Sistem Pembangkit Tenaga 2

Bahan Ajar

Mata Kuliah

SISTEM PEMBANGKIT TENAGA 2

TE 309512

Penyusun:

Sri Suwasti

PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGIJURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG2010-2011

LEMBAR PENGESAHAN

Mata Kuliah : Sistem Pembangkit Tenaga 2

Kode Mata Kuliah : TE 309512

Dosen Penyusun : Ir. Nur Hamzah, MT Ir. Suryanto, MSc

Buku ajar ini telah diperiksa dan disetujui untuk digunakan sebagai bahan kuliah bagi mahasiswa

Politeknik Negeri Ujung Pandang

Menyetujui

Ketua Unit P3AI Ketua JurusanTeknik Mesin,

B a h r i, SE, Msi Ir. Abdul Salam, MTNIP: 132052853 NIP: 131 964 659

Mengetahui/MenyetujuiPembantu Direktur I

Ir. Muhammad Anshar, MSiNIP: 131 856 651

i

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT oleh karena atas limpahan rahmad dan hidayahNya sehingga bahan ajar mata kuliah Sistem Pembangkit Tenaga 2 ini dapat terselesaikan sesuai waktu yang telah ditentukan. Bahan ajar ini disusun berdasarkan kurikulum pada program studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Ujung Pandang.

Penulisan bahan ajar ini didorong oleh keinginan penulis untuk menyajikan materi kuliah yang selama ini diajarkan dengan menggunakan buku teks dari berbagai referensi.

Mata kuliah sistem Pembangkit Tenaga 2 merupakan mata kuliah keahlian yang diajarkan selama 2 semester setelah mahasiswa menempuh matakuliah perpindahan panas, termodinamika dan mesin-mesin kalor dan mesin-mesin fluida. Pada mata kuliah ini menjelaskan tentang beberapa jenis Pembangkit Listrik yaitu Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) dan Pusat Listrik Tenaga Uap-Gas (PLTGU) yang meliputi pengenalan prinsip-prinsip kerja peralatan-peralatan, perhitungan efesiensi dan penilaian performansi sistem pembangkit tersebut.

Penulis menyadari bahwa bahan ajar ini masih jauh dari kesempurnaan, olehnya itu kritik dan saran penulis sangat harapkan.

Atas bantuan semua pihak dalam penyelesaian bahan ajar ini tak lupa kami ucapkan terima kasih.

Semoga bahan ajar ini dapat bermanfaan bagi semua pihak.

Makassar, Nopember 2007

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

Pengesahan...................................................................................................... ii

Daftar Isi.............................................................................................................

.......................................................................................................... iii

GBPP .......................................................................................................... iv

Tinjauan Mata kuliah.......................................................................................vii

Modul 1 Siklus Rankine dan analisis Thermodinamika pada PLTU.......................... 1

Modul 2 Pembangkit Uap (Steam Generator)............................................................. 11

Modul 3 Bahan bakar dan sistem Pembakarab........................................................... 12

Modul 4 Turbin Uap.................................................................................................... 32

Modul 5 Sistem Kondensat dan Air Umpan............................................................... 41

Modul 6 Sistem Sirkulasi dan Cooling Tower............................................................ 49

Modul 7 Siklus Gabungan........................................................................................... 59

Daftar Pustaka................................................................................................................... 68

Senarai ........................................................................................................................ 69

iii

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP)

JUDUL MATA KULIAH : SISTEM PEMBANGKIT TENAGA IINOMOR KODE/SKS TE 3095122/ 2DESKRIPSI SINGKAT :

Mata kuliah sistem Pembangkit tenaga merupakan mata kuliah keahlian yang diajarkan selama 2 semester setelah mahasiswa menempuh matakuliah perpindahan panas, termodinamika dan mesin-mesin kalor dan mesin-mesin fluida. Pada mata kuliah bagian kedua ini menjelaskan tentang hanya beberapa jenis Pembangkit Listrik yaitu Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) dan Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) serta siklus kombinasi uap-gas (PLTGU) yang meliputi pengenalan prinsip-prinsip kerja peralatan-peralatan, perhitungan efesiensi dan penilaian performansi sistem pembangkit tersebut.

TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM :

1. Menjelaskan prinsip kerja sistim pembangkit tenaga uap dan sistim pembangkit tenaga gas2. Menghitung Kinerja sistim pembangkit tenaga uap dan sistim pembangkit Tenaga gas 3. Mengalisis Sistim pembangkit Uap dan Gas secara thermodinamika 4. Menjelaskan prinsip kerja PLTU, PLTG dan PLTGU berikut menggambarkan siklus dan

komponen utama dari sistim tersebut.

No. Tujuan Instruksional Khusus Pokok Bahasan Sub. Pokok Bahasan Estimasi

WaktuPustaka

Setelah Mahasiswa mengikuti kuliah ini, mahasiswa akan dapat :

1 menganalisis dan menghitung secara thermodinamika siklus pada PLTU serta dapat menggambarkan siklus Rankine secara benar

Siklus Rankine dan Analisis Thermodinamika pada PLTU

Siklus Rankine ideal dan Aktual

Penambahan Reheater Penambahan Feed

Water Heater Effisiensi dan Heat rate

2 x 50’ [4] Bab 2

23 dapat mengetahui konstruksi dan prinsip kerja dari komponen utama steam generator pada PLTU

Steam generator Klasifikasi Boiler Fire Tube Boiler /Ketel

Pipa Api dan Water tube

2 x 50’ [4] Bab 10

iv

No. Tujuan Instruksional Khusus Pokok Bahasan Sub. Pokok Bahasan Estimasi

WaktuPustaka

Boiler/Ketel Pipa air Superheater dan

Reheater Economiser, Air Heater,

kontrol S.Generato3. Dapat menjelaskan prinsip-prinsip

pembakaran pada sistem PLTU dan PLTG.

Bahan bakar dan Pembakaran Batu Bara dan Perangkat Pembakarannya

Bahan Bakar Cair dan GAs

Panas Pembakaran Temperatur Pembakaran

2 x 50’ [4] Bab 13

4 dapat memahami Fungsi,prinsip kerja dan kontruksi Turbin

Turbin Uap Turbin Impuls dan Turbin Reaksi

Konstruksi Rotor Turbin dan komponennya

Pengatur dan Peralatan Pengatur Turbin

2 x 50’ [3] Bab 14

5. dapat menjelaskan fungsi dan konstruksi dan perencanaan kondenser

dapat menjelaskan kegunaan dari water treatment pada Boiler fedd water.

Sistem Kondensat dan Aor umpanr

Fungsi, Klasifikasi Kondensor

Boiler feed water

2 x 50’ Ref [1] Bab 9Ref [4] Bab 4Ref [5] Bab 9

6. dapat menjelaskan fungsi dan konstruksi sistem sirkulasi dan kondenser

Sistem Sirkulasi Air dan Cooling tower

Fungsi dan klasifikasi sistem sirkulasi air

Fungsi dan klasifikasi Cooling tower

3 x 50’ Ref [1]Ref [5] Bab 15

7. dapat menjelaskan dan menggambarkan secara benara siklus gabungan dan heat recovery

Siklus Gabungan (Combine Cycle)

Siklus Gabungan dan Heat Recovery Boiler

Siklus Gabungan dengan Multi Pressure Steam

2 x 50’ Ref [4]

v

Referensi:

1. El Wakill.1992. Instalasi Pembangkit Daya, Jilid I.. Alih bahasa Jasjfi Jakarta. Erlangga:2. Maherman P. Boyce.1982. Gas Turbine Enginering Handbook.London:Prentice-Hall Inc3. Shylakin P. 1999.Turbin Uap, Teori dan Rancangan,Jakarta:Erlangga4. Weisman, J& Eskart,R.1985. Modern Power Plant Engineering.New York:Prentice-Hall Inc5. Donkundwar,S.& Arora, Subhasi. 1980. Power Plant Engineering. Delhi Dhampat:Rai&Sons6. Kiameh, Philp, 2002, POWER GENERATION HANDBOOK, Downloaded from Digital Engineering Library @

McGraw-Hill www.digitalengineeringlibrary.com) The McGraw-Hill Companies. Page. 10,1 – 24.8.

vi

http://www.digitalengineeringlibrary.com/

TINJAUAN MATA KULIAH

Mata kuliah sistem Pembangkit Tenaga 2 merupakan mata kuliah keahlian yang

diajarkan selama 2 semester setelah mahasiswa menempuh matakuliah

perpindahan panas, termodinamika dan mesin-mesin kalor dan mesin-mesin

fluida. Pada mata kuliah ini menjelaskan tentang beberapa jenis Pembangkit

Listrik yaitu Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)

dan Pusat Listrik Tenaga Uap-Gas (PLTGU) yang meliputi pengenalan prinsip-

prinsip kerja peralatan-peralatan, perhitungan efesiensi dan penilaian

performansi sistem pembangkit tersebut. Secara keseluruhan bahan ajar ini

akan membahas

Modul 1 Siklus Rankine dan analisis Thermodinamika pada

PLTU

Modul 2 Pembangkit Uap (Steam Generator)

Modul 3 Bahan bakar dan sistem Pembakaran

Modul 4 Turbin Uap

Modul 5 Sistem Kondensat dan Air Umpan

Modul 6 Sistem Sirkulasi dan Cooling Tower

Modul 7 Siklus Gabungan

Dalam mempelajari materi bahan ajar ini diikuti pertanyaan panduan

sebagaimana pada halaman penyekat pada setiap modul. Pada setiap akhir

pembahasan juga disediakan beberapa latihan-latihan soal. Selain itu pada

setiap bab juga disediakan bagian penutup yang berisi soal-soal. Dengan

demikian diharapkan mahasiswa akan dapat memahami sasaran utama yang

ingin dicapai setelah menyelesaikan modul yang bersangkutuan. Bahan ajar

harus dibaca sebelum mengikuti kuliah, sehingga jika ada masalah dapat

ditanyakan pada pengajar saat kuliah berlangsung. Setelah menyelesaikan

setiap modul tugas/latihan harus dijawab agar mahasiswa dapat menilai sejauh

mana pengetahuan yang telah diserap selama mengikuti kuliah. Apabila ada

tugas/ latihan yang tidak dapat dijawab agar bab yang bersangkutan dibaca

kembali. Untuk melengkapi penyajian ditayangkan juga gambar dan animasi

yang berhubungan dengan modul yang dijelaskan.

vii

HALAMAN PENYEKAT

SESI/PERKULIAHAN KE: 1- 2

TIK: Bila pokok bahasan ini telah diselesaikan dengan baik, mahasiswa akan menganalisis dan menghitung secara thermodinamika siklus pada PLTU serta dapat menggambarkan siklus Rankine secara benar

.

Pokok Bahasan: Siklus Rankine dan Analisis Thermodinamika pada PLTU Deskripsi Singkat. Dalam pembahasan ini anda akan mempelajari Siklus Rankine ideal dan aktual, Penambahan Reheater, Penambahan Feed Water Heater, Effisiensi dan Heat rate.

I. Bahan Bacaan 1. El Wakill.1992. Instalasi Pembangkit Daya, Jilid I.. Alih bahasa Jasjfi

Jakarta. Erlangga, Bab 2.2. STEAM POWER PLANTS Downloaded from Digital Engineering Library @

McGraw-Hill (www.digitalengineeringlibrary.com) Copyright © 2004 The McGraw-Hill Companies. Diakses 1 Oktober 2007.

. II. Bacaan tambahan

1. 1 Wiranto Arismunandar. 1994. Penggerak Mula Turbin Bandung: ITB

III. Pertanyaan Kunci/Tugas1. Apa pengertian reheater, superheater, dearator dan tunjukkan pada

skema letak masing-masing alat tersebut.2. Sebuah turbin siklus Rankine jenuh ideal yang sederhana menerima uap

120 kg/s pada 300 oC dan mengkondensasikannya pada 40 oC. Hitunglah (a) daya siklus neto dalam MW dan (b) efesiensi siklus.

3. Kerjakan Soal 2-10 hal. 69 pada buku Instalasi Pembangkit Daya


MODUL 1

SIKLUS RANKINE DAN ANALISIS THERMODINAMIKA

PADA PLTU

1.1. Siklus Rankine Ideal

Siklus Rankine adalah siklus uap-air yang digambarkan pada diagram P-V dan T-S dengan garis-garis yang menunjukkan uap-jenuh dan cairan jenuh. Gambar 1.1 menunjukkan diagram aliran sederhana siklus Rankine. Siklus Rankine ideal telah diperlajari pada Thermodinamika Teknik dan Mesin Kalor.

Gambar 1.2(a, b) menunjukkan siklus Rankine Siklus pada diagram P-v dan T-s.

SPT-2 Page 1

Gambar 1.1 Bagan diagram alir siklus Rankine

Analisis thermodinamik didasarkan pada unit massa uap pada siklus:

Kalor yang ditambahkan q A=h1−h4 Btu/lbm atau J/kg

Kerja turbin wT=h1−h2 Btu/lbm atau J/kg

Kalor yang dibuang |qR|=h1−h2 Btu/lbm atau J/kg

Kerja pompa |wP|=h4−h3 Btu/lbm atau J/kg

Kerja netto ∆ wnet=¿ Btu/lbm atau J/kg

Efesiensi termal ηth=Δ wnet

q A

=(h1−h2 )−(h4−h3)

(h1−h2) Btu/lbm atau J/kg

PEMANASAN ULANG (REHEAT)

Reheat memperbaiki efesiensi siklus. Gambar 1.3 dan 1.4 mengilustrasikan aliran pada diagram T-s internal reversible siklus Rankine Siklus.

SPT-2 Page 2

Gambar 1.3 Bagan siklus Rankine dengan superheat dan reheat

Gambar 1.4 Diagram T-s siklus Rankine dengan superheat dan reheat

Pada beberapa pembangkit uap tidak dipanaskan ulang dalam steam generator, tetapi secara terpisah dalam heat exchanger reheater.

Kerja turbin wT= (h1−h2)+(h3+h4) Btu/lbm atau J/kg

Kerja pompa |wP|=h6−h5 Btu/lbm atau J/kg

Kerja netto ∆ wnet=¿ Btu/lbm atau J/kg

Kalor yang ditambahkan q A=(h¿¿1−h6)+(h3−h2)¿ Btu/lbm atau J/kg

Efesiensi termal ηth=Δ wnet

q A

Tekanan reheat pressure P2 mempengaruhi efesiensi siklus seperti digambarkan pada Gambar 2.5. Efesiensi optimumal reheat tercapai pada P2/P1 antara 20 and 25 percent.

SPT-2 Page 3

Gambar 1.5 Pengaruh rasio tekanan pemanasan ulang/tekanan awal terhadap efesiensi , suhu keluar turbin tekanan tinggi, kualitas keluar turbin tekanan rendah.

REGENERATION

External irreversibility disebabkan oleh perbedaan temperatur antara panas utama (primary heat source) yakni gas hasil pembakaran dan fluida kerja. Perbedaan antara fluida kerja terkondensasi dan air pendingin kondenser juga menyebabkan external irreversibility.

Gambar 2.6 mengilustrasikan fluida kerja (garis 4-B-1-2-3-4) siklus Rankine. Garis a-b menyajikan primary coolant pada counterflow steam generator, dan garis c-d menyajikan heat sink fluid pada counterflow heat exchanger. Proses regeneration tercapai bila pertukaran panas antara fluida yang berekspansi pada turbin dan fluida terkompressi sebelum penambahan panas.

