BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN Ada tiga tahapan dalam proses proses penyalaan awal boiler, yang pertama ada tahap no load atau generator belum menghasilkan listrik, yang kedua adalah tahap load atau generator sudah menghasilkan listrik, yang ketiga adalah tahap full load atau generator sudah menghasilkan listik dengan daya maksimum. Dalam setiap tahapan penyalaan awal boiler, kenaikan tekanan dan suhu dari uap harus mengacu pada jenis penyalaan awal yang dilakaukan. Ada 4 jenis dari tipe penyalaan awal boiler berdasarkan pada temperatur 1 st HP turbin yaitu : 1. Cold start ( T <150 C ) 2. Warm start (150 C T< 300 C ) 3. Hot start (300 C T< 400 C ) 4. Extra hot start (400 C T ) 39

2 40 Tabel 4.1 Boiler Comisioning Performance Data Description Unit B MCR BRL SH flow t/h SH outlet pressure(gauge) MPa.g SH outlet temp RH flow t/h RH inlet/outlet pres. (gauge) MPa.g 3.8/ /3.38 RH inlet/outlet temp. 330/ /541 Feed water temp Drum pres.(gauge) MPa.g SH 1st spray water flow t/h SH 2rd spray water flow t/h RH spray water flow t/h Furnace outlet gas temp Final RH outlet gas temp Final SH outlet gas temp Primary SH outlet gas temp Econ. Outlet gas temp Exit gas temp.(diluted) AH inlet air temp AH outlet air temp.(pa/sa) 363/ /354 Coal consumption t/h Boiler efficiency (based LHV) % 93.1 design efficiency ensure efficiency Sumber : Dongfang Boiler Group, Boiler Specification, Hal. 13

3 Proses Penyalaan Awal Boiler Dengan Oil Gun Persiapan Penyalaan Awal Boiler Dengan Oil Gun Pastikan semua test plug dari safety valve telah dibersihkan. Cek power yang dibutuhkan pada saat penyalaan awal boiler khususnya untuk flame ignitor, main fuel, dan feed water. Semua valve dan damper dalam posisi otomatis dan peralatan control telah berfungsi dengan baik. Cek status operasi ignitor dan peralatan burner, konfirmasikan kondisi valve-valve dan fuel oil harus mencukupi. Cek termocouple pada tube superheater dan drum apakah sudah dapat berfungsi dengan baik. Lakukan pengukuran temperatur air pada saat boiler mau penyalaan awal, untuk menentukan kecepatan start boiler. Pastikan sudah tidak ada orang yang tinggal di dalam boiler, dan semua manhole dan acces ke boiler telah tertutup. Cek shutoff valve pipa sirkulasi (eco recirculation) dari downcomer ke economizer telah terbuka. Valve drain dan vent dalam kondisi penyalaan awal. Valve ke pressure gauge telah terbuka Buka drain valve dari superheater untuk mengeluarkan kondensasi dari steam. Lakukan pengisian feed water menggunakan booster pump dan putaran turning gear BFPT ke economizer inlet header, dan tutup venting valve ketika sudah ada air keluar dari venting valve. Lakukan pengisian feed water ke drum sesuai dengan level pada saat start

4 42 Cek control level water gauge dan steam pressure telah dalam posisi siap operasi. Cek pelumasan dan sistem pendingin lube oil untuk semua motor penggerak Cek semua pressure gauge dan pressure gauge udara telah dikalibrasi dan dapat bekerja dengan baik. Masukkan thermoprobe gas temperatur ke dalam furnace untuk mengukur temperatur gas pembakaran. Masukkan CCTV ke dalam furnace untuk memonitor penyalaan pembakaran Cek semua peralatan safety interlock telah bekerja Pengoperasian mill disesuaikan dengan instruksi dari manufaktur Cek semua damper dari gas duct dan air duct Start Boiler Sebelum penyalaan ignitor, masukkan steam heating dari penyalaan awal boiler ke lower header dari walltube. Ketika temperatur dinding drum mencapai o C, stop heating. Kenaikan temperatur dari saturated water boiler dapat dikontrol tidak lebih dari 28 o C/jam, dan perbedaan temparatur antara dinding atas dan dan dinding bawah drum harus lebih rendah dari 40 o C. Input steam heating pada lower header pada water wall untuk meminimalkan temperatur stress pada saat start-up dan dapat mempercepat proses penyalaan awal. Parameter dari steam heating : tekanan 0,6 1,3 Mpa, Temperatur o C, Flow 20 ton/jam.

