Konsep materi tugas presentasi steam generator SPTU

1. Siklus rankine Sederhana (jelasin tiap komponen secara singkat dan hakekatnya dalam sistem)2. Steam Generator (secara spesifik)

a. Klasifikasi penggunaanb. Klasifikasi jenis aliran dalam pipac. Ekonomiserd. Superheatere. Reheaterf. Kontrol Steam Generator (ada 8)g. Air Preheaterh. Evaporationi. Boiler Blowdown

Siklus Rankine Sederhana

Siklus rankine merupakan dasar dari siklus pembangkit listrik tenaga uap. Terdapat empat komponen utama dari siklus rankine sederhana, yaitu Steam generator/boiler, generator, kondenser, dan pompa. Siklus rankine dapat dilihat pada Gambar berikut.

Pada sebuah pembangkit listrik tenaga uap, Boiler atau steam generator menghasilkan uap panas bertekanan tinggi. Pada steam generator, terjadi perubahan fase fluida kerja dari fase cair menjadi fase uap. Pengubahan fase dari fase cair menjadi fase gas ini membutuhkan panas dari luar. Panas ini dapat diperoleh dari pembakaran batu bara, tenaga matahari, atau reaksi nuklir. Uap air panas dan bertekanan tinggi kemudian akan memutar poros turbin yang dihubungkan dengan generator akan berputar sehingga menghasilkan daya listrik. Cairan yang akan diubah menjadi uap ini diperoleh dengan memompakan fluida kerja dari kondenser. Uap yang dihasilkan setelah keluar dari turbin adalah uap jenuh bertekanan rendah yang kemudian akan memasuki kondenser. Pada kondenser terjadi perubahan fasa dari gas menjadi cair. Untuk mengubah uap ini menjadi cair, maka diperlukan pendinginan dengan menggunakan air dingin. Air dingin ini dapat menyerap panas dari uap tersebut sehingga menjadi cair. Air ini disuplai oleh cooling tower. Setelah uap ini menjadi cair, maka air ini akan dipompakan ke boiler, dan siklus akan berlanjut

Pada siklus rankine ideal, panas yang terbuang yang terjadi antara pada pipa saluran antar komponen dengan lingkungan dan perubahan energi kinetik dan energi potensial diabaikan. Bila masingmasing komponen dianggap beroperasi pada steady state, maka dengan menggunakan hukum konservasi massa dan energi dapat dibuat persamaan yang menyatakan perpindahan energi pada masing-masing komponen siklus Rankine.

Turbin

Uap yang berasal dari boiler dengan temperatur dan tekanan yang tinggi mengalami ekspansi untuk menghasilkan kerja dan kemudian dialirkan menuju kondenser pada tekanan yang relatif rendah. Dengan mengabaikan perpindahan panas dengan lingkungan sekitar, maka dengan persamaan neraca massa dan energi diperoleh persamaan kerja per satuan massa yang mengalir yaitu:

Wtm=h1-h2 (1)

dimana madalah laju aliran massa dari fluida kerja, Wtadalah kerja yang dihasilkan turbin per satuan waktu, h1adalah entalpi fluida kerja sebelum memasuki turbin dan h2adalah entalpi fluida kerja saat keluar dari turbin.

Kondenser

Di dalam kondenser terjadi perpindahan panas sehingga uap dapat berubah fase menjadi cair. Perpindahan panas ini terjadi antara uap dengan air dingin yang berasal dari cooling tower. Uap mengalami penurunan temperatur hingga menjadi cair, sedangkan air pendingin mengalami kenaikan temperatur dan kemudian kembali ke cooling toweruntuk didinginkan. Dengan neraca massa dan energi maka dapat diperoleh persamaan perpindahan panas yang terjadi pada condenser yaitu:

Qcm=h2-h3 (2)

dimana madalah laju aliran massa dari fluida kerja, Qcadalah laju perpindahan panas yang terjadi di kondenser, h2adalah entalpi fluida kerja sebelum memasuki kondenser dan h2 adalah entalpi fluida kerja saat keluar dari kondenser.