PEMANASAN AIR UMPAN (FEEDWATER HEATING)

Feedwater heating dilakuakn dengan memanaskan compressed liquid pada titik 4 dalam heat exchangers (“feedheaters”) oleh uap yang dicerat dari tingkat turbin tertentu. Pembangkit tenaga uap modern menggunakan lima atau delapan tingkat feedwater heating.

SPT-2 Page 4

Gambar 2.6 Irreversibilitas eksternal dengan siklus Rankine.

Tabel 1.1 Perbandingan Unjuk Kerja Pembangki Tenaga Uap.

Ada tiga jenis feedwater heaters yaitu:1. Open or direct-contact type2. Closed type with drains cascaded backward3. Closed type with drains pumped forward

SIKLUS RANKINE TAK-MAMPU-BALIK INTERN (THE INTERNALLY IRREVERSIBLE RANKINE SIKLUS)

Ketidakmampubalikan terutama disebabkan oleh gesekan fluida, pencekikan dan pencampuran. Di antara semua itu yang terpenting adalah ketidakmampubalikan diturbin dan pompa dan kehilangan tekanan dalam penukar kalor, pipa, bengkokan, katup dan sebagainya.

|wp|=h4 s−h3

ηp

=υ3(P4−P3)

ηp

SPT-2 Page 5

Gambar 2.7 Diagram T-s siklus Rankine panas lanjut tak mampubalik secara intern

PEMANAS AIR-UMPAN JENIS TERBUKA ATAU PEMANAS AIR-UMPAN JENIS KONTAK LANGSUNG OPEN OR DIRECT-CONTACT FEEDWATERHEATERS

Neraca massa:

Aliran massa antara 1 dan 2 = 1

Aliran massa antara 2 dan 9 = m2

Aliran massa antara 2 dan 3 = 1−m2

Aliran massa antara 3 dan 7 = m3

Aliran massa antara 4 dan 7 = 1−m2−m3

Aliran massa antara 7 dan 9 = 1−m2

Aliran massa antara 9 dan 1 = 1

Neraca energi pada pemanas tekanan tinggi dan pemanas tekanan rendah, masing-masing adalah:

m2 ( h2−h9 )=(1−m2)−(h9−h8)

m3 ( h3−h2 )=(1−m2−m3)−(h3−h7)

Nilai h9 dan h7 diperoleh dari suhu t8 dan t7, yang sama dengan suhu jenuh uao masing-masing pemanas dikurangai dengan beda suhu terminalnya atau

t 8=t 11−TTD pemanastekanan tinggi

Dan t 7=t 13−TTD pemanas tekananrendah

SPT-2 Page 6

Gambar 2.8 Diagram alir dan diagram T-s siklus Rankine panas lanjut non ideal dengan dua pemanas air umpan jenis terbuka.

h10 yang diperlukan untuk qA dan h8 diperoleh masing-masing dari h12 dan h14.

h12=h11+v11

P12−P11

ηP

dan

h14=h13+v13

P14−P13

ηP

jadih10=m2 h12+(1−m2 ) h9

dan (1−m2)h8=m5 h14+(1−m2−m3 ) h7

Kerja Turbin

wT= (h1−h2)+ (1−m2 ) (h2−h3 )+(1−m2−m3 ) (h3−h4)

Kerja pompa

|∑ wP❑|=(1−m2−m3 ) ( h3−h4 )+m5 (h14−h13 )+m2 (h12−h11)Kalor tambahan

q A=h1−h10

Efesiensi thermal

ηth=wT−|∑ wP|

qA

EFFICIENCY AND HEAT RATEEfesiensi thermal adalah rasio antara kerja netto dan kalor yang ditambahkan pada siklus atau instalasi daya.Efesiensi bruto adalah efesiensi yang dihitung atas dasar kerja bruto atau daya bruto turbin generator.

Efesiensi netto adalah efesiensi yang dihitung atas dasar kerja bruto dikurangi kerja yang diambil untuk menjalankan pembangkit.

Laju kalor (Heat rate=HR) jumlah kalor yang ditambahkan untuk menghasilkan satu satuan kerja, biasanya dalam kWh atau Btu/jam. HR berbanding terbalik dengan efesiensi.

HR siklus netto= kalor yangditambahkan pada siklus , B tukerja siklusnetto , kWh

HR siklus bruto= laju penambahan kalor ke siklus , Btu /hkeluaran daya turbin , kW

SPT-2 Page 7

Oleh karena 1 kWh=3412 Btu, maka HR=3412ηth

SPT-2 Page 8

KOGENERASIKogenarasi atau pembakitan serentak adalah pembangkitan listrik dan uap secara bersamaan dalam sauatu instalasi daya.Dari segi sumber daya energi, kogenarasi hanya bermafaat apabila sistem dapat menghemat energi primer dibanding dengan pembangkitan listrik dan uap secara terpisah.Efesiensi kogenerasi:

ηco=E−Δ H s

QA

Dimana: E = energi listrik yang dibangkitkanΔHs = energi kalor dalam proses uapQA = kalor yang ditambahkan dalam instalasi

SPT-2 Page 9

SPT-2 Page 10

SPT-2 Page 11

HALAMAN PENYEKATSESI/PERKULIAHAN KE: 3-4

TIK: Bila pokok bahasan ini telah diselesaikan dengan baik, mahasiswa akan dapat mengetahui konstruksi dan prinsip kerja dari komponen utama steam generator pada PLTU

.

Pokok Bahasan: Pembangkit Uap (Steam generator)

Deskripsi Singkat. Dalam pembahasan ini anda akan mempelajari Klasifikasi Boiler, Fire Tube Boiler /Ketel Pipa Api dan Water tube Boiler/Ketel Pipa air, Superheater dan Reheater, Economiser, Air Heater, Kontrol Steam Generator


Jakarta. Erlangga hal. 72- 113.2. Weisman, J& Eskart,R.1985. Modern Power Plant

Engineering.New York:Prentice-Hall Inc3. Donkundwar,S.& Arora, Subhasi. 1980. Power Plant Engineering.

Delhi Dhampat:Rai&Sons .

II. Bacaan tambahan

III. Pertanyaan Kunci/Tugas 1. Jelaskan perbedaan antara water tube boiler dgn fire tube boiler

SPT-2 Page 12

Teknik Konversi Energi 342 08 065

MODUL 2

PEMBANGKIT UAP (STEAM GENERATOR)

2.1. Pengertian Pembangkit Uap (Steam Generator)

Pembangkit uap (steam generator) merupakan gabungan yang kompleks dari ekonomiser, ketel uap, pemanas lanjut, pemanas ulang dan pemanas awal udara. Ketel uap (boiler) adalah bagian dari pembangkit uap di mana cairan-jenuh dirubah menjadi uap-jenuh.

2.2 Klasifikasi Pembangkit Uap

Berdasarkan penggunaannya Pembangkit uap diklasifikasikan sebagai (1) pembangkit uap utilitas (2) pembangkit uap industri.Pembangkit uap utilitas digunakan oleh utilitas untruk instalasi pembangkit daya listrik. Pembangkit listrik utilitas modern pada dasarnya terdiri atas 2 jenis yaitu: (1) jenis bejana tabung air bawah kritis dan (2) jenis sekali lalu lewat kritis. Unit lewat kritis biasanya beroperasi pada tekanan 3500 psia (240 bar) atau lebih, lebih tinggi dari tekanan-kritis uap yang nilaianya 3208,2 psia. Kelompok bejana bawah-kritis biasanya beroperasi pada tekanan 1900 psig (sekitar 130 bar) atau 2600 psig (180 bar).Pembangkit uap industri (industrial steam generator) digunakan oleh industri dan perusahaan. Dalam kelompok ini termasuk pipa air yang menggunakan bahan bakar serbuk batu bara seperti yang digunakan oleh utilitas, tetapi ada juga yang membakar batu bara bongkahan, minyak atau gas bumi dan kadang-kadang gabungannya di samping juga sampah kota, limbah proses dan produk sampingan proses. Bahkan ada juga yang menggunakan pemanasan listrik.Menurut El Wakiil, pembangkit uap bahan bakar fosil secara lebih luas diklasifikasikan sebagai unit yang mempunyai komponen atau karakteristik sebagai berikut:

1. Ketel uap pipa api2. Ketel uap pipa air3. Ketel uap sirkulasi alami4. Ketel uap sirkulasi terkendali5. Aliran sekali lewat6. Tekanan bawah kritis (subkritis)7. Tekanan lewat kritis (superkritis).

SPT-2 Page 13


SPT-2 Page 14

Gambar 2.1 780 MW once-through spiral wound universal pressure (SWUP TM) coal-fired utility boiler


2.2.1 Ketel uap Pipa Api

Ketel uap pipa api merupakan bentuk khusus ketel jenis cangkang (shell type boiler) yang terdiri dari cangkang atau bejana tertutup biasanya berbentuk selinder yang berisi air. Sebagian dari cangkang misalnya bagian bawah diberi kalor, seperti nyala api dan gas dari luar. Ketel-cangkang sudah berkembang menjadi bentuk yang lebih modern seperti ketel listrik (electric boiler) di mana kalornya dipasok oleh elektroda yang dibenamkan dalam air atau akumulator (accumulator).Ketel cangkang ini berkembang menjadi ketel pipa api di mana gas panas dilewat melalui pipa. Oleh karena perpindahan kalornya lebih baik, ketel pipa-api lebih efisien daripada ketel cangkang yang semua dan dapat mencapai efesiensi sekitar 70 persen. Pipa ketel ditempatkan pada posisi horisontal, vertikal atau miring. Ada dua jenis ketel pipa api: (1) jenis kamar api dan (2) scotch marine.

2.2.2 Ketel Pipa Air

Perintis pembangkit uap modern adalah ketel-uap pipa air (water tube boiler) yang dikembangkan oleh George Babcock dan Stephen Wolcox pada tahun 1867. Pada ketel pipa air tekanan berada di dalam pipa air dan drum yang diameternya relatif lebih kecil.

2.3 DRUM UAP

Drum uap terdapat pada semua pembangkit uap modern, kecuali yang jenis satu laluan (once through boiler). Drum uap merupakan tempat air umpan masuk dari ekonomisator dan tempat pemisahan uap jenih dari air mendidih. Cara yang paling sederhana adalah pemisahan dengan gravitasi (gravity

SPT-2 Page 15

Gambar 2.2 Sirkulasi alami dan paksa


separation) (Gambar 2.3.a) Jika kecepatan uap yang keluar dari permukaan air tidak terlalu tingg (kurang dari 3 ft/s), gelumbung uap akan memisah tanpa membawa butir-butir air dan zat padat yang dibawanya (ikutan atas), tanpa terbawa oleh air yang bersikulasi kembali ke pengalir turun (ikutan bawah). Pemisahan gravitasi hanya akan ekonomis, bila kapasitas uap rendah dan beroperasi pada tekanan rendah.Pada ketel uap tekanan tinggi yang modern dan kapasitas besar digunakan pemisahan mekanik (mechanical separation) (Gambar 2.3.b) yang membantu atau melengkapi pemisahan garvitasi dan berlangsung dalam dua langkah yaitu langkah pemisahan primer dan sekunder. Pada pemisahan primer besar air dipisahkan dari uap sambil menjaga agar uap tidak terbawa oleh air bersrkulasi kembali mengalir pengalir turun dan penaik. Pada pemisahan sekunder yang disebut juga pengukutan-uap (steam scrubbing) atau pengeringan kabut dan butir-butir air halus dan zat padat yang terbawa oleh uap dipisahkan dari uap sehingga menghasilkan uap yang murni atau kering dan jenuh yang masuk ke pemanas lanjut.Pada tekanan tinggi, dimana perbedaan antara densitas air dan uap kecil, digunakan gaya sentrifugal, yang lebih besar dari gaya gravitasi. Peralatan pemisah sentrifugal juga disebut pemisah siklon (cyclon separator) atau pemisah-turbo ( turbo separator) (Gambar 2.3.c)Drum utilitas biasanya mempunyai panjang sampai lebih dari 100 ft dengan diameter sampai lebih dari 15 ft, sedangkan massanya mencapai beberapa ton. Drum ini berisi sampai 30 nosel-pengeluar dan nosel pipa pengalir turun dan pipa penaik yang jumlahnya lebih banyak lagi. Drum yang lebih besar biasanya mempunyai konstruksi yang terdiri atas beberapa bagian selinder disebut courses yang dilaskan satu sama lain dengan dua ujung yang berbentuk setengah bola yang dilaskan diujungnya.

2.4 AIR HEATER

Air heatersAir heater digunakan untuk memansakan udara pembakaran yang mengambil panas dari panas buang gas buang. Alat ini dapat meningkatkan efesiensi 5 sampai 10%. Air heaters diperlihatkan pada gambar 2.4. Di mana heater menerima gas panas dari economizer dan udara pendinginan

SPT-2 Page 16

Gambar 2.3 Pemisahan dalam drum uap (a) gravitasi (b) mekanik pertama (sekat) dan kedua (tapis) (c) sentrifugal


yang dingin dari forced draft fan. Udara panas yang dihasilkan oleh air heaters berpeluang membakar seluruh bahan bakar dan diperlukan untuk mengeringkan dan transportasi pada unit bahan bakar batubara serbuk.

Air heaters diklasifikasikan berdasarkan prinsip operasi sebagai recuperative atau regenerative.

Recuperative

Perpindahan panas recuperative, panas dipindahkan secara kontinyu dari gas panas ke udara melintas permukaan penukar kalor.dan langsung melalui permukaan perpindahan panas yang padat yang memisahkan aliran panas dan dingin.

SPT-2 Page 17

Gambar 2.4 Lokasi ekonomisator dan air heater pada sebuah boiler berbahan bakar batu bara


.

Ljungström adalah regenerative air heater is the Ljungström® type (Gambar. 2.6), yang umum dipakai.

SPT-2 Page 18

Gambar 2.6 Air heater jenis Ljungstrom

Gambar 2.5 Susunan beberapa jenis air heater jenis tubular


2. 5 Komponen Pembangkit Uap bahan bakar fosil

Pembangkit uap modern memiliki konfigurasi yang kompleks pada bagian thermal-hydraulic (uap dan air) yang memanaskan awal (preheat) menguapkan dan uap lanjut. Permukaan ini disusun sehingga: 1) bahan bakar dapat dibakar dengan komplet dan efesien dengan emisi yang rendah, 2) laju aliran, tekanan dan suhu uap yang dibangkitkansesuai dengan yang diperlukan, dan 3) jumlah energi yang diperoleh maksimum.. Sebuah utilitas boiler coal-fired diilustrasikan pada gambar 15. Komponen utama dari pembangkit uap dan sistem pengambilan panasnya meliputi:

1. furnace and convection pass,2. steam superheaters (primary and secondary),3. steam reheater,4. boiler or steam generating bank (industrial units only),5. economizer,6. steam drum,7. attemperator and steam temperature control system,and8. air heater.

2.6 Sistem Pembakaran dan Perlengkapannya

SPT-2 Page 19

Gambar 2.7 Coal-fired utiliy boiler


Kebanyakan dari komponen non-steam yang digunakan pada pembangkit uap berbahan bakar batubara (coal-fired steam generators) adalah bagian dari persiapan bahan bakar dan sistem pembakaran. Sistem ini terdiri dari:

1. fuel preparation: feeders and coal pulverizers,2. combustion system: burners, flame scanners, lighters, controls,

windbox,3. air-gas handling: fans, flues and ducts, dampers, control and

measurement systems, silencers, and4. other components and auxiliaries: sootblowers (heat transfer surface

cleaning equipment), ash collection and handling equipment, control and monitoring equipment.

