ANALISIS PEMANFAATAN POTENSI ENERGI PANAS PADA SISA PEMBAKARAN DI PROSES PLTG BALAI PUNGUT

Transkripsi

1 ANALISIS PEMANFAATAN POTENSI ENERGI PANAS PADA SISA PEMBAKARAN DI PROSES PLTG BALAI PUNGUT TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Industri Oleh DANI SUSILO JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM SULTAN SYARIF KASIM RIAU PEKANBARU 2014

2

3 ANALISIS PEMANFAATAN POTENSI ENERGI PANAS PADA SISA PEMBAKARAN DI PROSES PLTG BALAI PUNGUT Dani Susilo Nim Jurusan Teknik Industri Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Sultan Syarif Kasim Riau Abstrak Proses Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) yang ada di Balai Pungut membuang sisa uap panas dari hasil proses turbin gas yang menghasilkan daya sebesar 21175,83 KW atau 21 MW. Uap panas yang dibuang oleh PLTG bisa dimanfaatkan menjadi sumber energy baru yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Proses dari PLTU tersebut hanya mengandalkan uap panas dari sisa proses PLTG yang mampu memanaskan air di dalam bejana besar yang disebut HRSG (Heat Recovery Steam Generator ). Dari proses pemanfaatan tersebut didapatkan daya sebesar 10587,92 KW atau 10 MW dengan menggunakan siklus bryton. Dari proses keduanya itulah yang disebut dengan Combine Cyle atau gabungan dari kedua Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU). Dari proses gabungan tersebut dapat diselesaikan dengan metode Siklus Bryton yang menghasilkan daya sebesar 31763,75 KW atau 31 MW. Instalasi seperti ini merupakan sistem gabungan antara PLTG dan PLTU menjadi PLTGU ( Combine Cycle ) yang mampu meningkatkan efesiensi sampai 42-50%. Kata kunci: PLTG, PLTGU,PLTU, Siklus Bryton. viii

4 ANALYSIS OF THE POTENTIAL ENERGY UTILIZATION OF HEAT ON THE REST OF COMBUSTION PROCESS IN THE CENTER COLLECTED POWER PLANT Dani Susilo Nim Department of Industrial Enginering Faculty Sains And Technology State Islamic Univercity (UIN) Sultan Syarif Kasim Riau Abstrak Process Gas Power ( power plant ) in the Hall Pick discard the hot steam from the process gas turbine producing power for kw or 21 MW. Heat removed by steam power plant can be utilized as a source of new energy is steam power plant ( power plant). The process of the power plant steam only rely on the rest of the power plant which is capable of heating water in a large vessel called the HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ). The utilization of the available power for kw or 10 MW by using Bryton cycle. Of the two processes is what is called the Combine or a combination of both Cyle Power Plant Gas and Steam ( PLTGU ). Of the combined process can be completed with Bryton Cycle method that generates power for kw or 31 MW. The installation of such a system is a combination of a power plant and a power plant into PLTGU ( Combine Cycle ) which can improve the efficiency to % Keywords : PLTG, PLTGU, PLTU, Siklus Bryton. ix

5 KATA PENGANTAR Assalammu alaikum wa rahmatullahi wa barakatuh. Alhamdulillaahi Robbil alamin, penulis ucapkan syukur yang setinggitinggi ke-hadirat Allah SWT, karena atas segala limpahan rahmat dan karuniahnya yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian sekaligus penulisan laporan tugas akhir ini. Allahumma sholli ala Muhammad wa ala ali sayyidina Muhammad, yang tidak lupa penulis haturkan juga untuk junjungan alam, kekasih Allah, Rasul Allah, dan tauladan kita yakni Nabi Muhammad SAW. Laporan tugas akhir ini merupakan salah satu prasyarat untuk memenuhi persyaratan akademis dalam rangka meraih gelar kesarjanaan di Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau (UIN SUSKA Riau). Selama menyelesaikan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bantuan, bimbingan, dan petunjuk dari banyak pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak dan Mamak saya yang tidak pernah berhenti memberikan semangat luar biasanya kepada saya, telah memberikan dukungan moril maupun materil, serta segala doa yang telah Bapak dan Mamak berikan yang membuat saya mampu menyelesakan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. H. M. Nazir, selaku Rektor Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau. 3. Ibu Dra. Yenita Morena, M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau. 4. Bapak Ismu Kusumanto, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Industri, Fakultas Sains dan Teknologi. Dan Selaku dosen pembimbing tugas akhir saya. Terimakasih banyak pak atas dukungan, waktu, ilmu serta semangat yang Bapak berikan dalam membimbing saya mengerjakan Tugas Akhir ini. Hanya do a yang Dani panjatkan semoga ALLAH SWT memberi nikmat kesehatan dan rezeki yang barokah kepada Bapak dan sekeluarga Amin. x

