan dikirim kembali ke Steam Drum.

Terletak dikedua sisi Steam Drum dan merupakan pipa-pipa kecil yang berderet vertikal dalam

Boiler, setiap pipa disambung satu sama lain agar membentuk selubung yang kontinu dalam

Boiler. Konstruksi seperti ini disebut konstruksi membran. Waterwall bertugas menerima dan

mengalirkan air dari Boiler Circulating Pump kemudian dipanaskan dalam Boiler dan dialirkan ke

Steam Drum

Merupakan sambungan terakhir, diletakkan dibagian atas Steam Drum untuk memungkinkan

Saturated Steam keluar dari Steam Drum menuju Superheater.

Dalam Steam Drum, Saturated Steam akan dipisahkan dan diteruskan untuk pemanasan

lebih lanjut di Superheater, sedangkan airnya tetap berada dalam Steam drum dan dialirkan ke

Down Comer, dari sini proses akan dimulai lagi.

Selain pipa tersebut, juga terdapat Blowdown Pipa yang letaknya dibagian bawah Steam

Drum, tepat dibawah permukaan air. Saat air berubah menjadi uap, kotoran-kotoran air akan

tetap tinggal di air dalam Steam Drum. Jika konsentrasi kotoran tersebut menjadi tinggi,

kemurnian steam yang keluar dari Steam Drum akan terpengaruh dan akan terbawa ke Super

Heater ataupun ke Turbin. Pipa Blowdown akan menghilangkan sebagian kotoran air Boiler dari

permukaan Steam Drum, dan mengalirkannya sehingga dapat mengurangi konsentrasi kotoran

dalam air Boiler, dan pada akhirnya dapat menjaga Super Heater dan Turbin tetap bersih.

3. HEATER

a. Superheater

Superheater merupakan kumpulan pipa Boiler yang terletak dijalan aliran gas panas hasil

pembakaran. Panas dari gas ini dipindahkan ke Saturated Steam yang ada dalam pipa

Superheater, sehingga berubah menjadi Super Heated Steam.

Superheater ini ada dua bagian, yaitu Primary Superheater dan Secondary Superheater.

Primary Superheater merupakan pemanas pertama yang dilewati oleh Saturate Steam setelah

keluar dari Steam drum, setelah itu baru melewati Secondary Superheater dan menjadi Super

Heated Steam. SH Steam akan dialirkan untuk memutar High Presure Turbin, dan kemudian

tekanan dan temperaturnya akan turun.

b. Re-Heater

Setelah tekanan dan temperatur SH Steam turun maka SH Steam tersebut akan

dikembalikan ke Boiler untuk pemanasan ulang. Pemanasan ulang ini berlangsung di bagian

Boiler yang disebut Re-Heater yang merupakan kumpulan pipa Boiler yang diberi panas dari gas

pembakaran seperti Superheater. Jadi Re-Heater berfungsi untuk menaikkan temperatur SH

Steam tanpa mempengaruhi tekanannya. Di bagian Re Heater, SH Steam akan dikembalikan

untuk memutar Intermediate Presure Turbine(IP) dan Low Presure Turbine (LP).

Air Pre-Heater

Air Pre-Heater adalah instrument yang sistem kerjanya berputar dengan putaran rendah

dan berfungsi untuk memanasi udara pembakaran sebelum dikirim ke Furnace. Pemanas Udara

pembakaran tersebut diambil dari gas buang hasil pembakaran dari Furnace yang dialirkan

melalui Air Pre-Heater sebelum dibuang ke Chimney.

4. FEED WATER HEATER

Terdapat 8 Feed Water Heater, yaitu:

a. Feed Water heater 1

Terletak dibagian bawah Condensor, fungsinya untuk memanaskan air yang keluar dari

Condensor. Panas yang digunakan berasal dari extration LP Turbine.

b. Feed Water Heater 2, 3, dan 4

Fungsinya untuk memanaskan air sebelum air memasuki Daerator. Panas yang digunakan

berasal dari extration LP Turbine.

c. Feed Water Heater 5

Terletak diatas Daerator. Panas yang digunakan berasal dari extration IP Turbine.

d. Feed Wter Heater 6 A-B, 7 A-B dan 8 A-B

Fungsinya untuk memanaskan air yang akan masuk ke Economizer, untuk FW Heater 6 A-B dan

7 A-B panas yang digunakan berasal dari extration IP Turbine sedangkan untuk FW Heater 8 A-B

panas yang digunakan berasal dari extration HP Turbine.

5. FURNACE

Ada empat syarat pembakaran yaitu bahan bakar, oksigen, panas dan reaksi kimia.

