BAB 3 STUDI KASUS 3.1 DEFINISI BOILER

Transkripsi

1 BAB 3 STUDI KASUS 3.1 DEFINISI BOILER Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk merubah fasa air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan panas hasil pembakaran bahan bakar yaitu batubara. Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari PA Fan dan FD Fan. Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut dengan water tube boiler (boiler pipa air). 3.2 SISTEM BOILER Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan dalam sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem. Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. 3.2 SPESIFIKASI BOILER PLTU TANJUNG JATI B

2 Gambar 3.1 Unit BOILER Unit MCR : 660 MW per unit Unit Min. Load Without Oil Support : 160 MW per unit Heat rated at 100% rated output : 2237 kcal/kwh ( ECR ) Unit Countinous Auxiliary Power : 56.6 MW (B-MCR) Operating Pressure : 175 Barg (B-MCR) Main Steam Flow : T/H (B-MCR) Main Steam Temp : C Feed Water Temp : C Reheater Outlet Flow : 1895 T/H (B-MCR) Reheater Outlet Temp : C Reheater Outlet Pressure : 37 Barg (B-MCR) Coal Mill/Feeders : 5 operasi, 1 stand by Coal Rate : ton/h (B-MCR) Burner System : 36 Low Nox Burners Boiler Eficiency : % HHV (ECR) 3.3 KOMPONEN PEMBENTUK BOILER Boiler PLTU Tanjung Jati B Unit 1 dan 2 merupakan tipe Babcock & Wilcox Carolina 660 MW (net), Perangkat utama Boiler Tanjung Jati B antara lain : Coal Bunker, Coal Feeder, Coal Pulverizer, Primary Air Fan, burner, Forced Draft Fan, Furnace,

3 dwoncomers, economizer, Steam Drum, Primary SH, Platen SSH, Intermediate SSH, Final SH. 1. Coal Silo Merupakan unit tempat penampungan sementara batubara sebelum menuju ke coal fedeer, terdapat 6 buah coal silo masing-masing berkapasitas 500 ton. 2. Coal Fedeer Jenis coal fedeer yang digunakan Di PLTU TJB adalah merrick 496-G Gravimetic fedeer yang berjumlah 6 buah yang 1 digunakan jika mesin mengalami trip. Mesin ini digunakan untuk mengatur jumlah aliran batu bara yang masuk ke coal pulverizer, mesin ini didesain dengan putput maksimum 68.5 metric ton/hour. jumlah batu bara diatur sesuai dengan kebutuhan pembakaran pada furnace, sistem pengatur jumlah batu bara pada coal fedeer secara fraksi berat menggunakan sensor gravimetric yang yang dapat mendeteksi berat dari batu bara yang melewati conveyor.

4 3. Pulverizer Mesin yang digunakan untuk menghaluskan batu bara menjadi ukuran 200 mesh, didalam pulverizer, batubara dari coal fedder jatuh kedalam sebuah table yang berputar, pada bagian lain terdapat beberapa buah grinding yang dapat berputar bebas karena permukaan grinding tersebut bersentuhan dengan table yang berputar tadi, pada grinding terdapat sistem pegas untuk memudahkan dala sistem batubara, udara panas dengan tekanan dan temperatur yang terjaga dimasukkan kedalam pulverizer sebagai media untuk membawa batu bara yang telah halus keluar dari pulverizer menuju ke burner. Pada sisi outlet terdapat sudu-sudu classifier yang berfungsi untuk memfilter agar hanya batu bara yang halus saja yang dapat melewati sudu-sudu tersebut. Batu bara yang tidak dapat melewati classifier akan jatuh kembali ke table untuk digrinding agar lebih halus. 4. Coal Burner Burner adalah tempatnya terjadi suatu pembakaran, dimana bahan bakar selalu dikabutkan menjadi partikel-partikel kecil sehingga memudahkan untuk berbaur dengan partikel-partikel udara. Untuk penyaalan awal atau pemabakaran awal diperlukan bahan HSD, sedangkan untuk proses pengkabutannya digunakan residu. Penyalaan tertangantung dari beban yang dipikul oleh unit. Burner management sistem adalah penyaluran konfigurasi penyalaan burner pada waktu start up atau shut down dan pada waktu load change. Jumlah burner yang menyala atau mati tergantung dari beban generator yang sebanding dengan kapasitas dari burner terbatas, maka diperlukan beberapa burner yang menyala, juga didalam konfigurasinya diatur supaya pemanasan dalam ruang bakar dapat merata dan efesien. Penyalaan burner yang tidak berimbang dengan beban generator akan mengakibatkan tidak stabilnya tekanan dan temperatur uap. Coal burner didesain untuk menghasilkan nyala yang stabil (rendah emisi Nox dan CO) dari bahan bakar utama batubara. 5. SBLO(Sootblower)

