TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Motor Induksi 3 Fasa
2.3. Mesin dan Peralatan Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit
2.3.3 Unit Pengolahan Air Umpan Boiler
Air umpan boiler untuk PLTBS disuplai dari satu unit demin plant. Sistem pengolahan air ini terdiri dari unit carbon active filter, unit cation ion exchanger, dan unit
anion ion exchanger serta mixbed yang dipasang untuk memenuhi kriteria air umpan boiler. Air digunakan sebagai air umpan boiler untuk menghasilkan uap. Air yang akan diolah ini, berasal dari water treatment plant (WTP) Kawasan Industri yang terdapat di area PKS Sei Mangkei. Air di supply dengan menggunakan pompa dari WTP melalui
Ground Tank (kapasitas 20 m3) dan Water tower Tank (kapasitas 60 m3) di PLTBS. Sebelum masuk ke boiler, kualitas air harus sesuai dengan standar mutu air umpan boiler dan air boiler dengan melakukan proses demineralisasi di demin plant, agar tidak menimbulkan permasalahan pada pipa boiler.
Kandungan logam-logam terlarut didalam air seperti silika, Alkalinity, hardness, besi dapat menyebabkan proses yang tidak diinginkan didalam perpipaan boiler dan steam yang dihasilkan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengontrolan secara terus menerus terhadap parameter tersebut. Semua proses pengolahannya disebut proses demin plant.
Kriteria kualitas air umpan boiler dan air dalam boiler adalah sebagai berikut Table 2.1 Kualitas air umpan boiler(sebelum proses demin plant)
pH value 7,0-10
TDS Max 100 ppm
Total Solid Max 2 ppm
Total Hardness 0,5 - 2 ppm
Silika (SiO2) Max 5 ppm
Tabel 2.2 Kualitas air dalam boiler(setelah proses demin plant)
pH value 9,0 - 10,5
TDS Max 2000 ppm
Hardness Max 2 ppm
Silika (SiO2) Max 150 ppm M. Alkalinity 500-800 ppm P. Alkalinity Max 600 ppm O. Alkalinity 300-500 ppm Sulphit 20-80 ppm Phospat 30-70 ppm 1 Karbon Aktif
Karbon aktif filter berfungsi untuk menghilangkan pengotor didalam air yang belum tersaring pada sand filter. Karbon aktif berfungsi untuk mengurangi bau dan warna dari feed water. Prinsip kerja karbon aktif adalah dengan proses absorpsi, dimana feed water akan terkontak langsung dengan media karbon aktif di dalam vessel sehingga terjadi proses absorpsi.
Gambar 2.4 Karbon Aktif 2 Kation Exchanger
Kation exchanger berfungsi untuk menukar mineral – mineral terlarut dalam air dengan menggunakan resin (seperti pada Gambar 2.5). Resin pada kation exchanger akan
mengurangi kandungan hardness dalam air. Prinsip pertukaran mineral ini dengan memanfaatkan pertukaran ion dengan menggunakan resin. Proses pengolahan di kation exchanger tank, air masuk dari puncak tangki dan didistribusi melalui nozzles, lalu terjadi kontak dengan resin dan air keluar melalui bawah tangki. Jika didapat kadar hardness
sudah tinggi, maka perlu dilakukan proses regenerasi resin.
Adapun proses yang dilakukan pada regenerasi kation adalah - Backwash
Backwash bertujuan untuk mengurangi kepadatan di resin. Pada proses backwash, aliran air masuk dari bawah, sehingga kepadatan resin berkurang. Dengan proses
backwash ini juga diharapkan kotoran yang melekat di resin dapat terlepas, sehingga kinerja resin dapat lebih baik.
- Injeksi bahan kimia (regeneran)
Injeksi bahan kimia regeneran di kation exchanger berfungsi untuk menghilangkan logam alkali seperti Ca, Na dan Mg yang melekat di resin, yang mana menyebabkan resin menjadi jenuh dan kemampuannya berkurang. Regeneran yang digunakan saat ini adalah HCl 33%.
- Pembilasan (Slow rinse dan Fast rinse)
Slow rinse dan fast rinse bertujuan untuk menghilangkan sisa regeneran yang telah berikatan dengan pengotor. Slow rinse ini menggunakan kecepatan air yang
rendah sedangkan fast rinse ini menggunakan kecepatan air yang tinggi. Berikut penggunaan kation exchanger pada PLTBS.
Gambar 2.5 a. Kation Exchanger b. Resin yang digunakan 3 Anion Exchanger
Anion exchanger berfungsi untuk menukar mineral yang mengandung ion-ion negatif pengotor di air seperti SO42, CL-, SiO2. Pada proses pengolahan di anion exchanger tank, air masuk dari puncak tangki dan didistribusi, lalu terjadi kontak dengan resin dan air keluar melalui bawah tangki. Jika sudah jenuh, maka resin harus diregenerasi. Adapun proses regenerasi yang dilakukan di anion exchanger sama dengan
kation exchanger, hanya perbedaannya terdapat pada injeksi regenerannya yang menggunakan NaOH 40%.
