BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1 Pendahuluan 1.1 PendahuluanPertumbuhan di bidang industri, properti dan lain sebagainya pada dasawarsa terakhir Pertumbuhan di bidang industri, properti dan lain sebagainya pada dasawarsa terakhir ini berkembang sangat pesat. Hal ini berdampak pada kenaikan kebutuhan akan energi listrik. ini berkembang sangat pesat. Hal ini berdampak pada kenaikan kebutuhan akan energi listrik. Dengan melihat perkembangan tersebut, maka tuntutan akan adanya unit-unit pembangkit Dengan melihat perkembangan tersebut, maka tuntutan akan adanya unit-unit pembangkit sebagai pusat penghasil energi listrik terimbas untuk berkembang, baik disisi besar kapasitas sebagai pusat penghasil energi listrik terimbas untuk berkembang, baik disisi besar kapasitas yang mampu dihasilkan maupun di sisi teknologi khususnya rekayasa permesinan, sistem yang mampu dihasilkan maupun di sisi teknologi khususnya rekayasa permesinan, sistem operasi dan pemeliharaannya.
operasi dan pemeliharaannya.
PLTGU adalah gabungan antara PLTG dengan PLTU, dimana panas dari
PLTGU adalah gabungan antara PLTG dengan PLTU, dimana panas dari gas buanggas buang dari PLTG digunakan untuk menghasilkan uap yang digunakan sebagai fluida ker
dari PLTG digunakan untuk menghasilkan uap yang digunakan sebagai fluida ker ja di PLTU.ja di PLTU. Dan bagian yang digunakan untuk menghasilkan uap tersebut adalah HRSG (Heat Recovery Dan bagian yang digunakan untuk menghasilkan uap tersebut adalah HRSG (Heat Recovery Steam Generator).
Steam Generator).
Keuntungan penggunaan HRSG yang paling prinsip dibanding boiler umum (yang Keuntungan penggunaan HRSG yang paling prinsip dibanding boiler umum (yang menggunakan burner) adalah peningkatan efisiensi karena HRSG memanfaatkan gas buang menggunakan burner) adalah peningkatan efisiensi karena HRSG memanfaatkan gas buang dari Turbin Gas sebagai sumber kalor sehingga tidak memerlukan bahan bakar dan udara dari Turbin Gas sebagai sumber kalor sehingga tidak memerlukan bahan bakar dan udara sebagai pemanas.
sebagai pemanas. Dalam Dalam pembahasan pembahasan ini ini dilakukan dilakukan analisa perhitunganalisa perhitungan dan data unata untuktuk mengukur tingkat efisiensi yang dihasilkan lewat HRSG.
mengukur tingkat efisiensi yang dihasilkan lewat HRSG.
Perhitungan efisiensi HRSG dilakukan dengan membandingkan laju aliran energi Perhitungan efisiensi HRSG dilakukan dengan membandingkan laju aliran energi yang digunakan untuk menguapkan air, baik pada uap tekanan rendah maupun uap tekanan yang digunakan untuk menguapkan air, baik pada uap tekanan rendah maupun uap tekanan tinggi dan laju aliran energi yang terkandung dalam gas buang dari sistem PLTG yang tinggi dan laju aliran energi yang terkandung dalam gas buang dari sistem PLTG yang berguna dalam HRSG.
Gambar 1.1 Skematik Diagram Heat Recovery Steam Generator Gambar 1.1 Skematik Diagram Heat Recovery Steam Generator
1.2 Prinsip Kerja 1.2 Prinsip Kerja
Gas buang dari turbin gas yang temperaturnya masih tinggi (sekitar 550
Gas buang dari turbin gas yang temperaturnya masih tinggi (sekitar 550 00C) dialirkanC) dialirkan masuk ke HRSG untuk memanaskan air didalam pipa-pipa pemanas, kemudian gas buang ini masuk ke HRSG untuk memanaskan air didalam pipa-pipa pemanas, kemudian gas buang ini dibuang ke atmosfir melalui cerobong dengan temperatur yang sudah rendah (sekitar 130 dibuang ke atmosfir melalui cerobong dengan temperatur yang sudah rendah (sekitar 130 00C).C). Air didalam pipa-pipa yang berasal dari drum sebagian berubah menjadi uap karena Air didalam pipa-pipa yang berasal dari drum sebagian berubah menjadi uap karena pemanasan tersebut. Campuran air dan uap ini
pemanasan tersebut. Campuran air dan uap ini selanjutnya masuk kembali ke dalam drum. Diselanjutnya masuk kembali ke dalam drum. Di dalam drum, uap dipisahkan dari air menggunakan separator.
