DAFTAR ISI BAB IV BOILER ( KETEL ) 5.1 DEFINISI BOILER FUNGSI BOILER BAGIAN BAGIAN BOILER CARA KERJA BOILER...

Transkripsi

1 DAFTAR ISI BAB I PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP ( PLTU ) 1.1 DEFINISI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP KOMPONEN UTAMA PLTU SISTEM OPERATIONAL PLTU... 5 BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP ( PLTGU ) 2.1 DEFINISI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP KOMPONEN UTAMA PLTGU SISTEM OPERASI PLTGU BAB III STEAM TURBIN ( TURBIN UAP ) 3.1 DEFINISI STEAM TURBIN FUNGSI STEAM TURBIN BAGIAN BAGIAN STEAM TURBIN ALAT BANTU UTAMA STEAM TURBIN CARA KERJA STEAM TURBIN BAB IV TURBIN GAS 4.1 DEFINISI TURBIN GAS FUNGSI TURBIN GAS BAGIAN BAGIAN TURBIN GAS CARA KERJA TURBIN GAS BAB IV BOILER ( KETEL ) 5.1 DEFINISI BOILER FUNGSI BOILER BAGIAN BAGIAN BOILER CARA KERJA BOILER... 49

2 BAB VI HEAT RECOVERY STEAM GENERATION ( HRSG ) 6.1 DEFINISI HRSG FUNGSI HRSG BAGIAN BAGIAN HRSG CARA KERJA HRSG BAB VII KONDENSOR 7.1 DEFINISI KONDENSOR FUNGSI KONDENSOR BAGIAN BAGIAN KONDENSOR CARA KERJA KONDENSOR BAB VIII GENERATOR & EXCITER 8.1 DEFINISI GENERATOR & EXCITER FUNGSI GENERATOR & EXCITER BAGIAN BAGIAN GENERATOR CARA KERJA GENERATOR & EXCITER BAB IX START UP UNIT PLTU 9.1 COLD START UP ( START DINGIN ) WARM II START UP ( START HANGAT ) WARM I START UP HOT START UP VERY HOT START UP BAB X START UP UNIT PLTGU 10.1 COOL START UP PENGOPERASIAN HRSG ( START DINGIN ) WARM START UP PENGOPERASIAN HRSG ( START HANGAT ) HOT START UP PENGOPERASIAN HRSG ( START PANAS )... 84

3 BAB XI PARAMETER UTAMA OPERATIONAL PLTU 11.1 PEMANTAUAN SAAT PERSIAPAN PEMANTAUAN SAAT START PEMANTAUAN SAAT OPERASI NORMAL BAB XII PARAMETER UTAMA OPERATIONAL PLTGU 12.1 PERSIAPAN SEBELUM START PENGOPERASIAN PEMANTAUAN PADA SAAT NORMAL OPERASI LAMPIRAN...

4 BAB I PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP ( PLTU ) 1.1 DEFINISI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP Pembangkit listrik tenaga uap adalah suatu sistem pembangkit thermal dengan menggunakan uap air sebagai fluida kerjanya, yaitu dengan memanfaatkan energi kinetik uap untuk menggerakkan poros suduu sudu turbin. Pada prinsipnya pengertian memproduksi lisrik dengan sistem tenaga uap adalah dengan mengambil energi panas yang terkandung di dalam bahan bakar, untuk meproduksi uap kemudian dipindahkan kedalam turbin,kemudian turbine tersebut akan merubah energi panas yang diterima menjadi energi mekanis dalam bentuk gerak putar. Dari gerakan putar ini kemudian dikopel dengan generator yang akhirnya bisa menghasilkan energi listrik. Khususnya untuk Tenaga Listrik Tenaga Uap bahwa energi panas dalam bahan bakar tidak langsung diberikan ke turbin, akan tetapi terlebih dahulu diberikan ke Steam Generator atau bisa disebut Boiler / Ketel Uap. Uap yang dihasilkan oleh Boiler tekanan maupun temperaturnya cukup tinggi kemudian baru dimasukkan ke turbin. Dari sedikit uraian diatas dapat kita ketahui bahwa dalam Pembangkit Listrik Tenaga Uap ada 3 komponen utama yaitu : Boiler dengan alat bantunya. Turbin dengan alat bantunya. Alternator / Generator dengan alat bantunya. Dari perpindahan energi-energi diatas proses yang terjadi dengan peralatan-peralatan yang ada kaitannya dengan aliran, tekanan dan temperature yang tinggi serta proses-proses kimia yang tidak bisa dihindarkan. Karena material dari peralatan mempunyai keterbatasan kemampuan maka diperlukan pola pengoperasian serta monitoring yang teliti dan hati-hati secara terus menerus sehingga keandalan dan effisiensi dapat dipertahankan. 1

5 Gambar 1.1 : Peralatan utama PLTU. Peralatan utama PLTU terdiri atas : 1. Boiler ( ketel ) 2. Turbin uap 3. Generator 4. Kondensor 5. Peralatan lainnya, meliputi pompa, pemanas air ( water heater ), Pipa pipa, pemanas udara ( air heater ), Fan penghisapp ( induced draft fan ),Fan penekan udara ( force draft fan ). Pada instalasi pembangkit daya yang memanfaatkan uap bertekanan tinggi untuk menggerakkan turbin uap, digunakan suatu acuan siklus kerja yang mejadi dasar dari pengoperasian instalsi pembangkit tersebut. Siklus kerja yang digunakann pada instalasi pembangkit pada PLTU adalah siklus Rankin (Rankin cycle), dimana air sebagi fluida kerja dalam siklus akan digunakan sebagai mediator pembangkitan tenaga dengan memanfaatkan perubahan fasa antara cairan dan uap melalui suatu proses perpindahan panas. 2

6 Gambar 1.2 : Siklus Rankin pada PLTU. Keterangan proses Siklus Rankine : 1 ~ 2 : Proses menaikkan tekanan air dengan Boiler Feed (BFP) 2 ~ 3 : Air bertekanan tinggi memasuki boiler, dipanaskan pada tekanan konstan dengan sumber panas dari luar (pembakaran bahan bakar). 3 4 : Proses expansi uap jenuh di turbine (menghasilkan kerja, ditranfer ke generator) 4 1 : Proses kondensasi (perubahan phase uap ke cair), pada tekanan & temperatur konstan di Condensor Fluida kerja yang berupa air (Feed Water) dipompa dengan Boiler Feed Pump (BFP) pada proses antara titik 1 ~ 2 proses kompresi pada BFP tersebut berlangsung secara isentropic, selanjutnya air dipanaskan melalui proses 2 ~ 3 yang berlangsung di boiler pada tekanan konstan (isobarik), proses ini berakhir sampai titik 3 yaitu titik air telah sepenuhnya berubah fasa menjadi uap jenuh. Kemudian uap diekspansikan melalui proses 3 ~ 4 yaitu uap jenuh bertekanan mendorong sudu- tersebut sudu turbin sehingga menggerakkan poros turbin atau energi panas dari uap bertekanan dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran poros turbin. Proses ekspansi ini berakhir pada titik 4 dimana sifat fluida tersebut mengalami penurunan temperatur tetapi masih berwujud uap dengan tingkat kebasahan tertentu. Setelah itu dilanjutkan proses 4 ~ 1 yaitu fluida kerja masuk condenser, pada proses ini uap dikondensasi sehingga uap tersebut berubah fasa air. Uap tersebut terkondensasi saat kontak langsung dengan permukaan dinding kondensor yang telah 3

