sistem energi konvensionalkuliah.itera.ac.id/pluginfile.php/88630/mod_resource/content/1... · fire...

40
TEKNOLOGI ENERGI KONVENSIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK SISTEM ENERGI Guna Bangun Persada, S.T., M.Eng. JurusanTeknologi Produksi dan Industri Program Studi Teknik Sistem Energi

Upload: others

Post on 05-May-2020

47 views

Category:

Documents


17 download

TRANSCRIPT

TEKNOLOGI ENERGI KONVENSIONAL

PROGRAM STUDI TEKNIK SISTEM ENERGI

Guna Bangun Persada, S.T., M.Eng.JurusanTeknologi Produksi dan IndustriProgram Studi Teknik Sistem Energi

LayoutPLTU

PLTG

PLTD

PLTU

PLTU

PLTU (Pusat Listrik Tenaga Uap).

Pusat atau Pembangkit ini memiliki alat pembakaran yangdinamakan dengan Boiler sehingga dihasilkan uap panas kering(steam) yang akan digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin.

Sudu-sudu turbin yang berputar akan memutar poros turbin yangterhubung langsung dengan poros generator, sehingga akanmenghasilkan energi listrik.

Seperti yang kita ketahui bahwa generator berfungsi untukmengubah energi mekanik (poros turbin yang berputar) menjadienergi listrik yang nantinya akan disalurkan ke gardu induk melaluitransformator.

BOILER(Ketel Uap)

Pengertian Boiler

BOILER adalah kombinasi antarasistem dan peralatan yg dipakai untukperubahan energi kimia bahan bakarmenjadi energi termal dan pemindahanenergi termal yang dihasilkan itu kefluida kerja sehingga berubah dari airmenjadi uap.

Proses konversi energi kimia bahanbakar menjadi energi termal (heatgeneration) berlangsung di daerahtungku dengan bantuan alat pembakarbahan bakar.

Proses pemindahan energi termal kefluida kerja (heat transfer) berlangsungpada bagian-bagian utama Pembangkituap.

KlasifikasiBOILER

Berdasarkan tipe pipa, Boiler terbagi menjadi 2 yaitu :

Boiler Pipa Api

Boiler Pipa Air

KlasifikasiBOILER

Fire Tube Boiler (Ketel Uap Pipa Api)

Api dan gas panas hasilpembakaran melintas di dalamtube, sedangkan air/uap berada di luar tube di dalam bejana. Untukmengurangi tebal bejana, penggunaan dibatasi :

- Tek. uap maks: 17 bar, operasional: 10 bar

- Diameter : 8 ft.

KlasifikasiBOILER

Water Tube Boiler (Ketel Uap Pipa Air)

Api dan gas panas hasil pembakaranmelintas di luar tube, sedangkanair/uap mengalir di dalam tube. Cocoksekali dipakai untuk pembangkit uapberkapasitas besar dan bertekanantinggi :

- Tek. : 45 s/d 140 atm (jenis pipa air biasa)

: 350 atm (jenis superkritis)

- produksi uap : s/d 2100 ton/jam

- diameter pipa : 2 hingga 4 inch

BOILERPLTU

Boiler merupakan suatu alat untuk menghasilkan uap pada tekanan dan temperatur tinggi (superheated vapor).

Perubahan dari fase cair menjadi uap dilakukan denganmemanfaatkan energi panas yang didapatkan dari pembakaranbahan bakar.

Boiler pada PLTU Semarang menggunakan minyak residu ataubiasa disebut MFO (Marine Fuel Oil) sebagai bahan bakarutamanya. Sedangkan bahan bakar pendukung adalah solar ataubiasa disebut HSD (High Speed Diesel), dimana solar ini digunakanhanya sebagai pemantik awal (ignition) untuk membakar MFO.

Penyaluran panas dari bahan bakar ke air demin dapat terjadisecara radiasi, dan konveksi.

BOILERPLTU

Komponen Utama dan Pendukung Boiler

Dinding boiler terdiri dari tubes / pipa-pipa yang disatukan oleh membran, oleh karena itudisebut dengan wall tube.

.

SKEMADIAGRAM

BOILER

SiklusPLTU

SiklusPLTU

1. Stack 2. Boiler 3. FD Fan 4. Air Heater 5. Steam Drum 6. Primary Superheater 7. Economizer 8. Header 9. Water Wall 10. Secondary Superheater 11. Reheater 12. Wind Box 13. HP Turbine 14. IP Turbine 15. LP Turbine 16. Generator 17. Condenser 18. MFO Tank 19. MFO Pump 20. MFO Heater 21. Burner 22. Circulating Water Pump 23. Desalination Plant 24. Distillate Water Pump 25. Make Up Water Tank 26. Make Up Water Pump 27. Demin Water Tank 28. Demin Water Pump 29. Condensate Pump 30. LP Heater 31. Deaerator 32. Boiler Feed Pump 33. HP Heater 34. 18 kV/150kV Switch Yard 35. Transmission

Prinsip Kerja

PLTU

KONVERSI ENERGI

Dalam PLTU, energi primer berupa bahan bakar(batubara/minyak/gas) dikonversikan menjadi listrik (energisekunder), dengan tahapan sbb:

Pertama, energi kimia dlm bahan bakar dikonvesikan menjadienergi panas dalam ruang bakar boiler, dlm proses pembakaran.