dalam drum, uap dipisahkan dari air menggunakan separator.
Uap yang terkumpul kemudian diarahkan untuk memutar turbin uap, sedangkan air Uap yang terkumpul kemudian diarahkan untuk memutar turbin uap, sedangkan air nya dikembalikan kedalam drum untuk disirkulasikan lagi kedalam pipa-pipa pemanas nya dikembalikan kedalam drum untuk disirkulasikan lagi kedalam pipa-pipa pemanas bersama
bersama dengan dengan air air pengisi pengisi yang yang baru. baru. Demikian Demikian proses proses ini ini terjadi terjadi berulang-ulang berulang-ulang selamaselama HRSG beroperasi. Agar dapat memproduksi uap yang banyak dalam waktu yang relatif cepat, HRSG beroperasi. Agar dapat memproduksi uap yang banyak dalam waktu yang relatif cepat, maka perpindahan panasnya dilakukan dengan aliran berlawanan atau cross flow, dan maka perpindahan panasnya dilakukan dengan aliran berlawanan atau cross flow, dan sirkulasi airnya harus cepat.
sirkulasi airnya harus cepat.
Pada prinsip Heat Recovery Steam Generator dan boiler adalah sama, yaitu suatu Pada prinsip Heat Recovery Steam Generator dan boiler adalah sama, yaitu suatu peralatan
panas. Perbedaan utama terletak pada sumber panas yang digunakan dan susunan pipa pemanasnya.
Sumber panas untuk membangkitkan uap pada Heat Recovery Steam Generator berasal dari energi panas yang terkandung didalam gas buang PLTG. Sedangkan pada boiler (ketel), sumber panas untuk membangkitkan uap berasal dari pembakaran bahan bakar didalam ruang bakar (furnace) boiler. Pada boiler pipa-pipa pemanas disusun menjadi dinding ruang bakar, sedangkan pada HRSG pipa-pipa pemanas disusun tegak lurus terhadap aliran gas buang. Dengan kondisi demikian, maka HRSG :
Tidak memiliki ruang bakar
Tidak dilengkapi sistem bahan bakar Tidak ada sistem udara bakar
Tidak memiliki penghembus jelaga (soot blower).
BAB II
HRSG (HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR)
2.1 Jenis-Jenis HRSG
HRSG adalah sistem pemanfaatan panas dari gas buang (exhaust gas) GTG ( gas turbine generator ) untuk memanaskan air menjadi uap superheat bertekanan yang digunakan untuk menggerakan steam turbin yang dihubungkan pada rotor generator, sehingga dihasilkan listrik.
Panas atau kalor yang dipindahkan dari gas buang tersebut berpindah dengan cara konveksi dan konduksi. Gas buang mengalir memanasi pipa-pipa HRSG mulai dari superheater, evaporator, economizer untuk selanjutnya keluar ke lingkungan melalui cerobong/stack. Secara sederhana, diagram flow HRSG dapat dilihat pada gambar berikut.
2.2 Jenis HRSG menurut Konstruksi Pipa Penukar Panas.
Berdasarkan konstruksi pipa penukar panas, HRSG dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu tipe horizontal dan vertikal.
2.2.1 HRSG dengan Konstruksi Vertical
HRSG dengan sirkulasi alam atau natural mempunyai susunan pipa secara vertikal, dan gas buang dari exhaust GTG melintasi pipa-pipa tersebut dengan arah mendatar. Gas buang ini selanjutnya keluar melalui cerobong/stack yang berada di ujung HRSG.