5 43 Selama proses steam heating water level drum akan naik secara perlahanlahan, sehingga harus tetap dijaga pada range +150 mm dan +200mm Ignition Start Air-Prehater, posisikan motor interlock dengan proteksi temperatur bearing. Pastikan sistem control gap sector plate telah bekerja dengan baik dan gap telah berada pada range yang telah ditentukan. Start IDF dan FDF, lakukan purging furnace dan gas duct. Flow untuk purging harus lebih dari 25 % dari flow udara pada beban penuh. Blow secara continius selama 5 menit. Jaga tekanan Induced furnace draft pada - 50 ~ -100 Pa untuk mempersiapkan ignition. Jika tidak ada flame (flameout) atau fuel oil tidak manyala setelah masuk ke furnace selama 10 detik, hentikan supply fuel dan lakukan kembali purging. Isi feed water ke drum sampai mencapai level 100 mm dibawah normal level. Cek pembacaan water level gauges pada kedua sisi drum. Fuel oil harus tetap sirkulasi, viskositi fuel lebih rendah dari 19,85 x 10-6 m 2 /s. Purging oil gun nozzle dengan steam sebelum penyalaan, pertama nyalakan grouplevel burner yang paling bawah secara silang dan kemudian level di atasnya. Amati kondisi penyalaan setiap start ignitor, atur pembakaran khususnya ketika oil gun telah menyala. Jaga atomizing tetap baik dan pembakaran stabil. Ketika tekanan steam mencapai 0,15 Mpa(g), tutup semua vent valve boiler dan drain valve superheater, dan operasikan HP dan LP turbin by-

6 44 pass system. Fungsikan furnace gas outlet temperatur probe, dan amati setiap 7 menit. Atur pembakaran dengan mangatur supply fuel oil untuk memproteksi Superheater dan Reheater dan tetap monitor temperatur gas pembakaran pada bottom platen superheater dan harus dipastikan lebih kecil dari 540 o C. Tutup shutoff valve eco recirculation ketika sudah tidak ada getaran dari pipa feed water atau steam flow telah lebih dari 7 %. Selama saat pertama kali penyalaan, dibutuhkan untuk memasukkan auxiliary steam ke air heater sootblower untuk cleaning air pre-heater. Karena belum ada steam dari boiler selama proses start-up, air heater sootblower mebutuhkan steam dari axuiliary steam sebagai back up.hal ini dilakukan ketika beban lebih kecil dari 15 %. Ketika beban sudah diatas 15 % supply steam diambil dari header sootblower yang sumbernya dari platen superheater. Tabel 4.2 Oil Gun Main Boiler Comisioning Performance Data Sumber : Dongfang Boiler Group, Fuel Oil Comisioning Procedure, Hal. 3

7 Kenaikan Temperatur dan Tekanan Ketika penyalaan awal boiler dari kondisi cold start, kenaikan tekanan dan temperatur harus berdasarkan kurva cold start boiler. Kontrol kecepatan kenaikan temperatur dan tekanan berdasarkan rate kenaikan temperatur saturasi dari air boiler. Tabel 4.3 Kenaikan pressure dan temperature Main steam pressure MPa ~ ~ ~18.2 Rate Kenaikan temperatur o C/jam Rate kenaikan pressure MPa/min 28 o C 56 o C 30 o C 36 o C Sumber : Dongfang Boiler Group, Boiler Operation Instruction Hal. 17 Jaga water level drum untuk menjaga kestabilan selama proses kenaikan temperature Perbedaan temperatur antara dinding upper dan bottom boiler harus lebih kecil dari 40 o C selama proses penaikan tekanan Selama periode penaikan tekanan, temperatur superheater dan reheater harus tetap diperhatikan dan dikontrol untuk mencegah panas yang berlebihan. Selama proses penaikan tekanan boiler, perhatikan dan catat setiap kenaikan tekanan. Jika ada kenaikan tekanan yang tidak sesuai, cari penyebabnya dan segera diatasi. Hanya ketika tidak ada ketidaksesuaian kenaikan tekanan,penaikan tekanan boiler dapat terus dilanjutkan. Pada proses penaikan tekanan setelah pembakaran, operator harus menaikkan rate pembakaran secara perlahan dan adjust sistem turbin by-