7 didinginkan dengan air laut (Sea Water). Proses kondensasi pada condensor berakhir pada titik 1. Fluida yang meninggalkan kondensor pada titik 1 tersebut kemudian dialirkan menuju boiler. 1.2 KOMPONEN UTAMA PLTU Komponen utama PLTU terdiri atas : 1. Boiler : Boiler merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk steam berupa energi kerja 2. Turbin : suatu penggerak yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin 3. Generator : Suatu sistem yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik 4. Condensor : Sebuah alat yang digunakan untuk mendinginkan extraction steam yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi 5. Condensater pump : Memompa air kondensasi yang terkumpul pada Hot-well condensor ke Deaerator untuk disirkulasikan kesistem. 6. Heater : Suatu pemanas yang berfungsi memanaskan air agar tidak terjadi perbedaan temperature yang signifikann antara temperature air dalam boiler dengann temperature air masuk dalam boiler. 7. Bioler feed pump : Pompa pengisi drum Boiler. 1.3 SISTEM OPERATIONAL PLTU 4

8 Gambar 1..3 : Siklus Operasi PLTU Muara Karang Gambar 1.4 : Diagram alur PLTU Paiton Unit 1 & 2. Siklus kerja PLTU Paiton : 1. Untuk siklus batu bara, pertama Batu bara dari stock pile lewat ban berjalan ( Conveyor) Batubara tersebut harus digiling terlebih dahulu menjadi serbuk halus dengan specifikasi tertentu sebelum masuk boiler. Penggilingan yang dilakukan oleh alat yang bernama pulverizer ini penting agar batubara tersebut mudah terbakar. 2. Pembakaran yang sempurna harus memenuhi syarat three angle fire yaitu, bahan bakar batubara, udara (O 2 ) dan percikan api. 3. Udara ditiup dari fan ke boiler dengan mempergunakan sebuah Force Draft fan, atau disingkat FD fan. Agar api tidak keluar dari boiler maka diusahakan agar ruang bakar bertekanan sedikit dibawah tekanan atmosfir. 4. Kombinasi FD dan ID fan harus balance dari waktu ke waktu. Jika pengaturan kesetimbangan ini gagal maka untuk alasan safety boiler harus dimatikan secepatnya. 5

9 5. Untuk siklus air laut dimanaa air laut dipompa oleh sea water pump diolah menjadi air tawar dengan proses desalination. 6. Air distilate tersebut. dipompa dengan distilate water pump kemudian ditampung di raw water tank. 7. Air dari raw water dipompa oleh supply water pump melewati pre filter kemudian ke mix bed. Di dalam mix bed ini ada resin anion dan kation, dimana anion mengikat ion-ion positif yang selanjutnya melewati resin kation, dimana kation mengikat ion negatif. Setelah proses di mix bed selanjutnya hasilnya (demin water) di tampung di make-up water tank. 8. Siklus air tawar berawal dari kondensor. Yang berupa tangki penyimpanan air. Air dari kondensor dipompa dua tahap yaitu mempergunakan Condensate Extraxtion Pump dan Feed Water Pump. Beberapa Feed Water Heaters yang dipergunakan untuk meningkatkan efisiensi dari keseluruhan system 9. FW pump ini sangat penting sekali dijaga tekanannya agar tekanan hasil dari boiler berjalan kearah yang benar yaitu menggerakkan turbin, bukan sebaliknya ke arah kondensor. 10. Selanjutnya air keluaran dari FW pump setelah dimasukkan ke Feed Water Heaters diumpankan ke boiler 11. Siklus air Pertama kali ke Ekonomizer, selanjutnya ke ke Steam Drum, lalu ke Superheater dan terakhir Final Superheater. keluaran dari Final Superheater berupa uap murni bertekanan dan bertemperature tinggi siap menggerakkan steam turbine. 12. Turbine dikopel dengan generator, kecepatan putaran generator 3000rpm untuk menghasilkan frekuensi 50Hz, sehingga proses konversi ke energi listrik terjadi disini. 13. Selanjutnya tegangan generator sebesar 23KV dinaikkan menjadi 500KV untuk selanjutnya didistribusikan ke pelanggann lewat jaringan interkoneksi jawa bali PLN. 14. Untuk memenuhi persyaratan lingkungan maka dipergunakanlah alat penangkap debu atau lebih dikenal dengan sebutan ESP Electro Static Precipitator 15. Debu yang berterbangan sisa dari Gas buang boiler bermuatan negatif, sedangkan di sisi-sisi precipitator diberi muatan positif. Sehingga debu tersebut akan menempel ke sisi-sisi precipitator. 16. Selanjutnya debu yang sudah menempel dikeluarkan untuk selanjutnya dikumpulkan di Tempat pembuangan akhir 6

10 17. Sedangkan Flue Gas Desuphurization dipergunakan untuk menghilangkann kandungan SO 2 dari sisa-sisa pembakaran. Walaupun demikian cerobong tetap diperlukan untuk memastikan polusi udara menyebar dengan rata. Gambar 1.5 : Prinsip Kerja PLTU Unit 1 & 2 UP Gresik Siklus Kerja PLTU Gresik : 1. Air laut dipompa oleh sea water pump diolah menjadi air tawar dengan proses desalination. 2. Kemurnian air distilate belum 100% karena masih mengandung unsur-unsur garam (NaCl) yang terbawa uap air dan masih terbawa garam, sehingga air distilate akan diproses lagi di water treatment plant agar conductivity <1 µs/cm. 3. Air distilate tersebut. dipompa dengan distilate water pump kemudian ditampung di raw water tank. 4. Air dari raw water dipompa oleh supply water pump melewati pre filter kemudian ke mix bed. Di dalam mix bed ini ada resin anion dan kation, dimana anion mengikat ion-ion positif 7

11 yang selanjutnya melewati resin kation, dimana kation mengikat ion negatif. Setelah proses di mix bed selanjutnya hasilnya (demin water) di tampung di make-up water tank. 5. Air dari make-up water tank dipompa oleh make-up water transfer pump untuk ditampung di hotwell kondensor. 6. Air kondensat dipompa oleh condensate pump melalui SJAE dan GSC menuju LP 1 heater (pemanas awal tekanan rendah) kemudian ke LP 2 heater untuk dipanaskan lagi. 7. Setelah itu air dialirkan ke deaerator untuk dipanaskan secara langsung dengan uap pemanas dari extraction steam 3 turbin. Di deaerator ini gas-gas O 2 dihilangkan dengan menginjeksikan hydrazine pada saat start-up unit kemudian ditampung di deaerator storage tank. 8. Level deaerator dipertahankan oleh Level Control (LC). Pada kondisi air kondensat dialirkan ke deaerator makaa LV-53 akan membuka dan FV-23 menutup, namun jika air di deaerator sudah memenuhi setting point maka FV-23 untuk membuka sehingga aliran air dikembalikan lagi ke hotwell. 9. Air dari deaerator dipompa oleh BFP (Boiler Feed Pump) untuk dialirkan ke HP heater. 10. HP 4 heater (pemanas tekanan tinggi) memanaskan air tersebut. kemudian ke HP 5 heater sehingga temperatur air pengisi mendekati temperatur air dalam boiler. 11. Air masuk ke economizer untuk pemanasan terakhir dimaksudkan untuk menaikkan efisiensi boiler. Di economizer, air dipanaskan dengan gas panas buang ruang bakar (furnace) yang keluar dari superheater I sebelum dibuang ke atmosfir melalui cerobong. 12. Untuk mengontrol kebutuhan air boiler, drum dipasang Level Control (LC) sebelum air pengisi masuk ke HP heater yaitu FV-20. Untuk mengontrol kualitas air, drum boiler dipasang saluran injeksi bahan kimia dan saluran pembuangan (blowdown). Injeksi phosphat berfungsi untuk menaikkan ph air di drum jika terjadi penurunan ph air akibat kebocoran di sisi kondensor. 13. Pembakaran di boiler dilakukan secara kontinyu di dalam furnace dengan dengan alat pembakar (burner) menggunakan bahan bakar dan udara dari luar. 14. FDF (Forced Draft Fan) menghisap udara dari atmosfir dan dialirkan ke steam coil air heater (SCAH). SCAH memanasi udara dengan uap dari HP aux steam header boiler. Kemudian udara panas dialirkan ke air heater untuk dipanasi dengan gas buang dari furnace. 8