Akan tetapi untuk pembakan di Boiler perlu adanya syarat tambahan agar pembakaran di dalam

Boiler bekerja dengan efisien yaitu turbulensi dan waktu. Waktu yang cukup harus diupayakan

agar campuran yang mudah terbakar dapat terbakar seluruhnya. Aliran bahan bakar dalam

Boiler harus cukup lambat untuk memberikan cukup waktu untuk pembakaran sempurna, kalau

tidak bahan yang mudah terbakar akan terkumpul dalam ketel atau cerobong dan menimbulkan

bahaya ledakan. Bahaya ledakan dicegah dengan perancangan Boiler yang tepat, Boiler harus

cukup besar untuk memperlambat aliran udara, sehingga sebelum meninggalkan Boiler bahan

bakar dapat terbakar dengan sempurna.

a. ID Fan, FD Fan dan PA 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 batubara (Pulverizer) kemudian bersama-sama dengan serbuk

batubara dialirkan ke Furnace untuk dibakar (reaksi kimia). Bercampurnya batubara dan udara

dibantu oleh Dumper tetap yaitu pengatur pengaduk udara sehingga menimbulkan turbulensi

yang memungkinkan terjadinya pembakaran yang efisien. Turbulensi mengacu pada gerakan

udara didalam 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 yang negatif atau dibawah

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 kipas tarikan seimbang.

b. Pulverizer

Bongkahan – bongkahan batubara yang seperti batu harus dihancurkan menjadi butiran-

butiran halus agar batubara mudah tercampur dengan udara. Pulverizer adalah alat untuk

menggiling batubara sehingga menjadi halus dan kemudian bersama dengan udara primer akan

dialirkan ke Furnace. Fungsi lain dari Pulverizer adalah untuk mengeringkan batubara sehingga

mudah dihaluskan dan dibakar, dan untuk mengklasifikasikan atau menyaring batubara untuk

memastikan bahwa batubara yang masuk ke dalam Boiler benar-benar halus. Batubara yang

tidak tergiling akan keluar melalui sebuah lubang dan ditampung di Pyrites Hopper dan

kemudian dibuang.

Dalam penggunaan Pulverizer yang perlu diperhatikan adalah temperatur dari udara

primer, temperatur yang terlalu tinggi dapat menyalakan batubara dari dalam Pulverizer dan

menyebabkan ledakan. Jika temperatur terlalu rendah, batubara tidak bisa kering benar dan

sulit dihaluskan. Temperatur idealnya kira-kira 650C.

Pulverizer dilengkapi dengan Feeder (alat pengisi batubara) yang letaknya diatas

Pulverizer, berfungsi untuk menyuplai sejumlah batubara sesuai dengan kebutuhaan. Feeder ini

mendapat suplai batubar dari penampung batubara yang disebut Silo (Coal Bunker).

c. Ignitor

Panas yang diperlukan untuk pembakaran disediakan oleh Ignitor. Begitu pembakaran

dimulai, bahan bakar yang terbakar akan memasok panas yang cukup untuk menyalakan bahan

bakar baru yang memasuki Boiler dan Ignitor dapat dimatikan.

6. TURBINE

Konversi energi terjadi pada Turbine Blades, Turbin mempunyai susunan Blade bergerak

berselang seling dengan Blade tetap. Steam akan masuk ke Turbin dan dialirkan langsung ke

Turbin Blades, Blades bergerak dan bekerja untuk mengubah energi thermal dalam Steam

menjadi energi mekanis berotasi, yang menyebabakan rotor Turbin berputar, perputaran rotor ini

akan menggerakkkan Generator dan akhirnya energi mekanik menjadi energi listrik.

Hubungan peralatan serta prinsip kerja dari Turbin ditunjukkan pada gambar. Bagian – bagian

dari Turbin:

a. Nozel

Berfungsi untuk merubah energi (pipa pancar) potensial menjadi energi kinetik dari steam.

b. Blades

Berfungsi untuk merubah tenaga kecepatn menjadi tenaga putar

c. Disck (roda turbin)

Berfungsi untuk meneruskan tenaga putar turbin kepada pesawat yang digerakkan. Tenaga

yang dihasilkan adalah tenaga makanis steam.

Prinsip Kerja dari Turbin

Jadi prinsip kerja Turbin adalah tenaga potensial steam diubah menjadi tanaga kinetis pada

Nozel dan tenaga kinetis ini diubah menjadi tenaga putar pada Blade, dengan melalui Disck

tenaga putar diubah menjadi tenaga mekanis pada poros.