8 46 pass.tingkatkan parameter uap yang dibutuhkan untuk rolling turbin sesuai dengan kurva start-up. Setelah turbin rolling, atur rate pembakaran, jaga stabilitas tekanan steam, kontrol temperatur dan flow steam berdasarkan spesifikasi start-up turbin. Teruskan pembakaran dengan oil burner, ketika beban mencapai % MCR dan temperatur hot air mencapai nilai yang ditentukan, coba nyalakan underlayer coal burner, karena itu yang terdekat dengan oil burner. Setelah itu nyalakan coal burner mulai dari level bawah ke level atas sesuai dengan spesifikasi kenaikan beban. Setelah beban naik ke 30 % dari MCR, buka shut-off valve pipa utama dari spray water. Set control Superheater dan Reheater attemperator ke posisi otomatis. Set pembakaran ke posisi automatis. Ketika main steam pressure telah mencapai 10 Mpa, buang silicon. Kontrol kandungan silicon dalam boiler water berdasarkan analisis kimia sampel boiler water. Ketika kandungan silikon pada boiler water masih pada batas yang diperbolehkan pada kenaikan pressure berikutnya (berdasarkan tabel), maka teruskan menaikkan tekanan sampai tekanan kerja main team tercapai. Kandungan silicon yang diperbolehkan dalam boiler water : Main steam pressure MPa Tabel 4.4 Kandungan silicon dalam air boiler 7.5~10 10~ ~15 15~16 16~17 17~18.2 KandunganSiO 2 ppm Sumber : Dongfang Boiler Group, Boiler Operation Instruction Hal. 18

9 47 Gambar 4.1 Diagram penyalaan awal boiler Sumber : Dongfang Boiler Group, Boiler Operation Instruction, hal 31

10 Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar Teoritis Efisensi Boiler (ƞ) dengan metode langsung (Direct Method) Efisensi Boiler (ƞ) : PA A E A PA A A % Efisensi Boiler (ƞ) : ṁs h ṁ x GC % Dimana : ṁs : main steam flow (kg/h) ṁf : fuel flow (kg/h) hg : enthalpi uap (kkal/kg) hf : enthalpi air pengisi (kkal/kg) GCV : Panas kotor bahan bakar (kkal/kg) Data lapangan pada beban 163 MW - Main steam flow : 471 t/h - Main steam pressure : 12,30 Mpa - Main steam temperatur : 536 C - Fuel flow : 96,29 t/h - Feed water pressure : 12,57 Mpa - Feed water temperature : 143 C - Enthalpy main steam (hg) : kj/kg = 822,13 kkal/kg (tabel uap kering lampiran11) - Enthalpy Feed water (hf) : kj/kg = 145,68 kkal/kg (tabel uap basah lampiran 9)

11 49 - GCV HSD : 4554 kkal/kg Efisensi Boiler (ƞ) : : ṁs h ṁ x GC %,, % : 75 % Pemakaian bahan bakar teoritis a. Noload sampai rolling turbine 3000 rpm Data dari tabel cold start up - Main steam flow : 105,6 t/h - Main steam pressure : 5,88 Mpa - Main steam temperatur : 400 C - Feed water pressure : 1atm - Feed water temperature : 99 C - Enthalpy main steam (hg) : 3181,9 kj/kg = 759,63 kkal/kg (table uap kering lampiran10) - Enthalpy Feed water (hf) : 417,4 kj/kg = 99,1 kkal/kg (table uap jenuh lampiran 9) - GCV HSD : 9000 kkal/kg Efisensi Boiler (ƞ) : ṁs h ṁ x GC % 75% : ṁf :,, ṁ x,,, x ṁf : 10333,6 kg/h

12 50 ṁf : liter/h (berat jenis HSD : 0,83 kg/liter) jadi pemakaian HSD teoritis berdasarkan diagram cold start saat noload Sampai dengan rolling turbine 3000 rpm : liter/h x 5 jam : liter b. Rolling turbine 3000 rpm sampai beban 65 MW Data dari tabel cold start up - Main steam flow beban 65 MW : 207 t/h - Main steam pressure beban 65 MW : 8,273 Mpa - Main steam temperatur beban 65 MW : 510 C - Enthalpy main steam beban 65 MW(h2): 3420,9 kj/kg : 817,08 kkal/kg (table uap kering lampiran11) - Enthalpy main steam rolling turbine 3000 rpm (h1) : 759,63 kkal/kg - GCV HSD : 9000 kkal/kg Efisensi Boiler (ƞ) : ṁs h ṁ x GC % 75% : ṁf :,, ṁ x,,, x ṁf : 1761,8 kg/h ṁf : 2122,65 liter/h (berat jenis HSD : 0,83 kg/liter) jadi pemakaian HSD teoritis berdasarkan diagram cold start Rolling turbine 3000 rpm sampai beban 65 MW : 2122,65 liter/h x 1jam : 2122 liter

