BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Tuga Akhir BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Pendahuluan Pada proe perhitungan dibutuhkan data-data yang beraal dari data operai. Hal ini dilakukan karena data operai merupakan data performance harian yang maih baik. 4.2 Proe perhitungan 4.2.1 Perhitungan berdaarkan data operai pada tanggal 3 april 2008 pada beban Turbin 150 MW Heat Balance di HRSG 1.1 a. LP Economizer Temperatur mauk Economizer : 78,52 o Program Studi Teknik Mein 44 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Temperatur keluar Economizer : 159,08 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir ton : 60,07 = 16,686111 jam Q LP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 16,686111 x 4,19 o. x (159,08 78,52) o = 5632,336698 b. LP Evaporator Tekanan di LP Evaporator Maa alir uap : 3,3 bar ton : 59,71 = 16,5861 jam Dari tabel uap jenuh didapat, Δh = 2153,5 Q LP Eva = M x Δh = 16,5861 = 35718,16635 x 2153,5 Program Studi Teknik Mein 45 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir c. HP Economizer I Temperatur mauk Economizer Temperatur keluar Economizer : 78,03 o : 143,73 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir air ton : 163,74 = 45,48333 jam Q HP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 45,48333 x 4,19 o. x (143,73 78,03) o = 12520,78753 d. HP Economizer II Temperatur mauk Economizer Temperatur keluar Economizer : 143,73 o : 271,66 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir air ton : 163,74 = 45,48333 jam Q HP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 45,48333 x 4,19 o. x (271,66 143,73) o = 24380,27928 Program Studi Teknik Mein 46 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir e. HP Evaporator Tekanan di HP Evaporator : 48,3 bar Maka dari tabel uap jenuh dan interpolai didapat Δh = 1651,77 Maa alir uap ton : 160,74 = 44,65 jam Q HP Eva = M x Δh = 44,65 x 1651,77 = 73751,5305 f. Superheater (SH) Tekanan di Superheater Temperatur mauk SH : 48,3 bar : 272,06 o Dari tabel uap jenuh dan interpolai didapat enthalpy (h) mauk SH ebear 22828,30548. Temperatur keluar SH 451,09 o, dari tabel uap pana lanjut dan interpolai didapat enthalpy (h) keluar SH ebear 3385,13782 Maa alir uap ton : 160,74 = 44,65 jam Program Studi Teknik Mein 47 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Q SH = M x Δh = 44,65 x (3385,13782 2828,30548) = 25031,22846 g. Total output HRSG Q output = Q LP Eco + Q LP Eva + Q HP Eco1 + Q HP Eco2 + Q HP Eva + Q SH = (5632,336698 + 35718,16635 + 12520,78753 + 24380,27928 + 73751,5305 + 25031,22846) = 177034.3288 h. Total input HRSG Temperature mauk HRSG : 532,94 o > 805,94 K Tekanan mauk HRSG : 1 bar Dari tabel ga aap dan interpolai didapat, h = 828,48588 Temperature keluar HRSG : 143,73 o > 416,73 K Tekanan keluar HRSG : 1 bar Dari tabel ga aap dan interpolai didapat, h = 417,94422 Flow bahan bakar (m bb ) : 5,10494111 Program Studi Teknik Mein 48 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Flow udara (m U ) : 491 Flow ga aap (M) : 496,10494111 Q input = M x Δh = 496,10494111 x (828,48588 417,94422) = 203671,746 i. Efficiency HRSG 1.1 adalah : η HRSG = Q Q output input = 177034,328 8 203671,746 = 0.8692 = 86,92 % Heat Balance di HRSG 1.2 a. LP Economizer Temperatur mauk Economizer Temperatur keluar Economizer : 78,62 o : 162,14 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir ton : 63,76 = 17,7111 jam Program Studi Teknik Mein 49 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Q LP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 17,7111 x 4,19 o. x (162,14 78,62) o = 6197,978192 