Pompa

Fluida hasil kondensasi yang meniggalkan kondenser akan dipompa menuju boiler dengan tekanan yang lebih tinggi. Dari neraca energi dan neraca massa dapat diperoleh kerja yang perlu diberikan pada pompa, yaitu:

Wpm=h4-h3 (3)

dimana madalah laju aliran massa dari fluida kerja, Wpadalah kerja yang diperlukan pompa per satuan waktu, h3adalah entalpi fluida kerja sebelum memasuki pompa dan h4adalah entalpi fluida kerja saat keluar dari pompa.

Boiler

Pada boiler terjadi perubahan fase pada fluida kerja dari cair menjadi gas. Panas yang dibutuhkan untuk mengubah fluida kerja menjadi gas dapat diperoleh dari persamaan:

Qbm=h1-h4 (4)

dimana madalah laju aliran massa dari fluida kerja, Qbadalah laju perpindahan panas pada boiler, h4 adalah entalpi fluida kerja sebelum memasuki boiler dan h1adalah entalpi fluida kerja saat keluar dari boiler.

Parameter-parameter yang menyatakan performa siklus

Efisiensi termal

Efisiensi termal menyatakan seberapa banyak energi panas (yang dimasukkan ke boiler) yang dikonversikan menjadi kerja netto (kerja turbin dikurangi kerja pompa). Efisiensi termal dinyatakan dengan persamaan:

Efisiensi termal= Wtm-WpmQbm (5)

Heat rate

Heat rate merupakan besarnya energi yang diberikan pada sebuah siklus melalui perpindahan panas per satuan kerja netto yang dihasilkan siklus.

Back work ratio

Back work ratio merupakan ratio dari kerja yang diberikan ke pompa dengan kerja yang dihasilkan oleh turbin. Back work ratio dinyatakan dengan persamaan:

bwr= WpmWtm (6)

Siklus Rankine ideal

Siklus Rankine ideal merupakan siklus dimana tidak terjadi irreversibilitas pada seluruh siklus, tidak adanya penurunan tekanan akibat friksi pada kondenser dan boiler, tidak adanya perpindahan panas pada lingkungan luar, dan proses melalui turbin dan kompresor merupakan proses isentropik. Siklus rankine ideal apabila digambarkan pada diagram T-sterlihat pada gambar berikut.

Diagram T-s siklus Rankine

Proses 1-2: proses ekspansi isentropik oleh fluida kerja yang mengalir melalui turbin dari keadaan uap jenuh menuju tekanan kondeser

Proses 2-3: perpindahan panas oleh fluida kerja sehingga menjadi cair jenuh pada tekanan konstan

Proses 3-4: proses kompresi isentropik fluida kerja menuju boiler

Proses 4-1: perpindahan panas ke fluida kerja pada tekanan konstan menjadi uap jenuh

2.2 Steam Generator

Steam generators dalam suatu PLTU berfungsi untuk menghasilkan dan mengalirkan uap pada debit tertentu dengan temperatur dan tekanan operasi. Steam generators biasa digunakan pada berbagai macam pembangkit listrik. Steam generators sendiri merupakan suatu susunan yang terdiri berbagai macam bagian sepertu tungku, superheater, reheater, evaporator dsb. Boiler atau yang juga disebut evaporatormerupakan bagian dari steam generatorsyang berfungsi untuk merubaha fasa fluida kerja dari cair menjadi uap pada temperatur dan tekanan konstan. Sedangkan condensatormerupakan bagian yang memiliki fungsi berkebalikan dengan evaporator.

