MAKALAH
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP
(PLTU)
Disusun Oleh :
FANDY TRISNA SAPUTRA
INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA
SURABAYA
BAB I PENDAHULUAN
Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar terutama batu bara dan minyak bakar serta MFO (Marine Fuel Oil) untuk start up awal.
BAB II
DIAGRAM KERJA PLTU
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) terdiri dari beberapa komponen, yaitu :
2.1. KOMPONEN UTAMA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU)
2.1.1. Boiler
Boiler berfungsi untuk mengubah air(feedwater) menjadi uap panas lanjut (superheated steam) yang akan digunakan untuk memutar turbin.
Boiler (Steam Generator)
Sesuai dengan namanya, boiler house steel structure adalah bangunan struktur rangka baja, di mana di dalamnya terpasang semua peralatan steam generator. Bangunan rangka baja ini tingginya antara 50 m (PLTU kapasitas 65 MW) hingga 100 m (PLTU kapasitas 600 MW).
Air yang disuplai ke boiler, pertama kali masuk ke economizer inlet header, terus didistribusikan ke economizer elements, berkumpul kembali di eco outlet header lalu disalurkan ke steam drum. Economizer terletak di dalam backpass area (di bagian belakang boiler house), sementara steam drum ada di bagian depan roof area. Dinamakan economizer karena bagian ini berfungsi untuk menaikkan temperatur air yang baru masuk boiler dengan cara memanfaatkan gas buang dari pembakaran batu bara di furnace area (combustion chamber). Dengan pemanasan awal di economizer ini effisiensi ketel uap dapat ditingkatkan.
Akibat pemanasan secara konveksi di daerah furnace dan karena gaya gravitasi, air di dalam steam drum air mengalami sirkulasi turun ke water wall lower header melalui pipa downcomers. Dari waterwall lower header air kembali mengalami sirkulasi karena panas, naik menuju water wall upper header melalui tube-tube water wall panel. Kemudian dari waterwall upper header air dikembalikan ke steam drum melalui riser pipes.
Jadi akibat panas pembakaran batu bara air mengalami sirkulasi terus menerus. Sirkulasi ini menyebabkan air di water wall panel & steam drum sebagian berubah menjadi uap.
Pada PLTU berkapasitas besar, sirkulasi tersebut dibantu oleh Boiler water Circulating Pump yang terpasang pada pipa downcomers bagian bawah. Sirkulasi yang lebih cepat akan menyebabkan kecepatan perubahan air menjadi uap juga lebih besar.
Dari backpass panel, uap disalurkan ke Low Temperature Superheater (LTS) yang ada di dalam backpass area, di atas economizer elements. dari LTS uap disalurkan ke Intermediate Temperature Superheaters (ITS). Selanjutnya melalui pipa superheater-desuperheater, uap dibawa ke High Temperature Superheater (HTS) elements untuk menjalani proses pemanasan terakhir menjadi superheated steam.
ITS dan HTS elements lokasinya berada di dalam furnace (ruang pembakaran batu bara) bagian atas. Beberapa boiler manufacturers memberikan nama yang berbeda kepada LT, IT dan HT superheater.
Dari High Temperature Superheater outlet header, superheated steam dengan temperature 500-600 derajat C dan tekanan sangat tinggi disalurkan ke steam turbine melalui pipa main steam.
Pada PLTU berkapasitas kecil, uap tersebut masuk ke High Pressure Turbine, terus ke Low Pressure Turbine dan keluar menuju kondensor. Sedangkan pada PLTU berkapasitas besar, setelah memutar HP turbine uap tersebut dibawa kembali ke boiler melalui pipa cold reheat.
Di dalam boiler uap tersebut mengalami pemanasan kembali di dalam Reheater elements. Reheater elements ini biasanya terletak di antara furnace area dan backpass area.
Setelah mengalami pemanasan kembali, reheated steam disalurkan ke Intermediate Pressure Turbine melalui pipa Hot Reheat. Setelah memutar Intermediate dan Low Pressure Turbine, baru uap keluar ke kondensor.
2.1.2. Turbin uap
dengan poros generator sehingga ketika turbinberputar generator juga ikut berputar.
Turbin Uap
Ekspansi uap yang dihasilkan oleh turbin tergantung dari sudu-sudu (nozzle) pengarah dan sudu-sudu putar. Ukuran nozzle pengarah dan nozzle putar adalah sebagai pengatur distribusi tekanan dan kecepatan uap yang masuk ke Turbin. Turbin uap berkapasitas besar memiliki lebih dari satu silinder cashing. Hal ini dapat kita lihat dari macam silinder casing pada Turbin:
1. Cross Compound
Dimana HP (High Pressure) dan LP (Low Pressure) turbinnya terpisah dan masing-masing dikopel dengan satu generator.