Gambar II.2 HRSG Konstruksi Vertical
2.2.2 HRSG dengan Konstruksi Horizontal
Pada HRSG dengan konstruksi horizontal, modul-modul pipa penukar panas dipasang secara horizontal. Gas panas masuk dari sisi bawah, mengalir ke atas melintang pipa-pipa penukar panas, yang selanjutnya keluar melalui cerobong/stack yang berada langsung di atas HRSG.
Gambar II.3 HRSG Konstruksi Horizontal
2.3 Jenis-jenis HRSG menurut Sistem Sirkulasi 2.3.1 HRSG dengan Sirkulasi Alami
HRSG dengan sirkulasi alami mempunyai susunan pipa secara vertical, dan gas panas dari exhaust GTG melintasi pipa-pipa tersebut dengan arah mendatar. Gas buang ini selanjutnya keluar melalui cerobong/stack yang berada di ujung HRSG.
Gambar II.4 HRSG Sirkulasi Alami
Dari gambar terlihat bahwa inlet ducting HRSG disambungkan dengan exhaust (sisi keluar) turbin gas (GTG) dengan menggunakan expansion joint, sehingga gas buang dengan temperatur 560 s/d 600 °C masuk ke HRSG. Perpindahan panas terjadi pada rangkaian pipa yang dipasang secara vertikal dalam bentuk modul.
2.3.2 HRSG dengan Sirkulasi Paksa (Forced Circulation)
Berbeda dengan jenis HRSG sirkulasi natural, HRSG sirkulasi paksa menggunakan pompa sirkulasi yang berguna untuk mensirkulasikan air di dalam HRSG. Pada HRSG dengan sirkulasi paksa, modul-modul pipa penukar panas dipasang secara horizontal. Gas panas dari exhaust GTG masuk dari sisi bawah, mengalir ke atas melintang pipa-pipa penukar panas, yang selanjutnya keluar melalui cerobong/stack yang berada langsung di atas HRSG. Jenis HRSG dengan sirkulasi paksa seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar II.5 HRSG Sirkulasi Paksa (Forced Circulation)
Air pengisi masuk ke dalam drum melalui ekonomiser, dari drum, air disirkulasikan ke pipa-pipa evaporator sehingga terjadi proses perubahan fasa menjadi uap. Uap yang terbentuk, selanjutnya masuk kembali ke dalam drum, dan
dipisahkan dari air. Uap akan dipanaskan lebih lanjut di superheater, sehingga benar-benar menjadi uap superheat, setelah itu baru uap digunakan untuk
menggerakkan turbin.
2.4 HRSG Menurut Jumlah Tekanan Kerja
2.4.1 HRSG dengan tekanan tunggal (Single Pressure )
Pada HRSG ini uap yang dihasilkan hanya memiliki satu tekanan. Susunan PLTGU dengan satu tekanan biasanya turbin gas, generator, dan turbin uapnya dibuat menjadi satu poros.
Gb 7 HRSG dengan tekanan tunggal (sin gle pr essur e )
2.4.2 HRSG Dengan Dua Tekanan (Du al Pr essur e )
Heat Recovery Steam Generator ini menghasilkan dua tingkat tekanan, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. Uap tekanan tinggi digunakan untuk memutar turbin tekanan tinggi ( High Pressure turbine), sedangkan uap tekanan rendah bersama-sama dengan uap bekas dari turbin tekanan tinggi digunakan untuk
menggerakkan turbin tekanan rendah ( Low Pressure turbine).
Tujuan membuat dua tingkat tekanan adalah untuk meningkatkan efisiensi termal siklus kombinasi. Dengan dua tingkat tekanan, maka gas buang sebelum dibuang ke atmosfir dapat digunakan untuk menghasilkan uap dengan tekanan dan temperatur yang rendah sehingga panas gas buang dimanfaatkan dengan lebih optimal.