13 51 Jadi total pemakaian bahan bakar teoritis saat cold start boiler sampai unit berbeban 65 MW : liter liter : liter Pemakaian bahan bakar aktual BLB. Data pemakaian bahan bakar pada saat penyalaan awal boiler di PLTU 2 No Tabel 4.5 Pemakainan HSD pada proses penyalaan awal boiler Total jam Pemakaian HSD liter Liter/jam ,454 8,389 Start unit dari manual trip ,660 9,022 Start unit dari MFT trip ,156 21,289 Start unit dari drum level high high ,761 18,192 Start unit dari penghantar saketi kena petir ,421 18,778 Start unit dari drum level high high ,703 20,637 Start unit dari perbaikan boiler bocor Sumber : Rendal Operasi PLTU 2 BLB 4.2 Proses Penyalaan Awal Boiler Dengan Tiny Oil Gun SOP (standart operating procedure) pengoperasian tiny oil gun berdasarkan manual book D&C dibagi menjadi dua yaitu cold start up dan warm/hot start up. Secara garis besar standar pengoperasian tiny oil gun adalah sebagai berikut:

14 52 Gambar 4.2 Diagram penyalaan awal boiler dengan tiny oil gun Sumber : PT. D&C Engineering, Training Manual Of Tiny Oil Ignition System, hal 17

15 Cold start 1. Catat inisial counter tiny oil flow 2. Start IDF, FDF dan jaga tekanan furnace antara -20 Pa sampai -80 Pa 3. Start Cooling air fan untuk pendingin flame detector 4. Start satu atau dua PAF. Atur primary air pressure antara 6,5 Kpa sampai 8 Kpa 5. Atur aliran udara pada mill A antara 50 t/h sampai 60 t/h dan atur kecepatan autlet mill pada coal pipe tidak kurang dari 20 m/s 6. Start tiny oil gun satu per satu, jika sudah normal semua, input tiny-oil mode 7. Buka air heater auxiliary steam manual first valve sampai full open 8. Jika temperatur inlet air Mill A sudah mencapai 120 OC, start mill A dan coal feeder A dan buat coal flow antara 8 t/h sampai 10 t/h 9. Berdasarkan kondisi aktual operasi, atur secondary air damper AA layer 35%, A layer 30%, dan layer yang lain 20% 10. Buat pembakaran batubara sesuai kebutuhan beban dengan menaikkan coal flow dan air flow pada Mill A 11. Perhatikan tiny oil burner temperature, harus kurang dari 500 oc, dengan mempercepat primary air rate dan membuka SA damper A layer akan menurunkan temperatur burner 12. Jika hot air temperature pada APH sudah lebih dari 150 oc, alihkan supply hot air pada Mill A dari steam coil ke sumber dari APH. Perhatikan temperature dan flow inlet Mill A

16 Selama tiny oil gun in service, pastikan untuk mengoperasikan sootblower dan melakukan pengecekan pada APH 14. Dengan mempertimbangkan kebutuhan kecepatan akan kenaikan temperature dan pressure, operasikan Mill B dan seterusnya 15. Ketika temperatur boiler sudah mencapai 500 oc, berdasarkan kondisi boiler persiapkan untuk men-stop tiny oil gun, sebelum stop tiny oil gun pastikan tiny oil gun mode pada DCS sudah di nonaktifkan 16. Jika diinginkan untuk mematikan tiny oil system, tutup tiny oil inlet main valve saja, dan jika diinginkan tiny oil system start setiap saat bisa dengan hanya membuka tiny oil inlet main valve 17. Catat conter tiny oil flow, hitung fuel consumption Warm/Hot start up Berdasarkan Manual Book tiny oil gun, pada dasarnya SOP pengoperasian tiny oil gun dalam kondisi warm/hot start up sama dengan cold start up, hanya saja ketika kondisi warm/hot start up apabila primary air outlet temperature APH sudah lebih dari 150 oc maka dalam pengoperasian Mill A tidak perlu menggunakan steam coil tetapi langsung menggunakan hot air dari outlet APH. Adapun jika primary air outlet temperature APH masih kurang dari 150 oc maka SOP nya sama dengan SOP kondisi cold start up.