2. Tandem Compound
Dimana HP dan IP (Intermediet Pressure) turbinnya terpisah dengan LP Turbin tetapi masih dalam satu poros.
Prinsip Kerja Steam Turbine
ditempatkan rangkaian sudu-sudu jalan secara berjajar. Dalam pemasangannya, rangkaian sudu tetap dan rangkaian sudu jalan dipasang berselang-seling.
Energi panas dalam uap mula-mula diubah menjadi energi kinetik oleh nozzle, selanjutnya uap dengan kecepatan tinggi ini akan mengenai sudu-sudu jalan pada rotor turbin yang akhirnya mengakibatkan putaran rotor.
Pada PLTU, Turbine dibagi menjadi tiga tingkatan, yaitu :
1. High Pressure (HP) Turbine
HP Turbine mengekspansikan uap utama yang dihasilkan dari superheater dengan tekanan 169 kg/cm2 dan temperatur 538oC,
kemudian uap keluar HP Turbin (41 kg/cm2) dengan temperatur 336oC
dipanaskan kembali pada bagian reheater diboiler untuk menaikkan entalpi uap. Uap reheat lalu diekspansikan di dalam Intermediate Pressure (IP) turbine.
2. Intermediate Pressure (IP) Turbine
IP Turbine mengekspansikan uap reheat dengan tekanan 39 kg/cm2 dan temperatur 538oC, sedang uap keluarnya bertekanan 8 kg/cm2 dan
suhunya sekitar 330oC.
3. Low Pressure (LP) Turbine
LP Turbine mengekspansikan uap bertekanan 8 kg/cm2 dan temperatur 330oC, dan tekanan uap keluar dari LP Turbin pada tekanan 56 mmHg
(Vaccum), kondisi vakum ini diciptakan di dalam kondensor dengan temperatur 40oC.
2.1.3. Kondensor
Kondensor memerlukan air pendingin untk mengubah uap menjadi air. Beberapa PLTU memanfaatkan air laut sebagai pendingin kondensor, sementara PLTU yang lain mempergunakan cooling tower untuk mendinginkan air kondensor yang diputar terus menerus dalam sistem tertutup (closed loop).
Kondensor system terdiri dari beberapa peralatan utama, yaitu kondensor itu sendiri, kondensor tube cleaning system, kondensor vaccum system dan condensate pump. Kondensor vaccum system berfungsi untuk menjaga agar tekanan di dalam kondensor selalu lebih kecil dari tekanan atmosfer. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan plant efficiency dari PLTU.
2.1.4. Generator
2.2. KOMPONEN PENUNJANG PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU)
2.2.1. Desalination Plant (Unit Desal)
Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi air tawar (fresh water) denganmetode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Hal ini dikarenakan sifat air laut yangkorosif, sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung masuk ke dalam unit utama, maka dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU. Reverse
2.2.2. Osmosis (RO)
Mempunyai fungsi yang sama seperti desalination plant namun metode yang digunakan berbeda.Pada peralatan ini digunakan membran semi permeable yang dapat menyaring garam-garam yangterkandung pada air laut, sehingga dapat dihasilkan air tawar seperti pada desalination plant.
2.2.3. Demineralizer Plant (Unit Demin)
tersebut melewati jalur perpipaan di dalam PLTU. Hal ini dapat menimbulkan korosi pada peralatan PLTU.
2.2.4. Hidrogen Plant (Unit Hidrogen)
Pada PLTU digunakan hydrogen (H2) sebagai pendingin Generator.
2.2.5. Chlorination Plant (Unit Chlorin)
Berfungsi untuk menghasilkan senyawa natrium hipoclorit (NaOCl) yang digunakan untuk memabukkan/melemahkan/mematikan sementara mikro organisme laut pada area water intake.Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya pengerakkan (scaling) pada pipa-pipa kondensor maupun unit desal akibat perkembangbiakan mikro organisme laut tersebut.
2.2.6. Auxiliary Boiler (Boiler Bantu)
Pada umumnya merupakan boiler berbahan bakar minyak (fuel oil), yang berfungsi untukmenghasilkan uap (steam) yang digunakan pada saat boiler utama start up maupun sebagai uapbantu (auxiliary steam).