Kedua, energi panas tersebut selanjutnya dikonversikan menjadienergi dalam uap (entalpi) di boiler, melalui proses perpindahanpanas

Prinsip Kerja

PLTU

Ketiga, energi dalam uap (entalpi) selanjutnya dikonversikanmenjadi energi mekanik / berupa putaran pada turbin uap.

Terakhir, energi mekanik dari turbin uap dikonversikan menjadienergi listrik pada generator.

SIKSLUSAIR

DAN UAP

Air dipompakan masuk kedalam boiler

Bahan Bakar disemprotkan kedalam ruang bakar bersama udara

pembakaran

Bahan bakar dan udara pembakaran tsb dinyalakan dalam ruang

bakar

Hasil pembakaran dari bahan bakar tsb merubah energi kimia

yang terkandung dlm bahan bakar menjadi energi panas

SIKSLUSAIR

DAN UAP

Energi panas hasil pembakaran tsb dipindahkan ke air yang adadalam pipa-pipa boiler (secara radiasi, konveksi dan konduksi), shgair berubah menjadi uap dg suhu dan tekanan tertentu.

Udara pembakaran yang dimasukkan kedalam ruang bakar untukmensuplai oksigen yang diperlukan dlm proses pembakaran.

Udara ini disuplai dg menggunakan Forced Draft Fan dan Induced Draft Fan.

Gas buang hasil sisa pembakaran yang masih mempunyai suhuyang tinggi selanjutnya dimanfaatkan untuk :

-Menaikkan suhu uap pada Super-Heater (SH)

-Menaikkan suhu uap pada Reheater (RH)

-Menaikkan suhu air pengisi masuk boiler pada Economizer (Eco)

-Menaikkan suhu udara pembakaran yang masuk keruangbakar pada Air Heater (AH)

SIKSLUSAIR

DAN UAP

Selanjutnya gas buang ini disalurkan ke cerobong untuk dibuang, namun sebelum disalurkan ke cerobong, perlu dikendalikansuhunya agar jangan terlalu rendah yang dapat berakibatcepatnya laju korosi pada elemen AH sisi dingin. Disamping ituuntuk mencagah pencemaran lingkungan, abu terbang (fly ash) yang terkandung dalam gas buang perlu ditangkap dalamElectrostatic Precipitator (EP)

Uap dari boiler dinaikkan suhunya pd SH dimasukkan ke High Pressure (HP) Turbin.

Uap dari HP turbine, dimasukkan ke RH untuk dinaikkan suhunyasebelum di masukkan ke Intermediate Pressure (IP) Turbin.

Uap dari IP turbine langsung dimasukkan ke Low Pressure (LP) Turbin.

Di dalam turbin-turbin inilah energi dalam uap / entalpidikonversikan menjadi energi mekanik.

SIKSLUSAIR

DAN UAP

Dari LP turbin, uap bekas dimasukkan ke kondensor untukdiembunkan / diubah menjadi air kembali dan ditampung di hotwell.

Dari hotwell air kondensat melalui pemanas awal tekanan rendahmenuju deaerator / tanki pengisi.

Dari tanki deaerator, air pengisi ketel dipompa dg pompa pengisimenuju drum boiler melalui economizer.

KelebihanPLTU

1. Dapat dioperasikan menggunakan berbagai jenis bahanbakar (padat, cair dan gas).

2. Dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi

3. Dapat dioperasikan dengan berbagai mode pembebanan

4. Kontinyuitas operasinya tinggi

5. Usia pakai (life time) relatif lama

PLTG

PrinsipDasar

PrinsipDasar

TURBINGAS

Termasuk kedalam golongan mesin penggerak denganpembakaran didalam ( Internal Combustion Engine ).

Mempunyai bagian bagian utama: Kompressor, Ruang Bakar dan Turbin

CARA KERJA

TURBINGAS

Udara atmosfir dihisap masuk dan dikompressi didalamkompressor sampai tekanan tertentu, kemudian dialirkan masukkedalam ruang bakar.

Didalam ruang bakar, bahan bakar dibakar sehingga udara tadimemuai dan keluar ruang bakar dengan kecepatan yang tinggi.

Udara / gas panas dengan kecepatan tinggi masuk kedalam turbin, sehingga mampu mendorong sudu sudu turbin untuk berputar.

Gas panas keluar turbin dibuang ke udara atau dimanfaatkanuntuk diambil energinya guna membangkitkan uap atau lainnya.