2. 7 Sistem aliran Uap-air (Steam-water flow system)

Komponen uap-air (steam-water) disusun agar sangat ekonomis dalam menyediakan suplai uap yang kontinyu. Sistem sirkulasi (tidak termasuk reheater) untuk sirkulasi alami diperlihatkan pada gambar 2.8.

SPT-2 Page 20

Gambar 2.8 Sistem sirkulasi uap-air pada Coal-fired


2.8 Kendali Pembangit Uap

Kendali instalasi pembangkit uap meliputi instrumentasi, pengolahan data dan kendali pembakara , aliran uap, suhu dan tekanan, tinggi permukaan cairan dalam drum, urutan pembuka precipitator disulfurisasi, penangan abu, intergrasi sistem, mula operasi dan henti operasi dan atomisasi.

Kendali Air-umpan dan cairan drum

Aliran air umpan (jadi juga aliran uap) dikendalikan dengan memenuhi kebutuhan beban turbin dan sementara itu menjaga tinggi permukaan air di dalam drum-uap dalam batas-batas yang cukup sempit.

Sensor permukaan drum bereaksi terhadap perbedaan antara keadaan di dalam drum dengan titik patokan (set-point).

Pada gambar 2.10 sistem kendali otomatik tiga unsur, di mana tinggi permukaan air dalam drum merupakan salah satu elemennya.

SPT-2 Page 21

Gambar 2.9 Absorbsi energi pada steam generator

Gambar 2.10 Skema sistem kendali air umpan tiga unsur


Kendali Tekanan Uap

Sistem kendali tekanan (Gambar 2.11) kadang-kandang disebut master ketel (boiler master), menjaga tekanan uap dengan mengatur aliran bahan bakar dan udara pembakaran untuk memenuhi tekanan yang dikehendaki.

Kendali Suhu Uap

Pengendalian suhu keluar pembangkit-uap dalam batas-batas yang sempit sangat penting dalam operasi pembangkit daya. Penurunan suhu-uap akan mengakibatkan berkurangnya efesiensi. Di lain pihak, kenaikan suhu auap di atas suhu rancang akan berakibat panas yang berlebihan dan dapat menyebabkan kegagalan pipa-pipa pemanas lanjut dan pemanas ulang serta sudu-sudu turbin.

Pemanas lanjut gabungan Radiasi Konveksi

Dalam hal tertentu pemanas lanjut radiasi dan konveksi disusun dalam susunan seri untuk mengendalikan suhu uap air yang datar dalam daerah beban yang cukup luas.

Atemperasi (attemperation) adalah penurunan suhu-uap melalui salah satu dari dua cara yaitu atemperator permukaan dan atemperator semprot (gambar 2.12).

Atemperasi kadang-kadang digunakan dalam susunan seri (berurutan) dengan resirkulasi gas seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.13.

SPT-2 Page 22

Gambar 2.11 Bagan sistem kendali tekanan uap


SPT-2 Page 23

Gambar 2.12 Atemperator-semprot untuk pengendalian suhu uap

Gambar 2.13 Resirkulasi gas dan atemperasi


HALAMAN PENYEKAT

SESI/PERKULIAHAN KE: 5-7

TIK: Bila pokok bahasan ini telah diselesaikan dengan baik, mahasiswa akan Dapat menjelaskan prinsip-prinsip pembakaran pada sistem PLTU dan PLTG.

Pokok Bahasan: Bahan bakar dan Sistem Pembakaran

Deskripsi Singkat. Dalam pembahasan ini anda akan mempelajari Batu Bara dan Perangkat Pembakarannya, bahan bakar cair dan gas, panas pembakaran, temperatur pembakaran


Jakarta. Erlangga hal.114 – 163.


2. Wiranto Arismunandar. 1994. Penggerak Mula Turbin. Bandung: ITB

3. Weisman, J& Eskart,R.1985. Modern Power Plant Engineering.New York:Prentice-Hall Inc

4. Donkundwar,S.& Arora, Subhasi. 1980. Power Plant Engineering. Delhi Dhampat:Rai&Sons

III. Pertanyaan Kunci/Tugas

1. Kerjakan ulang contoh soal 4.3 dan 4.4 pada ref (1)

SPT-2 Page 24


MODUL 3

BAHAN BAKAR DAN SISTEM PEMBAKARAN

3.1. Bahan Bakar

Bahan bakar yang tersedia untuk industri utilitas terutama adalah bahan bakar nuklir dan bahan bakar fosil,yang keduanya tidak dapat diperbaharui. Bahan bakar nuklir berasal dari alam semesta dan untuk membuatnya alam memerlukan jutaan tahun. Bahan bakar fosil berasal dari bumi sebagai akibat dikomposisi dan konversi kimia bahan organik secara perlahan. Bahan bakar ini terdapat dalam 3 bentuk: padat (batubara), cair (minyak) dan gas bumi.Bahan bakar baru yang merupakan pilihan lain adalah bahan bakar simtesis atau sinfuel yaitu cairan dan gas yang berasal terutama dari batu bara, serpih minyak (oil shale) dan pasir ter. Sebahagian kecil bahan bakar ini adalah hasil sampingan industri, limbah industri dan limbah rumah tangga dan biomassa (massa hayati).

3-2 BATU-BARA

Batu-bara adalah istilah umum yang sejumlah besar bahan galian organik yang sifat dan komposisinya sangat beragam. Namun semuanya mengandung banyak karbon-unsur berbentuk amorf (tanpa struktur yang beraturan). Bahan ini terdapat dibumi dalam lapisan endapan yang tebalnya berbeda-beda dan sering terdapat jauh di dalam di bawah tanah, walaupun kadang-kadang ada juga yang dekat permukaan. Diperkirakan di Amerika Serikat terdapat 270.000 juta ton cadangan yang dapat diproduksi (yaitu yang dapat diproduksi secara ekonomis dimasa depan yang masih dapat diperhitungkan). Batu-bara diklasifikasikan dalam berbagai cara menurut sifat-sifat kimia dan fisikanya. Sistem yang paling umum diterima adalah yang digunakan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM, Perhimpnan Pengujian dan Bahan di Amerika Serikat), yang membagi bagi kualitas batu-bara berdasarkan tingkat metamofosis (perubahan bentuk dan struktur di bawah pengaruh suhu, tekanan dan air). Kualitas batu-bara berturut-turut adalah antrasit, bitumin, subbitumin, lignit dan gambut. 3-3 ANALISIS BATU-BARA

Analisis batubara terdiri dari dua jenis yaitu proksimat (proximate) dan ultimat (ultimate). Pada Analisis proksimat dapat memberikan infromasi dimana dalam analisis ini akan memberikan persen-massa karbon tetap, zat gerbak (volatile matter), lembaban dan abu. Sedangkan pada analisis ultimat menghasilkan persen massa unsur-unsur kimia yang terkandung dalam batu bara.

Ada dua macam penentuan nilai kalor tinggi (bruto) HHV di mana diandaikan bahwa semua uap air yang terbentuk telah terkondensasi, sehingga dalam

25


hal ini termasukkalor laten pengauapan uap air di dalam produk dan nilai kalor rendah (LHV) yang tidak mencakup kalor laten tersebut.

LHV =HHV−mw h fgLHV =HHV−9 hH 2 hfg

Dimana :mw = massa uap air dalam produk pembakaran, persatuan massa bahan bakarmH2 = massa hidrogen semula persatuan massa bahan bakar (diketahui dari analisis ultimat)hfg = kalor laten penguapan uap air pada tekanan dalam hasil pembakaran

HHV =14600C+62000(H −O8 )+4050 S

3-4 OPERASI PEMBERSIHAN BATU BARA

3-5 PEMBAKARAN BATU-BARA SERBUK

Pembakaran batu-bara serbuk berlangsung dengan baik jika memenuhi syarat: (1) adanya sebagian besar partikel batu-bara yang sangat halus lulus ayak 200 mesh agar mudah menyalah karena perbandingan luas permukaan dengan volumenya cukup besar dan (2) harus ada sedikitnya sejumlah tertentu partikel ukuran besar untuk menjaga agar efesiensi pembakaran cukup tinggi,

26

Gambar 3.1 Bagan diagram operasi pembersihan batubara


Mesin Pemecah

Ada beberapa jenis mesin pemecah (crusher) batubara yang tersedia secara komersil di antaranya mesin pemecah cincin (ring crusher) atau granulator mesin giling palu, hammer mill dan ballmill (Gambar 3.3)

27

SOLID FUEL FIRING

HAND FIRED STOKER FEED PULVERISED FUEL FIRED

OVER FEED STOKERSUNDER FEED STOKERS UNII SYSTEM CENTRAL SYSTEM

CHAIN GRATE

TRAVELLING GRATE

SPREADER TYPE

SINGLE RETORT

MULTI RETORT

Gambar 3.2 Metode pembakaran batu bara


Sistem Batubara Serbuk

28

Gambar 3.2 Metode pembakaran batu bara


Sistem batubara serbuk terdiri atas pembuatan serbuk, penyampaian dan pembakarannya. Ada dua macam sistem ini (1) sistem bak (bin) dan (2) sistem pembakaran langsung.

Pembakar

Pembakar (burner) batubara serbuk hampir serupa dengan pembakar minyak. Pembakar batu bara serbuk menerima serbuk batubara kering sudah dalam bentuk suspensi di dalam udara primer dan mencampurnya dengan udara pembakaran utama dari pemanas awal udara. Rasio permukaan/volume dan kehalusannya berbeda-beda, namun perbedaannya tidak terlalu besar, misalnya batubara serbuk dengan 80% lulus ayak 200 mesh dan 99,5% lulus ayak 50% mempunyai luas permukaan sekitar 1500 cm2/g. Di antaranya lebih dari 97% luas permukaan itu adalah pada butiran yang lulus ayak 200 mesh.

29

Gambar 3.3 Contoh sistem penanganan batu bara untuk pembangkit tenaga berbahan bakar batubara 1000 MW


30

Gambar 3.4 Beberapa contoh burner dan combustor untuk pembangkit tenaga berbahan bakar batubara


1.2 PERHITUNGAN NILAI KALOR BAHAN BAKAR

31


32


33


34


35

Gambar 3.5 Flue gas volumentric combustion chart


HALAMAN PENYEKAT


TIK: Bila pokok bahasan ini telah diselesaikan dengan baik, mahasiswa akan dapat memahami fungsi,prinsip kerja dan konstruksi Turbin Uap.

Pokok Bahasan: Turbin Uap

Deskripsi Singkat. Dalam pembahasan ini anda akan mempelajari Turbin Impuls dan Turbin Reaksi, konstruksi rotor turbin dan komponennya, pengatur dan peralatan, pengatur turbin,


Jakarta. Erlangga hal.164-204


2. Wiranto Arismunandar. 1994. Penggerak Mula Turbinr Torak. Bandung: ITB

3. Shylakin P. 1999.Turbin Uap, Teori dan Rancangan,Jakarta:Erlangga


5. Donkundwar,S.& Arora, Subhasi. 1980. Power Plant Engineering. Delhi Dhampat:Rai&Sons

III. Pertanyaan Kunci/Tugas1, Sebutkan jenis-jenis speed control pada turbin uap

36


MODUL 4

TURBIN UAP

4.1 Turbin Impuls dan Turbin Reaksi

Turbin uap dapat berupa turbin impuls atau turbin reaksi. Turbin impuls adalah turbin dimana proses ekspansi (penurunan tekanan) dari fluida kerja hanya terjadi di dalam baris sudu tetap saja. Sedangkan turbin reaksi adalah turbin dimana proses ekspansi dari fluida kerja terjadi baik di dalam baris sudu tetap maupun sudu bergerak. (Lihat Bahan Ajar Mesin Kalor Modul 11)

Gambar 4.1 Turbin impuls yang mempunyai satu tingkat kecepatan (kecepatan diserap pada tingkat ini) dan empat tingkat tekanan.

37


Gambar 4.2 Turbin reaksi.

Gambar 4.3 susunan komponen dari sebuah steam power plant.

38


JENIS-JENIS TURBIN (TURBINE TYPES)

Turbin uap dengan rating 40 sampai dengan 60 MW biasanya menggunakan single-cylinder machines.Unit yang lebih besar menggunakan multiple cylinders untuk mengekstrak energi uap.

Single-Cylinder TurbinesThe two types of steam turbines are condensing and back-pressure (noncondensing). Gambar 4.4 mengilustrasikan jenis ini dan beberapa subkasifikasinya. Ekshaust dari turbin Back-pressure diperlukan oleh proses pada tekanan tertentu. Turbin Ekstraksi Otomatis (Automatic extraction turbines) mengizinkan bagian dari uap ditarik keluar dari tingkat menengah (intermediate stage (or stages) sementara sisanya dibuang ke kondenser. Turbin ini memerlukan governors dan katup yang khusus untuk mempertahankan tekanan tekanan konstan dari ekstraksi uap sementara beban turbin dan kebutuhan ekstraksi bervariasi. Uncontrolled extraction turbines digunakan untuk mensuplai uap ke feedwater heaters, sehingga tekanan pada titik ekstrasi bervariasi dengan beban turbin.

Gambar 4.4 mengilustrasikan susunan turnin jenis Single-cylinder.

Beberapa pembangkit dengan tekanan menengah (moderate-pressure plants) memiliki turbin high-pressure noncondensing tambahan untuk menaikkan kapasitas dan memperbaiki efesiensi. Boiler High-pressure ditambahkan untuk mensuplai uap pada turbin-turbin noncondensing, yang didesain untuk mensuplai uap ke original turbines. High-pressure turbines ini disebut unit superposed, or topping.Mixed-pressure turbines didesain untuk memasukkan uap tekanan rendah dan mengekspansikan ke condenser. Unit ini digunakan pada cogeneration plants.

39


Compound Turbines

Compound turbines memiliki lebih dari satu selinder; sebuah turbin tekanan tinggi (high-pressure turbine) dan sebuah turbin tekanan rendah (a low-pressure turbine) . Pada low-pressure cylinder biasanya jenis aliran ganda (double-flow type) untuk menangani volume lebih besar dari uap tekanan rendah (akibat keterbatasan pajang sudu). Pembangkit besar memiliki sebuah intermediate pressure cylinder dan lebih dari empat slinder tekanan rendah (low-pressure cylinders)..Silinder dapat dipasang sepanjang poros tunggalt (tandem-compound),atau pada kelompok paralel dengan dua atau lebih poros (cross-compound). Pemanasan ulang (reheating) biasanya dilakukan antara high- and intermediate-pressure turbines. Gambar 4.5 mengilustrasikan beberapa susunannya.

SISTEM KONTROL TURBIN (TURBINE CONTROL SYSTEMS)

Semua turbin uap memiliki paling tidak ada dua independent governors yang mengendlikan aliran uap. Pertmana menutup (shut off) aliran uap jika kecepatan turbin melampaui ketentuan maksimum. Kontrol ini sering disebut emergency trip. Kedua atau governor utama yang mengatur aliran uap

40

Gambar 4 .5 Beberapa susunan dari compound turbines.


untuk mempertahankan kecepatan konstan.. Governor turbin extraction, mixed-pressure,dan backpressureMengontrol aliran uap sementara kecepatan dan tekanan bervariasi. Governor ini biasanya sangat kompleks.