17 55 Gambar 4.3 Tampilan Mill A pada DCS Sumber : DCS PLTU 2 BLB Perhitungan pemakaian bahan bakar Pemakaian bahan bakar teoritis a. Noload sampai rolling turbine 3000 rpm Data dari tabel cold start up - Main steam flow : 105,6 t/h - Main steam pressure : 5,88 Mpa - Main steam temperatur : 400 C - Feed water pressure : 1atm - Feed water temperature : 99 C

18 56 - Enthalpy main steam (hg) : 759,63 kkal/kg - Enthalpy Feed water (hf) : 99,1 kkal/kg - GCV HSD : 9000 kkal/kg - ṁ HSD tiny oil gun : 4 x 60 kg/h : 240 kg/h - GCV Batubara : 4554 kkal/kg Efisensi Boiler (ƞ) : ṁs h ṁ x GC % 75% : 75% : 75% :,, ṁ x GC sd + ṁ x GC bb,, x + ṁ x GC bb,, + ṁ x GC bb ṁf x GCVbb :,, % - ṁf x :,, % - ṁf batubara : ṁf : kg/h ṁf : 19,9 ton/h jadi pemakaian HSD dan batubara teoritis berdasarkan diagram cold start saat noload Sampai dengan rolling turbine 3000 rpm HSD : 240 kg/h x 5 : 1200 kg/h = 1445,7 liter Batubara : 19,9 ton/h x 5 h = 99,5 ton/h

19 57 b. Rolling turbine 3000 rpm sampai beban 65 MW Data dari tabel cold start up - Main steam flow beban 65 MW : 207 t/h - Main steam pressure beban 65 MW : 8,273 Mpa - Main steam temperatur beban 65 MW : 510 C - Enthalpy main steam beban 65 MW (h2) : 817,08 kkal/kg - Enthalpy main steam rolling turbine 3000 rpm (h1) : 759,63 kkal/kg - GCV HSD : 9000 kkal/kg - ṁ HSD tiny oil gun : 4 x 60 kg/h : 240 kg/h - GCV Batubara : 4554 kkal/kg Efisensi Boiler (ƞ) : ṁs h ṁ x GC % 75% :,, ṁ x 75% :,, ṁ x GC sd + ṁ x GC bb 75% : 75% :,, x + ṁ x GC bb,, + ṁ x GC bb ṁf x GCVbb :,, % - ṁf x :,, % - ṁf : 3007 kg/h ṁf batubara :

20 58 ṁf : 3 ton/h jadi pemakaian HSD teoritis berdasarkan diagram penyalaan awal boiler sampai Rolling turbine 3000 rpm sampai beban 65 MW HSD : 240 kg/h x 1 h : 240 kg/h = 289 liter Batubara : 3 ton/h x 1 h = 3 ton Jadi total pemakaian bahan bakar teoritis saat penyalaan awal boiler sampai unit berbeban 65W HSD : 1445,7 liter liter : 1734 liter Batubara : 99,5 ton + 3 ton : 102,5 ton Pemakaian bahan bakar aktual Start up Tabel 4.6 Data pemakaian HSD dan batubara saat penyalaan awal boiler Total jam Pemakaian HSD liter/ liter jam Pemakaian Batubara ton ton/jam , Start unit (stator cooling water flow low) , Start unit (perbaikan di drain MSV no. 2) , Start unit (SST gagal transfer ke UAT) ,050 1, ,768 1, , Start unit (RSH) Sumber : Rendal Operasi PLTU 2 BLB Start unit (vibrasi tinggi), tiny oil gun #1 tidak bisa dioperasikan, OG AB1 start Start unit (stator cooling water flow low), tiny oil gun #4 tidak bisa dioperasikan OG AB4 start Pada proses penyalaan awal aktual dilapangan jumlah pemakain HSD lebih besar dari pada perhitungan teoritis hal ini disebabkan jika pada saat start MSM

21 59 temperature furnace terlalu rendah ( lebih kecil dari 90 C ) akan terjadi explosive pada boiler dikarenakan banyak batubara yang tidak terbakar. Oleh karena itu diperlukan pemanasan ruangan bakar oleh oil tiny oil gun yang biasanya memakan waktu 2-3 jam. Pemakaian HSD aktual pada penyalaan awal boiler juga lebih besar dari pada perhitungan teoritis pada beberapa proses penyalaan awal boiler dikarenakan ketidaksiapan tiny oil gun, sehingga proses penyalaan awal perlu dibantu dengan menggunakan oil gun. 4.3 Penghematan Pemakaian HSD Dari perhitungan secara teoritis dan data aktual pemakaian HSD pada proses penyalaan awal boiler sangat terlihat penghematan pemakaian HSD saat menggunakan tiny oil gun dibandingkan menggunakan oil gun saat penyalaan awal boiler. Penghematan HSD : Rata-rata HSD oil gun Rata-rata HSD tiny oil gun : liter 4764 liter : liter Jadi penghematan HSD yang didapatkan apabila menggunakan tiny oil gun adalah sebesar liter setiap kali proses penyalaan awal boiler.