2.2.7. Coal Handling (Unit Pelayanan Batubara)
Merupakan unityang melayani pengolahan batubara yaitu dari proses bongkar muat kapal (ship unloading) di dermaga, penyaluran ke coalyard sampai penyaluran ke coal bunker.
2.2.8. Ash Handling (Unit Pelayanan Abu)
BAB III
SKEMA KERJA PLTU
Berikut ini skema kerja dari pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) :
1. Air laut dipompa kemudian dialirkan melalui pipa dan masuk ke proses desalinasi Dalam proses ini air laut yang mengandung garam-garam maka akan dipisahkan garamnya, sehingga air yang sudah didesalinasi tidak mengandung garam-garam.
2. Setelah air tidak mengandung garam maka air akan dipompa menuju tanki make up water tank. Setelah dari Make Up water tank kemudian air dipompa menuju Demin Water Tank.
3. Dari demin water tank maka air akan dipompa kemudian melewati kondensor,di dalam kondensor air yang berasal dari water demin tank kemudian akan bercampur dengan air yang berasal dari uap air sisa turbin. 4. Setelah air keluar dari kondensor kemudian air dipompa menuju LP
Heater. LP Heater adalah Low Pressure Heater,fungsinya untuk memanaskan air supaya suhunya layak untuk dip roses di Daerator. Agar proses pelepasan ini berlangsung sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan oleh peralatan yang disebut LP (Low Pressure Heater). Daerator biasanya terletak di lantai atas PLTU,tapi bukan lantai yang paling atas.
6. Sebelum masuk boiler air mengalami beberapa proses pemanasan di HP (High Pressure) Heater. Setelah itu barulah air masuk boiler untuk dilakukan pemanasan lebih lanjut.
7. Setelah air masuk ke dalam Boiler maka air akan dipanaskan sampai terbentuk uap. Untuk menguapkan air tersebut maka dibutuhkan Boiler,boiler tersebut untuk menghasilkan api menggunakan bahan bakar,bahan bakar tersebut bisa berupa batu bara / minyak & gas. Untuk membantu proses pemanasan digunakan juga FDF ( Force Draft Fan),FDF akan menghisap udara luar,udara tersebut kemudian dipanaskan dan udara tersebut akan disemprotkan di sekitar boiler,sehigga pemanasan akan lebih optimum. Dari pemanasan tersebut akan terdapat sisa-sisa pembakaran yang berua gas,gas sisa tersebut akan dibuang melalui cerobong asap.
8. Setelah terbentuk uap,maka uap tersebut masih berupa uap jenuh,uap tersebut tidak akan kuat untuk menghasilkan turbin. Sebelumnya uap tersebut akan disimpan di dalam steam drum yang berfungsi sebagai penampungan uap air sebelum menuju super heater. Supaya uap tersebut bisa menggerakan turbin sehinngga uap akan dialirakan menuju Super Heater. Dalam Super heater uap tersebut akan dihilangkan kadar airnya,sehingga uap tersebut benar-benar kering. Di dalam boiler juga terdapat economizer,economizer berfungsi untuk menyerap gas hasil pemanasan super heater yang akan digunakan untuk memanaskan air pengisi sebelum masuk ke main drum.
9. Setelah itu uap dari Super heater akan mengalir menuju HP Turbin dan kemudian menggerakan turbin tersebut,setelah itu sisa uap akan kembali menuju reheater dalam boiler untuk kembali dipanaskan supaya uapnya kuat untuk menggerakkan LP Turbin.
menghasilkan listrik. Kemudian listrik akan ditampung dan kemudian akan disalurkan.
11. Dari LP Turbin masih terdapat sedikit sisa uap,dari sisa tersebut maka uap air akan dikondensasi oleh kondensor,sehingga akan menjadi cair kembali dan akan digunakan kembali dan ada yang dibuang kembali ke laut.
3.1. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU)
3.1.1. Kelebihan PLTU
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan jenis pembangkit listrik lainnya:
1. Dapat dioperasikan menggunakan berbagai jenis bahan bakar (padat, cair dan gas).
2. Dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi 3. Dapat dioperasikan dengan berbagai mode pembebanan 4. Kontinyuitas operasinya tinggi
5. Usia pakai (life time) relatif lama
3.1.2. Kekurangan PLTU
Listrik Tenaga Uap (PLTU) memiliki beberapa kekurangan / kerugian, diantaranya :
1. Sangat tergantung pada tersedianya pasokan bahan bakar 2. Tidak dapat dioperasikan (start) tanpa pasokan listrik dari luar
3. Memerlukan tersedianya air pendingin yang sangat banyak dan kontinyu
4. Investasi awalnya mahal