Speed Governors

Speed governor systems terdiri dari: Speed-sensitive element Linkage or force-amplifying mechanism yang mengtransmisi gerakan

dari governor ke steam control valves Steam control valves (governing valves)

Gambar 5.6 mengilistrasikan governor sentrifugal atau flyball.. Aksi aktuasi katup masuk uap sebagai berikut:

Batang mekanik (Mechanical linkage) Operation of the pilot valve of a hydraulic system, yang memasukkan

dan melepaskan minyak sisi berlawanan denganpower piston, atau ke satu sisi dari spring-loaded piston (pergerakan dari power piston membuka dan menutup steam valves)

Unit sedang dan besar diperlengkapi dengan double-relay hydraulic system untuk menguatkan gaya sentrifugal governor dan mengurangi respons waktu dari sistem. Intercept valves dipasang pada hulu turbin intermediate-pressure. Yang ditutup oleh sistem governor selama load rejection atau a

41

Gambar 4.6. Mechanical speed governor. Sebuah susunan sederhana yang menggunakan flyball governor yang cocok untuk turbin kecil


sudden load reduction. Intercept valves memutus aliran uap dari turbin tekanan tinggi, reheater, dan pipa ke turbin tekanan menengah untuk menghindari overspeed pada turbin.

Governor Tekanan (Pressure Governors)

Governors back-pressure dan turbin automatic extraction turbines didesain untuk mempertahankan tekanan ekstraksi dan tekanan ekshaust sesuai dengan beban. Sinyal dari transduser tekanan dihubungkan dengan katup kontrol steam extraction dan governor kecepatan yang mengontrol aliran uap ke turbin. Pada turbin automatic extraction governor mengkordinasi sinyal dari transduser tekanan dan kecepatan untuk mempertahankan kecapatan.

LUBRICATION REQUIREMENTS

Bagian-bagian yang memerlukan pelumasan meliputi journal dan thrust bearings, hydraulic control system, oil shaft seals, gears, flexible couplings, dan turning gears

JOURNAL BEARINGS

Hydrodynamic journal bearings digunakan untuk menumpuh steam turbines dan generators. Akibat sangat ketatnya clearances antara moving blades and the casing, bantalan ini harus diluruskan dengan akurat dan dioperasikan tanpa keausan yang signifikan untuk mempertahankan poros pada posisinya dan mencegah kerusakan pada blade. Bantalan biasanya dipisahkan shell secara horisontal dan diluruskan dengan tin-base babbitt (soft metal).Laluan dan alur dalam bantalan turbin didesain untuk mengizinkan lebih banyak minyak daripada yang diperlukan. Minyak tambahan diperlukan untuk membuang panas akibat gesekan dan panas konduksi sepanjang poros dari bagian panas turbin. Aliran minyak harus dipertahankan suhu operasi bantalan yang baik. Dalam banyak aplikasi, minyak yang meninggalkan bantalan sekitar 160°F (71°C). An oil-lift system (jacking oil) diperlukan untuk kebanyakan turbin besar is needed for mengangkat turbin dan mengurangi kemunginan kerusakan selama start-up dan and shutdown. Sistem minyak jaket ( jacking oil system) juga diperlukan untuk mengurangi beban awal (starting load) pada turning gear. Positive-displacement pump memberikan minyak tekanan tinggi pada bagianbawah bantalan. Minyak tekanan tinggi mengankat poros dan mengambangkannya di atas selaput minyak (oil film) sampai kecepatan poros cukup tinggi untuk menghasilkan selaput hidrodinamik (hydrodynamic film) antara shaft dan babbitt.Penomena dikenal sebagai oil whip atau oil whirl terjadi pada beban yang relatif ringan, bantalan jurnal kecepatan tinggi. Pusat dari jurnal (bagian poros dalam bantalan) dianggap posisi eksentrik dalam bantalan.. Pressure-pad (Gbr. 4.7), three-lobe (Gbr. 4.8),and tilting-pad (Gbr. 4.9).

42

Gambar 4,9 Tilting-pad antiwhip bearing. As in the three-lobe bearing, the multiple oil films formed tend to keep the journal in a stable position


Gambar 4.7 Pressure bearing.

.

THRUST BEARINGS

Axial thrust disebabkan oleh perbedaan tekanan setiap baris sudu gerak.Rotor yang berdiameter bertingkat jg menimbulkan gaya aksial .thrust. Gaya dorong (thrust) ini is counteracted by axial thrust bearings, which maintain the rotor in correct axial position.Turbin kecil menggunakan babbitt-faced ends pada bantalan jurnalnya atau bantalan rolling-element thrust bearings. Turbin menengah dan besar menggunakan bantalan tilting-pad tapered-land thrust seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.10 and 4.11.

43

Gambar 4.8 Three-lobe bearing. The shape of the bearing is formed by three arcs of radius somewhat greater than the radius of the journal. This has the effect of creating a separate hydrodynamic film in each lobe, and the pressures in these films tend to keep the journal in a stable position.


Gambar 4.10 Combined journal and tilting-pad thrust bearing.

Gambar 4.11 Tapered-land thrust bearing dan plain journal bearing.

HYDRAULIC CONTROL SYSTEMS

Turbin menengah dan besar menggunakan sistem kontrol hidrolik (hydraulic control systems) untuk mengirim sinya dari transduser kecepatan atau tekanan ke katup kontrol uap (steam control valves). . Turbin modern turbines menggunakan sistem electrohydraulic control yang beroperasi pada tekanan tinggi [1500 to 2000 psi (10.3 to 13.8MPa)] untuk merespon kecepatan tinggi yang dibutuhkan pada unit kontrol ini. Sistem ini terdiri dari sebuah reservoir independent dan sistem pompa yang terpisah dan independen. Gas charged accumulator juga digunakan untuk aliran fluida yang besar secara tiba-tiba selama perubahan beban tiba-tiba.. Heaters dan coolers digunakan untuk mempertahankan suhu dan viskositas pada rentang yang sempit. Fire-retardant fluids (FRFs) digunakan pada sistem ini untuk mencegah kebaran akibat kebocoran.

44


GEAR DRIVESKecepatan turbin yang efesien terkadang berbeda dari kecepatan oprasi dari peralatan yang digerakkan. Dalam aplikasinya, turbin dihubungan dengan peralatan penggerak oleh sebuah reduction gears. Sebuah oil-tight casing terpisah biasanya digunakan menutup roda gigi yang menghubungkan turbin dengan yang digerakkan melalui flexible couplings.

TURNING GEARSelama start-up dan shutdown, rotor seharusnya diputar perlahan untuk menghindari panas atau pendinginan yang tidak merata, yang bisa mengganggu poros. Turning gear terdiri dari sebuah motor yang bersifat sementara dikopel dengan turbin oleh reduction gears. Kecepatan turning gear biasanya di bawah 100 rpm. Sebuah pompa minyak tambahan digunakan untuk mengalirkan ke bantalan selama operasi kecepatan rendah. Air dialirkan ke oil coolers dimaksimalkan untuk menaikkan viskositas oli dan membantu menjaga lapisan minyak pada bantalan. Sistem mantel oli (Jacking oil system) dioperasikan selama turning gear beroparasi.

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PELUMASAN

1. Sirkulasi dan panas pada udara2. Kontaminasi Ada tiga sumber dari adanya air yaitu:

1. Kebocoran sekat pada turbin dan pompa2. Kondensasi dari udara lembab3. Kebocoran air pada alat penukar panas.

KARAKTERISTIK PELUMASAN

Minyak turbin uap harus seharusnya (1) viskositas pada suhu operasi harus menghasilak lapisan pelumasan dan (2) mampu mengurangi gesekan akibat menerima beban.Adapun karakeristik pelumasan adalah:

Viscosity Load-Carrying Ability Protection Against Rusting Water-Separating Ability Foam Resistance Entrained-Air Release Fire Resistance

45


HALAMAN PENYEKAT


TIK: Bila pokok bahasan ini telah diselesaikan dengan baik, mahasiswa dapat menjelaskan fungsi dan konstruksi dan perencanaan kondenser dapat menjelaskan kelebihan dan kekurangannya.

Pokok Bahasan: Sistem Air Kondensat dan Air Umpan

Deskripsi Singkat. Dalam pembahasan ini anda akan mempelajari Klasifikasi Kondenser, Direct Contact Condenser,Surface Condenser/ Kondensor Permukaan, Dearator, Boiler feed water treatment.

I. Bahan Bacaan 1. El Wakill.1982. Instalasi Pembangkit Daya, Jilid I.. Jakarta. Erlangga Bab

62. Donkundwar,S.& Arora, Subhasi. 1980. Power Plant Engineering. Delhi

Dhampat:Rai&Sons .

II. Bacaan tambahan

3. Weisman, J& Eskart,R.1985. Modern Power Plant Engineering.New York:Prentice-Hall Inc hla. 234-245

III. Pertanyaan Kunci/Tugas1. Jelaskan fungsi peralatan berikut ini : (a) kondenser, (b) dearator2. Sebutkan dampak yang dihasilkan bila air ketel tidak melalui proses water

treatment dengan benar

46

Gas tak mampu-Kondensat ke S3AE

Gbr. 5.1 Kondenser


MODUL 5

SISTEM KONDENSAT DAN AIR UMPAN

5.1. Fungsi Sistem Kondensat

Fungsi utama kondenser adalah untuk mengembunkan uap-buangan dari turbin dan dengan demikian memulihkan air-umpan berkualitas tinggi untuk dipakai lagi di dalam siklus itu.

5. 2. Klasifikasi Kondenser

Pada dasarnya dua jenis kondenser yaitu:

a. Kondenser kontak langsung (direct contact condenser)

b. Kondenser permukaan (surface condenser)

a. Kondenser Kontak Langsung

Kondenser kontak langsung atau kondenser terbuka (open condenser) digunakan dalam hal-hal khusus, misalnya bila menggunakan menara pendingin kering dalam instalasi geothermal dan dalam instalasi daya yang menggunakan beda suhu air samudra (OTEC). Kondenser kontak langsung modern adalah dari jenis semprot yang sebelumnya adalah jenis barometrik atau jenis jet.

Kondenser Semprot

Pada kondenser semprot uap dikondensasikan dengan menyemperotkan air pendingin ke uap. Jadi uap buangan turbin pada titik 2 Gambar 5.1 dan 5.2 bercampur dengan air pendingin (5) dan menghasilkan cair hampir jenuh pada 3 yang lalu dipompakan ke-4. Sebagian dari kondensat yang jumlahnya sama dengan aliran buangan turbin dikirim kembali ke instalasi sebagai air umpan. Sisanya didinginkan, biasanya di dalam menara pendingin kering (tertutup) ke titik 5.

Kondenser Barometrik dan Kondensor Jet

41


Pada kondenser barometrik air pendingin dibuat turun berjenjang (kaskade) melalui seperangkat sekat dan membentuk lembaran tirai air yang mempunyai rasio permukaan terhadap volume besar, sehingga air dan uap buangan turbin dapat bercampur dengan mudah yang naik ke atas darilubang masuk di bawah. Uap terkondensasi dan campuran akan turun ke bawah melalui pipa tegak (tail pipe) ke sumur panas..

b. Kondenser Permukaan

Kondensor permukaan merupakan jenis yang paling banyak dipakai di instalasi daya. Alat ini berupa penukar-kalor selongsong dan tabung (shell and tube). Gambar 5.3 menunjukkan skema kondensor permukaan yang mempunyai dua aliran pada posisi air dan terdiri atas sebuah selongsong baja dengan kotak air pada kedua ujungnya. Kotak kanan dibagi dua sehingga air dapat melalui dua kali.

42

Gambar 5.2 Bagian kondensor kontak langsung (a) barometrik (b) difusser atau jet


5. 3. Dearator

Dalam siklus uap-air maupun uap lainnya, gas-gas tak mampu kondensasi harus disingkirkan supaya tidak menumpuk di dalam sistem. Gas tersebut adalah udara yang bocor dari atmosfir ke dalam bagian-bagian siklus yang beroperasi pada tekanan yang lebih rendah, misalnya kondensor. Selain itu ada lagi gas-gas yang terbentuk karena dekomposisi air menjadi oksigen dan hidrogen akibat aksi thermal dan bahan konstruksi. Adanya gas tak mampu kondensasi dalam jumlah besar dapat menimbulkan masalah dalam operasi karena:

1. Gas menyebabkan tekanan total dalam sistem meningkat karena tekanan total adalah jumlah dari tekanan bagian penyusunnya.

2. Koefisien perpindahan panas menurun drastis, sehingga efektivitas kondensor menurun.

3. Dapat menimbulkan reaksi kimia, seperti korosi dan hidridasi.

Proses penyingkiran gas tak mampu kondensasi disebut dearasi (deaeration).

43

Gambar 5.3 Skema kondensor permukaan dua laluan

Gambar 5.4 Sistem penyingkiran udara kondensor


44

Gambar 5.5 Penampang kondensro permukaan kotak terbagi


5. 4. Boiler Feed Water Treatment

45

Gambar 5.5 Sistem water treatment


Impuritis dalam air

IMPURITY RESULTING IN GOT RID OF BY COMMENTS

Soluble Gasses

Hydrogen Sulphide (H2S)

Water smells like rotten eggs:Tastes bad, and is corrosive to most metals.

Aeration, Filtration, and Chlorination.

Found mainly in groundwater, and polluted streams.

Carbon Dioxide (CO2) Corrosive, forms carbonic acid in condensate.

Deaeration, neutralization with alkalis.

Filming, neutralizing Amines used to prevent Condensate line corrosion.

Oxygen (O2) Corrosion and pitting of boiler tubes.

Deaeration & chemical treatment with (Sodium Sulphite or Hydrazine)

Pitting of boiler tubes, and turbine blades, failure of steam lines, and fittings etc.

Suspended Solids

Sediment &TurbiditySediment &Turbidity Sludge and scale Sludge and scale carryover. carryover. Clarification and filtration. Clarification and filtration. Tolerance of approx. 5ppm max. for most applications, 10ppm for Tolerance of approx. 5ppm max. for most applications, 10ppm for

potable water. potable water.

Organic MatterOrganic Matter Carryover, foaming, Carryover, foaming, deposits can clog deposits can clog piping, and cause piping, and cause corrosioncorrosion

Clarification; filtration, and Clarification; filtration, and chemical treatmentchemical treatment

Found mostly in surface waters, caused by rotting vegetation, and Found mostly in surface waters, caused by rotting vegetation, and farm run offs. Organics break down to form organic acids. Results farm run offs. Organics break down to form organic acids. Results in low of boiler feed-water pH, which then attacks boiler tubes. in low of boiler feed-water pH, which then attacks boiler tubes. Includes diatoms, molds, bacterial slimes, iron/manganese Includes diatoms, molds, bacterial slimes, iron/manganese bacteria. Suspended particles collect on the surface of the water bacteria. Suspended particles collect on the surface of the water in the boiler and render difficult the liberation of steam bubbles in the boiler and render difficult the liberation of steam bubbles rising to that surface.. Foaming can also be attributed to waters rising to that surface.. Foaming can also be attributed to waters containing carbonates in solution in which a light flocculent containing carbonates in solution in which a light flocculent precipitate will be formed on the surface of the water. It is usually precipitate will be formed on the surface of the water. It is usually traced to an excess of sodium carbonate used in treatment for traced to an excess of sodium carbonate used in treatment for some other difficulty where animal or vegetable oil finds its way some other difficulty where animal or vegetable oil finds its way into the boiler. into the boiler.