Steam generators dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis berdasarkan aplikasi penggunaannya yaitu :

Utility steam generators : Steam Generators jenis ini biasanya digunakan dalam pembangkit listrik. Berdasarkan tekanan fluida kerja yang digunakan, Utility steam generatorsini dapat dibedakan lagi menjadi 2 yaitu subcritical units dan supercritical unit. Subcritical unit steam generators beroperasi pada tekanan antara 130 – 180 bar. Sedangakan Supercritical unit steam generators beroperasi pada tekanan 170 – 180 bar yang menghasilkan uap super panas dengan range temperatur 540 – 560 oC dengan 2 tahapan pemanasan ulang. Karena tekanan operasi berada di atas tekanan kritis, maka tidak terbentuk gelembung atau (bubble) di dalam proses pemanasan. Utility steam generators memiliki debit massa antara 120 – 1300 Kg/s dengan daya keluaran sebesar 125 – 1300 MW.

Industrial steam generators : Industrial steam generators biasanya digunakan pada berbagai macam industri, pabrik rumah sakit dsb. Dari segi ukuran, Industrial steam generators memiliki ukuran yang lebih kecil daripada Utility steam generators. Tekanan operasi dari Industrial steam generators adalah 5 – 105 bar dengan kapasitas uap hingga 125 Kg/s. Pada umumnya, uap yang dihasilkan bukan uap super panas melainkan uap jenuh. Dengan menggunakan panas buangan dari proses industri lain, Industrial steam generators dapat melakukan recovery panas.

Marine steam generators : merupakan steam generators yang digunakan pada kapal laut dan dikendalikan oleh sistem turbin uap. Marine steam generators mengahasilkan uap super panas dengan tekanan 60 – 65 bar dan temperatur 540 oC.

Selain diklasifikasikan sesuai kegunaannya, steam generators juga dapat diklasifikasikan sesuai dengan jenis aliran yang terjadi di dalam pipa yaitu fire tube steam generators dan Water tube steam generators.

Fire tube steam generators

Fire tube steam generators merupakan jenis steam generators dimana aliran di dalam pipa berisi produk pembakaran dengan temperatur tinggi. Pipa tersebut ditenggelamkan di dalam wadah yang berisi. Karena produk pembakaran memiliki temperatur tinggi, maka air di dalam wadah akan menguap yang nantinya diproses untuk memutar turbin.

Fire tube steam generators

Gambar di atas menunjukan skema pemanasan oleh fire tube steam generators. Sebagai bahan bakar, batu bara dimasukkan ke dalam bed secara manual menggunakan sekop. Setelah dilakukan pembakaran batu bara, gas panas yang dihasilkan mengalir menuju pipa yang ditenggelamkan dalam wadah berisi air. Pada tangki flue gas, terdapat suatu fusible plug yang terbuat dari logam campuran yang mudah meleleh. Jika ketinggian air di wadah turun hingga ketinggian tertentu, fusible plug tersebut akan meleleh akibat pemanasan berlebih. Akibatnya, air akan masuk ke dalam tangki untuk memadamkan api.

Selain fusible plug, terdapat katup berpegas yang berfungsi untuk menjaga tekanan steam generators tetap konstan di bawah batas aman. Bila tekanan di dalam steam generators berlebih, katup akan tertekan ke atas sehingga kelebihan uap akan keluar dengan suara berdesis. Katup akan terbuka hingga tekanan mencapai batas aman.

Ketika gas panas mengalir melalui pipa, terjadi suatu pertukaran panas dimana gas panas akan didinginkan sedangkan air akan dipanaskan yang mengakibatkan air mengalami nucleate boiling.Uap yang dihasilkan akan dikeluarkan melalui main stop valve. Sedangkan uap sisanya atau yang disebut auxiliary steam digunakan untuk mengoperasikan injektor air ke dalam wadah. Wadah biasanya diinsulasi dengan asbes dan 85% magnesium untuk mencegah kalor yang terlepas.