b. LP Evaporator Tekanan di LP Evaporator Maa alir uap : 3,2 bar ton : 66,47 = 18,4638889 jam Maka dari tabel uap jenuh didapat, Δh = 2156,7 Q LP Eva = M x Δh = 18,4638889 x 2156,7 = 39821,06725 c. HP Economizer I Temperatur mauk Economizer Temperatur keluar Economizer : 78,83 o : 144,71 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir air ton : 175,26 jam = 48,68333 Program Studi Teknik Mein 50 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Q HP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 48,68333 x 4,19 o. K x (144,71 78,83) o = 13438,4101 d. HP Economizer II Temperatur mauk Economizer Temperatur keluar Economizer : 144,71 o : 270,57 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir air ton : 175,26 = 48,68333 jam Q HP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 48,68333 x 4,19 o. x (270,57 144,71) o = 25673,3196 e. HP Evaporator Tekanan di HP Evaporator : 47,9 bar Dari tabel uap jenuh dan interpolai didapat Δh ebear 1653,81 Maa alir uap ton : 167,83 = 46,619444 jam Program Studi Teknik Mein 51 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Q HP Eva = M x Δh = 46,619444 x 1653,81 = 77099,70268 f. Superheater (SH) Tekanan di Superheater Temperatur mauk SH :47,9 bar : 271,29 o Dari tabel uap jenuh dan interpolai didapat enthalpy (h) mauk SH ebear 2835,04428. Temperatur keluar SH 457,38 o, dari tabel uap pana lanjut dan interpolai didapat enthalpy (h) keluar SH ebear 3337,09148 Maa alir uap ton : 167,83 = 46,619444 jam Q SH = M x Δh = 46,619444 x (3337,09148 2835,04428) = 23405,16133 g. Total output HRSG Q output = Q LP Eco + Q LP Eva + Q HP Eco1 + Q HP Eco2 + Q HP Eva + Q SH Program Studi Teknik Mein 52 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir = (6197,978192 + 39821,06725 + 13438,4101 + 25673,3196 + 77099,70268 + 23405,16133) = 185635,6402 h. Total input HRSG Temperature mauk HRSG : 529,40 o > 802,40 K Tekanan mauk HRSG : 1 bar Dari tabel ga aap dan interpolai didapat, h = 824,5848 Temperature keluar HRSG : 119,73 o > 392,73 K Tekanan keluar HRSG : 1 bar Dari tabel ga aap dan interpolai didapat, h = 393,6373 Flow bahan bakar (m bb ) : 5,043689 Flow udara (m U ) : 491 Flow ga aap (M) : 496,043689 Q input = M x Δh = 496,043689 x (824,5848 393,6373) = 213768,8221 Program Studi Teknik Mein 53 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir i. Efficiency HRSG 1.2 adalah : η HRSG = Q Q output input = 185635,640 2 213768,8221 = 0.8683 = 86,83 % Heat Balance di HRSG 1.3 a. LP Economizer Temperatur mauk Economizer Temperatur keluar Economizer : 78,24 o : 131,74 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir ton : 58,61 = 16,2805556 jam Q LP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 16,2805556 x 4,19. x (131,74 78,24) o = 3649,530746 b. LP Evaporator Tekanan di LP Evaporator : 3,2 bar Program Studi Teknik Mein 54 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Maa alir uap ton : 134,21 = 16,775 jam Maka dari tabel uap jenuh didapat, Δh = 2156,7 Q LP Eva = M x Δh = 16,775 x 2156,7 = 36178,6425 c. HP Economizer I Temperatur mauk Economizer Temperatur keluar Economizer : 79,71 o : 150,46 o Pana jeni air (p air) : 4,19. Maa alir air ton : 166,49 = 46,247222 jam Q HP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 46,247222 x 4,19. x (150,46 79,71) o = 13709,64211 d. HP Economizer II Temperatur mauk Economizer : 150,46 o Program Studi Teknik Mein 55 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Temperatur keluar Economizer : 270,82 o Pana jeni air (p air) : 4,19. ton Maa alir air : 166,49 = 46,247222 jam Q HP Eco = M x Pana jeni air x ΔT = 46,247222 x 4,19. x (270,82 