BAB IV PLTU BATUBARA
4.2. Sistem pembakaran pada PLTU Batubara
Batubara yang digunakan, dibakar pada boiler secara bertingkat,dengan maksud untuk mendapatkan laju pembakaran yang rendah tanpa menurunkan suhu yang diperlukan sehingga diperoleh pembentukan Nox yang rendah. Sebelum batubara diumpankan ke boiler terlebih dahulu ukuran butirnya diperkecil terlebih dahulu ukuran butir nya diperkecil dan dibuat seragam,kurang lebih sebesar butir .beras ,kemudian kemudian batubara ini dimasukan kedalam boiler dengan cara disemprotkan. Dasar dari boiler berbentuk rangka panggangan yang berlubang. Pembakaran dapat terjadi apabila ada bantuan udara dari dasar yang ditupkan keatas dengan kecepatan tiup udara disesuaikan sedemikian rupa agar butir butir batubara agak terangkat sedikit tanpa terbawa naik sehingga terbentuk lapisan butir-butir batubara yang mengambang. Selain mengambang butir-butir tersebut juga bergerak. Hal ini memberikan indikasi telah terjadi sirkulasi udara yang memberikan efek baik sehingga butir-butir batubara dapat terbakar habis.
Butir batubara mempunyai ukuran butir yang sama dengan jarak antar butir berdekatan sehingga akan berakibat pada lapisan mengambang tersebut menjadi penghantar panas yang baik. Karena proses pembakaran suhunya rendah sehingga Nox yang dihasilkan kadarnya juga rendah. Akibat selanjutnya sistem pembakaran tersebut akan mampu mengurangi polutan. Apabila kedalam tungku boiler diumpankan kapur tohor dan dari dasar tungku yang besuhu 7500-9500 dimasukan udara, maka akan membentuk lapisan mengambang yang membakar.
Pada lapisan itu terjadi reaksi kimia, sulfur terikat oleh kapur membentuk CaSO4 yang berupa debu yang mudah jatuh bersama dengan abu sisa pembakaran. Hal ini sangat menguntungkan karena akan terjadi pengurangan emisi sampai 98% dan abu CaSO4 (sebagai mineral gipsum) dapat dimanfaatkan.
Salah satu keuntungan sistem pembakaran ini adalah dapat menggunakan batubara kualitas rendah (dengan kadar balerang yang tinggi). Batubara jenis ini terdapat banyak di Indonesia khususnya di Sumatra dan Kalimantan.
4.2.1. Prinsip kerja a. Boiler
Gambar 4.1. Boiler
Boiler adalah salah satu alat penukar panas. Dalam boiler terjadi pembakaran bahan bakar (batu bara). Panas hasil pembakaran digunakan untuk mengubah fase air menjadi uap. Batu bara sebelum masuk keruang pembakaran (furnace) disalurkan oleh coalfeders menuju coal pulvelizer. Temperatur dari ruang bakar furnace 10000. Proses penggerusan batu bara terjadi di pulvelizer yang mengubah batu bara ukuran +50 mm menjadi 200 mass sebanyak minimal 70%. Penggerusan ini berfungsi untuk memaksimalkan luas permukaan kontak pembakaran dari partikel batu bara.
Selanjutnya hasil penggerusan batu bara dihem buskan dengan udara bertemperatur tertentu (+600) menuju ruang bakar. Sedangkan untuk kesempurnaan pembakaran disistem boiler diperlukan jumlah udara yang optimum, sehingga didaptkan energi panas hasil pembakaran yang maksimal. Kontruksi biler terdiri dari ribuan tube, dimana air diubah menjadi uap lewat jenuh dengan temperatur (500) dengan tekanan 170 bar sebelum masuk ke turbin.
b. Turbin
Gambar 4.2. Turbin PLTU
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi kinetik. Uap hasil pembakaran hasil boiler melewati fase tekanan tinggi, akan masuk ke high pressure turbine selanjutnya keluaran dari uapa tersebut akan masuk ke sistem reheadting (pemanasan ulang) untuk menaikkan temperatur sebelum masuk ke intermedite pressure turbine lalu hasilnya masuk ke low pressure. Uap hasil keluaran low pressure turbin langsung masuk ke kondensor. Putaran turbin adalah 3000 rpm.
c. Generator.