46



Dissolved Colloidal SolidsDissolved Colloidal Solids

Oil & GreaseOil & Grease Foaming, deposits inFoaming, deposits in boiler boiler Coagulation & filtration Coagulation & filtration

Enters boiler with condensate Enters boiler with condensate

Hardness, CalciumHardness, Calcium (CA), and Magnesium(CA), and Magnesium

(Mg)(Mg)

Scale deposits in Scale deposits in boiler, inhibits heat boiler, inhibits heat transfer, and thermal transfer, and thermal efficiency. In severe efficiency. In severe cases can lead to cases can lead to boiler tube burn thru, boiler tube burn thru, and failure. and failure.

Softening, plus internal Softening, plus internal treatment in boiler. treatment in boiler.

Forms are bicarbonates, sulphates, chlorides, and nitrates, in Forms are bicarbonates, sulphates, chlorides, and nitrates, in that order. Some calcium salts are reversibly soluble. Magnesium that order. Some calcium salts are reversibly soluble. Magnesium reacts with carbonates to form compounds of low solubility. reacts with carbonates to form compounds of low solubility.

Sodium, alkalinity,Sodium, alkalinity, NaOH,NaHCONaOH,NaHCO33,,

NaNa22COCO33

Foaming, carbonates Foaming, carbonates form carbonic acid in form carbonic acid in steam, causes steam, causes condensate return line,condensate return line, and steam trap and steam trap corrosion, can cause corrosion, can cause embrittlement. embrittlement.

Deaeration of make-up water Deaeration of make-up water and condensate return. Ion and condensate return. Ion exchange; deionization, acid exchange; deionization, acid treatment of make-up water. treatment of make-up water.

Sodium salts are found in most waters. They are very soluble, and Sodium salts are found in most waters. They are very soluble, and cannot be removed by chemical precipitation. cannot be removed by chemical precipitation.

Dissolved Colloidal SolidsDissolved Colloidal Solids

Sulphates (SOSulphates (SO44)) Hard scale if calcium isHard scale if calcium is

present present Deionization Deionization

Tolerance limits are about 100-300ppm as CaCOTolerance limits are about 100-300ppm as CaCO33

Chlorides, (CI)Chlorides, (CI)

Priming, i.e. uneven Priming, i.e. uneven delivery of steam from delivery of steam from the boiler (belching), the boiler (belching), carryover of water in carryover of water in steam lowering steam steam lowering steam efficiency, can deposit efficiency, can deposit

Deionization Deionization

Priming, or the passage of steam from a boiler in "belches", is Priming, or the passage of steam from a boiler in "belches", is caused by the concentration sodium carbonate, sodium sulphate, caused by the concentration sodium carbonate, sodium sulphate, or sodium chloride in solution. Sodium sulphate is found in many or sodium chloride in solution. Sodium sulphate is found in many waters in the USA, and in waters where calcium or magnesium is waters in the USA, and in waters where calcium or magnesium is precipitated with soda ash.precipitated with soda ash.

47



as salts on as salts on superheaters and superheaters and turbine blades. turbine blades. Foaming if present in Foaming if present in large amounts. large amounts.

Dissolved Colloidal Dissolved Colloidal SolidsSolids

Iron (Fe) and Iron (Fe) and Manganese (Mn) Manganese (Mn)

Deposits in boiler, in Deposits in boiler, in large amounts can large amounts can inhibit heat transfer. inhibit heat transfer.

Aeration, filtration, ion Aeration, filtration, ion exchange. exchange.

Most common form is ferrous bicarbonate. Most common form is ferrous bicarbonate.

Silica (Si) Silica (Si) hard scale in boilers hard scale in boilers and cooling systems: and cooling systems: turbine blade deposits.turbine blade deposits.

Deionization; lime soda Deionization; lime soda process, hot-lime-zeolite process, hot-lime-zeolite treatment. treatment.

Silica combines with many elements to produce silicates. Silicates Silica combines with many elements to produce silicates. Silicates form very tenacious deposits in boiler tubing. Very difficult to form very tenacious deposits in boiler tubing. Very difficult to remove, often only by flourodic acids. Most critical consideration isremove, often only by flourodic acids. Most critical consideration is volatile carryover to turbine components. volatile carryover to turbine components.

48


49

Gambar 5.6 Pembentukan kerak pada bagaian dalam pipa


HALAMAN PENYEKAT


TIK: Bila pokok bahasan ini telah diselesaikan dengan baik, mahasiswa dapat menjelaskan fungsi dan konstruksi Cooling Tower dan Sistem Sirkulasi airnya.

Pokok Bahasan: Sistem Sirkulasi Air dan Cooling Tower

Deskripsi Singkat. Dalam pembahasan ini anda akan mempelajari klasifikasi Sistim Sirkulasi air. Cooling Tower Basah, Cooling Tower kering, Campuran Basah dan Kering Cooling Tower

I. Bahan Bacaan 1. El Wakill.1982. Instalasi Pembangkit Daya, Jilid I.. Jakarta. Erlangga hal.

244-288.

II. Bacaan tambahan2. Weisman, J& Eskart,R.1985. Modern Power Plant Engineering.New

York:Prentice-Hall Inc hal. 234-2453. Wiranto Arismunandar. 1994. Penggerak Mula Turbin. Bandung: ITB4. Maherman P. Boyce.1982. Gas Turbine Enginering

Handbook.London:Prentice-Hall Inc5. Shylakin P. 1999.Turbin Uap, Teori dan Rancangan,Jakarta:Erlangga6. Donkundwar,S.& Arora, Subhasi. 1980. Power Plant Engineering. Delhi

Dhampat:Rai&Sons

III. Pertanyaan Kunci/Tugas1. Kerjakan ulang contoh soal 7.1 pada referensi (1)

50


MODUL 6SISTEM SIRKULASI AIR DAN COOLING TOWER

6.1. Fungsi Sistem Sirkulasi Air

Fungsi sistem sirkulasi air ialah menyediakan air pendingin untuk turbin dan dengan demikian menjadi wahana untuk pebuangan kalor dari siklus uap ke lingkungan. Sistem ini juga menyediakan sejumlah kecil air pendingin tambahan ke turbin dan pembangkit uap, ke sistem pemadam kebakaran dan untuk pemakaian umum di instalasi yang bersangkutan.

6. 2. Klasifikasi Sistem

Sistem sirkulasi air diklasifikasikan secara umum atas:a. Sekali lalub. Siklus tertutupc. Gabungan

a. Sistem sekali lalu.

Pada sistem ini air yang diambil dari badan air dalam seperti danau, sungai atau laut dipompakan melalui kondenser sehingga menjadi panas lalu dibuang kembali ke sumbernya tadi (Gambar 6.1).Pada umumnya ada tiga macam cara pembuangan:8. Pembungan permukaan, dimana air dari kondenser dilepaskan dalam lapisan yang

relatif tipis ke permukaan badan air semula.9. Pembuangan bawah permukaan, di mana air dilepaskan dalam bentuk pancaran di

bawah permukaan badan air.

10. Pembuangan difusi, di mana air dilepaskan melalui sejumlah nosel dari suatu pipa panjang di bawah permukaan melintas suatu sistem yang mengalir, misalnya melintas sungai.

51

Gambar 6.2 Bagan sistem air- sirkulasi sekali lalu


b. Sistem lingkar tertutup.

Pada sistem ini air yang diambil dari kondenser, dilewatkan melalui peralatan pendingin dan dikembalikan lagi ke kondenser .(Gambar 6,2)

Ada beberapa jenis peralatan pendingin yang biasa dipakai pada sistem ini, yaitu:

1. Menara pendingin, bisa jenis basah atau jenis kering. Menara pendingin jenis kering paling kurang efesien dalam cara pembuagan kalornya tetapi tidak memerlukan air tambahan, sehingga sangat cocok untuk instalasi di gurun pasir. Menara pendingin diklasifikasikan lagi dalam jenis jujut alami (natural draft) dan jujut mekanik (mechanical draft).

2. Kolam semprot (spray ponds) yang mengandalkan pada angin yang bertiup di atas kolam dan mendinginkan semprotan halus air melalui penguapan.

3. Kanal semprot (spray canal), serupa dengan kolam semprot, tetapi airnya disemprotkan menjadi butir-butir lebih kasar, sehingga susut-hanyut (air yang hilang terbawa angin) lebih sedikit, tetapi laju perpindahan massa lebih lamban dan efisiensi pendinginannya lebih rendah.

4. Danau pendingin, adalah daerah yang luas di mana air didinginkan secara alami melalui penguapan dan radiasi.

c. Sistem Gabungan

Pada sistem ini, sistem sekali lalu digabungkan dengan peralatan pendingin, biasanyamenara pendingin untuk mendinginkan air sebelum mengembalikan ke badan air alam. Menara pendingin yang beroperasi dengan cara ini disebut beroperasi dalam ragam terbuka (open mode) (Gambar 6.3) atau dengan ragam beda terminal (terminal diffrence mode). Selain itu menara pendingin bisa pula beroperasi dalam raga, pembantu (helper mode) (Gambar 6.4).

52

Gambar 6.2 Bagan menara pendingin basah yang beroperasi dalam ragam tertutup


53

Gambar 6.3 Menara pendingin basah dalam ragam terbuka. Sistem sekali-lalu merupakan alternatif sebagai garis putus-putus

Gambar 6.4 Menara pendingin basah dalam ragan-pembantu


MENARA PENDINGIN (COOLING TOWER)

Menara pendingin untuk pembangkit diklasifikasikan sesuai dengan metode perpindahan panas dari air ke udara dan cara untuk menghasilkan pergerakan udara melalui menara. Menara pendingin yang menukar panas dari kontak langsung udara dan diklasifikasikan sebagai wet tower Mekanisme utama perpindahan panasnya adalah penguapan, Dalam dry tower, air dan udara dipisahkan oleh permukaan konduksi pada menara dan panas dibuang dengan proses konduksi. Dry tower adalah penukar kalor cairan ke udara. Jika kedua jenis permukaan digunakan dalam desain menara tunggal, maka diklasifikasikan sebagai wet/dry tower.Sirkulasi udara dari panas dipindahkan ke udara yang dihasilkan oleh efek cerobong disebut natural-draft tower. Jika kipas besar digunakan untuk menaikkan aliran udara melalui menara diklasifikasikan sebagai mechanical draft tower. Mechanical draft tower dibagi atas forced draft dan induced draft tergantung dari lokasi fan.Karena pengaruh pendingin umumnya akibat penguapan, bagian dari sirkulasi air melalui sistem hilang oleh penguapan, drift dan blowdown. Kerugian penguapan sekitar 1 % untuk setiap 10 oF pendinginan. Kerugian drift (drift loss) adalah kerugian tetesan halus dari hembusan air yang meninggalkan tower, sekitar 0,2% dari jumlah air yang bersikulasi. Akhirnya blowdown diperlukan untuk mengeleminasi crud dan padatan yang terbentuk pada sistem air.

Menara pendingin basah lebih lanjut dapat diklasifikasikan oleh pola aliran relatif air dan udara. Pada cross-flow tower, udara bergerak memotong bagian fill dari menara. Pada counterflow tower pergerakan udara berlawanan arah dengan aliran air. Berbagai jenis menara pendingin diperlihatkan pada Gambar 6.6.

Menara pendingin basah mempunyai sistem distribusi air panas (Gambar 6.7 yang disemburkan atau disemprotkan secara merata ke kisi-kisi lubang-lubang atau batang-batang horisontal yang disebut isian (fill atau packing) yang berfungsi mencampurkan air yang jatuh dengan udara yang bergerak naik pada waktu air berpercikan dari isian yang di atas ke yang di bawahnya Udara masuk dari luar menara melalui kisi-kisi yang berbentuk celah-celah horisontal yang terpancang pada

54

Gambar 6.6 Jenis-jenis Menara Pendingin


sisi menara. Celah ini biasanya mengarah miring ke bawah supaya air tidak keluar melaluinya.

55

Gambar 6.7 (a) Menara pendingin aliran lawan jujut mekanik


56

Gambar 6.7 (b) Menara pendingin aliran silang jujut mekanik (c) Menara pendingin aliran lawan arah jujut alami


Sistem Distribusi Airi

Sistem distribusi air (water distribution system) berfungsi untuk membagikan air kondensor yang panas secara merata pada isian. Ada beberapa jenisnya antara lain:

1) Distribusi gravitasi yang terutama dipakai pada menara aliran silang dan terdiri atas penarik (riser) vertikal yang mengumpankan air panas ke dalam kolam beton terbuka. Dari situ air mengalir dengan gaya gravitasi melalui orifis (lubang-lubang) ke isian di bawahnya (Gambar 6.1.a)

2) Distribusi semprot (spray distribution) yang digunakan terutama pada menara aliran lawan arah dan mempunyai pipa melintang dengan nosel semprot yang mengarah ke bawah (Gambar 6.1.b)

3) Distribusi rotasi (rotation distribution) yang terdiri atas dua lengan distribusi yang bercelah dan berputar disekitar sumbu tengah, tempat air masuk pada tekanan tinggi. Celah itu diarahkan ke bawah tetapi agak ke samping sehingga membentuk suatu tirai air yang bersudut dan gaya reaksi yang menyebabkan lengan itu berputar pada kecepatan 25 samapai 30 putaran per menit. Kecepatan putar dapat diatur dengan mengubah-ubah sudut celah itu (Gambar 6.1.c)

57

Gambar 6.7 (d) Menara pendingin aliran alami


Isian (Fill)Isian (fill atau packing) merupakan inti menara pendingin. Isian harus menimbulkan kontak yang baik antara air dan udara agar laju perpindahan panas dan perpindahan massa cukup tinggi, tetapi tahanan terhadap aliran udara tetap rendah. Isian harus kuat, ringan dan tahan lapuk. Pada dasarnya ada dua jenis isian (1) jenis percik (splash type) dan (2) jenis film atau bukan percik (film type atau nonsplash type).Isian percik biasanya terbuat dari batang-batang yang tersusun berlapis-lapis (Gambar 6.12.a) yang memecah air menjadi butiran-butiran pada waktu turun dari lapisan yang satu ke yang bawahnya. Batang-batang itu ada berbagai bentuk tipis, siku atau kisi-kisi ada yang licin, atau kasar dan terbuat dari berbagai bahan-kayu-merah, polistirena tahan banting (high-impact polystrene) atau politilena (polyethylene). lsian percik dapat menghasilkan perpindahan kalor dan perpindahan massa yang baik antara air dan udara. Isian film biasanya terbuat dari lembaran verrtikal yang mempunyai permukaan penyerap (adsorbent) yang kasar dan mudah basah sehingga air jatuh sebagai suatu film yang menempel pada permukaan vertikal itu (Gambar 6.12.b). Dengan demikian terdapat permukaan air yang luas yang berkontak dengan udara tanpa harus pecah-pecah menjadi butiran atau tetesan. Lsian film juga terdiri atas berbagai bentuk dan terbuat dari berbagai bahan belah-kayu merah, lembaran-gelombang selulosa, lembaran asbes-semen, logam atau plastik gelombang. Tahanan isian-film terhadap aliran-udara lebih rendah dan tingginyapun tidak setinggi isian percik.Kecendrungan tentang bahan-konstruksi menara-pendingin basah dewasa ini ialah menggunakan bangunan beton dengan isiam plastik, dilengkapi dengan pencegah hanyutan (drift eleminator, lihat di bawah), cerobong-kipas, sudu-kipas, manifol, katup dan nosel. Dengan gabungan beton plastik ini usia-pakainya lebih panjang dan pemeliharaannya lebih sedikit.