12 Setelah udara dipanasi di air heater kemudian masuk kedalam windbox dan selanjutnya didistribusikan ke tiap-tiap burner untuk proses pembakaran. 15. HSD digunakan sebagai bahan bakar pembakaran awal. Sedangkan residu digunakan sebagai bahan bakar utama yang disimpan dalam RO. storage tank. 16. Untuk kesempurnaan proses pembakaran, maka HSD yang disemprotkan ke ruang bakar diatomisasi (dikabutkan) dengan menggunakan udara dari SAC (Service Air Compressor). 17. Sebelum mengalirkan residu dari RO. storage tank ke burner digunakan RO. preheater untuk pemanasan awal kemudian dipompa dengan RO. transfer pump ke dalam RO. service tank. 18. Setelah itu residu dipompa dengan RO. pump dan dimasukkan ke RO. heater untuk menurunkan kekentalan residu agar dapat disemprotkan ke ignition burner. Pengaturan aliran residu ke ignition burner dengan katup pengatur (FV-26) dilakukan sebelum burner. 19. Sebagaimana pada HSD untuk kesempurnaan reaksi pembakaran, maka residu diatomisasi dengan menggunakan uap dari HP auxiliary steam header boiler atau extraction steam turbin secara mekanik pada burner. Jika beban sudah tinggi maka atomisasi residu menggunakan extraction steam dari turbin. 20. Uap dari drum boiler dengan tekanan dan temperatur tertentu dialirkan ke superheater I (primary SH) dan ke superheater II (secondary SH), dan juga dialirkan ke outlet header yang selanjutnya digunakan sebagai auxiliary steam. 21. Apabila temperatur uap melebihi batas kerjanya, maka de superheater spray (attemperator) menyemprotkan air kondensat untuk menurunkan temperatur uap sesuai dengan temperatur yang diijinkan (510 C) 22. Uap jenuh dari superheater dengan tekanan dan temperatur tinggi mengalir melalui nozzle. Uap dengan tekanan 88 kg/cm 2 dan temperatur 510 C ini yang akan mendorong sudu-sudu turbin sehingga mengakibatkan poros turbin berputar. 23. Uap tersebut diatur oleh MSV (Main Stop Valve) yang berfungsi sebagai katup penutup cepat jika turbin trip atau katup pengisolasi turbin terhadap uap masuk. MSV bekerja dalam dua posisi, yaitu menutup penuh atau membuka penuh. 24. Turbin harus dapat beroperasi dengan putaran yang konstan pada beban yang berubah-ubah. Untuk membuat agar putaran turbin selalu tetap digunakan control valve (load limit) yang 9

13 bertugas untuk mengatur aliran uap masuk turbin sesuai dengan bebannya. Governor valve tidak dipakai sehingga full open (membuka penuh). 25. Uap jenuh yang masuk ke turbin akan menggerakkan sudu-sudu turbin sehingga poros turbin ikut berputar. Generator yang dikopel langsung dengan turbin akan menghasilkan tegangan listrik ketika turbin berputar. 26. Uap ekstraksi (extraction steam) turbin dibagi menjadi 5. Extraction steam 1 dialirkan ke HP 5 heater, extraction steam 2 dialirkan ke HP 4 heater, extraction steam 3 dialirkan ke deaerator, extraction steam 4 dialirkan ke LP 2 heater, dan extraction steam 5 dialirkan ke LP 1 heater. Hal tersebut bertujuan untuk meningkatkan efisiensi unit (heat balance). 27. Uap yang telah menggerakkan sudu-sudu turbin, tekanan dan temperaturnya turun hingga kondisinya menjadi uap basah. Uap tersebut dialirkan ke dalam kondensor yang dalam keadaan vakum. Posisi kondensor umumnya terletak di bawah turbin sehingga memudahkan aliran uap masuk. 28. Proses kondensasi (perubahan fase dari fase uap ke fase air) di kondensor terjadi dengan mengalirkan air pendingin dari cooling water pump ke dalam pipa-pipa kondensor sehingga uap-uap dari turbin yang berada di luar pipa-pipa terkondensasi menjadi air kondensat dan ditampung di hotwell. 29. Air di hotwell ini dipompa oleh condensate pump menuju deaerator melalui SJAE (Steam Jet Air Ejector) dan GSC, LP 1 heater dan LP 2 heater. Starting Ejector berfungsi untuk menarik vakum kondensor pada saat awal hingga vakum kondensor mencapai 650 mmhg, kemudian vakum di kondenser ini dipertahankan oleh SJAE. 30. Uap panas di SJAE yang berasal dari HP auxiliary steam header boiler inii bertemu dengan air kondensat sehingga mengalami kondensasi kemudian air kondensasi ini dialirkan kembali ke hotwell condensor. 31. GSSR (Gland Steam Seal Regulator) bekerja untuk mengatur tekanan uap yang berasal dari HP auxiliary steam header boiler untuk perapat turbin sesuai setting yaitu 0.08 kg/cm 2, sehingga tekanan selalu konstan dan tidak terjadi kebocoran-kebocoran, yaitu pada sisi tekanan tinggi (HP) untuk mencegah uap dari turbin bocor keluar dan dari sisi tekanan rendah (LP) untuk mencegah udara luar masuk ke exhaust turbin karena vakum. 32. Uap perapat yang telah dipakai turbin tadi ditarik oleh GSEB (Gland Steam Exhaust Blower) agar tidak terjadi kondensasi di labirin-labirin turbin dan karena uap perapat tersebut. 10