Pada jenis oil - fired tube package steam generators, bahan bakar bukan berupa batu bara melainkan oil. Oil disaring menggunakan filter lalu kemudian dipanaskan menggunakan pemanas bertenaga listrik atau uap lalu diinjeksikan ke dalam burner. Udara pembakaran juga disuplai oleh FD fan menuju ke dalam burner. Di dalam burner, oil dibakar kemudian gas panas hasil pembakaran mengalir melalui pipa horizontal 2 tingkat. Tujuan dibentuknya dua tingkat

adalah meningkatkan ekspansi termal dan mengurangi soots yang terbawa. Pada tingkat pertama, gas akan mengalir menuju superheater untuk dinaikkan temperaturnya. Dari superheater, gas mengalir menuju tingkat kedua dimana pada tingkat kedua pipa bersentuhan secara langsung dengan wadah air sehingga uap akan terbentuk.

oil - fired tube package steam generators

Karena tekanan operasinya di atas tekanan atmosfer, maka tangki pembakaran harus diinsulasi dan disegel untuk menghindari terjadinya kebocoran. Jika gas panas hasil pembakaran keluar menuju atmosfer, energi yang dihasilkan oleh steam generators akan menurun. Selain itu, gas tersebut akan menjadi polutan bagi lingkungan.

Pada umumnya, package steam generators memiliki beberapa keuntungan dan kerugian yaitu :

+ Tidak membutuhkan ID Fan karena gas hasil pembakaran akan keluar melalui cerobong asap.

+ Memiliki struktur yang compact / tersusun rapat sehingga perpindahan panas pada area yang besar dapat dihasilkan pada volume ruang pembakaran yang kecil.

+ Membutuhkan tempat yang tidak terlalu luas.

+ Mudah dioperasikan.

+ Biayanya murah.

+ Dapat mengalami perubahan beban pemanasan secara cepat.

- Tekanan operasi terbatas.

- Membutuhkan waktu yang lama dalam pemanasan air menjadi uap.

- Kapasitas uap rendah.

- Nilai efisiensi rendah.

Water Tube Steam Generators

Water Tube Steam Generators dikembangkan agar tekanan operasi beserta kapasitas uapnya dapat ditingkatkan. Peningkatan tekanan maupun kapasitas uap tidak dapat dilakukan pada Hot Tube Steam Generators karena akan membutuhkan biaya yang cukup besar untuk memenuhi kebutuhan seperti penambahan diameter tangki dan ketebalan yang cukup signifikan besarnya. Selain itu, Hot Tube Steam Generators akan rawan mengalami ledakan bila dioperasikan pada tekanan yang cukup tinggi.

Pada Water Tube Steam Generators, air dipanaskan di 3 tempat yaitu economizer, evaporator &superheater. Air yang berasar heater akan memasuki economizerdimana di dalamnya terjadi pertukaran panas antara gas hasil pembakaran dengan air. Pemanasan tersebut akan merubah fasa dari air menjadi uap jenuh dan air jenuh. Dari economizer,campuran 2 fasa tersebut akan memasuki drum dimana akan terjadi pemisahan fasa. Air jenuh akan turun melalui downcomer menuju riser untuk dipanaskan kembali. Uap jenuh akan menuju superheater untuk dipanaskan menjadi uap super panas dengan temperatur yang diinginkan yang kemudian disalurkan menuju turbin tekanan tinggi. Berikut diagram T – S nya bila pressure drop dan pelepasan kalor diabaikan :

Water Tube Steam Generators menggunakan prinsip yang berlawanan jika dibandingkan dengan Hot Tube Steam Generators. Pada Water Tube Steam Generators, pipa dilalui oleh air sedangkan gas pembakaran mengalir di luar pipa. Terdapat 2 jenis Water Tube Steam Generators yaitu :

Straight Tube Boiler : Boiler jenis ini menggunakan pipa lurus yang dimiringkan sekitar 15o terhadap arah horizontal. Air jenuh meninggalkan drum melewati pipa yang dipanaskan oleh gas pembakaran. Di dalam pipa, Air jenuh akan akan mengalami perubahan fasa menjadi fasa uap dan fasa campuran. Fasa campuran akan dikembalikan lagi ke drum melalui riser untuk dipanaskan ulang.