58

Gambar 6.11 Sistem Distribusi Air (a) Gravitasi (b) semprot, (c) rotasi


Hanyutan dan Pencegah Hanyutan Hanyulan (drift) adalah air yang terbawa oleh arus-udara sebagai butir-butir gerimis yang belum menguap. Ini menyebabkan sebagian air daiam sistem air-sirkulasi hilang dan tidak ikut berfungsi dalam penyingkirkan kalor melalui penguapan. (Masalah ini hampir serupa dengan keterikutan butiran-air oleh uap dalam arus-ketel). Peristiwa hanyutan ini dapat diperkecil dengan menggunakan, pencegah-hanyutan (drift eliminator) (Gambar 6.13) yang berupa sekat-sekat yang dipasang satu baris, dua baris atau tiga baris. Sekat ini membuat udara terpaksa berubah arah dengan tiba-tiba.

59

Gambar 6.12 Berbagai jenis isian (a) percik (b) film


60

Gambar 6.13 Macam-macam pencegah hanyutan


HALAMAN PENYEKAT


TIK: Bila pokok bahasan ini telah diselesaikan dengan baik, mahasiswa dapat menjelaskan dan menggambarkan secara benar siklus gabungan dan heat recovery

Pokok Bahasan: Siklus Gabungan (Combine Cycle)

Deskripsi Singkat. Dalam pembahasan ini anda akan mempelajari Siklus Gabungan, Heat Recovery Boiler dan Siklus Gabungan, metode pendinginan blade

I. Bahan Bacaan 1. El Wakill.1982. Instalasi Pembangkit Daya, Jilid I.. Jakarta.

Erlangga. Hal. 289 - 3302. Kiameh, Philp, 2002, POWER GENERATION HANDBOOK,

Downloaded from Digital Engineering Library @ McGraw-Hill www.digitalengineeringlibrary.com) The McGraw-Hill Companies. Page. 10,1 – 24.8.


3. Wiranto Arismunandar. 1994. Penggerak Mula Turbin. Bandung: ITB

4. Maherman P. Boyce.1982. Gas Turbine Enginering Handbook.London:Prentice-Hall Inc


III. Pertanyaan Kunci/Tugas 1. Kerjakan ulang contoh soal No. 8.1, 8.2 dan 8.3. Pada referensi (1)

61



MODUL 7

TURBIN GAS DAN SIKLUS GABUNGAN (COMBINE CYCLE)

7.1 PENDAHULUAN

Turbin gas digunakan dalam pelayanan yang luas. Turbin gas digunakan pada semua jenis pesawat terbang dan peralatan penggerak mekanik (drive mechanical equipment) seperti pompa, kompressor, dan generator dalam utilitas listrik.Turbin gas juga menghasilkan listrik untuk beban puncak dan beban dasar. Akhir-akhir ini turbin gas telah dikembangkan sebagai pembangkit siklus kombinasi ( combined-cycle plants). Pembangkit ini menggunakan kombinasi turbin gas dan turbin uap dalam bentuk konfigurasi turbin, heat recovery steam generators dan regenerator.Turbin gas mempunyai keuntungan terhadap pembangkit uap:

Ukuran, massa dan biaya awal per unit out put lebih kecil.. Delivery time is relativ singkat dan dapat dipasang dengan cepat. Waktu starting lebih cepat (sekitar 10 s), Memiliki faktor kapasitas (persent waktu unit pada operasi beban penuh) antara 96 -

98 persen. Dapat menggunakan bahan bakar cair dan gas termasuk gasified coal dan synthetic

fuels. Keterbatasan akan batasan lingkungan lebih sedikit dibanding penggerak mula

lainnya.

Gambar 7.1 meilustrasikan turbin gas sederhana. Komporessor menaikkan tekanan udara masuk 15 sampai 25 kali. Suhu keluaran kompressor sekitar 750 sampai 870°F(400 to 465°C). Combustor membakar bahan bakar untuk menaikkan suhu udara tekan antara 2500 dan 2600°F (1370 to 1427°C). Nosel turbin (stationary blades) mengkonversi entalpi udara ke kecepatan tinggi. Sudu tetap mengkonversi energi ini dalam gerak rotasi. Suhu gas keluaran turbin sekitar 900 to1180°F (482 to 638°C).

FIGURE 7.1 Combustion turbine, Model CW251B11/12.

62


Gambar 7.1 memperlihatkan turbin poros tunggal (single shaft), two-bearing, solid coupling, simple cycle unit yang terdiri dari Multistage (19) axial-flow air compressor;

Variable inlet guide vanes. Horizontally split casing giving access to internal parts. Individually removable stainless steel blading. Accessible pressure-lubricated, pivoted-pad journal bearing. Double acting Kingsbury-type thrust bearing. Cold-end drive with solid coupling to main reduction gear.

Combustion system including the following: Eight can-type combustors in a circular array. Combustors removable with cylinder cover in place. Optional multiple fuels capability. Ignition system with retractable igniters.

Three-stage reaction-type turbine: Horizontally split casing giving access to internal parts. Alloy turbine blades individually removable. Cooled by air-to-air cooler, with cooling air filtered. Individual first-stage vanes removable with cylinder cover in place. Accessible pressure-lubricated, pivoted-pad journal bearing.

Low loss axial-exhaust system ideal for waste heat applications

Turbin gas dikategorikan atas:1. Industrial heavy-duty gas turbines2. Aircraft-derivative gas turbines3. Medium-range gas turbines4. Small gas turbines

Efisiensi turbin gas modern dapat mencapai 43 to 44 persen tergantung dari suhu pembakaran dalam combustors 2500°F (1371°C). Turbin gas digunakan secara luas untuk pesawat terbang, peralatan penggerak mekanik seperti pompa, kompressor dan generator untuk utilitas listrik. Turbin gas juga dapat melayani daya untuk peak loads dan and base-load. Akhir-akhir ini turbin gas berkembang secara signifikan pada pembangkit siklus kombinasi (combined-cycle plants).

7.2 MODIFIKASI SIKLUS BRAYTON

Kerja netto siklus:W s=mcp [ (T 3−T 4 )−(T 2−T 1)]

W s=mcp [(T 3−T 4 s ) ηT−(T2 s−T1)

ηc]

Kalor yang ditambahkan:Qs=mcp [ (T 3−T 2) ]

Qs=[mcp[ (T 3−T 1 )−(T1

r p(k−1)/k

ηC

)] ]Gambar menunjukkan hasil perhitungan untuk efesiensi dan kerja netto/mass alir siklus dengan data :T 1=150❑❑

o C = konstan

P1=1 atm=1,013 ¿ = konstan ηC=90 %, ηT=85 %

63


64

Gambar 7.2 (a) kurva efesiensi terhadap rasio tekanan kompressor siklus Brayton non-ideal, menunjukkan suhu maksimum dan regenerasi (b) Kurva daya spesifik terhadap rasio tekanan kompressor


REGENERASI

PENDINGIN SELA KOMPRESSOR

65

Gambar 7.3 Bagan aliran dan diagram T-s siklus Brayton non ideal tertutup dengan regenerasi

Gambar 7.4 Bagan aliran dan diagram T-s siklus Brayton ideal tertutup dengan dua tahap pendinginan sela, satu tahap pemanasan-ulang dan regenerasi


PEMANASAN ULANG TURBIN

INJEKSI AIR

66

Gambar 7.5 Bagan aliran dan diagram T-s siklus Turbin gas dua poros dengan injeksi air dan regenerasi


TURBINE REHEAT

67

Gambar 7.6 Bagan aliran dan diagram T-s siklus Turbin gas dua poros dengan dua tingkat pendingin sela, satu tahap reheat dan regenerasi


7.3 SIKLUS KOMBINASI (COMBINE CYCLE)

68

Gambar 7.7 Bagan aliran siklus kombinasi dengan Heat Recovery Boiler (HRB)


STAG COMBINE CYCLE POWER PLANT

69

Gambar 7.8 Layout dari STAG combine cycle power plant


7.4 METODE PENDINGINAN BLADE

Selama beberapa dekade terakhir ini, suhu gas masuk turbin meningkat dari 1500°F (815°C) ke sekitar 2500°F (1371°C). Hal ini akan berlanjut akibat bertambahnya specific power dan efesiensi yang menyertainya. Peningkatan suhu dimungkinkan dengan kemajuan di bidang metallurgi dan penggunaan teknik pendingin pada blade turbin. Pendinginan udara diambil dari keluaran kompressor dan diarahkan ke rotor, stator, dan bagian lainnya. Gambar 7.9 mengilustrasikan empat metode yang digunakan untuk pendinginan turbin gas:

1. Convection cooling

2. Impingement cooling

3. Film cooling

4. Transpiration cooling

5. Water cooling

Convection Cooling

Convection cooling dicapai dengan memberikan aliran udara pendingin dalam blade turbins untuk membuang panas melalui dinding. Aliran udara biasanaya radial.

Impingement Cooling

Impingement cooling adalah bentuk pendinginan konveksi di mana udara pendingin didorong pada permukaan dalam airfoil dengan pancaran udara kecepatan tinggi.

Film Cooling

Film cooling dicapai dengan mengalirkan udara pada lapisan insulasi antara aliran gas panas dan blade. Teknik ini juga digunakan melindungi combustor liners dari gas panas.

Transpiration Cooling

70

Gambar 7. 9 Macam-macam pendinginan pada turbin gas


Transpiration cooling dicapai dengan mealewatkan udara pendingin melalui pori-pori dinding blade. Udara mendinginkan gas panas secara langsung. Metode ini lebih efektif pada suhu tinggi sebab seluruh blade diliputi dengan aliran pendingin.

Water Cooling

Water cooling melibatkan aliran air melalui pipa-pipa pada blade. Air ini kemudian dibuang dari tiop blade sebagai uap. Air harus dipanaskan awal sebelum masuk ke blade untuk mencegah kejutan thermal. Metode ini kenurunkan suhu blade di bawah 1000°F (538°C).

71

Gambar 7. 10 Sudu tetap pada turbin gas berpendingin udara


SENERAI

Absolute Humidity( Kelembaban Mutlak ): Massa uap air per satuan massa udara kering.

Approach ( Pendekatan ):Selisih antara suhu air-dingin dan cembul basah udara luar.

Absolute Pressure (Tekanan Absolut) : Tekanan diatas tekanan nol, penjumlahan dari tekanan gauge dan tekanan atmosphere

Accumulator-Steam (Akumulator uap): Sebuah bejana tekanan yang berisi air dan atau uap , yang mana digunakan untuk penyimpan panas dari uap dan untuk digunakan kemudian jika tekanan rendah.

Acid Cleaning (Asam Pembersih): Sebuah bejana tekanan yang berisi air dan atau uap , yang mana digunakan untuk penyimpan panas dari uap dan untuk digunakan kemudian jika tekanan rendah

Acidity (keasaman) : Menyediakan sejumlah gas karbon dioksida bebas, asam mineral dan garam (terutama sulfat dari besi dan aluminum) yang hydrolisa memberi ion hidrogen di dalam air dan dinyatakan dalam milliequivalents per liter asam, atau ppm kadar keasaman sebagai kalsium karbonat, atau pengukuran pH hidrogen di dalam konsentrasi.

Adiabatic Flame Temperature (Temperatur Nyala Adiabatis): Temperatur teoritis yang akan dicapai oleh produk pembakaran menyajikan keseluruhan bahan kimia energi dari bahan bakar, panas sensible dari bahan bakar dan pembakaran di atas angka temperatur nyata ditransfer ke produk pembakaran. Ini diasumsikan tidak ada panas yang hilang ke lingkungan dan tidak ada pemisahan

Atmospheric Engine( Mesin Atmosfir ):Mesin yang menggunakan tekanan atmosfir dari luar untuk menekan piston itu lagi ke bawah dalam langkah kerja.

Air Atomizing Oil Burning (Air Atomizing Oil Burning) : Pembakar untuk minyak firing diatomisasi oleh kompresor, dimana memaksa supaya melalui satu dan beberapa arus minyak yang mengakibatkan menghilangkan minyak ke dalam suatu fine spray.

Air Deficiency (Defesiensi Udara) : Kekurangan udara, dalam suatu campuran bahan bakar-udara untuk menyediakan oksigen, diperlukan untuk oksidasi sempurna pada bahan bakar.

Air Infiltration (Infiltrasi Udara) : Kebocoran udara dalam pengaturan atau pipa.

72


Air Vent (Lubang Udara) : Suatu bukaan katup diatas puncak tangki dari suatu ketel uap atau kolom tekanan untuk lubang angin udara.

Air-Fuel Ratio (Perbandingan Bahan bakar-Udara): Perbandingan berat, atau volume, dari udara dan bahan bakar.

Alkalinity (Kadar alkali): Menyediakan sejumlah karbonat, bikarbonat, hidroksida dan silikat atau pospat di dalam air dan dinyatakan dalam butiran per galon, ppm sebagai kalsium karbonat.

Analysis Ultimate (Analisis Ultimat): Analisis kimia dari bahan bakar padat, air atau gas. Di dalam penentuan karbon, hidrogen, belerang, nitrogen, oksigen, dan abu dari kokas atau batubara.

Ash-Free Basis (Basis Bebas-Abu) : Metoda analisa bahan bakar, dimana abu dikurangi dan unsur lain dihitung kembali untuk total 100%.

Aspirating Burner (Aspirasi Burner) : Suatu pembakar di mana bahan bakar yang mengandung gas atau dengan bentuk sempurna yang dibakar di dalam suspensi, udara pembakaran yang disediakan dengan membawa ke dalam bahan bakar, udara menarik melalui satu atau lebih bukaan oleh tekanan statis yang lebih rendah yang dibuat oleh percepatan aliran bahan bakar.

Atmospheric Pressure (Tekanan atmosfir) : Pembacaan tekanan barometer dari atmosfir. Pada permukaan laut 14.7 lb per inc2 atau 29.92 inHg.

Atomizer (Alat penyemprot) : alat dimana cairan berkurang dengan cara semprotan halus.

Baffle-Type Collector (Pengaduk tipe pengumpul): Suatu alat didalam alur gas yang memanfaatkan dinding antar yang diatur untuk membelokkan partikel debu ke luar dari arus gas

Bent Tube Boiler( Ketel Uap Pipa Bengkok ):ketel yang menggunakan pipa bengkok.

Blow Down( Hembus Buang ): air boiler dipindahkan dari boiler menuju pemeliharaan tingkat konsentrasi suspensi dan padatan yang tidak terlarut didalam boiler dan menghilangkan slag.

Blow-Off Valve (Katup aliran tertutup) : rancangan khusus yang dioperasi secara manual katup yang menghubungkan bolierrtutup rancangan khusus yang dioperasi secara manual katup yang menghubungkan bolier bertujuan untuk mengurangi konsentrasi padatan dalam boiler atau untuk tujuan aliran air (biasanya disebut bottom blowdown).