14 menyentuh pipa-pipa yang dialiri air kondensat maka terjadilah terkondensasi di GSC (Gland Steam Condenser) dan kondensasinya dialirkan ke hotwell. Sedangkan uap yang tidak terkondensasi di GSC dihisap oleh GSEB di buang ke atmosfer. 33. Untuk sistem air pendingin, air laut disaring melalui bar screen untuk memisahkan air dari sampah/kotoran laut, kemudian air laut diinjeksi dengan chlorine untuk melemahkan biota laut agar tidak berkembangbiak di dalam kondensor sebelum air laut disaring lagi melalui traveling screen untuk menyaring kotoran-kotoran yang lolos dari bar screen sebelum dipompa oleh circulating water pump. 34. CWP (Circulating Water Pump) akan mengalirkan air melalui kanal atau pipa-pipa besar yang dilapisi karet masuk ke kondensor untuk proses kondensasi, selain itu juga dialirkan ke CWHE (Cooling Water Heat Exchanger) untuk mendinginkan air tawar sebagai cooling water. Air tawar dari CWHE ini dipompa oleh cooling water pump untuk digunakan sebagai pendingin auxiliary machines seperti condensate pump, boiler feed pump, circulating water pump, air heater, forced draft fan, service air compressor, instrument air compressor, lube oil cooler, dan H 2 gas generator cooler. 35. Proses konversi energi di dalam generator adalah dengan memutar medan magnet di dalam kumparan. Rotor generator sebagai medan magnet menginduksi kumparan yang dipasang pada stator sehingga timbul tegangan diantara kedua ujung kumparan generator. Untuk membuat rotor agar menjadi medan magnet, maka dialirkan arus DC ke kumparan rotor. Sistem pemberian arus DC kepada rotor agar menjadi magnet ini disebut eksitasi. 36. Untuk menjaga agar tegangan keluaran generator stabil, maka diperlukan AVR (Automatic Voltage Range) untuk mengontrol tegangan keluar generator selalu tetap walaupun beban berubah-ubah sekaligus menjaga mesin berada dalam sinkron. 37. Untuk menyalurkan energi listrik yang dihasilkan dari generator, makaa generator harus dihubungkan ke sistem jaringan (transmisi) yang disebut sinkronisasi. 38. PLTU tidak dapat dijalankan (start) atau shutdown tanpa adanya pasokan dari luar. Dalam kondisi operasi normal, suplai listrik untuk kebutuhan alat-alat bantu (auxiliary common) diambil dari starting transformer. 39. Kebutuhan listrik untuk startt disuplai dari luar (ke jaringan sistem) melalui main transformer, sedangkan kebutuhan listrik untuk operasi normal (pemakaian sendiri) disuplai dari generator melalui auxiliary transformer. 11

15 Secara garis besarnya PLTU yang ada di Indonesia memnggunakan bahan bakar HSD dan Batu bara, dimana memilik kesamaan dari siklusnya tetapi perbedaannya terletak pada pemasukan bahan bakar pada boilernya. Produksi energi listrik dari Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan tahapan dari proses pembangkit tenaga yang dihasilkan dari beberapa alat bantu utama PLTU, dimana dalam proses produksi energi listrik pada PLTU merupakan tahapan dari proses pembangkit tenaga yang dihasilkan dari beberapa alat bantu utama PLTU, dimana dalam proses perubahan energi tersebut diawali dari Boiler yang berfungsi untuk merubah energi kimia yang terdiri dari energi bahan bakar (bahan bakar bisa batubara dan HSD sesuai unit masing masing) dan udara menjadi energi panas yang berbentuk gas panas pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar boiler, selanjutnya energi gas panas pembakaran tersebut ditranfer ke dalam air hingga air tersebut berubah bentuk menjadi uap, dimana uap yang mempunyai besaran temperatur dan kuantitas panas tersebut disalurkan kedalam Steam Turbine untuk mendorong sudu-sudu turbin hingga menjadi energi kinetik untukmemutar poros turbin, dalam hal ini energi panas diubah menjadi energi mekanik melalui poros Steam Turbine yang merupakan satu kesatuan dengan rotor Generator, yang berfungsi untuk membangkitkann energi listrik, selanjutnya uap bekas dari proses ekspansi Steam Turbine tersebut dimasukan ke dalam Condenser yang berfungsi untuk mererubah sisa energi uap menjadi energi air, hal ini dikenal dengan siklus operasi regeneratif dan lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar skema perubahan energi pada PLTU berikut. Energi Kimia Energi Panas Energi Mekanik Energi Listrik Udara Bahan Bakar BOILER STEAM TURBINE GENERATOR STACK CONDENSER Gambar 1.6 : Skema Perubahan Energi Pada PLTU 12

16 BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP ( PLTGU ) 2.1 DEVINISI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP PLTGU ( Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap ) adalah pembangkit thermal yang menggabungkan prinsip kerja PLTG ( Pembangkit Listrik Tenaga gas ) dan PLTU ( Pembangkit Listrik Tenaga Uap ) atau disebut juga combined cycle. Pembangkit jenis ini dapat didesain menghasilkan daya listrik yang besar dan lebih efisien, karena untuk menghasilkan PLTU ini memanfaatkan gas buang PLTG. Pada PLTG menggunakan bahan bakar gas atau minyak solar ( HSD ) sedangkan PLTU tidak membutuhkan bahan bakar untuk memanaskan air hingga menjadi uap, yang kemudian digunakan untuk memutar turbin uap. Proses tersebut memanfaatkan gas buang yang dihasilkan dari proses pembakaran pada PLTG yang masih mempunyai temperatur ( panas ) lebih kurang 500 C yang digunakan untuk memanaskan air hingga menjadi uap pada HRSG. Selajutnya uap hasil pemanasan tadi digunakan untuk memutar turbin uap PLTU. Gambar 2.1 : Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap ( PLTGU Unit Gresik ) 13

17 Untuk menaikan tekanan pada PLTGU dapat dilaksanakan secara bertahap, sedangkan pada PLTU minyak atau batubara tekanannya konstan. Di PLTGU UP Gresik terdapat dua sumber energy atau bahan bakar, yaitu minyak solar ( HSD ) dan gas. Peralatan utama PLTGU terdiri atas : 1. Sistem PLTG ( Pembangkit Listrik Tenaga Gas ), meliputi kompresor, ruang bakar, turbin gas dan generator. 2. HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ) yaitu pembangkit produksi uap. 3. Turbin Gas. 4. Generator. 5. Kondensor. 6. Peralatan lain, diantaranya :pompa,pemanas air ( water heater ),pipa pipa dan pompa pengisi HRSG. 2.2 KOMPONEN UTAMA PLTGU Gambar 2.2 : Komponen Utama PLTGU 14

18 Komponen utama PLTGU adalah : 1. HRSG ( Heat Recovery Steam Generator ) : Yaitu tempat terjadinya pemanasan air hingga menjadi uap super heat. Perbedaannya pada boiler terjadi proses pembakaran, sementara di HRSG tidak terjadi pembakaran. 2. Turbin Gas : Suatu penggerak yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnyaa diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Disebut turbin gas karena perputarannya turbin terjadi akibat gas panas yang dihasilkan dari hasil pembakaran. 3. Generator : Suatu sistem yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. 4. Kondensor : Sebuah alat yang digunakan untuk mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi 5. Condensater pump : Memompa air kondensasi yang terkumpul pada Hot-well condensor ke Deaerator untuk disirkulasikan ke sistem. 6. Heater : Suatu pemanas yang berfungsi memanaskan air agar tidak terjadi perbedaan temperature yang signifikan antara temperature air dalam boiler dengan temperature air masuk dalam boiler. 7. Bioler feed pump : Pompa pengisi drum Boiler. 8. Main Transformer : sebagai alat transformasi energi dari generator ke jaringan dan menaikan tegangan yang dihasilkan generator. 15