Straight Tube Boiler

Straight Tube Boiler memiliki beberapa kerugian yaitu :

oMembutuhkan rancangan struktur yang teliti dan bahan fabrikasi yang tepat. Jika salah satunya tidak dipenuhi, maka akan mengakibatkan kebocoran.

oTerdapat uap yang terlepas melalui permukaan pipa sehingga dapat mengakibatkan pengurangan kapasitas uap.

Bent Tube Boiler : Bent Tube Boiler diperkenakan pada tahun 1880 untuk mengatasi kerugian yang disebabkan oleh Straight Tube Boiler. Bent Tube Boiler memiliki kemudahan dalam aksesbilitasnya seperti inspeksi, pembersihan dan pemeliharaan. Selain itu, tekanan operasi serta temperatur yang lebih tinggi dapat menghasilkan uap yang lebih kering.

Pada jenis ini bentuk pipanya tidak lurus seperti sebelumnya tetapi memiliki struktur yang bengkok sehingga air jenuh akan melewati pipa tersebut secara radial.

Bent - Tube Boiler

Berikut adalah perbandingan kelebihan dan kekurangan dari Water tube boiler dan Fire tube boiler:

- Keuntungan Water tube boiler:

o Dapat mencapai tekanan tinggi hingga 140 kg/cm2

o Permukaan perpindahan panas yang besar. Sehingga produksi uap dapat dicapai dengan mudah

o Permukaan perpindahan yang besar dapat dicapai dengan penggunaan tubes dengan jumlah yang banyak

o Karena besarnya pergerakan dari air pada tubes, laju perpindahan panas menjadi besar sehingga menghasilkan efisiensi yang lebih besar

- Keuntungan Fire tube boiler:

o Harga yang rendah

o Fluktuasi dari permintaan produsi uap dapat dipenuhi dengan mudah

o Ukuran boiler yang kompak

Kelebihan dan kekurangan water tube dibanding Fire tube boiler:

Kelebihan

- Pembangkitan uap yang lebih cepat akibat kecilnya rasio kandungan air terhadap kandungan uap. Hal ini mampu mencapai temperature uap dalam jangka waktu yang pendek.

- Kapasitas evaporative yang lebih besar, dan jangkauan tekanan uap yang tinggi sekitar 200 bar

- Permukaan pemanasan yang lebih efektif\Efisiensi pembakaran yang lebih tinggi karena kemungkinan pembakaran sempurna dari bahan bakar yang lebih tinggi

- Termal stress pada komponen boiler yang relative lebih kecil akibat adanya sirkulasi dari air

- Boiler mampu di pindahkan dan dikeluarkan dengan mudah sebagai part yang terpisah

- Semua bagian water tube boiler memiliki aksesibilitas yang tinggi untuk dibersihkan,inspeksi, dan perbaikan

Kekurangan

- Kurang cocok untuk penggunaan fluida air yang tidak murni dan air sedimentasi, karena sedikit saja mengandung kerak mampu mempengaruhi umur dari tube

- Membutuhkan perhatian yang tinggi, biaya maintenance yang relative mahal

Ekonomiser

Ekonomiser merupakan perangkat yang berfungsi untuk meningkatkan temparatur feedwater yang baru saja meninggalkan pemanas bertekanan tinggi. Temperaturnya dinaikkan sampai temperatur uap jenuh. Konsep economizer datang karena gas hasil pembakaran dari superheater terakhir (dan atau rehetaer) pada temperatur 370C-54C yang terbuang percuma dapat dikatakan energy loss-nya tinggi, sehingga keluar ide yaitu hasil pembakaran dimanfaatkan untuk memanaskan feedwater. Karena meningkatkan efisiensi dan keuntungan dari segi ekonomi, maka perangat ini disebut "economizer".