Gambar 2.6. Anion Exchanger
4 Demin Water Tank
Demin Water Tank merupakan tangki penyimpan air sebelum dikirim ke Mixed Bed Exchanger. Deminwater tank yang digunakan sebanyak 1 unit (Gambar 2.7) dengan volume 40 m3.
Gambar 2.7 Demin Water Tank 5 Mixed Bed Exchanger
Pada mixed bed tank terjadi pertukaran kation dan anion secara bersamaan. PLTBS menggunakan mixed bed sebanyak 1 unit (Gambar 2.8) dengan debit aliran air dalam mixed bed 10 m3/h.
Bed yang terdapat pada mixed bed tank diregenerasi menggunakan HCl untuk regenerasi kation sedangkan NaOH untuk regenerasi anion. Proses pengolahannya adalah air dari demin water tank dipompa menggunakan mixed bed pump menuju ke mixed bed tank, kemudian air mengalir menuju bagian bawah melalui tumpukan bed sehingga terjadi pertukaran ion kemudian keluar menuju boiler feed tank.
6 Boiler Feed Tank
Boiler feed tank berfungsi sebagai tempat penampungan hasil pengolahan demineralisasi dan sirkulasi air dari kondensor. Didalam boiler feed tank, air dipanaskan melalui steam injeksi yang terdapat di dasar tangki. Kapasitas boiler feed tank yang ada di PLTBS (seperti Gambar 2.9) adalah 40 m3. Steam yang digunakan untuk pemanasan di
boiler feed tank adalah superheated steam yang sebelumnya sudah diturunkan tekanannya menggunakan PRV sehingga diharapkan suhunya 60-80 0C.
7 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk mengurangi gas yang terlarut dalam air (O2 dan CO2) dan memanaskan temperatur feed water dengan menggunakan pemanfaatan injeksi steam. Gas-gas terlarut tersebut harus dihilangkan karena dapat menyebabkan korosi. PLTBS menggunakan deaerator sebanyak satu unit (seperti pada Gambar 2.10) dengan kapasitas 50 m3, air masuk dearator pada suhu 50 oC dan keluar pada suhu 95-105 oC.
Selanjutnya air dari deaerator dipompakan ke boiler menggunakan electric pump
ataupun steam pump, dimana sebelumnya ditambahkan injeksi bahan kimia untuk mengatur komposisi pH, oksigen, silica dan hardness yang masih terdapat dari hasil pengolahan demin plant. Hal ini untuk menjaga agar tidak terjadi kerusakan pada boiler.
Gambar 2.10 Deaerator 8. Kondenser
Tujuan utama dari kondenser dan sistem air sirkulasi adalah untuk mengambil panas penguapan (latent heat) dari uap air yang keluar dari pengeluaran paling akhir dari steam turbine, dan untuk mentransfer latent heat ke air sirkulasi yang merupakan media untuk menghilangkan panas ini ke atmosfer. Tujuan dari kondenser dan sistem sirkulasi
air adalah untuk menarik kembali kondensat hasil dari perubahan fase dalam uap keluar turbin dan untuk mensirkulasikannya sebagai fluida kerja dalam siklus.
Peralatan yang dibutuhkan untuk suatu sistem tergantung pada jenis suatu sistem yang digunakan. Ada 2 jenis kondenser, yaitu kontak permukaan dan kontak langsung.
Sistem kondensasi steam menggunakan 2 unit surface condenser dengan prinsip
vacuum condensation untuk mendinginkan steam dari masing-masing turbin. Kebutuhan air pendingin dilengkapi dengan 6 unit cooling tower.
Kondenser berfungsi untuk mengkondensasikan steam keluaran turbin menjadi air kembali dengan pemanfaatan pertukaran kalor (heat exchanger). Pada PLTBS digunakan
surface condenser yang berfungsi untuk merubah exhaust steam dari turbin ke fase cairnya agar dapat disirkulasi kembali ke boiler sebagai air umpan boiler.
Kondensor (seperti pada Gambar 2.11) digunakan di PLTBS Sei Mangkei ini adalah merupakan heat exchanger tipe shell and tube, dimana mekanisme perpindahan panas utamanya adalah kondensasi saturated steam pada sisi luar tube dan pemanasan secara konveksi paksa dari circulating water di dalam tube.
Prinsip kerja surface condenser adalah steam masuk ke dalam shell kondensor melalui steam inlet connection pada bagian atas kondensor yang berasal dari outlet
turbin. Steam kemudian bersinggungan dengan tube kondensor yang bertemperatur rendah sehingga temperatur steam turun dan terkondensasi, menghasilkan kondensat yang terkumpul pada hot well. Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara mensirkulasikan air dari cooling tower dengan temperatur 330C yang menyerap kalor dari steam pada proses kondensasi.
Gambar 2.11 Kondenser