19 2.3 SISTEM OPERASI PLTGU Gambar 2.3 : Sistem Operasi PLTGU ( PLTGU Muara Karang ) Proses transfer energi pada PLTGU tersebut diawali dari Compresorr yang berfungsi untuk memberikan sejumlah udara yang dibutuhkan dalam proses pembakaran bahan bakar, dalam hal ini energi kimia diubah menjadi energi panas yang berbentuk gas panas pembakaran yang terjadi dalam Combuster. Selanjutnya energi gas panas pembakaran yang mempunyai besaran temperatur dan kuantitas panas tersebut disalurkan kedalam Gas Turbine untuk mendorong sudu-sudu turbin hingga menjadi energi kinetik untuk memutar poros turbin, dalam hal ini energi panas diubah menjadi menjadi energi mekanik. Melalui poros gas turbine yang merupakan satu kesatuan dengann rotor generator, yang berfungsi untuk membangkitkan energi listrik, selanjutnya gas bekas dari proses ekspansi gas turbine yang masih memiliki besaran temperatur dan kuantitas panas tersebut disalurkan kedalam Heat Recovery Steam Generator 16

20 untuk ditranfer ke dalam air hingga air tersebut berubah bentuk menjadi uap. Uap yang mempunyai besaran temperaturr dan kuantitas panas tersebut disalurkan kedalam Steam Turbine untuk mendorong sudu-sudturbin. Dalam hal ini energi panas diubah menjadi energi mekanik melalui poros Steam Turbine turbin hingga menjadi energi kinetik untuk memutar poros yang merupakan satu kesatuan dengan rotor Generator, yang berfungsi untuk membangkitkan energi listrik, selanjutnya uap bekas dari proses ekspansi Steam Turbine tersebut dimasukan ke dalam Condensor yang berfungsi untuk merubah sisa energi uap menjadi energi air. Hal ini dikenal dengan siklus operasi Combined Cycle dan lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar skema transfer energi PLTGU berikut ini. Open Cycle Gambar 2.4 : Skema Perubahan Energi pada PLTGU Pada instalasi pembangkit Combined Cycle yang merupakan gabungan antara Brayton Cycle dan Rankine Cycle, memiliki efisiensi plant yang lebih tinggi dan sampai saat ini merupakan pembangkit thermal yang paling efisien, mengingat pada Siklus Brayton energi panas dari gas buang yang cukup besar tersebut masih mampu untuk dikonversikan menjadi energi panas berupa steam melalui suatu alat pembangkit uap. Steam Cycle 17

21 Gambar 2.5 : Skema Block PLTGU UP Gresik. 18

22 BAB III STEAM TURBIN ( TURBIN UAP ) 3.1 DEFINISI STEAM TURBIN Turbi Uap adalah suatu mesin yang berfungsi untuk merubah energi panas (thermis) menjadu energi mekanis (energi putar). Kontruksinya terdiri rumah turbin (Casing turbin) atau stator (statis) kemudian rotor (bagian yang berputar). Pada rotor turbin ditempatkan sudu sudu jalan yang disusun sedemikian rupa melingkar dirotor dan berjajar di sepanjang rotor. Sudu yang berputar ini ditempatkan secara simetris disela sela sudu tetap (berselang seling). Energi panas dalam uap mula-mula diubah menjadi energi kinetis oleh nozzle. Selanjutnya uap dengan kecepatan tinggi ini uap masuk ke turbi membentur / mendorong sudu putar pada turbin. Uap setelah keluar dari sudu putar diterima oleh sudu putar pada turbin yang akhirnya menghasilkan tenaga putar pada turbin. Uap setelah keluar dari sudu putar diterima oleh suduu tetap kemudian dipantulkan lagi ke sudu putar, begitu sudu putar diterima sudu tetap kemudian dipantulkan lagi ke sudu putar, begitu seterusnya hingga keluar melalui exhaust turbin menuju kendensor. Jadi energi kinetic diubah menjadi energi mekanis terjadi pada sudu sudu putar turbin 19

23 Gambar 3.1 : Komponen utama steam turbin. 3.2 FUNGSI STEAM TURBIN Turbin uap merupakan salah satu jenis mesin yang menggunakan metode external combustion engine (mesin pembakaran luar). Pemanasan fluida kerja (uap) dilakukan di luar sistem. Prinsip kerja dari suatu instalasi turbin uap secara umum adalah dimulai dari pemanasan air pada ketel uap. Uap air hasil pemanasan yang bertemperatur dan bertekanan tinggi selanjutnya digunakan untuk menggerakkann poros turbin. Uap yang keluar dari turbin selanjutnya dapat dipanaskan kembali atau langsung disalurkan ke kondensor untuk didinginkan. Pada kondensor uap berubah kembali menjadi air dengan tekanan dan temperatur yang telah menurun. Selanjutnya air tersebut dialirkan kembali ke ketel uap dengan bantuan pompa. Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa turbin uap adalah mesin pembangkit yang bekerja dengan sistem siklus tertutup. 20

24 Pada PLTU, Turbine dibagi menjadi tiga tingkatan, yaitu : 1. High Pressure (HP) Turbin HP Tubin mengekspansikann uap utama yang dihasilkan dari superheaterr, kemudian uap keluar HP Turbin dipanaskan kembali pada bagian reheater diboiler untuk menaikkan entalpi uap. Uap reheat lalu diekspansikan di dalam Intermediate Pressure (IP) turbine. 2. Intermediate Pressure (IP) Turbin IP Turbin mengekspansikan uap reheat dari reheater, kemudian uap tersebutt diekspansikan le Low Pressure turbine tanpa pemanasan. 3. Low Pressure (LP) Turbin LP turbin mengekspansikan uap dari IP turbin. 3.3 BAGIAN BAGIAN STEAM TURBIN Gambar 3.2 : Bagian Steam Turbin 1. Stasionery Blade, yakni sudu-sudu yang berfungsi untuk menerima dan mengarahkan steam yang masuk. 21

25 2. Moving Blade, yakni sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima dan merubah Energi Steam menjadi Energi Kinetik yang akan memutar generator. Stasionery Blade Moving Blade Gambar 3.3 : Stasionery Blade & Moving Blade. 3. Poros Poros berfungsi mentransmisikan torsi rotor turbin untuk memutar bagian dari rotor generator listrik. 4. Casing (Rumah Turbin) Casing berfungsi untuk melindungi proses ekspansi uap oleh turbin agar tidak terjadi kebocoran dari dan kearah luar. Disamping itu fungsi casing sebagai penutup sudu putar dan sudu tetap, sehingga terjadi gerak putar sewaktu turbin dialiri uap, adapun casing ada 2 macam yaitu casing ganda dan casing tunggal (pejal), pada turbin dengan daya yang besar umumnya dipakai doube casing (casing ganda) yaitu dimaksudkan untuk mempercepat warming up pada saat start up unit dari kondisi awal (cool start). 5. Katup-katup pengatur beban 22