Gambar 4.3. Generator.
Generator adalah peralatan pengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Rotor generator terpasang satu poros dengan rotor turbin sebesar
3000 rpm yang equipalen dengan keluaran frekuensi energi listrik sebesar 50 hz. Saat berputar medan magnet pada rotor generator memotong pada lilitan stator sehingga menimbulkan tegangan pada stator generator mengacu pada induksi elektro magenetik. Arus listrik mengalir saat generator terhubung ke beban. Biasanya arus listrik yang mengalir tergantung pada besarnya hambatan listrik (resistansi) pada beban.
d. kondensor.
Gambar 4.4. Kondensor.
Kondensor berfungsi untuk mengembunkan uap air yang telah digunakan untuk memutar turbin menjadi air kondensat selanjutnya dipompa kembali ke boiler untuk dipanaskan dan diubah menjadi uap air yang digunakan untuk memutar turbin lagi (cross cycle). Sedangkan air laut yang telah digunakan dialirkan kembali kelaut (open cycle).
Pada umum nya sistim kerja PLTU itu adalah batubara yang akan digunakan/dipakai dibakar di dalam boiler secara bertingkat. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh laju pembakaran yang rendah dan tanpa mengurangi suhu yang diperlukan sehingga diperoleh pembentukan NOx
yang rendah. Batubara sebelum dibakar digiling hingga menyerupai butir-butir beras, kemudian dimasukkan ke wadah (boiler) dengan cara disemprot, di mana dasar wadah itu berbentuk rangka panggangan yang berlubang.
Pembakaran bisa terjadi dengan bantuan udara dari dasar yang ditiupkan ke atas dan kecepatan tiup udara diatur sedemikian rupa, akibatnya butir batubara agak terangkat sedikit tanpa terbawa sehingga terbentuklah lapisan butir-butir batubara yang mengambang.
Selain mengambang butir batubara itu juga bergerak berarti hal ini menandakan terjadinya sirkulasi udara yang akan memberikan efek yang baik sehingga butir itu habis terbakar. Karena butir batubara relatif mempunyai ukuran yang sama dan dengan jarak yang berdekatan akibatnya lapisan mengambang itu menjadi penghantar panas yang baik.
Karena proses pembakaran suhunya rendah sehingga NOx yang dihasilkan kadarnya menjadi rendah, dengan demikian sistim pembakaran ini bisa mengurangi polutan. Bila ke dalam tungku boiler dimasukkan kapur (Ca) dan dari dasar tungku yang bersuhu 750-950˚C dimasukkan udara akibatnya terbentuk lapisan mengambang yang membakar. Pada lapisan itu terjadi reaksi kimia yang menyebabkan sulfur terikat dengan kapur sehingga dihasilkan CaSO4 yang berupa debu sehingga mudah jatuh bersama abu sisa pembakaran.
Hal inilah yang menyebabkan terjadinya pengurangan emisi sampai 98 persen dan abu CaSO4-nya bisa dimanfaatkan.
Keuntungan sistem pembakaran ini adalah bisa menggunakan batubara bermutu rendah dengan kadar belerang yang tinggi dan batubara seperti ini banyak terdapat di Indonesia.
Tabel 4.1. Persyaratan kualitas batubara untuk industri PLTU
1 Total moisture 23.6 %
2 Ash content 7.8 %
3 Volatile matter 30.3 %
4 High heating value 5.242 kcal/kg
5 Total sulfur 0.4 %
6 Alkali dalam abu max. 2 %
7 Hardgrove index 50 –60