Pembangkit Listrik Tenaga Uap (6)

(1)

TUGAS 3

PENYEDIAAN ENERGI

“Pembangkit Listrik Tenaga Uap”

Nama : Hesty Dzulhijjati Handayani

NIM : 2311111030

Universitas Jenderal Achmad Yani

Jurusan Teknik Kimia

(2)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan

 Mengetahui pengaruh tekanan terhadap efisiensi siklus rankine.

 Membandingkan kebutuhan bahan bakar untuk dikonversi menjadi energi listrik dengan jenis bahan bakar yang divariasikan.

1.2 Batasan masalah

 Bahan bakar yang digunakan untuk dibandingkan adalah Paddy straw dan QrC550.

 Variasi tekanan operasi yang digunakan adalah 10, 20, dan 40 bar.

 Pembakaran dilakukan dengan udara stoikiometri.

 Pembakaran yang dilakukan merupakan reaksi bebas abu.

 Efisiensi boiler yang digunakan adalah hasil perhitungan dari neraca massa pembakaran.

(3)

BAB II

STUDI KASUS

2.1 Komposisi Bahan Bakar

Bahan bakar yang digunakan adalah Paddy Straw dan QrC550 dengan komposisi sebagai berikut :

Tabel 1 Komposisi Paddy Straw Unsur Prosentase Massa

C 35,97

H 5,28

O 43,08

N 0,17

Ash 15,5

Tabel 2 Komposisi QrC550

Unsur Prosentase Massa

C 87,1

H 2,4

O 6,9

N 0,5

Ash 3,10

2.2 Pembakaran bahan bakar

(4)

Tabel 3 Komposisi Paddy Straw yang digunakan dalam perhitungan

Tabel 4 Komposisi QrC550 yang digunakan dalam perhitungan

Unsur Prosentase Massa

C 89,9

H 2,5

O 7,1

N 0,5

Sehingga dapat digambarkan sebagai berikut :

(5)

2.3 Skema PLTU

S

B

30o_C 40 bar

40 bar

Sat. steam 300 o_C

30o_C

P = 10 bar 20 bar 40 bar

C

1 2

3

4

0,5 bar

(6)

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Perhitungan

Berikut adalah hasil perhitungan menggunakan Ms.Excel

Tabel 5 Hasil perhitungan siklus rankine dengan bahan bakar Paddy Straw

P (bar) η (%)

WT/ m.bb (MJ/kg

bb)

m.bb [kg/jam bb] Untuk 10 Mwatt Energi

10 19,39 3,06 11764,5413

20 22,95 3,57 10095,5639

40 26,23 3,99 9014,4487

Tabel 6 Hasil perhitungan siklus rankine dengan bahan bakar QrC550

P (bar) η (%)

WT/ m.bb (MJ/kg

bb)

m.bb [kg/jam bb] Untuk 10 Mwatt Energi

10 19,39 6,61 5449,911

20 22,95 7,70 4676,759

40 26,23 8,62 4175,934

3.2 Grafik

(7)

8 13 18 23 28 33 38 43

Gambar 2 Grafik hubungan antara tekanan operasi dengan efisiensi siklus rankine

0.1500 0.1700 0.1900 0.2100 0.2300 0.2500 0.2700 8800

Efisiensi vs Kebutuhan Bahan Bakar untuk 10 MW (Paddy Straw)

Efisiensi vs Kebutuhan Bahan Bakar untuk 10 MW (QrC550)Ƞ

K

Gambar 3 Grafik hubungan antara efisiensi siklus dengan kebutuhan bahan bakar untuk menghasilkan energy listrik 10 MW

(8)

10 40

Paddy Straw QrC550 _P(bar)

Kebutuhan Bahan Bakar untuk 10 MW (kg/jam)