Boiler ( Ketel – Uap ): Suatu tangki tertutup untuk memanaskan air menhasilkan uap memanaskan uap atau beberapa kombinasi pada boiler pada tekanan terkendali atau vakum oleh pemakaian panas dari bahan bakar listrik atau energi

73


nuklir.Boiler Feed Pump( Pompa Umpan Pendidih ):Pompa yang digunakan untuk pemanas air umpan yang sekaligus berfungsi sebagai pemanas deaerasi.

Boiler Horse Powe ( Daya – Kuda Ketel ): Penguapan (pemekatan) air sebanyak 34.5 lbs/jam pada suhu 2120F menjadi uap jenuh pada duhu yang sama. Setara dengan 33.475 Btu/jam.. Nilai suatu kemampuan kerja dari ketel dengan satuan blhp.

Boiler Rating (Tingkatan boiler) : Kapasitas pemanasan boiler yang dinyatakan dalam daya kuda boiler Btu/jam atau lbm uap/jam.

Bottoming Cycle( Siklus Penggalan – Bawah ):Kalor primer yang digunakan pada suhu–tinggi lansung untuk kebutuhan proses.

British Thermal Unit (Btu) (Satuan Panas British) : Satuan Panas British adalah 1/180 panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu a pon (lb) air dari 32oF ke 212oF pada tekanan atmosfer tetap. Satu BTU mengandung 252 kalori.

Bunker C Oil : Endapan (residu/sisa) bahan bakar minyak dari viskositas (kekentalan) biasanya digunakan pada marine dan pembangkit uap stationer (No.6 fuel oil).

Burner (Pembakar): Suatu alat untuk memasukkan bahan bakar dan udara ke dalam tungku pembakaran pada kecepatan, turbulensi dan konsentrasi yang diinginkan

Burner Windbox : Suatu ruang besar disekeliling burner (pembakar) yang menjaga kebutuhan tekanan udara untuk distribusi (penyaluran) yang tepat dan melepaskan udara berlebih.

Butterfly Valve( Katup Sayap ):Katup pelengkap pada pompa yang dijalankan dengan dua generator disel cadangan yang merupakan bagian dari pompa yang membuang ke kondensor.

Capital Cost( Biaya Investasi ):Biaya pembangkit daya.

Carry – Over ( Terbawa Akut ):Air terbawa ikut.

Chemical Feed Pipe (Pipa umpan bahan kimia) : Sebuah pipa bagian dalam boiler drum dimana bahan kimia untuk boiler masuk

Chimney (Cerobong) : Sebuah batu bata/bata tahan api, logam atau tumpukan beton

Circulation Ratio (Rasio sirkulasi) : Perbandingan air yang memasuki suatu sirkuit dengan uap air yang dihasilkan lewat sirkiut dalam suatu unit waktu.

Closed System( Sistem Tertutup ):Hanya energi yang dapat melintas bidang–batas, tetapi massa tidak bisa.

74


Cold Water Basin( Kolam Air Dingin ):Kolam untuk mengumpulkan atau menapis air sebelum dipompakan kembali ke kondensor.

Combustible Loss (Kerugian Pembakaran) : Hilangnya energi thermal yang tidak bebas yang disebabkan oleh kegagalan oksidasi sebagian dari pembakaran bahan bakar

Combustion (Pembakaran) : Kombinasi kimia dari oksigen dengan unsur pembakaran dari bahan bakar yang menghasilkan panas.

Combustion Air (udara pembakaran) : Udara yang digunakan pada proses pembakaran. Udara yang berisi oksigen yang dibutuhkan pada pembakaran bahan bakar

Combustion Efficiency (Efesiensi pembakaran) : Efektivitas pembakar untuk membakar sempurna bahan bakar. Suatu desain pembakar yang baik akan beroperasi dengan sedikitnya 10 hingga 20% udara berlebih, ketika mengkonversikan atau merubah semua pembakar dalam bahan bakar menjadi energi yang lebih berguna.

Complete Combustion (Pembakaran sempurna) : Oksidasi sempurna dari semua unsur pokok suatu pembakaran dari bahan bakar.

Concentration (Konsentrasi) : (1).Berat bahan padat yang terkandung didalam sebuah unit boiler atau air umpan (2)Lamanya atau jumlah waktu dimana padatan terlarut meningkat dari jumlah yang sebenarnya dari air umpan

Condensate (kondensat) : Air kondensat dihasilkan kembali dari pemindahan panas laten dari steam.

Conductivity (Konduktivitas) : (1) Bagian material yang menghubungkan fluks panas (perpindahan panas per unit daerah per satuan waktu)dengan perbedaan tempratur. Dalam satuan amerika, secara khas digambarkan sebagai jumlah panas ( Btu) yang dipindahkan dalam 1 jam sampai 1 ft2 dari bahan yang berbentuk bujur sangkar dengan tebal 1 inci, dengan perbedaan temperatur 10F antara kedua permukaan bahan, (2) Bagian dari sampel air yang memindahkan aliran listrik pada kondisi standar. Biasanya ditunjukkan sebagai konduktansi (tahanan) mikro ohm.

Cogeneration (Kogenerasi atau Pembangkitan Serentak ):Pembangkit listrik dan uap secara bersamaan dalam suatu instalasi daya.

Compressed Liquid( Cairan Mampat ):Cairan dingin lanjut. Keadaan air pada tekanan 14,696 psia.

Condensation Shock( Kejutan Kondensasi ):Peristiwa membebaskan entalpi-penguapan oleh uap yang mengembun itu dan mengakibatkan tekanan naik secara mendadak dan volume–spesifik dan kecepatan tiba–tiba berkurang.

75


Control Valve (katup kontrol): Suatu katup yang digunakan untuk mengendalikan laju udara, gas, air, uap dan zat lainnya.

Convection (Konveksi): Perpindahan panas melalui sirkulasi cairan atau gas. Biasanya secara alami, dengan sirkulasi yang disebabkan oleh perbedaan panas, atau secara paksa dengan sirkulasi disebabkan oleh alat mekanik seperti kipas atau pompa

Controlled Circulation Boiler( Ketel Uap Sirkulasi Terkendali ):Ketel yang mempunyai bantuan tambahan dengan menempatkan aliran satu fasa.

Cooling Lake( Danau Pendingin ):Sistem buatan yang paling tua tempat pembuangan kalor.

Cooling Range( Jangkau Pendinginan ):Selisih antara suhu air panas dan suhu air dingin.

Corrosions (korosi) : Perusakan pada logam oleh bahan kimia yang aktif. Di dalam boiler, biasanya disebabkan oleh adanya O2, CO2, atau asam

Cross Drum( Drum Menyilang ):Dimana yang menerima air umpan dari pemanas air umpan yang terakhir dan mensuplai uap jenuh ke dalam pemanas lanjut.

Cross Flow( Aliran Silang ):Jenis menara pendingin yang alirannya menyilang.

Crude Oil (minyak mentah) : Minyak yang tidak disuling

CDS-1 : Singkatan untuk standard ASME untuk dan Alat Kendali dan Keselamatan.

Cycle ( Siklus ):Merupakan sederetan proses yang bermula dan berakhir pada keadaan yang sama dan dapat berulang secara tidak pasti atau selama diperlukan.

Cyclome Separator( Pemisah Sukloh ):Alat untuk melakukan pemisah pada tekanan mendekati tekanan kritis.

Damper (Peredam) : Sebuah rancangan untuk menghantarkan hambatan untuk mengatur volume aliran gas atau udara.

Dearation ( Deaerasi ):Proses penyingkiran gas tak-mampu kondensasi.

Degasifications (Degasifikasi) : Pemindahan gas dari sample uap yang dipeoleh dari uji pemurnian. Pemindahan CO2 dari air seperti pada pertukaran ion lunak.

Delayed Combustion (Pembakaran yang terlambat) : Suatu lanjutan pembakaran di luar tungku perapian. ( Lihat Juga Pembakaran Sekunder

Departure From Nucleah Boiling (Penyimpangan dari didih nukleat):

76


Design load (desain beban) : Beban di mana suatu unit pembangkit uap dirancang, dianggap sebagai beban maksimum untuk dibawa.

Design Pressure (desain tekanan) : Tekanan digunakan di (dalam) perancangan suatu ketel uap untuk kepentingan menghitung ketebalan [yang] diizinkan yang minimum atau karakteristik phisik [menyangkut] komponen berbeda dari ketel uap.

Dew Point( Titik Embun ):Suhu yang di bawah suhu uap–air yang terdapat dalam pencontoh udara tertentu mulai mengembun.

Dissolved Solid (Padatan terlarut) : Padatan yang ada di dalam larutan.

Distillation (Distilasi) : Penguapan dari unsur yang mengaakibatkan didapatkannya kembali uap air dengan cara kondensasi. Sering digunakan didalam artian yang lebih sedikit untuk mengacu pada penguapan dari unsur yang mudah menguap dari bahan bakar dengan kondensasi lanjutan.

Distillate Fuels (Bahan bakar destilat) : Cairan bahan bakar yang didestilasi biasanya berasal dari minyak mentah.

Downcomer ( Pengalir – Turunan ): Suatu tabung atau pipa di (dalam) suatu ketel uap atau dinding air yang berputar-putar sistem dengan mana aliran fluida mengarah ke bawah.

Down – Take ( Pengisi):Pengisi air yang hamper jenuh ke dalam pipa – pipa itu.

Draft Diffrensial : Perbedaan di dalam tekanan statis antara dua point di dalam suatu sistem

Draft Gauge (Aliran udara pengukuran) : Alat untuk mengukur aliran udara, biasanya dalam satuan inchi air.

Draft( Hanyutan ):Air yang terbawa oleh arus-udara sebagai butir–butir gerimis yang belum menguap.

Dry – Bulb Temperature( Suhu Cembul Kering ):Suhu udara sebagaimana umumnya diukur dan digunakan.

Dry – Cooling Tower( Menara Pendingin Kering ):Menara pendingin dimana air sirkulasi di alirkan di dalam tabung-tabung bersisip yang dialiri di luar oleh udara-pendingin.

Economizer ( Ekonomisator ): Alat yang menaikkan air umpan boiler dengan pemanfaatan energi dari gas buang.

77


EDR adalah perpindahan panas rata-rata dari radiasi atau konverter. Ini sama dengan area permukaan yang diperlukan untuk memindahkan panas yang mana diproduksi oleh suatu generator. ketel uap tunggal berdaya kuda = 140 ft2 EDR.

Ejector (Penyemprot) : Peralatan Yang Menggunakan Energi Kinetik Dalam Sebuah pancaran air atau zat cair yang lainnya untuk memindahkan zat cair atau bahan-bahan dari tangki atau hopper.

Efisiensi Tahap: Kerja dari sudu yang bergerak didalam tahapan dibagi dengan oleh penurunan entalpi adiabatik mampu–balik (isentropik) untuk seluruh tahapan, termasuk sudu tetap dan bergerak.

Efisiensi Sudu – Bergerak Kerja sudu dibagi dengan energi total yang tersedia untuki sudu itu, yang terdiri atas energi kinetik uap–masuk pada Vs, ditambah penurunan-entalpi adiabatic mampu-balik melintas sudu itu.

Electric Boiler( Ketel Listrik ):Suatu ketel uap dimana dipasak oleh elektrode yang dibenamkan di dalam air.

Electrostatic Precipitator : Peralatan dari penggumpalan debu, kabut atau uap dari aliran gas, dengan menempatkan sebuah beban electrik dalam sebuah unsur dan memindahkan partikel tersebut ke penggumpalan elektroda.

Energy Aliran (Kerja Aliran ):Kerja yang dilakukan oleh fluida yang mengalir untuk mendorong sejumlah massa ke dalam atau keluar sistem.

Entropi Sifat yang selalu konstan dalam proses mampu-balik diabatik.

Excess Air (udara lebih) : Udara yang diberikan pada pembakaran melewati batas kebutuhan secara teori untuk oksidasi sempurna.

Expansion Joint (sambungan ekspansi): Sambungan yang mengizinkan pergerakan akibat ekspansi tanpa stress.

External Irreversibility( Ketidakmampubalikan Ekstern ):Ketakmampubalikan yang berlangsung melintas batas sistem.

External Treatment : Perawatan ketel air terutama pada bagian pemasukan ketel sampai dalam.

Extraction Turbine( Turbin Ekstraksi ):Turbin yang mengeluarkan uap untuk air-umpan atau dijadikan proses.

Fan (kipas) : Suatu mesin terdiri dari rotor dan kerangka mesin untuk menggerakkan udara atau gas pada tekanan yang relatif rendah

Fan Performance Curves (Kurva Kemampuan Kipas) : Grafik yang menunjukkan tekanan total, tekanan statik, power input,mekanikal, dan efisiensi statik sebagai ordinat

78


dan daeraj vilume sebagai absis, sumuanya pada kecepatan konstan dan density udara.

Feed Pump (Pompa umpan): Air yang dimasukkan kedalam boiler selama pengoperasian. Termasuk pengisian dan kondensat yang kembali.

Feedwater Treatment (Perlakukan air umpan): Perlakuan pada air umpan boiler dengan menambahkan bahan kimia untuk mencegah pembentukan kerak atau menghilangkan zat lain yang tidak diinginkan.

FGR : Sirkulasi ulang gas pembakaran dengan pembakaran udara untuk mengurangi emisi gas NOx

Filter (penyaring) : Bahan yang menyerap suatu cairan atau campuran cairan dan padatan yang memisahkan bahan dengan suspensi.

Fin (sirip) : Sirip yang memperluas permukaan, bahan padat, mengalami transfer energi dengan cara konduksi melalui pembatasnya, sebagaimana transfer enrgi pada daerah sekeliling dengan cara memperluas area permukaan.

Fire Box Boiler ( Ketel Kamar – Api ):Ketel yang terbuat dari kamar api.

Fire Tube Boiler ( Ketel Uap Pipa – Api ):Menghasilkan uap untuk keperluan industri.

Firing Rate Control (Kontrol Firing rate) : Suatu temperatur tekanan atau pengontrol aliran yang mengendalikan firing rate dari suatu pembakar menurut penyimpangan dari temperatur atau tekanan set point. Sistem mungkin diatur untuk beroperasi pada pembakaran on-off, high-low atau sebanding dengan yang diinginkan.

Fixed Carbon (karbon tetap) : Residu Karbon yang tanpa abu sisa di dalam kontainer setelah bahan yang mudah menguap telah dipindahkan di dalam analisa proximat suatu bahan bakar padat.

Flame Detector (Detektor Nyala): Suatu peralatan jika bahan bakar (cair, gas, atau padatan) dibakar, atau pembakaran hilang. Petunjuk akan ditransmisikan ke signal atau sistem kontrol.

Flame Propagation Rate (Kecepatan Propagasi nyala) : Kecepatan dari perjalanan pengapian melalui suatu campuran yang gampang menyala.

Flash Point (titik nyala) : Pada temperatur terendah dibawah kendali spesifik, bahan bakar minyak melepaskan sejumlah uap pada saat akan dinyalakan.

79


Foaming (busa) : Pembentukan gelembung dimana tegangan permukaan cukup tinggi untuk menyisakan gelembung di luar permukaan.

Forced Draft( Jujut Dorong ): Jenis menara pendingin yang dipasang pada bagian bawah dan mendorong udara melalui menara.

Forced Circulation Boiler ( Ketel Uap Sirkulasi Paksa ): Ketel uap sirkulasi paksa.