6 5. Bapak Suherman, MT, selaku dosen penguji 1 dan Muhammad Nur, ST, M.SI selaku dosen penguji 2, terimakasih pak untuk ilmu-ilmunya, saransarannya, perbaikan-perbaikannya, dan masukannya untuk penyempurnaan laporan ini, terimakasih pak. 6. Terima kasih kepada teman seperjuangan Ahmad sabri, Agus Rinal, Agung Prasetio, Al-irvan, Dwi Hermanto, Handi Nugroho, Wira Engkisman, Zulvahmi, Joko Hamdani, Sugi Psht, Azirwan Mustakim ST, Rudy Salam ST, Agus Rinal ST, Windari, Rizqy Aplika, Pamong, Hotma, Mas Wahit, satu satunya cewek Zafira Adila dan rekan rekan TI 09 cahyo kita semua bisa. Aku selalu berharap kita masih bisa bersama lagi dilain kesempatan. 7. Buat satu nama yang telah mengajarkan aku tentang gimana arti pengorbanan, gimana arti setia, gimana cara menghargai. Aku selalu berharap kamu akan jadi pendamping dan jadi orang yang aku banggakan juga jadi ibu dari anak aku nanti love you Kiky Kumala Dewy, A.Keb 8. Buat Adik super star Diana Indah Sari selama ini abang sadar kalau abang selalu nyusahin kamu, selalu egois terhadap kamu abang sayang ma kamu dek. Semoga kita diberi umur yang panjang dan rejeki yang barokah. Buat Barman Gustiawan jangan malas ngaji ya, jangan lupa belajar jangan bandel dibilangin bapak, mamak dan sama kak diana. Abang sayang kalian semua. 9. Buat keponakan- keponakan Lelek seperti Eka Yolanda, Dwi,(sikecil adeknya kak yola) Sinta, kia, Dea, si kiwol (Nisa), F ebri, Nalika, agung, Dila, Ringgo, wita,bombom (adeknya wita), Niki juga adek Denis. Kalian semua keponakan lelek yang baik. Jangan lupa belajar biar pintar biar bisa mengejar cita cita kalian ya. 10. Buat keluarga baru aku Papa Tatang dan Ibu juga adek Euis Dwi Malinda, adek Dita, adek Tuya (Dyandra Azura) terimakasih udah beri suport dan dukunganya sampai saat ini, Bang Dani sayang kalian semua. 11. Buat Temen spesial ALJABAR Thank for you Abay, Kamu temen yang ngerti setiap aku ada masalah. Kamu orang yang dewasa yang aku kenal. Aku yakin kita akan bersama-sama lagi digolongan orang-orang yang sukses Amin. xi

7 12. Dan terakhir, terimakasih pula penulis ucapkan untuk Almamater Teknik Industri, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Sultan Syarif Kasim Riau serta pihak-pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Terimakasih banyak atas bantuan dan dukungannya yang berharga. Akhirnya, penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat penulis harapkan untuk kemajuan penulis secara pribadi. Terimakasih. Wassalamu alaikum wa rahmatullahi wa barakatuh Pekanbaru, Fabruari 2014 Penulis xii

8 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL LAPORAN... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN...iii LEMBAR HAK ATAS KEKAYAAN INTELEKTUAL... iv LEMBAR PERNYATAAN... v LEMBAR PERSEMBAHAN... vi ABSTRAK...viii ABSTRACT... ix KATA PENGANTAR... x DAFTAR ISI...xiii DAFTAR GAMBAR... xvii DAFTAR RUMUS... xvii DAFTAR LAMPIRAN... xix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...I Rumusan Masalah...I Tujuan Penelitian...I Manfaat Penelitian...I Batasan Masalah...I Posisi Penelitian...I Sistematika Penulisan...I-6 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Gas...II Proses Pembangkit Listrik Tenaga Gas... II Komponen Turbin Gas... II Bahan Bakar... II-3 xiii