Ekonomiser disusun dari pipa, yang umumnya diameternya berukuran 45-70mm dan terbuat dari lilitan vertikal yang menghubungkan antara header inlet dan outlet. Lilitan dipasang dengan selisih jarak 45-50mm, tergantung dengan tipe bahan bakar dan karakteristik abu.

Gambar di bawah menunjukkan susunan lilitan economizer dan profil temperatur pada flue gas dan air yang dipanaskan menuju temperatur saturasi.

Laju perpindahan panas dari flue gas ke feedwater seperti berikut.

Perhitungan selisih temperatur rata-rata sebagai berikut

Jika diasumsikan tidak ada tebal dari pipa, maka persamaanna bisa disederhanakan sebagai berikut:

Untuk mencari koefisien konveksi digunakan hubungan berikut:

Untuk aliran turbulen, maka:

Secara garis besar, susunan pipa pada Economizer seperti pada gambar berikut.

Super heater

Super heater merupakan penukar panas dimana panas ditransferkan ke uap jenuh untuk meningkatkan temperaturnya. Perangkat ini meningkatkan efisiensi keseluruhan siklus. Caranya dengan mengurangi kandungan air dari uap yang keluar dari steam generator, yang menyebabkan efisiensi termal turbin naik.

Pada masa kini, lebih dari 40% dari total panas yang diserap ditujukan untuk memanaskan super heater. Sehingga dibutuhkan permukaan yang luas untuk memanaslanjutkan uap. Super heater diklasifikasikan dalam super heater konveksi, radiasi, dan kombinasi. Hal ini bergantung bagaimana panas ditransfer dari gas ke uap. Urutannya dari konveksi(CSH), radiasi (RSH), dan kombinasi (PSH). Peningkaan temperatur akibat suer heater masing-masing jenis ditunjukkan pada diagram T-s di bawah ini.

Profil temperatur dan balans energi pada CSH sebagai berikut.

Untuk steam generator tekanan menengah, kecepatan yang direkomendasikan sebesar 22m/s. Untuk steam generator tekanan tinggi, 12m.s dan untuk tekanan sangat tinggi sebesar 10m/s.

Super heater dan reheater dibentu dari pipa diameter luarnya berukuran 50-75mm. Semakin kecil diameter, tegangan dari tekanan akan makin rendah. Semakin besar diameter, pressure drop akan lebih kecil dan lebih mudah disusun. Semakin cepat kecepatan gas maka makin besar nilai koefisien konveksinya sehingga perpindahan panasnya semakin baik. Namun konsekuensinya pressure drop akan meningkat.

Gambar di bawah menunjukkan bagaimana jenis super heater jika ditinjau dari temperatur keluarannya.

Gambar di bawah menunjukkan profil temperatur pada PSH

Beberapa jenis lilitan yang digunakan pada super heater sebagai berikut.

Macam konfigurasi super heater sebagai berikut.

Reheater

Desain dari reheater hampir sama dengan super heater. Yang berebda adalah temperaturnya, dimana temperatur reheater hanya sekitar 20-25% dari temperatur super heater. Tegangan dari tekanan lebih kecil sehingga material baja paduan masih diperbolehkan. Gambar di bawah ini menunjukkan profil temperatur dari reheater.

Perpindahan panas pada reheater sebagai berikut.

Kontrol Steam Generator

Guna dari kontrol steam generator adalah untuk menyediakan aliran uap yang dibutuhkan oleh turbin pada tekanan dan temperature yang telah didesain. Variabel-variabel yang dikontrol adalah fuel firing rate, air flow, gas flow distribution, feedwater flow, dan turbine valve setting. Ukuran utama yang mendeskripsikan dari performa pembangkit adalah laju aliran uap, tekanan uap, temperature uap,laju aliran udara primer dan sekunder, fuel firing rate, feedwater flow rate, electrical power output, dan level uap pada steam drum.