7. CONDENSER

Setelah LP Turbin diputar steam kemudian steam akan mengalir menuju Condenser

untuk didinginkan dan berubah menjadi air. Condenser ada dua 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 Condensaate Hot Well. Air laut selain berfungsi sebagai media heat

transfer juga berfungsi untuk mendinginkan kondenser juga mendinginkan Closed Cooling

System (air pendingin). Closed Cooling System ini mendinginkan berbagai peralatan 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. Condenser 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.

8. POLISHER

Dari Condensate Hot Well, condensate water akan dipompa oleh condensate pump

menuju Polisher. Condesate pumpnya ada tiga, dua aktif dan satu stand by dengan kapasitas

tiap pompa sebesar 50%. Di polisher terdapat reksin kation dan anion, resin ini berfungsi

sebagai:

1. Resin kation : mengikat ion negatif penyebab korosi .

2. Resin anion : mengikat ion positif penyebab kerak atau scale.

Ion- ion tersebuit diikat oleh resin dalam Polisher untuk memurnikan air yang masuk ke Boiler.

Parameter ion-ion itu dapat diukur dengan melihat nilai conductyvity-nya (normalnya 0.2 ). Jika

nilai conductivity tinggi, bisa berarti dua hal:

1. Terdapat kebocoran air laut di dalam Polisher , terdeteksi dengan Leak Detector.

2. Resin telah jenuh dan harus diregenerasi. Regenerasi resin dapat menggunakan :

- Resin Kation : menggunakan asam kuat ( H2SO4)

- Resin anion : menggunakan basa (NaOH)

Dari Polisher, air dipanaskan di Feed water Heater 2,3 dan 4 dengan sebelumnya diinjeksi

ammonia untuk meningkatkan pH (pH ideal = 9 - 9.5) agar sodium dari air hilang karena

sodium akan mengakibatkan kerusakan pada material Boiler . Setelah itu baru ke Feed Water

Heater 5 di Daerator.

9. DAERATOR

Berfungsi untuk menyerap atau menghilangkan gas – gas yang terkandung pada air

pengisi Boiler, terutama gas O2, karena gas ini akan menimbulkan korosi. Gas – gas lain yang

cukup berbahya adalah karbon dioksida (CO2). Gas O2 dan CO2 akan bereaksi dengan meterial

Boiler dan menimbulkan korosi yang sangat merugikan.

Prinsip kerjanya air yang masih mengandung O2 dan CO2 disemprotkan ke Steam

Daerator, sehingga gas-gas tersebut diserap secara thermis dan dikeluarkan melalui valve

pelepas udara/gas. Selain itu Daerator juga dapat menaikkan temperatur air pengisi Boiler

(sampai 162 0C). Penempatan posisi Daerator yang tinggi memungkinkan pemberian suction

heat yang cukup untuk Feed Water Pump. Dari Daerator air akan dipompa dengan tiga feed

water pump, dua pompa yang tenaganya dari extraction IP Turbin disebut Turbine Driven Pump

dan satu pompa yang digerakkan oleh motor disebut Motor Driven Pump, dimana kapasitas tiap

pompa 100% menuju Feed Water Heater 6, 7 ,8 A-B dan akan menuju ke Economizer terus ke

Steam Drum.

10. GENERATOR

Generator adalah alat untuk membangkitkan listrik, generator sendiri terdiri dari stator

dan rotor. Rotor dihubungkan dengan shaft turbin sehingga berputar bersam-sama. Stator bars di

dalam sebuah generator membawa arus hubungan output pembangkit. Arus Direct Current (DC)

dialirkan melalui Brush Gear yang langsung bersentuhan dengan slip ring yang dipasang jadi

satu dengan rotor sehingga akan timbul medan magnet (flux). Jika rotor berputar , medan

magnet tersebut memotong kumparan di stator sehingga pada ujung-ujung kumparan stator

timbul tegangan listrik. Untuk penyediaan arus listrik Generator diambilkan arus DC dari luar .

Setelah sesaat generator timbul tegangan, sehingga melalui exitasi transformer arus AC akan

disearahkan oleh rectifier dan arus DC akan kembali ke Generator, proses ini disebut dengan

Self Excitation. Dalam sistem tenaga, disamping Generator menyuplai listrik ke jaringan extra

tinggi 500 KV, juga dipakai untuk pemakaian sendiri dimana tegangan output Generator

diturunkan melalui transformer sesuai dengan kebutuhan. Untuk kebutuhan saat start diambilkan

dari 150 KV line. Untuk sistem tegangan ekstra tinggi tenaga listrik yang dihasilkan oleh Power

Plant disuply ke jaringan sebesar 500 KV dan selanjutnya oleh beberapa transformer

tegangannya diturunkan sesuai dengan kebutuhan.

From : Dosen Sistem Kontrol Pembangkit STT-PLN ( Ir. Suroso )

prinsip kerja coal fired steam power plant

Documents