5 Soot Blower adalah alat pembersih tube-tube pada boiler pada Heat Recovery Area (HRA) yaitu area Superheater, Economizer, Reheat, serta pada Air Heater. Soot Blower menyemprotkan uap panas auxiliary membersihkan dinding luar tube-tube dan elemen heat exchanger pada Air Heater Berfungsi untuk membersihkan abu batubara yang menempel pada tube/pipa-pipa boiler sehingga efisiensi pembakaran di boiler dapat dipertahankan, uap air diambil dari primary superheater 2 outlet header dari sini terjadi pengurangan tekanan dikurangi di sootblower dengan 34.5 barg. 6. Furnace Ruang Bakar (Furnace) adalah bagaian dari boiler yang dindingnya terdiri dari pipapipa air, pada sisi-sisi furnace terdapat 18 buah burner yang berfungsi untuk membakar residu. Pembakaran residu ini disertai dengan aliran udara yang panas, sedangkan gas bahan bakar yang keluar dari ruang bakar dipakai untuk memanaskan air preheater dan selanjutnya disalurkan ke cerobong untuk dibuang. Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace diantaranya: refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door. 7. Downcomers Merupakan pipa aliran air dari steam drum yang selanjutnya diteruskan menuju ke Primary Superheater untuk dilakukan pemanasan hingga menjadi steam. 8. Economizer, berfungsi untuk menyerap panas yang keluar dari ruang bakar (furnace) dan masih banyak mengandung banyak kalori, maka diusahkan untuk meningkatkan efisiensi dan juga agar tidak terjadi perbedaan suhu yang terlalu besar didalam boiler yang dapat mengakibatkan keretakan pada dinding boiler. Ekonomizer seperti itu pendingin cerobong yang terlalu besar (stack cooler) dan berfungsi sebagai pemanas air umpan

6 tekanan rendah. Hanya, medium pemanasnya di sini adalah gas buang dan bukan uap yang dibocorkan dari turbin. Economiz juga Sebagai pemanas awal air Feed Water, Econ In (Economizer Inlet) Sebagai inlet air Feed Water masuk menuju ke Economizer, Econ Out (Economizer Outlet) Sebagai outlet air Feed Water keluar dari Economizer menuju Steam Drum. 9. Steam Drum Steam Drum adalah suatu alat pada boiler yang berfungsi sebagai tempat penampungan uap hasil dari proses pernguapan di dalam boiler, dimana temperaturnya cukup tinggi dan berupa campuran air dan udara, unit yang berfungsi menampung air setelah melewati economizer dan juga memisahkan antara fasa liquid dan gas (Steam) dimana fasa gas akan diteruskan menuju ke primary superheater sedangkan fasa cair akan diteruskan ke dwoncomers. 10. Primary Superheater. Merupakan bagian boiler dimana terjadi pemanasan terhadap air hingga menjadi steam. Pemanasan terjadi secara radiasi langsung dari pembakaran didalam furnace yang berikutnya air akan akan diteruskan menuju Platen SSH 11. Secondary superheater adalah bagian yang berfungsi melakukan pemanasan terhadap air setelah melalui Platen SSH, steam yang keluar memiliki temperatur 5410 c dan tekanan 170 bar yang selanjutnya digunakan untuk memutar HP Turbin 12. Reheater Reheater digunakan untuk menaikan kembali enthalpy uap setelah diekspansikan di high pressure turbine dengan jalan dipanaskan ulang. Pada pemanasan ulang itu temperatur akan naik, sedangkan tekanannya tetap sehingga enthalpy uap akan naik kembali. Temperatur pemanas ulang reheater akhir adalah 539 C dan tekanan 38 bar gauge yang selanjutnya digunakan untuk intermediate pressure turbin 13. Spray atemperator menjaga agar temperatur uap tidak melebihi batas dengan menyemprotkan steam dengan temperatur lebih rendah didanding temperatur uap didalam pipa super heater 14. safety valves

7 merupakan bagian pengaman yang berfungsi untuk membuang tekanan yang berlebih sehingga tidak membahayakan unit boiler. 15. Ignitor Sistem peralatan yang berfungsi sebagai pembakaran awal pada start up boiler dengan menggunakan bahan bakar minyak. Selain itu berfungsi sebagai penyulut awal untuk pembakaran batubara pada burner dengan menggunakan minyak. Ketika Mill trip, ignitor akan bekerja secara otomatis menggantikan pembakaran batubara yang berasal dari Mill, menyediakan sumber pengapian dan membantu menstabilkan nyala api ketika masukan batubara relatif sedikit. 16. Primary Air Fan Fan yang berfungsi sebagai penghasil udara primer (Primary Air) yang digunakan sebagai udara pengangkut serbuk batubara dari Pulverizer/Mill menuju Burner untuk dibakar di furnace. 17. Air Preheater atau yang disebut pemanas udara awal befungsi untuk memanaskan udara pembakaran dari forced draft fan (FD fan) yang dilewatkan melalui steam air coil heater. Pemanas ini mempunyai tipe aliran yang berlawanan dan dua putaran yang bergantian. Masuk dialiran yang masih panas dan udara dari kipas tekan paksa melewati pemanas ke sisi udara untuk diambil panasnya. 18. Force draft fan Fan yang berfungsi menghasilkan udara secondary (Secondary Air) yang digunakan sebagai udara pembakaran pada furnace boiler.