BAB I PENDAHULUAN. Tabel 1.1 Listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik seluruh Indonesia (Statistik Ketenagalistrikan 2014, 2015)

Transkripsi

1 1.1 Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Pemerintah, pada tahun 2014, mengumumkan program pengadaan 35 ribu Mega Watt untuk memenuhi kebutuhan listrik masyarakat Indonesia kedepannya. Dalam jangka waktu lima tahun ( ), PLN akan merealisasikan 109 pembangkit untuk memenuhi target tersebut. Proyek-proyek ini melibatkan PLN dan swasta, di mana 35 dari 109 pembangkit akan ditangani oleh PLN langsung dan sisanya dilimpahkan kepada swasta atau Independent Power Producer (IPP). Jumlah listrik yang dihasilkan oleh PLN dan pembangkit listrik milik swasta menurut Direktorat Jenderal Ketenagalistrikan dari tahun 2009 hingga 2014 telah mengalami peningkatan (Tabel 1.1) dan diprediksikan akan terus meningkat pada beberapa tahun kedepan. Jenis pembangkit listrik yang digunakan meliputi pembangkit listrik tenaga uap, gas, gas dan uap (combined cycle), diesel, air, geotermal, angin, dan surya (Tabel 1.2). Pembangkit listrik yang berkonstribusi paling besar adalah PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), sekitar 47% dari keseluruhan listrik yang dihasilkan. PLTU menjadi daya tarik tersendiri karena memiliki efisiensi yang relatif tinggi yaitu kisaran 33% hingga 48%. No. Tabel 1.1 Listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik seluruh Indonesia (Statistik Ketenagalistrikan 2014, 2015) Uraian Tenaga listrik yang dihasilkan (MW) Pembangkit PLN Pembangkit Non PLN Total

2 Tabel 1.2 Jenis-jenis pembangkit listrik dan jumlah daya yang dihasilkan tahun 2009 hingga 2014 No. Pembangkit Tenaga yang dihasilkan (MW) PLTU PLTG PLTGU PLTM-G PLTD PLTA PLTM ,03 30, PLTMH - - 2,55 3,33 11, PLTP PLT Bayu 1,06 0,34 0,34 0,34 0,43 0, PLTS - 0,19 1,13 4,06 8,96 8, PLTGB Total PLTU batubara menggunakan tenaga uap yang dibangkitkan oleh boiler (ketel uap). Salah satu boiler yang banyak digunakan saat ini adalah jenis circulating fluidized bed (FB). Pembakaran yang terjadi di FB menggunakan mekanisme yang memanfaatkan proses fluidisasi. Pembakaran dalam FB boiler memanfaatkan inersia termal dari material yang sengaja dimasukkan kedalam riser atau reaktor yang diistilahkan sebagai bed material. Banyak dari FB yang beroperasi di Indonesia merupakan hasil desain dan manufaktur dari perusahaan yang berasal dari Negara Republik Rakyat ina. FB ini kurang menyesuaikan dengan batu bara yang dibakar pada operasinya di Indonesia. Oleh sebab itu pendesainan ulang dirasa diperlukan untuk memastikan operasional yang optimal dari FB tersebut. 2

3 Untuk memastikan FB hasil desain bekerja dengan baik, dibutuhkan eskperimen. Hanya saja, eksperimen menggunakan model fisik dapat menghabiskan banyak biaya dan membutuhkan waktu relatif lama. Oleh karena itu, pengujian FB boiler dalam kajian ini memanfaatkan program simulasi. Simulasi pada kajian ini menggunakan metode komputasi numeris dengan pendekatan multiphase particle-in-cell (MP-PI) yang dilakukan dengan software PFD. 1.2 Rumusan Masalah Boiler dengan teknologi FB melibatkan proses pembakaran partikelpartikel batubara di dalam furnace. Material-material lain yang juga dimasukkan ke dalam furnace adalah partikel-partikel kecil seperti pasir kuarsa dan bottom ash yang digunakan sebagai media transfer panas mula-mula menggunakan HSD (high speed diesel). Keberadaan material berupa partikel-partikel yang bergerak dengan kecepatan tinggi ini telah menyebabkan masalah dalam pemeliharaan boiler seperti erosi. Erosi pada fluidized bed boiler biasanya terjadi pada daerahdaerah kritis seperti refractory line, daerah sambungan las, tepi tabung, tabung pada bagian atap furnace, bagian sekitar bukaan cyclone, serta superheater dan tabung economizer. Kajian ini dilakukan untuk mendesain ulang boiler FB dan mengadaptasinya dengan batu bara di Kalimantan. Data batu bara yang digunakan tertera pada Tabel 1.3. FB yang didesain oleh penulis memiliki spesifikasi yang tertera pada Tabel 1.4, mengikuti boiler yang beroprasi di Kalimantan Tengah. 3

4 Tabel 1.3 Ultimate analysis batu bara yang digunakan dalam desain Zat Presentasi 56.98% H 3.69% O 18.13% N 2.83% S 0.17% Mf 17.30% Ash 0.90% Tabel 1.4 Spesifikasi boiler yang didesain Spesifikasi boiler Nilai Satuan Laju evaporasi maksimum 270 ton/jam Tekanan uap 98.1 bar Temperatur uap 540 o Temperatur feed water 215 o Tempereatur udara primer 198 o Tempereatur udara sekunder 200 o Temperatur gas buang 140 o Efisiensi sorbent 0.8 a/s Batasan Kajian ini dilakukan denga beberapa batasan antara lain: 1. Model yang digunakan pada simulasi numeris didasarkan pada spesifikasi boiler PLTU di Kalimantan Tengah. 2. Simulasi numeris menggunakan software PFD (omputational Particle Fluid Dynamics). 4

5 3. Proses pembakaran yang melibatkan adanya reaksi kimia diabaikan dalam simulasi dan temperatur ruang bakar dianggap isothermal. 1.4 Tujuan Kajian Tujuan dari kajian ini adalah: 1. Mendesain FB berdasarkan batu bara pada Tabel 1.3 dan spesifikasi sesuai Tabel Mendapatkan pola aliran partikel pada sistem FB. 3. Menemukan lokasi terjadinya erosi tertinggi 1.5 Manfaat Kajian 1. Mendesain FB yang bekerja optimal menggunakan batu bara Kalimantan. 2. Mendapatkan prediksi data operasional FB yang didesain. 3. Memprediksi letak erosi yang terjadi dalam FB yang didesain. 5