Gambar 4 Diagram perbandingan antara kebutuhan bahan bakar paddy straw

dengan QrC550 untuk menghasilkan energi listrik 10 MW

3.3 Pembahasan

Dari hasil perhitungan dapat diketahui bahwa tekanan mempengaruhi efisiensi dari siklus rankine. Semakin besar tekanan maka efisiensi siklus semakin besar (dapat dilihat pada gambar 2) karena berdasarkan buku termodinamika teknik jilid 2, semakin besar tekanan maka temperatur rata-rata penambahan energy melalui proses perpindahan kalor akan meningkat. Meningkatnya temperatur rata-rata penambahan energi tersebut membuat efisiensi siklus meningkat. Jika efisiensi siklus semakin besar maka jumlah energi listrik yang dapat dihasilkan turbin pun semakin besar (dapat dilihat pada tabel 5 dan tabel 6).

Meningkatnya efisiensi juga mempengaruhi kebutuhan bahan bakar. Semakin besar efisiensi siklus maka kebutuhan bahan bakar semakin kecil (dapat dilihat pada gambar 3).

(9)

dikarenakan komposisi unsur C dan N dalam QrC550 lebih banyak dibandingkan dengan unsur C dan N dalam Paddy Straw.

3.4 Kesimpulan

Kesimpulan dari tugas ini adalah :

 Semakin besar tekanan maka efisiensi siklus rankine semakin besar sehingga kebutuhan bahan bakar semakin kecil.

(10)

LAMPIRAN

CONTOH PERHITUNGAN

1. Menghitung Neraca Massa Pembakaran

(11)

O : yO1 x M1

F3 = 19,8473 kmol/jam

yCO₂,3 . F3 = 3,55 yCO₂,3 = 0,1789

yH₂O,3 . F3 = 3,1 yH₂O,3 = 0,1562

yN₂,3 = 1- 0,1782 – 0,1570 = 0,6649

2. Menghitung Efisiensi Boiler

(12)

 Cpfg = (0,1789 x 19,0223) + (0,6649 x 29,4119) = 22,9596 J/mol.K

 HHV = (0,3536 x FC) + (0,1559 x VM) + (0,0078 x ASH)

= 15,6273 MJ/kg = 15627,3 kJ/kg

 λ = 2400 kJ/kg

26,4885 x (300-25) = 1057,41 kJ/ kg.bb

 ML =

(

Cpuapair

rugi−rugi panas

(

m_fuelx LHV

)

−(_¿)

(13)

Hin = 125,7 kJ/kg

4. Perhitungan pada Boiler dalam siklus Rankine

Hin = 125,7 kJ/kg Hout = 2800,3 kJ/kg QB = (ṁ Hout – Hin)

= 533,4319 (2800,3 – 125,7) = 1426716,9400kJ/jam

5. Perhitungan pada Superheater dalam siklus Rankine

Hin = 2800,3 kJ/kg Hout = 2962 kJ/kg QS = (ṁ Hout – Hin)

Sat.steam 40 bar

300o_C

(14)

= 86255,9370 kJ/jam

6. Perhitungan pada Turbin dalam siklus Rankine

Turbin dianggap isentropi maka S3 = S4 S3 = 6,3642 kJ/kg.K

S3 = S4 = x. Ss + (1-x) Sw

6,3642 = x. 7,5858 + (1-x) 1,0990 x = 0,8117

Hmix = H4 = x. Hs + (1-x) Hw

= 0,8117 (2647,1) + (1-0,8117)343,8 = 2213,3405 kJ/kg

WT = (ṁ Hout – Hin)

= 533,4319 (2213,3405 – 2962) = 399358,8668 kJ/jam

7. Perhitungan pada Pompa dalam siklus Rankine

WP

=

ṁx x ∆_Ƞ P

P

=

533,4319x0,001004x(40−10)x105

0,85

= 2488804,9408 J/jam = 2488,8049 kJ/jam

(15)

Ƞrankine = WT−WP QB+QS

= 399358,8668−2488,8049

1426716,9400+86255,9370 = 0,2623 = 26,23%

9. Perhitungan bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan listrik 10 Mwatt

10 Mwatt = x ṁ 0,001109 = 9014,4487 kg/jamṁ