150,46) o = 23322,86253 e. HP Evaporator Tekanan di HP Evaporator : 49,1 bar Dari tabel uap jenuh dan interpolai didapat Δh ebear 1646,09 Maa alir uap ton : 124,38 = 34,55 jam Q HP Eva = M x Δh = 34,55 x 1646,09 = 56872,4095 f. Superheater (SH) Tekanan di Superheater :49,1 bar Program Studi Teknik Mein 56 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Temperatur mauk SH : 272,81 o Dari tabel uap jenuh dan interpolai didapat enthalpy (h) mauk SH ebear 2834,45486. Temperatur keluar SH 481,7 o, dari tabel uap pana lanjut dan interpolai didapat enthalpy (h) keluar SH ebear 3392,3985 Maa alir uap ton : 124,38 = 34,55 jam Q SH = M x Δh = 34,55 x (3392,3985 2834,45486) = 19276,95276 g. Total output HRSG Q output = Q LP Eco + Q LP Eva + Q HP Eco1 + Q HP Eco2 + Q HP Eva + Q SH = (3649,530746 + 36178,6425 + 13709,64211 + 23322,86253 + 56872,4095 + 19276,95276) = 153010,0401 h. Total input HRSG Temperature mauk HRSG : 539 o > 812,71 K Tekanan mauk HRSG : 1 bar Program Studi Teknik Mein 57 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Dari tabel ga aap dan interpolai didapat, h = 835,94371 Temperature keluar HRSG : 187,93 o > 460,93 K Tekanan keluar HRSG : 1 bar Dari tabel ga aap dan interpolai didapat, h = 462,38889 Flow bahan bakar (m bb ) : 8,212225 Flow udara (m U ) : 491 Flow ga aap (M) :496,212225 Q input = M x Δh = 496,212225 x (835,94371 462,38889) = 185362,4683 i. Efficiency HRSG 1.3 adalah : η HRSG = Q Q output input = 153010,040 185362,468 1 3 = 0.8254 = 82,54 % Program Studi Teknik Mein 58 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Proe di Turbin Uap a. Maa alir Uap Maa alir HP Maa alir uap yang mauk ke turbin uap tekanan tinggi (high preure) adalah jumlah dari uap pana lanjut yang beraal dari pipa HP ke tiga HRSG yang menyatu didalam header HP: m HP = m HP1 + m HP2 + m HP3 ton = (160,74 + 167,83 + 124,38) jam ton = 452,95 jam = 125,819444 Maa alir uap LP Maa alir uap yang mauk ke turbin uap tekanan rendah (low preure) adalah jumlah uap jenuh yang beraal dari pipa LP ke tiga HRSG yang menyatu didalam header LP ditambah dengan jumlah uap yang keluar dari turbin HP: m LP = ( m LP1 + m LP2 + m LP3 ) + m HP ton ton = (59,71 + 66,47 + 60,93) + 452,95 jam jam ton = 640,06 jam = 177,7944 b. Daya Turbin Daya yang dihailkan generator : 150 MW = 150000 kw Program Studi Teknik Mein 59 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Effiieni generator : 0,96 Maka, daya actual turbin uap adalah : P Turbin_Uap = P Generator Generator = 150000 kw 0,96 = 156250 kw = 156250 c. Kualita Uap Keluar Turbin LP Dari ke 3 HRSG pipa LP m LP Dari turbin HP Turbin LP Gambar 4.1 Aliran uap mauk turbin LP Program Studi Teknik Mein 60 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Entalpy (h) (S1,h1 ) 3' 3 X2' X2 Entropy () Gambar 4.2 diagram h v Karena turbin berifat reveibel adiabatik, maka gari ekpani adalah ientropik, atau 1 = 3.ehingga untuk mencari kualita uap aktual yang keluar dari turbin LP terlebih dahulu cari kualita uap yang keluar ecara teoriti. Diketahui : Uap mauk pada tekanan 47,6 bar dan temperatur 471,33 o dari tabel pana lanjut dan interpolai didapat enthalpy (h) ebear 3370,2923 dan entropy () ebear 6,9152097. Uap keluar turbin LP pada tekanan 0,11 bar. Dari tabel uap jenuh didapat: Entalpy cair (h f3 ) = 199,7 Enthalpy campuran (h fg ) = 2388,4 Program Studi Teknik Mein 61 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Entropy cair ( f3 ) = 0,6738 Entropy campuran ( fg3 ) = 7,4439 S 3 = ( f3 + X 3 fg3 ) 6,9152097 = ( 0,6738 + X 3 7,4439 ) (7,4439 X 3 ) = ( 6,9152097 0,6738) X 3 = 0,8384 h 3 = ( h f3 + X 3 h fg3 ) = ( 199,7 + ( 