9 2.3.2 Sistem Udara... II Udara Pembakaran... II Sistem Turbin Gas Yang Bekerja Bedasarkan Siklus Bryton II Siklus Bryton Ideal... II Siklus Bryton Aktual... II Kompresor... II Turbin Gas... II Proses Kerja Turbin Gas... II Generator... II Proses Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Uap... II Komponen Utama Fungsi Pada Proses PLTU... II Boiler... II Komponen Pendukung Boiler... II Turbin Uap... II Prinsip Kerja Steam Turbin... II Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap... II Siklus Kombinasi (Combined Cycle)... II-23 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Penelitian Pendahuluan...III Studi Literatur...III Identifikasi Masalah...III Perumusan Masalah...III Penetapan Tujuan...III Pengumpulan Data...III Pengolahan Data...III Data Yang Di Peroleh...III Tahap Pengolahan Data...III Analisa...III Penutup...III-6 xix

10 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1 Profil Perusahaan...IV Pengumpulan Data dan Pengolahan Data...IV Pengumpulan Data...IV Pengolahan Data...IV Perhitungan Turbin Gas...IV Menghitung Laju Aliran Massa Bahan Bakar...IV Menghitung Laju Aliran Massa Udara...IV Menghitung Perbandingan B.U Bahan Bakar... IV Kerja Kompresor...IV Menentukan Isentropik Keluar Kompressor...IV Menghitung Temperatur Aktual Keluar Kompressor IV Menentukan Kerja Aktual Kompresosr...IV Menentukan Kerja Turbin...IV Menghitung Temperatur Isentropik Turbin Gas...IV Menentukan Kerja Isentropik Turbin...IV Menentukan Kerja Aktual Turbin...IV Menghitung Laju Kalor Keluar Turbin...IV Menentukan Kerja Netto Keluar Generator...IV Menghitung Efesiensi Thermal Siklus...IV Menghitung Daya Total Turbin Gas...IV Perhitngan Siklus Gabungan (Combine Cycle)...IV Daya Total Combine Cycle...IV-9 BAB V ANALIS 5.1 Menghitung Hasil Pemanfaatan Sisa Enenrgi Dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas Balai Pungut... V Perhitungan Turbin Gas... V Menghitung Laju Aliran Massa Udara... V Menghitung Laju Aliran Massa Udara... V-2 xix

11 5.3.3 Menghitung Perbandingan B.U Bahan Bakar... V Kerja Kompressor... V Menentukan Isentropik Keluar Turbin... V Menghitung Temperatur Aktual Keluar Kpmpressor. V Menentukan Kerja Aktual Kompressor... V Menentukan Kerja Turbin... V Menghitung Temperatur Isentropik Keluar Turbin... V Menentukan Kerja Isentropik Turbin... V Menentukan Kerja Aktual Turbin... V Menghitung Laju Kalor Keluar Turbin... V Menentukan Kerja Netto Keluaran Generator... V Menghitung Efesiensi Thermal Siklus... V Menghitung Daya Total Turbin Gas... V Perhitungan Siklus Gabungan (Combine Cycle)... V Daya Total Combine Cycle... V Analisis Pemanfaatan Sisa Energi Dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas Balai Pungut Saran BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan...VI Saran...VI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xix

12 DAFTAR GAMBAR DAFTAR GAMBAR Halaman 1.1 Pembuangan Uap Panas...I Proses Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)... II Sistem Turbin Gas Yang Bekerja Berdasarkan Siklus Bryton... II Diagram P-V dan T-S Dalam Siklus Bryton... II Diagram T-S Untuk Siklus BrytonSederhana... II Turbin Gas... II Siklus Bryton... II Laju Kalor Turbin Gas... II Proses Pembangkit Listrik Tenaga Uap... II Turbin Gas Siklus Terbuka... II-21 xix

13 DAFTAR RUMUS DAFTAR RUMUS Halaman 2.1 Menghitung Laju aliran massa bahan bakar... II Menghitung Laju Aliran Massa Udara... II Menghitung Perbandingan Berat Udara Bahan Bakar... II Menentukan Isentropik Keluar Kompressor... II Menghitung temperatur aktual keluar kompressor... II Menghitung Kerja Aktual Kompressor... II Menghitung Daya Penggerak Kompresor... II Menghitung Temperatur Isentropik Keluar Turbin gas... II Menghituing Kerja Isentropik Turbin Gas... II Menghituing Kerja Aktual Turbin Gas... II Menghitung Daya Dihasilkan Oleh Turbin Gas... II Menghitung Laju Kalor Yang Dilepaskan... II Menghitung Kerja Netto Keluaran Generator... II Menghitung Efesiensi Thermal Siklus Gas... II Menghitunga Daya Total Turbin Gas... II Menghitung Kapasitas Total Intalasi Gabungan... II-23 xix

14 DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR LAMPIRAN Halaman A. Berita Acra...L-1 A. Berita Acara...L-2 B. Realisasi Pembebanan PLTG Duri 1...L-3 xix