• Steam Temperature Control

Kontrol akurat dari temperature pemanas lanjut sangat penting untuk operasi pembangkit daya efisien. Variabel utama yang mempengaruhi temperature pemanas lanjut adalah:

- Temperatur tungku

- Cleanliness of radiant and pendant superheaters

- Temperature gas yang masuk Convective super heaters

- Cleanliness of convective superheater

- Laju aliran massa dari gas yang melewati convective superheater

- Temperature feedwater

- Variasi dari beban pada unit

Gambar skema control sistem tekanan uap

Pengurangan temperature pada uap berakibat pada hilangnya efisiensi pembangkit, misal turunnya 20 oC pada temperature uap berakibat kenaikan 1% pada heat rate yang dibutuhkan. Sebaliknya kenaikan temperature uap diatas desain menyebabkan overheating dan kegagalan dari superheater dan reheater tubes dan sudu turbin.

1. Combined radiant convective superheaters

Radiant dan convectives superheaters disusun agar mendapatkan temperature uap akhir yang relative flat.( Seperti yang telah dijelaskan pada seksi 6.5)

2. Desuperheating dan attemperation

Kontrol dengan attemperation berarti temperature dari uap di reduksi dengan melepas energy dari uap tersebut. Pada tipe tubular, beberapa porsi dari uap (w1) diambil melewati tubes dari sebuah titik diantara pemanas lanjut primer dan sekunder oleh sebuah valve automatic yang telah diubah menjadi sebuah penukar panas shell and tube dimana air mendidih dari drum di sirkulasikan. Uap tersebut memberi beberapa energy darinya kepada air dan mencampur ulang dengan uap primer (w2) sebelum memasuki pemanas lanjut sekunder.

Gambar 2.2 Kontrol temperature uap dengan Attemperation

Attemperator type spray disebut juga sebagai Desuperheater, berfungsi untuk menurunkan temperature uap dengan men-spray air dengan temperature rendah dari boiler drum atau keluaran economizer menuju jalur diantara superheaters primer dan sekunder, atau radiant dan pendant superheaters.

Gambar spray Attemperatoruntuk control temperature uap

Spray nozzle menginjeksikan air kedalam leher dari mixing venture, dimana air bercampur dengan uap berkecepatan tinggi pada leher, mengalami vaporisasi dan mendinginkan uap. Venturi dan thermal sleeve melindungi pipa uap utama dari gejala thermal shock yang disebabkan oleh segala bulir air yang tidak menguap. Air yang digunakan untuk men-spray harus memiliki kemurnian yang tinggi sehingga tidak ada kerak yang ditambahkan pada pipa pipa pada pemanas lanjut dan sudu turbin.

Gambar spray desuperheater

Dengan balans energy dari gambar diatas pada keadaan tunak:

Apabila desuperheater terletak setelah tingkat terakhir dari superheater, temperature dari uap mencapai temperature maximum yang dikehendaki sebelum attemperation, yang mana itu sangat terlarang. Sebaliknya apabila desuperheater teletak sebelum tingkat akhir dari superheater, maka ketika laju beban tanpa attemperation, temperature uap pada lokasi tersebut akan bertambah dengan mengabsorpsi panas dari superheater.

3. Gas by-pass or damper control

Apabila pada setiap waktu aliran dari gas melewati sebuah convective superheater berkurang tanpa ada perubahan pada aliran uap, maka temperature uap akhir akan berkurang. Gas by passing dari superheater or damper control mengutilisasi prinsip tersebut.

Gambar damper Control atau by-pass uap pemanas lanjut

4. Gas Recirculation

Pada sistem ini, gas dari downstream pada superheater-reheater, kebanyakan berasal dari economizer outlet, tapi terkadang juga dari air preheater outlet, disirkulasikan kembali kedalam tungku sebagai gas recirculation fan.

Fungsi dari resirkulasi gas ini adalah untuk mereduksi penyerapan panas tungku dengan mendilusikan gas dari

tungku dan menurunkan radiant zone.