Aliran gas panas dari turbin gas masuk melalui sisi bawah HRSG mengalir ke atas melewati pipa-pipa superheater, evaporator, ekonomiser tekanan tinggi sambil menyerahkan panas. Selanjutnya melewati pipa-pipa dengan fungsi yang yang sama tetapi dengan tekanan lebih rendah yang berada dibagian atasnya kemudian dibuang keatmosfir melalui cerobong yang terletak diatas Heat Recovery Steam Generator.
Gb 8 HRSG dengan dua tingkat tekanan (dual pr essur e )
2.4.3 HRSG Tekanan Bertingkat (M ul ti Pr essur e )
HRSG jenis ini mempunyai tiga tingkat tekanan yang berbeda, yaitu tekanan tinggi (HP), tekanan menengah (IP), dan tekanan rendah (LP). Dengan tiga tingkat tekanan efisiensi termal siklus kombinasi akan lebih baik karena celah diantara tekanan tinggi dan rendah masih dimanfaatkan untuk menghasilkan uap tekanan menengah.
Gas buang dari turbin gas mengalir mendatar sambil menyerahkan panasnya ke pipa-pipa pemindah panas yang dipasang tegak sebagaimana pada sistem satu tekanan ataupun dua tekanan.
Gb 9 Diagram HRSGM ul ti Pressur e
2.5 HRSG dengan Auxiliary Burner
HRSG jenis ini dilengkapi dengan auxiliary burner dengan tujuan untuk menaikkan temperature gas buang atau menambah sumber panas untuk pembangkitan uap apabila ketersediaan gas panas dari luar tidak konstan. Agar didapatkan pembakaran yang sempurna pada auxiliary burner, maka diperlukan udara dan juga bahan bakar tambahan. Hal ini biasanya didesain untuk menambah output steam generator yang diperlukan untuk memutar turbin sesuai dengan desain yang diinginkan namun disisi lain polusi akibat emisi gas buang menjadi lebih besar .
2.6 HRSG PLTGU
HRSG di Indonesia umumnya banyak yang menggunkan jenis HRSG dual pressure dengan sirkulasi paksa, yang dibagi menjadi 2 sub sistem, yaitu :
- Low Pressure system superheat outlet (5,81 Bar) - High Pressure system superheat outlet (87,3 Bar)
Seperti terlihat pada gambar berikut :
Sistem sirkulasi paksa ini memiliki keunggulan : - cepat saat proses starts
- dapat mempertahankan pressure konstan
- mengeliminasi kemungkinan steam stag pada evaporator
HRSG dilengkapi dengan diverter damper, untuk mengatur sistem beroperasi pada
combined cycle atau pada open cycle. Heating surface HRSG terbuat dari fined tube yang dipasang secara pararel horisontal , sehingga dapat dipanaskan oleh flue gas GTG yang mengalir secara vertikal.
2.6.1 Low Pressure Sistem 2.6.1.1 Economiser
Sebelum masuk pada Low Pressure drum, air dari condensat pump, dipanaskan terlebih dahulu melalui ekonomiser, yang terletak pada bagian paling atas dari HRSG. Ekonomiser juga dilengkapi dengan by pass control sistem yang berfungsi untuk mengontrol temperatur outlet ekonomiser berada pada 10oC dibawah temperatur saturasi dalam low pressure drum, dengan cara mengurangi flow air condensat yang mengalir masuk economiser.
Temperatur ekonomiser dijaga berkisar antara 110
–
140 oC untuk menjaga temperatur waste gas tetap diatas dew point sulphur (supaya tidak terjadi kondensasi sulphur), ekonomiser dilengkapi dengan resirkulasi condensat, dengan cara menyemprotkan air condensat panas pada sisi masuk ekonomiser.2.6.1.2 Low Pressure Drum
Setelah melalui ekonomiser, air dialirkan dari deaerator, yang terletak di atas LP drum, low pressure merupakan bagian dari evaporator yang memiliki fungsi :
- sebagai output water dari drum menuju evaporator - sebagai inlet deaerasi kondensat dan make
–
up water - merupakan suplai uap pemanas pada deaerator- memisahkan uap dari air
- mengalirkan uap jenuh ke superheater.