Tenaga yang diperoleh didalam turbine sebagian besar digunakanuntuk memutar kompressor dan sisanya untuk memutargenerator listrik atau peralatan lainnya.

KelebihanPLTG

Ringan

Waktu start yang relatif singkat.

Tidak memerlukan air pendingin.

Masa Pembangunan yang pendek. (1-2 tahun)

Harga Lebih Murah. Karena Package (transportasi mudah, pekerjaan sipil murah, pemasangan cepat)

Bisa di remote (dikendalikan dari jauh)

Dapat ditempatkan disegala lokasi. Membutuhkan sedikitruang/tanah. (Mobile)

Keandalan tinggi, karena alat bantunya sedikit sehinggakemungkinan kerusakannya juga kecil.

Memungkinkan untuk blackout start (start tanpa bantuan dariluar)

KelemahanPLTG

Kapasitas kecil. Maksimum sekitar 200 MW

Effisiensi rendah. (25-32%)

Umurnya pendek.

Harga bahan bakarnya tinggi, karena memerlukan bahan bakardengan kualitas tinggi.

Daya mampunya sangat dipengaruhi oleh kondisi udara atmosfir.

Biaya pemeliharaan/Harga sparepartnya mahal.

COMBINED CYCLE

Siklus gabungan antara siklus turbin gas atau siklus Brayton dengansiklus turbin uap atau siklus Rankine dikenal dengan siklus kombinasi

Didalam siklus ini gas bekas keluar turbin gas yang suhunya masihtinggi dimanfaatkan lagi untuk membangkitkan uap didalampembangkit uap yang dikenal dengan nama “Heat Recovery SteamGenerator” yang disingkat HRSG. Uap yang diperoleh digunakanuntuk menggerakkan turbin guna menghasilkan tenaga untukmenggerakkan generator listrik atau peralatan lainnya. Selanjutnyauap bekas keluar turbin diembunkan didalam kondensor dandipompakan kembali kedalam HRSG. Untuk menambah effektivitaspenyerapan kalor didalam HRSG tekanan uap dibuat bertingkat

PLTD

SistemKerjaPLTD

1. Tangki penyimpanan bahanbaker.

2. Penyaring bahan bakar.

3. Tangki penyimpanan bahanbakar sementara (bahan bakaryang disaring).

4. Pengabut.

5. Mesin diesel.

6. Turbo charger.7. Penyaring gas pembuangan.8. Tempat pembuangan gas (bahan bakaryang disaring).9. Generator.10. Trafo.11. Saluran transmisi.

SistemKerjaPLTD

Tujuan supercharging adalah menaikkan jumlah udara di dalam silinderagar jumlah bahan bakar juga bisa dinaikkan. Sehingga menaikkan dayadari mesin.

SistemKerjaPLTD

Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah Pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover merupakan peralatan yang mempunyaifungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untukmemutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mulaPLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakanuntuk memutar rotor generator.

SistemKerjaPLTD

KelebihanPLTD

Penggunaan bahan bakar menentukan tingkat efisiensi pembakaran dan prosesnya.

Lokasi bisa dimana saja (pantai sampai pegunungan) dengan kapasitas bisadisesuaikan, malahan di desa terpencil dengan pengguna sedikit,

Respon beban cepat sehingga bagus buat beban puncak (18.00-22.00), start up cepat

Effisiensi tinggi

Investasi murah, cepat konstruksinya, cocok untuk daerah yang tidak ada air

Plan layout sederhana.

Sistem bahan bakar sederhana.

Bisa ditempatkan dekat dengan pusat beban.

Bisa distart dengan mudah dan cepat dan dibebani dalam waktu singkat.

Tidak ada stand-by losses.

Tidak memerlukan air pendingin yang banyak.

Cara pengoprasian mudah dan memerlukan operator yang sedikit.

KelemahanPLTD

Tidak ramah lingkungan,kapasitas bisa hanya sampai puluhan MW

Tidak cocok jg untuk base load (beban dasar/harian)

Harga solar mahal ( solar sebagai bahan bakar utama PLTD ).

Biaya pelumas tinggi.

Tidak bisa dibebani overload pada waktu yang panjang.

Kapasitas PLTD kecil.

TUGAS Silahkan masing-masing dari anda membuat resume dari

perkuliahan minggu ini. Tulis tangan di 1 lembar kertas A4 HVS.

Dikumpulkan maksimal pada hari Jum’at, 6 September 2019 pukul15.00 di D305.

Referensi

Marsudi, Djiteng (2005), “Pembangkitan Energi Listrik”. Jakarta: Erlangga

Zuhal (1995), “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama

Kadir, Abdul (2010), “Pembangkit Tenaga Listrik”. Jakarta: Universitas Indonesia

Modul Perkuliahan STT-PLN Jakarta

“Katakanlah pada Dunia Apa yang Hendak Anda lakukan, Tetapi Pertama-tama Tunjukkan Hal Itu”. – Nappoleon Hill

SEKIAN DAN

TERIMAKASIH