Gambar 2.5 Resirkulasi gas untuk control temperature uap

Resirkuasi gas terkadang juga digunakan bersamaan dengan desuperheating atau attemperation untuk control temperature uap yang lebih efektif.

5. Excess Air

Peningkatan udara gas buang hasil pembakaran mempunyai efek terhadap penurunan temperature pada tungku. Temperatur gas yang memasuki superheater sebenarnya meningkat. Peningkatan ini seiring dengan peningkatan aliran massa dan peningkatan temperature uap. Walaupun peningkatan udara buang bertujuan untuk control temperature uap, peningkatan massa dari stack gas sesungguhnya menurunkan efisiensi dari boiler.

6. Tilting Burners

Memiringkan Burner mengakibatkan perubahan temperature gas memasuki superheater dengan merubah ketinggian dari bola api dari tungku. Pada beban rendah, burner di miringkan keatas (sekitar20 derajat) sehingga porsi kecil dari tungku menjadi lebih minim effective dalam penyerapan energy. Cara ini memuaskan dan ekonomis terhadap control temperature.

Gambar 2.6 Kontrol temperature uap dengan Tilting Burners

7. Burner selection

Steam generator yang besar memiliki beberapa burner yang di susun pada baris horizontal. Karena hanya beberapa burner yang dibutuhkan pada beban parsial, penggunaan baris atas dari burner akan menambah temperature uap sama seperti ketika burner dimiringkan keatas. Penyerapan panas pada beban rendah mengurangi temperature gas memasuki convective superheater untuk dijaga pada level tertentu.

8. Separately fired superheater

Fired furnace yang terpisah yang diperuntukkan untuk regulasi superheat memberi control yang baik. Laju pengapian dapat di atur pada temperature uap yang flat. Sistem ini tidak ekonomis secara general untuk large utility boiler, dan umumnya digunakan pada chemical process industry.

Air Preheater

Air preheater secara general dibagi menjadi 2 tipe:

- Recuperative

- Regenerative

Pada tipe Recuperative, panas secara langsung di transfer dari gas panas menuju udara melalui permukaan penukar panas. Pada umumnya berbentuk tubular, walaupun beberapa masih berbentuk pelat. Tubular unit secara esensial adalah Counter flow shell and tube heat exchanger dimana gas panas mengalir di dalam tubes vertical dan udara mengalir di bagian luar.

Gambar skema tubular air preheater

Pada tipe Regenerative, Regenerative air preheater lebih dikenal sebagai storage type heat exchanger, memiliki energy storage medium, dinamakan matrix. Ketika udara gas buang panas mengalir melewati matrix, matrix akan panas dan gas akan menjadi dingin. Kemudian ketika udara mengalir melewati matrix, udara menjadi panas dan matrix menjadi dingin, dan siklus nya terus berulang. Tipe air preheater yang paling umum adalah rotary air preheater, yang dikenal bernama Ljungstrom air preheater, yang terdiri dari sebuah rotor yang bergerak dari motor elektrik.

Gambar skema susunan air heater

Gambar detail dari regenerative air preheater, (b) tampak lain dari regenerative air preheater

Evaporation

Proses evaporasi dari pre-treated feedwater (w) dengan motive steam (m) diekstraksikan keluar dari turbin,sering digunakan ketika kebutuhan boiler make up water tidak besar. Evaporasi baik dengan air (v) dan dengan uap terkondensasi keluar dari evaporator kembali sebagai make up ke pembangkit, biasanya ke deaerator. Sebelum masuk ke evaporator, boiler feedwater dilewatkan melewati sodium zeolite atau proses lime soda.

Gambar 2.10 Skema dari single-effect submerged evaporator

Boiler Blowdown

Boiler blowdown merupakan air yang sengaja dibuang dari boiler untuk menghindari terkonsentrasinya impuritiesselama proses evaporasi. Banyaknya air yang dibuang melalui blowdown dapat diekspresikan melalui persamaan

%blowdown=quantity of water blown downquantity of feedwater x 100