2.6.1.3 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memisahkan non condensable gas (NCG) dengan cara mengalirkan uap panas yang mengandung NCG ke deaerator dimana uap panas ini akan kontak langsung dengan air keluaran ekonomiser. Uap akan segera terkondensasi, tetapi NCG yang tidak terkondensasi akan dialirkan keluar sistem dan dibuang ke udara luar.
Untuk menjalankan fungsinya itulah, maka deaerator harus menjaga perbedaan temperatur air ekonomiser dan low pressure drum minimum 10oC, dengan cara mengontrol aliran condensat yang masuk ekonomiser melalui control valve. Untuk lebih memastikan tidak ada uap yang terbuang keluar, deaerator dilengkapi dengan perforated sheet yang berfungsi untuk mengembunkan uap, sehingga efisiensi dapat
2.6.1.4 Low Pressure Evaporator
Dari low pressure drum, air disirkulasikan melewati evaporator dengan digerakkan oleh Low pressure circulation Pump. Sistem ini terdiri dari dua buah pompa, pada saat operasi normal, hanya satu pompa running, sedangkan pompa yang lain dalam posisi stand by, bila terjadi penurunan pressure dari pompa yang operasi, maka secara auto pompa yang standby akan running, untuk mendukung fungsinya tersebut, masing-masing pompa dilengkapi denga manual valve, check valve, dan differential pressure switch.
Pada evaporator, sebagian air (liquid ) akan berubah menjadi vapor (uap jenuh), campuran air dengan uap ini akan dialirkan kembali masuk pada Low pressure drum. Di dalam low pressure drum, uap dipisah dari air. Untuk uap akan dialirkan menuju pipa-pipa superheater, dan untuk air akan kembali disirkulasikan melalui evaporator.
Untuk sistem sirkulasi menggunakan pompa (forced circulation), bila dibandingkan dengan sistem sirkulasi alami, memiliki keuntungan :
- dapat dengan cepat merespon perubahan aliran uap sesuai dengan kebutuhan. - Heat transfer yang terjadi pada evaporator lebih efisien
- Aliran air pada evaporator lebih homogen - Diameter tubes untuk evaporator lebih kecil
2.6.1.5 Low Pressure Superheater
Uap yang sudah dipisahkan dari air pada low pressure drum, akan dialirkan melewati superheater, dan dipanaskan menjadi uap superheat (uap kering). Setelah dari superheater, uap kering ini akan ditampung dalam steam header yang selanjutnya dialirkan untuk menggerakan turbin uap.
2.6.1.6 Low Pressure Circulating Pump
Berfungsi untuk mensirkulasikan air/uap tekanan rendah dari LP Drum ke evaporator kemudian kembali lagi ke LP Drum sebagai proses sirkulasi paksa sebelum masuk ke LP superheater.
2.6.2 High Pressure System
Selain low presure sistem, HRSG juga dilengkapi dengan high pressure sistem, yang beroperasi pada tekanan 40 - 87 Bar (tergantung desain), untuk memproduksi uap yang
digunakan menggerakan turbin uap high pressure.
2.6.2.1 High Pressure Transfer Pump
Adalah pompa yang berfungsi untuk mengalirkan air dari dari low pressure drum, menuju pada ekonomiser high pressure. Sistem transfer dari low pressure ke High pressure ini terdiri dari dua buah pompa, yang satu beroperasi, yang lain dalam posisi stand by. Pompa transfer High pressure ini berfungsi sebagai penyuplai air pada sistem High presure HRSG sekaligus juga untuk menaikan pressure, secara bertahap, seriiring dengan pertambahan beban gas turbin.
2.6.2.2 High Pressure Ekonomiser
Pada high pressure sistem ini, air masuk ekonomiser pada temperatur 156oC untuk kemudian dipanaskan mendekati titik didih pada tekanan saat itu. Pada suhu tersebut air belum mengalami perubahan fasa karena dijaga pada tekanan tinggi.
2.6.2.3 High Pressure Drum
Setelah melalui ekonomiser, air dialirkan masuk ke High pressure drum, yang memiliki fungsi :
- sebagai output water dari drum menuju evaporator - sebagai inlet dan tempat penampungan air saturasi - memisahkan uap dari air
- mengalirkan uap jenuh menuju pada high pressure superheater.