26 Katup pengatur beban pada turbin disebut juga governor valve yang mengatur jumlah aliran uap masuk ke turbin. Pembukaan dari tiap katup tergantung kebutuhan beban. 6. Bantalan turbin, untuk menumpu rotor turbin dengan satu silinder casing diperlukan bantalan utama (main bearing) sebanyak dua buah, sedangkan pada turbin yang mempunyai lebih dari satu silinder casing bantalannya lebih dari dua buah. 7. Governor : Yaitu sistem pengaturan beban atau pembukaan / penutupan Control Valve secara auto. 8. Gland Labirinth & Gland Steam System : Untuk menghindari masuknya udara antara poros dan rumah turbin pada bagian turbin tekanan rendah dan keluarnya uap pada bagian turbin tekanan tinggi. 9. Control Valve, yaitu sistem pengaturan beban atau pembukaan / penutupan Control Valve secara manual ( dengan tangan ) dan,mengatur flow steam ke turbin apa bila naik turun beban sehingga walaupun putaran turbin atau frequensi akan tetap seperti semula. 10. Sistim pelumasan : Untuk melumasi bantalan, turning gear dan lain lain. 11. Sistim kontrol hidrolik turbin : Untuk penggerak peralatan hidrolik pada CV,MSV, LPTBV, CRV dan sistim pengaman turbin. 13. Vacuum Breaker : Untuk menghubungkan bagian dalam turbin dengan udara luar ketika turbin tidak beroperasi dan mengisolasinya ketika turbin beroperasi. 14. Condensor : Untuk mengembunkan uap bekas keluar turbin. 23

27 Gambar 3.4 : Rotor HP & IP Turbin ( PLTU Gresik Unit 3 & 4 ). Gambar 3.5 : Rotor LP Turbin ( PLTU Gresik Unit 3 & 4 ). 24

28 Gambar 3.6 : Rotor HP Turbin ( PLTU Muara Karang ) Gambar 3.7 : Steam Turbin ( PLTU Muara Karang ) 25

29 Gambar 3.8 : Steam Turbin ( PLTU Gresik Unit 1 & 2 ) ALAT BANTU UTAMAA STEAM TURBIN : 1. Circulating Water Pump ( CWP ) : Yaitu pompa supplai air laut menuju kondensor dan CWHE. 2. Sea Water Booster Pump ( SWBP ) : Yaitu pompa penguat air laut yang menuju CWHE. 3. Cooling Water Heat Exchanger ( CWHE ) : Yaitu proses berlangsungnya proses perpindahan panas antara air tawar dengann air laut. 4. Close Cycle Cooling Water Pump ( CCCWP ) : Yaitu pompa supplai air pendingin untuk pendingin minyak pelumas bearing H 2 pendingin generator dan lainnya. 5. Instrument Air Compressor ( IAC ) : Yaitu udara untuk penggerak alat alat control. 6. Condensate Extraction Pump ( CEP ) : Yaitu pompa air kondensat menuju deaerator. 7. Deaerator : Penampung air kondensat dan menghilangkan O 2 untuk feed water. 26

30 8. Boiler Feed Pump ( BFP ) : Yang terdiri dari HP BFP dan LP BFP, yaitu pompa pengisi drum. 9. Starting Air Ejector : Yaitu alat untuk membuat kondisi vacuum pada condenser hotwell. 10. Main Air Ejector : Yaitu alat alat untuk mempertahankan kondisi vacuum di condenser hotwell. 11. Gland Steam Conednsor : berfungsi untuk merapatkan poros turbin agar condenser hotwell tiap terjaga kondisi vacuumnya. 12. Lube Oil System : Berfungsi untuk pelumas bearing turbin dan generator. 13. Seal Oil System : Berfungsi untuk merapatkan poros generator dan sebagai pendingin generator tidak keluar. Gambar 3.9 : CWP (circulating water pump PLTGU UP Gresik ) 27

31 Gambar 3.10 : Sea Water Booster Pump ( PLTGU UP Gresik ) 28

32 Gambar 3.11: Close Cycle Cooling Water Pump ( PLGTU UP Gresik ) Gambar 3.12 : Condensate Extaction Pump ( PLTGU UP Gresik ) 29

33 Gambar 3.13 : Cooling Water Heat Exchanger ( PLTGU UP Gresik ) Gambar 3.14 : Flow Diagram Gland Steam Condensor ( PLTU UP Gresik 3 & 4 ) 30

34 3.4 CARA KERJA STEAM TURBIN Gambar 3.15 : Siklus Kerja Steam Turbin Uap bertekanan tinggi masuk kedalam turbin uap bertekanan tinggi ( HP Steam Turbin ), uap sisa memutar HP turbin diekspansikan reheater untuk menaikkan efisiensinya. Setelah uap melewati reheater lalu uap diekspansikan ke IP ( Intermediate Presure ) Turbin. Setelah melewati IP turbin uap diekspansikan ke Low Pressure Turbin ( LP Turbin ). Dari Low Pressure Turbin uap extraction steam menuju ke kondensor untuk dilakukan proses kondensasi sehingga akhir dari kondnsasi uap akan berubah menjadi air. 31

35 BAB IV TURBIN GAS 4.1 DEFINISI TURBIN GAS Turbin gas merupakan salah satu komponen utama dalam proses menghasilkan energy listrik pada PLTGU ( Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap ). Disebut dengan turbin gas karena perputaran turbin terjadi akibat gas panas yang dihasilkan dari hasil pembakaran.beberapa faktor yang mejadi alasan penggunaan turbin gas sebagai pembangkit energi listrik adalah karena turbin gas mempunyai akselerasi yang tinggi untuk menanggulangi adanya kenaikann atau penurunan beban ( Load ) jaringan ( konsumen ) yang sulit diperkirakan, dan relatif mudah dalam pembangunan, pemasangan serta pengoperasian. Gambar 4.1 : Komponen Turbin Gas 32

36 4.2. FUNGSI TURBIN GAS Fungsi Turbin gas adalah suatu penggerak yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerjanya. Turbin gas pada kondisi ideal memanfaatkan gas bertekanan yang didapat dari udara atmosfir yang dimampatkan dengan menggunakan kompresor pada kondisi isentropik (reversibel adiabatik/entropi konstan). Udara yang bertekanan tinggi ini kemudian dibakar dalam ruang bakar pada tekanan tetap. Dari ruang bakar, gas yang sudah dibakar bersama dengan bahan bakar diekspansikan ke turbin sebagai penggerak beban generator BAGIAN BAGIAN TURBIN GAS Gambar 4.2 : Bagian bagian turbin Gas Bagian turbin gas sebagai berikut : Intake Air Filter ( IAF ) Udara yang dibutuhkan untuk proses pembakaran dan sebagian untuk pendinginan turbin gas sebelum masuk turbin terlebih dahulu disaring oleh saringan ( filter ), agar udara yang masuk bersih. Karena kotoran sekecil apapun yang masuk akan dapat menyebabkan kerusakan unit. IAF terdiri dari beberapa filter yang seluruhnya haus dalam kondisi bersih. Apabila saringan kotor, kualitas dan kuantitas udara yang masuk akan terganggu dan energy yang duhasilkan turbin gas akan turun sehingga daya ( MW ) yang dihasilkan juga akan turun. 33

37 Gambar 4.3 : Intake Air Filter & Main Transformer ( PLTGU UP Gresik ) Inlet Guide Vance ( IGV ). Berfungsi mengatur kebutuhan udara, sesuai dengn beban yang ditetapkan. Pengaturannya telah diatur secara otomatis oleh komputer, sesuai dengan beban yang dikehendaki. Gambar 4.4 : Inlet Guide Vance. 34

38 Kompresor Berfungsi untuk mengkompresi atau memampatkan udara yang masuk menjadi udara bertekanan sesuai dengan kriteria udara untuk pembakaran. Udara yang dihasilkan kompresor digunakan sebagai udara pembakaran dan udara untuk pendinginan. Turbin gas Berfungsi sebagai penggerak generator turbin gas berputar karena tekanan gas panas dari hasil pembakaran bahan bakar yang dialirkan ke sudu sudu turbin. Generator Generator berada pada satu poros atau dikopel dengan turbin gas, sehingga perputaran turbin gas akan menyebabkan generator ikut berputar. Gambar 4.5 : Generator & Steam Turbin ( PLTGU UP Gresik ) Main Transformer Berfungsi sebagai alat transformasi energi dari generator ke jaringan dan menaikkan tegangan yang dihasilkan generator. 35