Fouling : Akumulasi dari buangan dalam gas atau pada permukaan penyerap panas yang mengakibatkan pembatasan pada aliran gas atau panas yang tidak diinginkan.

Furnace (tungku) : Suatu ruang yang tidak tertutup yang disediakan untuk pembakaran bahan bakar.

Furnace Pressure (Tekanan Tungku Pembakaran) : Tekanan yang terjadi di dalam ruang pembakaran; positif jika lebih besar dibanding tekanan atmosphir, dan negatif jika kurang dari tekanan atmosphir, dan netral jika sepadan dengan tekanan atmosphir.

Fusible Plug : Suatu sumbat yang berbentuk cekungan yang mempunyai porsi cekung yang diisi dengan material dengan titik-lebur rendah

Gauge Cock : Suatu klep yang berkait dengan suatu tangki atau kolom air untuk pemeriksaan permukaan air.

Gauge Glass : Bagian yang transparan dari pengukur air yang menghubungkan secara langsung atau melalui suatu kolom air ke ketel uap, di bawah dan di atas batas air, untuk menandai level air di dalam suatu ketel uap.

Gas Generator (Generator Gas):Sistem yang berisi compressor, ruang baker dan turbin tekanan tinggi.

Gravity Distribution ( Distribusi Gravitasi ):Sistem distribusi air yang digunakan pada menara aliran silang.

Gravity Separation ( Pemisahan Dengan Gravitasi ): Memisahkan uap dari air mendidih.

Governing Stage ( Tahap – Governor ): Pemasukan secara tidak penuh (parsial) ke tahap curtis yang mempunyai nosel terbatas di seputar pinggirnya sering pula digunakan sebagai suatu cara pengaturan. Nosel itu masing–masing menerima uap dari suatu katup yang diatur oleh governor.

Gross Effeciency ( Efisiensi Bruto ): Efisiensi yang dihitung atas dasar kerja bruto atau daya bruto turbin–generator.

Hardness (kesadahan) : Ukuran banyaknya garam garam kalsium dan magnesium dalam air yang biasanya dinyatakan dalam grains per galon atau ppm CaCO

80


Heat ( Kalor ): Sifat suatu zat yaitu panas.

Heat Rate ( Laju Kalor ) : Jumlah kalor yang ditambahkan, biasanya dalam Btu, untuk menghasilkan satu satuan jumlah kerja, biasanya dalam kilowatt–jam.

Heating Value (Angka Pemanasan): Jumlah panas yang dihasilkan oleh bahan bakar untuk menghasilkan pembakaran sempurna. Panas tersebut dinyatakan dalam btu/lb, per galon, atau ft3.

Hydrostatic Test (Pengujian hidrostatik) : Tes kekuatan dan kekrasan dari tekanan vessel yang ditutup oleh tekanan air.

Ignition : Permulaan dari pembakaran

Ignition Temperature : Temperatur terendah dari bahan bakar yang menyala terus menerus

Incomplete Combustion (Pembakaran tidak sempurna) :

Induced Draft Fan : Suatu kipas yang mengeluarkan gas panas dari peralatan penyerap panas

Indirect Open Cycle ( Siklus Terbuka Tak–Langsung ): Siklus yang digunakan di tempat–tempat dimana udara tidak boleh menerima udara secara langsung karena pertimbangan lingkungan.

Induced Draft ( Jujut Tarik / Kipas Jujut – Tarik ): Jenis udara pendingin ( kipas ) yang udara masuknya dari sisi menara melalui buka-bukaan yang cukup besar pada kecepatan rendah dan udara panas dan lembab ke udara melalui ( kipas sebagai penarik gas buangan keluar dari sistem dan mengalir ke cerobong ).

InductionTurbine ( Turbin Induksi ):Kebalikan dari turbin ekstraksi, dimana uap tekanan rendah di injeksikan ke tahap tekanan rendah.

Industrial Steam Generator( Pembangkit Uap Industri ): Yang digunakan oleh industri dan perusahaan-perusahaan dan terdiri atas berbagai prinsip.

Injector : Suatu alat yang digunakan pada steam jet untuk memasukkan dan menerima umpan kedalam boiler

Insulation (insulasi): Bahan dengan konduktivitas panas yang rendah digunakan untuk mencegah hilangnya panas.

Interlock : Suatu alat untuk membuktikan tingkatan fisik suatu kondisi yang diinginkan, dan untuk membuktikan ke pengaman utama dalam pengendalian sirkuit

81


Internal Energy ( Energi Dalam ):Semata–mata fungsi suhu bagi gas ideal dan merupakan ukuran aktivitas dalam (molekul) dan interaksi fluida.

Intermittent Blowdown : Hembusan dari air ketel uap yang terputus-putus.

Internal Treatment : Pengolahan air ketel dengan memasukkan bahan-kimia secara langsung ke dalam ketel uap.

IRI (Industrial Risk Insurers.): Asuransi kecelakaan pada industri.

Irreversible Process ( Proses Tak Mampu – Balik ): Proses yang tidak dapat / tidak mampu berbalik sendiri.

Isolated System (Sistem Terisolasi, Sistem Tersisi ):Bentuk khusus dari sistem tertutup. Pada sisitem ini massa dan energi tidak dapat melintas bidang–batas, tetapi dalam lingkungan bidang-batas itu perubahan energi dapat terjadi.

Lagging : Suatu baja mengkilap yang digunakan untuk melapisi ketel uap, biasanya dikombinasikan dengan penyekat, untuk menjadikan temperatur permukaan luar rendah.

Leakage (kebocoran) : Jumlah yang tidak terkontrol dari cairan yang masuk atau meninggalkan jalur udara atau gas.

Lining : Bahan yang digunakan pada sisi dinding tungku pembakaran biasanya digunakan pada refractory tingkat tinggi atau batu bata atau bahan plastik refractory.

Load Factor (faktor beban) : Perbandingan beban rata-rata yang diberikan pada beban periode maksimum yang dibawa selama periode berlangsung.

Low Oil Temperature Control (Kontrol suhu minyak rendah) : a.k.a Tombol Minyak Dingin) Suatu kontrol untuk mencegah operasi pembakaran jika temperatur dari minyak terlalu rendah.

Low Water Cutoff : Alat safety yang menutup boiler/burner di dalam peristiwa permukaan air rendah, mencegah tekanan agar tidak terjadi kerusakan pada bejana.

Make-Up : Air yang ditambahkan ke umpan ketel uap mengimbangi hilangnya uap, blowdown, kebocoran, dan lain lain

Manual Gas Shutoff Valve : Suatu katup dioperasikan di dalam suatu garis gas untuk kepentingan dengan sepenuhnya memasang atau menutup persediaan gas.

Massa Balance( Neraca Massa ):Udara kering mengalir melalui menara tanpa perubahan.

82


Maximum Allowable Working Pressure (Tekanan Kerja Maksimum yang diijinkan) Tekanan pengukuran maksimum yang diizinkan di dalam ketel uap. MA WP dari ketel uap akan kurang atau sepadan dengan desain tekanan yang paling rendah yang ditentukan untuk komponen-komponennya. Tekanan ini didasarkan pada bukti tes maupun kalkulasi untuk tiap-tiap bagian tekanan dari ketel uap yang menggunakan pemberian ketebalan nominal yang eksklusif untuk ketebalan dan karatan yang diperlukan untuk beban dari tekanan. Ini adalah dasar untuk penentuan tekanan dari tekanan yang menghilangkan alat untuk melindungi ketel

Mechanical Atomizing Oil Burner : Suatu pembakar yang menggunakan tekanan dari minyak untuk proses pengatoman.

Mechanical Draft ( Jujut Mekanik ):Tempat udara berpindah karena satu atau beberapa kipas yang digerakkan secara mekanik.

Mechanical Separation ( Pemisahan Mekanik ): Pemisahan yang terjadi secara mekanik.

Natural Circulation Boiler ( Ketel Uap Sirkulasi Alam ): Ketel yang mempunyai daya dorong sirkulasi alami yang memadai.

Natural Draft ( Jujut Alami ):Menara pendingin yang aliran udaranya bergantung semata-mata pada tekanan–dorong alami yang timbul karena perbedaan densitas antara udara dingin di luar dan udara panas dan lembab di dalam menara.

Net Efficiency ( Efisiensi Neto ): Perhitungan daya neto instalasi–daya.

Non – Explosive Anti ledak.

Non – Perfect Gas( Gas Tidak Ideal ):Gas yang molekul–molekulnya cukup berdekatan sehingga menghasilkan gaya terhadap satu sama lain.

Nozzle Eficiency ( Efisiensi Nosel )Rasio perubahan energi-kinetik terhadap perubahan–energi adibatik mampu-balik ( isentropic ) melintas sudu–datar tetap.

Open Mode ( Ragam Terbuka ): Sistem sekali-lalu digabungkan dengan peralatan pendingin untuk mendinginkan air sebelum mengembalikan ke badan air alam.

Perfect Gas (Gas Ideal, Gas Sempurna):Gas yang dalam setiap keadaannya mematuhi persamaan keadaan gas ideal.

Pinch Point ( Titik Pencet ): Titik pendekatan minimum antara dua garis.

Plant Operating Factor ( Faktor Operasi Pembangkit ):Energi neto total yang dibangkitkan pembangkit selama suatu periode waktu dibagi dengan kapasitas teruji energi neto pembangkit selama periode itu.

83


Propertise ( Sifat ): Masing–masing mempunyai suatu nilai untuk tiap keadaan tertentu.

Psychrometric Chart ( Grafik Psikrometri ):Grafik yang menghubungkan kelembaban relatif, kelembaban absolut, suhu cembul basah dan suhu.

Radiant Boiler ( Ketel Uap Radiasi ): Ketel yang menerima kalor terutama melalui radiasi.

Reaction Turbine ( Turbin Reaksi ):Turbin yang mempunyai barisan sudu–tetap dan sudu bergerak.

Relative Humidity ( Kelembaban Relatif ): Hasil bagi tekanan bagian uap–air di udara, dengan tekanan bagian uap–air yang dapat menyebabkan udara itu jenuh pada suhu itu.

Reservoir : Sumber kalor yang cukup besar sehingga tidak mengalami perubahan suhu apabila kalor ditambahkan padanya atau dikurangi dari situ.

Reversible Process ( Proses Mampu – Balik ):Proses yang dapat berbalik sendiri menurut langkah yang persis sama dengan langkah yang semula, dan dengan demikian mengembalikan semua kalor dan kerja yang tadi dipertukarkan kepada sistem atau lingkungannya.

Rotary Distribution( Distribusi Rotasi ):Sistem distribusi air yang terdiri atas dua lengan distribusi yang bercela dan berputar disekitar suatu sumbu-sumbu tengah, tempat air masuk pada tekanan tinggi.

Saturated Air ( Udara Jenuh ): Udara yang tidak dapat menampung uap air lagi pada suatu suhu tertentu.

Scotch Marine :Ketel uap yang biasanya menggunakan bahan bakar cair atau gas.

Shell – Type Boiler ( Ketel Jenis – Cangkang ): Bentuk lain untuk ketel pipa–api.

Single – Pass Condenser ( Kondensor Satu – Laluan ): Kondensor yang air pendinginnya mengalir melalui semua tabungnya sekali lalu dari ujung yang lain

Single Reheat ( Satu Pemanas – Ulang ):Uap berekspansi separu jalan, dipanasi ulang didalam pembangkit uap dan dimasukkan lagi ke turbin.

Skimmer Wall ( Dinding Penghambat ):Sistem untuk mendapatkan air yang lebih dingin dari dasar sumber alam.

Slip Ratio ( Rasio Gelincir ): Batasan gelincir dari campuran dua fasa.

Smokejack : Suatu gawai gas.

84


Spray Canal ( Kanal Semprot ): Air yang disemprotkan berupa butir–butir yang lebih kasar, sehingga susut-hanyut (air yang hilang terbawa angina) lebih sedikit, tetapi laju perpindahan-massa lamban dan efisiensi pendinginnya lebih rendah.

Spray Distribution ( Distribusi Semprot ):Sistem distribusi air yang digunakan pada menara aliran lawan–arah, dan mempunyai pipa melintang dengan nosel-semprot yang mengarah ke bawah.

Spray Pond ( Kolam Semprot ):Mengandalkan angin yang tertiup di atas kolam dan mendinginkan semprotan halus melalui pendingin.

Stage Efficiency ( Efisiensi Tahap ): Kerja–sudu dibagi dengan penurunan–entalpi total fluida untuk keseluruhan tahap.

Steady–state Steady–flow System ( Aliran–tunak Keadaan–tunak ):Dalam sistem ini aliran massa dan energi melalui bidang–batas tidak berubah menurut waktu, dan jumlah massa di dalam sistem juga tetap.

Steam Generator( Pembangkit Uap ): Pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar fosil dari bahan bakar nuklir.

Straight – Tube Boiler ( Ketel Uap Pipa – Lurus ): Ketel uap yang mempunyai pipa lurus.

Studded ( Berduri ): Pipa berduri.

Subcooled Liquid( Cairan Dingin Lanjut ): Zat cair yang suhunya lebih rendah dari suhu jenuhnya pada tekanan tertentu.

Sub – kritis ( Bawah – Kritis ): Tekanan bawah–kritis.

Super – Heated ( Panas Lanjut ):Keadaan lanjut setelah panas uap dari titik jenuhnya.

Super – kritis ( Lewat – kritis ): Tekanan lewat kritis.

System ( Sistem ) :Setiap bagian tertentu, yang volume dan batas–batasnya tidak perlu tetap dimana perpindahan dan konversi energi dan massa akan dikaji.

Terminal Temperature Difference : Beda suhu untuk pemanas air umpan tertutup.

Throthling ( Pencekikan ): Proses ekspansi tak terkendali suatu fluida dari daerah tekanan tinggi ke daerah tekanan rendah.

Topping Cycle ( Siklus Penggalan – Atas ): Digunakan untuk membangkitkan uap tekanan–tinggi suhu–tinggi dan listrik dengan cara biasa pada siklus rankine.

85


Travesing Trash Raker (Garu – Sampah Jalan Melintang): Alat yang digunakan untuk mengeluarkan sampah dari hulu rak.

Two – Pass Condenser ( Kondensor Dua Lawan ): Kondensor yang airnya masuk ke separu tabung dari kotak air yang terbagi dua yang terdapat pada satu ujung kondensor mengalir melalui tabung–tabung itu sampai ke kotak air yang tidak terbagi yang terdapat pada ujung satu lagi.

Uptake ( Pengisi ke Atas ): Yang menerima campuran air dan uap.

Utilitas Steam Generator ( Pembangkit Uap Utilasi ) : Yang digunakan oleh utilitas untuk instalasi pembangkit daya listrik.

Vapor / Steam( Uap ): Nilai sifat–sifat untuk uap.

Water Distribution System (Sistem Pendingin Air ):Sistem untuk membangkitkan air kondensor yang panas secara merata pada isian.

Water Wall ( Dinding Air ):Dinding yang didinginkan dengan air.

Wet – Bulb Temperature ( Suhu Cembul Basah ):Suhu udara sebagaimana diukur dengan psikrometer, yaitu suatu alat thermometer yang cembulnya diberi kasa–basah.

Work Ratio( Rasio Kerja ):Rasio kerja–neto terhadap kerja–bruto.

86

Sistem Pembangkit Tenaga 2

Documents

Transcript of Sistem Pembangkit Tenaga 2