2.6.2.4 High Pressure Evaporator
Dari high pressure drum, air disirkulasikan melewati evaporator dengan digerakkan oleh high presure circulation Pump. Sistem ini terdiri dari dua buah pompa, pada saat operasi normal, hanya satu pompa running, sedangkan pompa yang lain dalam posisi stand by, bila terjadi penurunan pressure dari pompa yang operasi, maka secara auto pompa yang standby akan running, untuk mendukung fungsinya tersebut, masing-masing pompa dilengkapi dengan manual valve, check valve, dan differential pressure switch.
Pada evaporator, sebagian air (liquid) akan berubah menjadi vapor(uap jenuh), campuran air dengan uap ini akan dialirkan kembali masuk pada high pressure drum. Di dalam high pressure drum, uap dipisah dari air. Uap akan dialirkan menuju pipa-pipa superheater, dan air akan kembali disirkulasikan melalui evaporator.
2.6.2.5 High Pressure Superheater
Uap yang sudah dipisahkan dari air pada high pressure drum, akan dialirkan melewati superheater, dan dipanaskan menjadi uap superheat (uap kering). Setelah dari superheater, uap kering ini akan ditampung dalam steam header yang selanjutnya dialirkan untuk menggerakan turbin uap. Superheater terdiri dari dua bagian ( primary and secondary), dimana diantara bagian tersebut dipasang
atemperator.
Atemperator (desuperheater) ini berfungsi untuk menyemprotkan air dari pompa transfer high pressure saat temperatur uap keluar dari superheater primer melebihi harga yang telah ditentukan. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya overheating pada pipa-pipa superheater.
2.6.1.6 High Pressure Circulating Pump
Berfungsi untuk mensirkulasikan air/uap tekanan tinggi dari HP Drum ke HP evaporator kemudian kembali lagi ke HP Drum sebagai proses sirkulasi paksa sebelum uap masuk ke HP superheater.
BAB III
ANALISA PERHITUNGAN
3.1 Teori Perhitungan
Dalam suatu sistem analisis berpusat pada daerah dimana materi dan energy mengalir melaluinya. Kesetimbangan laju energi pada sistem dapat dilihat pada gambar. 2 dan dituliskan sebagai berikut :
....(1)
∑ ̇ = Jumlah laju aliran massa masuk ke sistem, (kg/s) ∑ ̇ = Jumlah laju aliran massa keluar dari sistem, (kg/s)
Sedangkan kesetimbangan laju energinya dapat ditulis dalam persamaan berikut :
....(2)
Dengan :
i = indeks untuk masuk sistem. o = indeks untuk keluar sistem. ̇ = laju energy pada sistem (kJ/s)
̇ = Jumlah total kerja pada sistem (kJ/s) h = entalphi fluida kerja ( kJ/kg ).
z = ketinggian saluran fluida kerja ( m ). g = percepatan gravitasi ( m/s2 )
3.2 Laju aliran energi panas yang dibutuhkan air menjadi uap ( ̇ )
Dapat dicari dengan menggunakan persamaan (2). Pada persamaan diatas diasumsikan :
1. Sistem dalam kondisi tunak.
2. Perubahan laju aliran energi potensial dan laju aliran energi kinetik diabaikan. 3. Adanya kerja yang masuk ke sistem, maka persamaannya menjadi :
Gas buang adalah gas yang berasal dari proses pembakaran yang suhunya relatif tinggi terhadap suhu atmosfer. Dalam proses pembakaran tersebut bahan bakar dibakar dengan udara yang akan menghasilkan produk pembakaran yang berupa gas buang yang mengandung berbagai senyawa gas antara lain, H2O, CO2 dan N2 ditambah dengan O2, jika
pemberian udara dilakukan secara berlebihan.
Besarnya energi panas yang terkandung dalam gas buang yang diberikan kepada HRSG ( ̇) tersebut dapat diketahui dengan persamaan berikut ini :
....(3)
Dengan :
Ti = temperatur gas buang (K). To = temperatur lingkungan (K).