0,8384 2388,4 ) ) = 2202,13456 Secara teoriti kualita uap yang didapat ebear 0,8384 dan enthalpy ( h 3 ) didapat ebear 2202,13456. h WT = h 1 h 3 = 3370,2923 2202,13456 = 1168,15774 Program Studi Teknik Mein 62 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir h WT = h WT η T = 1168,15774 0,8973 = 1048,18794 h 3 = h 1 - h WT = 3370,2923-1048,18794 = 2322,10436 h 3 = ( h f3 + X 3 h fg3 ) 2322,10436 = 199,7 + (X3 2388,4 ) X 3 = 2324,8 199,7 2388,4 X 3 = 0,8897 Jadi uap yang keluar turbin LP memiliki kualita uap ebear 0,8897 dan enthalpy (h 3 ) ebear 2322,10436. d. Efiieni Turbin Kondii uap mauk turbin uap tekanan tinggi : Tekanan Temperatur : 47,6 bar : 471,33 o Program Studi Teknik Mein 63 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Dari tabel uap pana lanjut dan interpolai didapat, enthalpy (h) ebear 3370,2923 dan entropy () ebear 6,9152097. K. Dan jika uap berekpani ecara ientropi ampai tekanan 3,1 bar, maka dari tabel uap jenuh didapat, enthalpy (h) ebear 2726,1. Kemudian uap yang keluar dari turbin uap tekanan tinggi mauk ke turbin uap tekanan rendah dan berekpani ecara ientropi ampai pada tekanan 0,09 bar dengan kualita uap ecara teoriti ebear 0,8384 dan h 3 ebear 2202,13456. Effiieni Turbin Uap adalah ebagai berikut : η Turbin_Uap = m( m( h h HP _ actual HP _ ientropi ) ) m( m( h h LP _ actual ) LP _ ientropi ) = P Turbin _ Uap m( hhp _ ientropi ) m( hlp _ ientropi ) = 125,819444 (3370,2923 156250 2726,1) 177,6444 (2726,1 2202,13456) = 0,8973 = 89,73 % e. Work ratio (Wr) Sebelum mencari work ratio terlebih dahulu mencari daya pompa total yang mengaliri air dari feedwater tank menuju HRSG. Program Studi Teknik Mein 64 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Daya pompa LP Diketahui : Tekanan air ebelum mauk pompa (P1) Tekanan air eudah keluar pompa (P2) Dari tabel uap jenuh dan dan interpolai pada ΔP = 0,44 bar = 11,2 bar = 10,76 bar di m 3 dapat volume peifik (v) = 0,001131756. Maa alir air yang keluar pompa LP ama dengan jumlah maa alir air yang mauk ke dalam pipa LP pada ke 3 HRSG : Maa alir pompa LP (m LP ) = m LP 1 + m LP2 + m LP3 ton =(60,07 + 63,76 + 58,61) jam ton = 182,44 = 50,67778 jam Maka daya pompa adalah: WP LP = v (P1 P2) m LP m 3 WP LP = 0,001131756 ( 0,44 11,2 ) bar 50,67778 m 3 WP LP = 0,001131756 (10,76. 10 5 N 2 m ) 50,67778 WP LP = 1,217769456 50,67778 WP LP = 61,71385258 Program Studi Teknik Mein 65 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Daya pompa HP Diketahui : Tekanan air ebelum mauk pompa (P1) Tekanan air eudah keluar pompa (P2) = 0,44 bar = 88 bar Dari tabel uap jenuh dan dan interpolai pada ΔP = 87,56 bar di m 3 dapat volume peifik (v) = 0,001409604. Maa alir air yang keluar pompa HP ama dengan jumlah maa alir air yang mauk ke dalam pipa HP pada ke 3 HRSG : Maa alir pompa HP (m HP ) = m HP 1 + m HP2 + m HP3 ton = (163,74 + 175,26 + 166,49) jam ton = 505,49 jam = 140,4138889 Maka daya pompa adalah: WP LP = v (P1 P2) m LP m 3 WP LP = 0,001409604 ( 0,44 88 ) bar 140,4138889 m 3 WP LP = 0,001409604 (87,56. 10 5 N 2 ) 140,413889 m WP LP = 12,34249262 140,4138889 WP LP = 133,057388 Program Studi Teknik Mein 66 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir Jadi total daya pompa : WP t = WP HP + WP LP = 61,71385258 = 1794,771241 Jadi work ratio : + 1733,057388 Wr = Wr = daya turbin aktual daya pompa total daya turbin aktual 156250 1794,771241 156250 Wr = 0,9885 f. Efiieni PLTU Sebelum menghitung efiieni PLTU terlebih dahulu mencari Q B. Q B adalah jumlah pana yang digunakan untuk merubah air menjadi uap yang beraal dari ketiga (3) HRSG. Q B = Q B 1.1 + Q B1.2 + Q B1.3 Q B = (177034,3288 + 185635,6402 + 153010,0401) Q B = 515680,0091 W η PLTU = turbin aktual Q B W pompa total Program Studi Teknik Mein 67 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir η PLTU = 156250 1794,771241 515680,0091 η PLTU = 154455,2288 515680,0091 = 0,2995 η PLTU = 0,2995 x 100 % = 29,95 % 4.2.2 Perhitungan berdaarkan data operai pada tanggal 7 april 2008 pada beban Turbin 145 MW dengan perhitungan yang ama, dari data operai pada tanggal 7 april 2008, maka akan didapat hail ebagai berikut : NO Nama Satuan Nilai 1 Qoutput HRSG 1.1 / 172360,5949 2 Qoutput HRSG 1.2 / 180814,9053 3 Qoutput HRSG 1.3 / 146737,3229 4 Efiieni HRSG 1.1 % 85,56 5 Efiieni HRSG 1.2 % 85,33 6 Efiieni HRSG 1.3 % 81,45 7 Produki uap ton/jam 621,02 8 Efiieni turbin % 88,74 9 Kualita uap keluar turbin LP % 89,11 10 Work Ratio 0,9879 11 Pana yang dierap / 499912,8231 12 Efiieni PLTU % 29.81 Program Studi Teknik Mein 68 Univerita Mercu Buana

Tuga Akhir 4.2.3 Perhitungan berdaarkan data operai pada tanggal 7 april 2008 pada beban Turbin 132 MW dengan perhitungan yang ama dari data operai pada tanggal 7 april 2008, maka akan didapat hail ebagai berikut : NO Nama Satuan Nilai 1 Qoutput HRSG 1.1 / 162655,2649 2 Qoutput HRSG 1.2 / 175136,6968 3 Qoutput HRSG 1.3 / 138954,5244 4 Efiieni HRSG 1.1 % 84,26 5 Efiieni HRSG 1.2 % 84,09 6 Efiieni HRSG 1.3 % 79,14 7 Produki uap ton/jam 592,98 8 Efiieni turbin % 84,93 9 Kualita uap keluar turbin LP % 90,81 10 Work ratio 0,9870 11 Pana yang dierap (Q b ) / 476746,4861 12 Efiieni PLTU % 28,46 Program Studi Teknik Mein 69 Univerita Mercu Buana

Efiieni (%) Tuga Akhir 4.2.4 Pembahaan a. Pengaruh pembebanan terhadap efiieni HRSG 88 86 84 82 80 78 76 HRSG 1.1 HRSG 1.2 HRSG 1.3 74 150 MW 145 MW 132 MW Pem bebanan (MW) Gambar 4.3 Efiieni dan pembebanan Pada gambar 4.3 memperlihatkan pengaruh pembebanan terhadap efiieni dari maing maing HRSG. Dari gambar dilihat bahwa untuk HRSG 1.3 memiliki efiieni yang terendah dibandingkan dengan efiieni HRSG 1.1.dan HRSG 1.2. Ini diebabkan karena pada turbin ga 1.3 menggunakan bahan bakar HSD, edangkan pada turbin ga 1.1 dan turbin ga 1.2 menggunakan bahan bakar ga. Bahan bakar ga lebih baik dari HSD karena bahan bakar ga dapat terbakar ecara empurna, edangkan bahan bakar HSD tidak dapat terbakar ecara empurna ehingga kandungan yang tidak terbakar ecara empurna akan menempel pada dinding luar pipa/tube-tube dalam HRSG. Program Studi Teknik Mein 70 Univerita Mercu Buana

Produki uap (ton/h) Tuga Akhir b. Pengaruh Produki uap terhadap efiieni 650 640 630 620 610 600 590 580 570 560 150 145 132 Pem bebanan (MW) Gambar 4.4 Produki uap terhadap efiieni turbin Pada gambar 4.4 memperlihatkan pengaruh produki uap terhadap efiieni turbin uap. Produki uap yang dihailkan HRSG akan emakin turun karena pana yang dierap oleh HRSG dan aliran air yang mengalir mauk kedalam HRSG berkurang. Penyebabnya adalah daya pembebanan PLTU yang emakin turun akibat dari menurunya pana yang mauk ke HRSG. Program Studi Teknik Mein 71 Univerita Mercu Buana

Efiieni PLTU (%) Tuga Akhir c. Pengaruh Pembebanan terhadap Efiieni PLTU 30.5 30 29.5 29 28.5 28 27.5 150 145 132 Pembebanan (MW) Gambar 4.5 pembebanan (MW) terhadap Produki uap (ton/h) Pada gambar 4.5 memperlihatkan bahwa emakin tinggi beban turbin uap maka emakin tinggi efiieni PLTU, hal ini diebabkan karena naiknya tekanan yang dihailkan oleh HRSG. Dengan naiknya tekanan uap yang dihailkan HRSG maka entalpi uap mauk turbin uap meningkat ehingga output turbin uap juga akan meningkat, dan akhirnya akan meningkatkan efiieni PLTU.pada item PLTGU. Program Studi Teknik Mein 72 Univerita Mercu Buana