39 Gambar 4.6 : Main Transformer Gas Turbin. ( PLTGU UP Gresik ) Lube Oil System Berfungsi sebagai minyak pelumas bearing, yang merupakan tumpuan poros turbin gas yang selalu berputar. Control Oil System Berfungsi sebagai minyak control pengaturan pembukaan control valve bahan bakar yang masuk ke ruang bakar ( Combuster ) turbin gas. Lube Oil Cooler Berfungsi menjaga temperature lube oil system tetap stabil. Lube oil system yang telah digunakan temperaturnya akan naik, sehingga harus didinginkan sebelum digunakan kembali. Fuel Supply Terdiri dari fuel oil ( HSD/ solar ) meliputi Receiving tank,storage tank, fuel oil transfer pump, main fuel oil pump ( MFOP ), nozzle dan combuster. Starting Motor 36

40 Berfungsi memutar shaft rotor turbin sampai RPM tertentu sampai terjadi pembakaran, setelah itu dilepas secara otomatis. Main Fuel Oil Pump Berfungsi sebagai pompa utama bahan bakar minyak pada turbin gas. 4.4 CARA KERJA TURBIN GAS Gambar 4.7 : Siklus Kerja Turbin Gas Secara garis besar sistem kerja turbin gas adalah proses kimia yang terjadi pada bahan bakar, diubah menjadi sistem mekanik yang terjadi pada putaran turbin gas dan generator, sehingga menghasilkan energi listrik. Proses tersebut dimulai dari masuknya udara ke kompresor, kemudian udara yang masuk akan dimampatkan menjadi udara bertekanan, yang dapat digunakan dalam proses pembakaran. Prosess pembakaran berlangsung di ruang bakar ( combuster ). Agar terjadi pembakaran harus tersedia tiga unsure : yaitu udara, bahan bakar, dan api yang berasal dari pemantik (Igniter). Setelah terjadi pembakaran akan timbul perbedan temperatur dan tekanan, yang kemudian akan mendorong sudu sudu turbin, sehingga turbin gas dapat berputar. Karena turbin gas berada satu poros atau dikopel dengan generator, putaran turbin gas akan menyebabkan generator ikut berputar juga. Perputaran generator menyebabkan terjadinya tegangan atau energi listrik. 37

41 BAB V BOILER ( KETEL ) 5.1 DEFINISI BOILER Boiler merupakan satu alat menghasilkan uap/ steam dengan tekanan & suhu tertentu. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air panas atau steam pada tekanan dan suhu tertentu mempunyai nilai energy yang kemudian digunakan untuk mengalirkan panas dalam bentuk energy kalor ke suatu proses. Gambar 5.1 : Boiler & Equipment ( PLTU). 5.2 FUNGSI BOILER Boiler merupakan suatu alat untuk menghasilkan uap pada tekanan dan temperatur tinggi (superheated vapor). Perubahan dari fase cair menjadi uap dilakukan dengan memanfaatkan energi panas yang didapatkan dari pembakaran bahan bakar. Boiler pada PLTU biasanya menggunakan minyak residu atau biasa disebut MFO (Marine Fuel Oil) dan juga batubara 38

42 sebagai bahan bakar utamanya. Sedangkan bahan bakar pendukung adalah solar atau biasa disebut HSD (High Speed Diesel) dimana solar ini digunakan hanya sebagai pemantik awal (ignition) untuk membakar MFO. Penyaluran panas dari bahan bakar ke air demin dapat terjadi secara radiasi dan konveksi. 5.3 BAGIAN BAGIAN BOILER Gambar 5.2 : Bagian Boiler ( Tanjung Jati unit 1 & 2 ) Furnace : Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace diantaranya : refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door. Wall tube : Dinding boiler terdiri dari tubes / pipa-pipa yang disatukan oleh membran, oleh karena itu disebut dengan wall tube. Di dalam wall tube tersebut mengalir air yang akan dididihkan. Dinding pipa boiler adalah pipa yang memiliki ulir dalam (ribbbed tube), dengan tujuan agar aliran air di dalam wall tube berputar (turbulen), sehingga penyerapan panas menjadi lebih banyak dan merata, serta untuk mencegah terjadinya overheating karena penguapan awal air pada dinding pipa yang menerima panas radiasi langsung dari ruang pembakaran. 39

43 Wall tube mempunyai dua header pada bagian bawahnya yang berfungsi untuk menyalurkan air dari downcomers. Downcomer merupakan pipa yang menghubungkan steam drum dengan bagian bawah low header. Untuk mencegah penyebarann panas dari dalam furnace ke luar melalui wall tube, maka disisi luar dari wall tube dipasang dinding isolasi yang terbuat dari mineral fiber. Steam Drum : Komponen ini merupakan tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam). Steam Drum adalah bagian dari boiler yang berfungsi untuk : 1) Menampung air yang akan dipanaskan pada pipa-pipa penguap (wall tube),dan menampung uap air dari pipa-pipa penguap sebelum dialirkan ke superheater. 2) Memisahkan uap dan air yang telah dipisahkan di ruang bakar ( furnace ). 3) Mengatur kualitas air boiler, dengan membuang kotoran-kotoran terlarut di dalam boiler melalui continuous blowdown. 4) Mengatur permukaan air sehingga tidak terjadi kekurangan saat boiler beroperasi yang dapat menyebabkan overheating pada pipa boiler. Gambar 5.3 : Boiler & Equipment ( Tanjung Jati unit 1 & 2 ). 40

44 Superheater : Superheater berfungsi untuk menaikkan temperatur uap jenuh menjadi uap panas lanjut dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. Uap yang masuk ke Superheater berasal dari steam drum. Superheater terbagi dua yaitu Primary Superheater dan Secondary Superheater. 1) Primary Superheater Primary Superheater berfungsi untuk menaikkan temperatur uap jenuh yang berasal dari steam drum menjadi uap panas lanjut dengan memanfaatkan gas panas hasil pembakaran. 2) Secondary Superheater Secondary Superheater terletak pada bagian laluan gas yang sangat panas yaitu diatas ruang bakar dan menerima panas radiasi langsung dari ruang bakar. Uap yang keluar dari secondary superheater kemudian digunakan untuk memutar HP Turbine.. Force Draft Fan (FDF). Sebagai alat untuk memasok udara bakar ke ruang boiler. Untuk mendapatkan api harus dipenuhi 3 ( tiga ) unsur yaitu bahan bakar, udara bakar dan api, FDF berfungsi sebagai alat untuk memasok udara bakar ke ruang boiler tersebut. Air Heater, yaitu suatu peralatan yang berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran yang dihembuskan oleh Forced Draft Fan sebelum dipakai untuk pembakaran di dalam Furnace Boiler. Pemanasnya diambilkan dari gas bekas setelah di pakai Economyzer namun sebelum keluar ke cerobong asap. Adapun tujuan utamanya adalah untuk menaikkan Efesiensi Boiler. Steam Coil Heater. Steam Coil Air heater adalah suatu alat yang digunakan untuk menaikkan temperature udara bakar yang dihembuskan oleh FDF sebelum dipanaskan Air Heater, pemanasnya diambilkan dari uap bekas setelah dipakai untuk memutar turbine,dan dari auxiliry steam bila beban rendah adapun tujuannya adalah untuk mencegah kerusakan elemen-elemen AH, karena udara dingin yang masuk AH akan menyebabkan pengkrestalan sulphur (belerang) yang terkandung didalam bahan bakar akan menempel hal tersebut diatas AH, sehingga elemen AH akan korosi. Fuel Oil Pump, yaitu pompa supply bahan bakar minyak dari tanki harian (service tank ke ruang bakar melalui burner-burner dengan tekanan dan tempetratur yang ditetapkan. Fuel Oil Pump terdiri dari dua macam : HSD Oil Pump dan Residual Oil Pump. Residual Oil Heater. Residual OIL Heater adalah suatu alat yang gunanya adalah untuk menaikkan temperatur minyak bakar (residu), agar temperaturnya mendekati titik nyala 41

45 supaya mudah penyalaannya, pengabutannya bisa sempurna, sehingga partikel-partikel bisa terbakar dengan sempurna dan Effesisnsi Boiler naik. Igniter, yaitu alat yang berfunsi sebagai penyala burner. Igniter ini menggunakan media bahan bakar HSD (minyak solar) / gas dan pengabutannya menggunakan udara yang bertekanan 7 Kg / cm 2.( ). Condensate Pump, yaitu sebuah pompa yang berguna untuk memompa air pengisi dari Hot well (penampung air kondensor ) ke dearator. Low Pressure Heater (LPH), yaitu alat pemanas air pengisi sebelum menuju ke dearator. Pemanas ini menggunakan uap bekas turbin dengan tekanan rendah. Boiler Feed Pump (Pompa Pengisi), yaitu pompa tekanan tinggi yang berfungsi untuk menaikkan air pengisi ketel ke dalam drum. Dalam satu unit pembangkit terdiri dari tiga ( 3 ) unit pompa pengisi. Dalam operasi normal, 2 unit pompa digunakan/ dioperasikan, 1 unit sebagai cadangan (stand by). High pressure Heater ( HPHH ), merupakan alat pemanas air pengisi lanjut tekanan tinggi dengan menggunakan uap bekas turbin sebagai media pemanasnya sebelum masuk Economizer. Economizer, Sebagai pemanas akhir sistem air pengisi sebelum masuk Steam Drum, pemanasnya diambilkan dari gas bekas paling akhir sebelum Air Heater. Adapun maksud dan tujuan dilewatkan economizer adalah untuk menaikan efesiensi boiler dengan memanfaatkan gas buang. 42

46 Gambar 5.4 : PA- FD- ID Fans ( Tanjung Jati unit 1 & 2 ) 43

47 To Deaerator Ext. Steam From CP Gambar 5.5 : Instalasi Low Pressure Heater ( PLTU UP Gresik 3 & 4 ) Beban unit 2 x 500 MW 44

48 To Economizer To Deaerator To condensor Gambar 5.6 : Instalasi High Pressure Heater ( PLTU UP Gresik 3 & 4 ) untuk beban 2 x 500 MW 45

49 Gambar 5.7 : High Pressure Heater ( PLTU Gresik Unit 1 & 2 ). 46

50 Gambar 5.8 : High Pressure Heater PLTU Gresik Unit 4 Gambar 5.9 : Condenser ( PLTU Gresik Unit 3 & 4 ). 47

51 Gambar 5.10 : Instalasi Steam Drum, tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam. ( PLTU UP Gresik 3 & 4 ) 48

52 Gambar 5.11 : Instalasi BFP Pengisi Air Ketel ke Dalam Drum ( PLTU UP Gresik 3 & 4 ) Economizer 49

53 Gambar 5.12 : Instalasi Economizer Gambar 5.13 : Instalasi Feedwater Tank dan Deaerator ( PLTU Unit Paiton ). 50

54 Gambar 5.14 : Instalasi Deaerator ( PLTU Gresik unit 1 & 2 ). Gambar 5.15 : Boiler Feed Pump ( PLTU Gresik unit 1 & 2 ). 51

55 5.4 CARA KERJA BOILER Energi Kimia Energi Panas Energi Mekanik Energi Listrik Udara Bahan Bakar BOILER STEAM TURBINE GENERATOR STACK CONDENSER Feed water system Gambar 5.16 : Gambar Siklus PLTU unit Gresik. Cara kerja dari Boiler dimana di dalam boiler terjadi perubahan kimia, akibat adanya masukan bahan bakar dan udara. Bahan bakar bisa berupa batubara dan HSD. Karena adanya udara, bahan bakar dan api maka tercipta energi panas. Energi panas dan juga masukan aliran feed water system inilah menghasilkan gas panas. Gas panas tersebut dipanaskan di dalam boiler menggunakan primary super heater dan secondary super heater. Setelah melewati primary dan secondary heater maka dapat dihasilkan uap jenuh. Uap yang memiliki temperatur dan tekanan tertentu inilah yang digunakan untuk mengerakan steam turbin. 52

56 BAB VI HEAT RECOVERY STEAM GENERATION ( HRSG ) 6.1 DEFINISI HRSG HRSG pada prinsipnya sebagai pembentuk uap bertekanan, dengan media panas berasal dari gas buang turbin gas. Kemudian uap bertekanan tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin uap dan selanjutnya memutar generator. Pemanasan air di HRSG dilakukan dengan memanfaatkan gas buang semaksimal mungkin dari turbin gas. Bila tidak dialirkan ke HRSG, gas buang tersebut dibuang ke udaraa melalui by pass stack. Padahal gas buang itu masih memiliki temperature tinggi dengan aliran ( flow ) yang besar. Karena beroperasi dengan memanfaatkan gas buang, PLTGU merupakan pembangkit yang efisien. Prose dalam menghasilkan uap tidak membutuhkan pembakaran bahan bakar, bahkan dapat memanfaatkan energy panas yang sebelumnya hanya dibuang ke udara melalui by pass stack. Gambar 6.1 : HRSG PLTU Unit Gresik 53

57 Gambar 6.2 : PLTGU UP Muara Karang 6.2 FUNGSI HRSG Fungsi HRSG adalah tempat terjadinya pemanasan air hingga menjadi uap super heat. Perbedaannya pada boiler terjadi proses pembakaran, sementara di HRSG tidak terjadi pembakaran. Secara garis besar HRSG terdiri dari 2 tingkat, sesuai dengan uap yang dihasilkan yaitu High Pressure ( HP ) dan Low Pressure ( LP ). Kedua uap tersebut dipisahkan dengan peralatan yang berbeda, sesuai dengan gas buang yang dilaluinya. Di bagian bawah adalah peralatan HP dan dilalui gas buang paling panas. Sementara peralatan LP terletak di bagian atas. 54

58 6.3 BAGIAN BAGIAN HRSG Gambar 6.3 : Bagian HRSG ( PLTGU Gresik ). Komponen HRSG dalam membentuk High Pressure (HP) Steam sebagai berikut. HP Steam Drum : Berfungsi untuk menampung hasil uap bertekanan tinggi clan air, kemudian dialirkan pada bagian berikutnya. HP Boiler Circulation Pump : Berfungsi mempompa air dari HP Drum melalui HP Evaporator. 55