̇ = laju aliran massa gas buang ( kg/s ). Cpeg = panas spesifik gas buang ( kJ/kg.K ).
n,m = jumlah mol konstituen.
Laju aliran massa udara yang diperlukan dapat diketahui dengan persamaan :
̇ = AFR x ̇ ....(4) Dengan AFR = perbandingan udara dengan bahan bakar
̇ = massa bahan bakar (kg/s)
...(5)
Heat Balance
Untuk data prosesnya, kita asumsikan sebagai berikut:
Exhaust turbin gas = 800,000 lbs/hr
Temperatur = 980 °F
Heat loss pengaruh lingkungan = 2%
Maximum Back Pressure at Gas Turbine Exhaust Flange = 8 inch H2O
Gas Properties : Volume % Nitrogen, N2 72.55 Oxygen, O2 12.34 Carbon Dioxide, CO2 3.72 Water, H2O 10.52 Argon, Ar 0.87 Sulphur Dioxide, SO2 0.0 Carbon Monoxide, CO 0.0 Tube Side : Steam outlet
Maximum Flow = 600 psig
Temperatur = 750 °F
Temperatur Feedwater = 227 °F pada tekanan pompa. Sebagai contoh, kita akan mengasusmsikan :
Pinch At Evaporator, °F 50.0
Economizer Water Approach, °F 20.0
Blowdown, % of Steam Out 2.0
Pressure Drop In Superheater, psi 15.0 Pressure Drop In Economizer, psi 10.0
Setelah data dilengkapi, kemudian kita menghitung heat balance dari single skematik diagram HRSG.
Panas untuk Evaporator dan Superheater: Havail = Wg (hin - h pinch ) = 800000 (244.735 - 124.836) = 95,919,200 Btu/hr Hnet = Havail / (1 + SL/100) = 95919200 / (1 + 2/100) = 94,038,431 Btu/hr
Hreqd = Ws (hs - hl) + (Ws + Ws * Bldwn/100) ( hl - hecon)
Karena Hnet sama dengan Hreqd, maka persamaannya menjadi :
Ws = Hnet / [ (hs - hl) + (1 + Bldwn/100) ( hl - hecon)]
= 94038431 / [(1379.598-477.876) + (1 + 2/100) (477.876 - 454.662)] = 101,619 lb/hr
Jadi, laju aliran uap superheater yaitu, 101,619 lb/hr, maka untuk panas yang dibutuhkan sebesar, QSH :
QSH = Ws (hs - hv)
= 101619 (1379.598 - 1203.188) = 17,926,608 Btu/hr entalpi gas buang outlet superheater, hg2 :
hg2 = hg1
–
(QSH * (1 + SL/100) / Wg)= 244.735 - (17926608*1.02/800000) = 221.878 Btu/lb
Maka temperatur dari gas buang keluar superheater adalah 898.134 °F. Panas yang dibutuhkan untuk penguapan di evaporator, QEvap :
QEvap = Ws * (hv - hl) + Ws (1 + Bldwn/100) (hl - hecon)
= 101619 (1203.188 - 477.876) + 101619 (1.02) (477.876 - 454.662) = 76,111,643 Btu/hr
Uap yang dihasilkan di evaporator, Wevap, :
Wevap = QEvap / (hv - hl)
= 76111643 / (1203.188 - 477.876) = 104,936 lbs/hr
Panas yang diperlukan untuk pemanasan awal di economizer, QEcon, :
QEcon = Ws (1 + Bldwn/100) (hecon - h bfw)
= 101619 (1.02) (454.662 - 196.644) = 26,743,922 Btu/hr
Entalpi gas buang setelah economizer, hg4:
hg4 = hg3 - QEcon * (1 + SL/100) / Wg
= 124.836 - (26743922*1.02/800000) = 90.737 Btu/lb
Maka temperatur gas buang outlet economizer adalah sebesar 412.522 °F.
Maka hasil dari perhitungan heat balance kita dapat dilihat pada single skematik diagram HRSG di bawah ini:
