BAB I BAB I
PENDAHULUAN PENDAHULUAN
1.1
1.1 Latar BelakangLatar Belakang
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) berbahan
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) berbahan bakar batubara banyak digunakanbakar batubara banyak digunakan karena tingkat efisiensinya yang baik dan penggunaan bahan bakar yang ekonomis. Pada karena tingkat efisiensinya yang baik dan penggunaan bahan bakar yang ekonomis. Pada PLTU untuk mengerakkan turbin digunakan uap hasil penguapan air di
PLTU untuk mengerakkan turbin digunakan uap hasil penguapan air di boiler boiler . Untuk. Untuk menghasilkan uap air dibutuhkan air dengan jumlah
menghasilkan uap air dibutuhkan air dengan jumlah yang banyak.yang banyak.
Boiler berfungsi untuk untuk menghasilkan steam. Prinsip kerja boiler proses Boiler berfungsi untuk untuk menghasilkan steam. Prinsip kerja boiler proses perubahannya
perubahannya dilakukan dilakukan dengan dengan cara cara mengalirkan mengalirkan air air umpan umpan kedalam kedalam ketel ketel kemudiankemudian dipanasi oleh furnace menggunakan bahan bakar batubara . Dari hasil tersebut didapat dipanasi oleh furnace menggunakan bahan bakar batubara . Dari hasil tersebut didapat uap basah yang kemudian dikeringka oleh superheater menghasilkan uap kering yang uap basah yang kemudian dikeringka oleh superheater menghasilkan uap kering yang digunnakan untuk menggerakkan turbin.
digunnakan untuk menggerakkan turbin.
Dari proses tersebut dapat dihitung kehilangan energi yang berpengaruh terhadap Dari proses tersebut dapat dihitung kehilangan energi yang berpengaruh terhadap efisiensi boiler.
efisiensi boiler.
1.2
1.2 Waktu dan Tempat kerja praktekWaktu dan Tempat kerja praktek
Kerja praktek ini dilaksanakan pada PT. PLN (Persero) Pembangkitan Sumbagsel Kerja praktek ini dilaksanakan pada PT. PLN (Persero) Pembangkitan Sumbagsel Sektor Pembangkitan Tarahan yang berada di Jln. Lintas Sumatera KM. 15, Tarahan Sektor Pembangkitan Tarahan yang berada di Jln. Lintas Sumatera KM. 15, Tarahan Kabupaten Lampung Selatan, Lampung. Adapun kerja praktek ini dilaksanakan sejak 15 Kabupaten Lampung Selatan, Lampung. Adapun kerja praktek ini dilaksanakan sejak 15 Juli sampai 23 Agustus 2013.
Juli sampai 23 Agustus 2013.
1.3 Tujuan 1.3 Tujuan
Penulisan laporan
Penulisan laporan kerja praktek kerja praktek ini bertujuan ini bertujuan sebagai salah sebagai salah satu syarat untuksatu syarat untuk memenuhi mata kuliah kerja praktek.
memenuhi mata kuliah kerja praktek.
1.4 Manfaat 1.4 Manfaat
Manfaat dari penulisan Laporan Kerja Praktek ini adalah untuk mengetahui Manfaat dari penulisan Laporan Kerja Praktek ini adalah untuk mengetahui efisiensi
BAB II BAB II
TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN
2.1
2.1 Sejarah Berdirinnya PLTU TarahanSejarah Berdirinnya PLTU Tarahan
Pembangunan fisik PLTU ini dimulai sejak tahun 2001. Kemudian diteruskan pada Pembangunan fisik PLTU ini dimulai sejak tahun 2001. Kemudian diteruskan pada tahapan pembangunan sipil yang resmi mulai dilakukan pada tanggal 15 September 2004 tahapan pembangunan sipil yang resmi mulai dilakukan pada tanggal 15 September 2004 yaitu pemancangan tiang pertama secara simbolik oleh Wakil Gubernur Lampung Syamsurya yaitu pemancangan tiang pertama secara simbolik oleh Wakil Gubernur Lampung Syamsurya Ryacudu didampingi Direktur Pembangkit PLN Pusat Ali Herman
Ryacudu didampingi Direktur Pembangkit PLN Pusat Ali Herman Ibrahim.Ibrahim.
Pembangunan PLTU Tarahan ini merupakan kebijakan Pemerintah Indonesia yang Pembangunan PLTU Tarahan ini merupakan kebijakan Pemerintah Indonesia yang ditindaklanjuti oleh PT.PLN (Persero) supaya mengembangkan pembangkit listrik
ditindaklanjuti oleh PT.PLN (Persero) supaya mengembangkan pembangkit listrik nonnon-BBM-BBM dengan memanfaatkan batu bara berkalori rendah. Untuk kebutuhan bahan bakar batu bara, dengan memanfaatkan batu bara berkalori rendah. Untuk kebutuhan bahan bakar batu bara, PT.PLN (Persero) mengadakan kontrak pembelian dengan PT. Bukit As
PT.PLN (Persero) mengadakan kontrak pembelian dengan PT. Bukit As am supaya menyuplaiam supaya menyuplai batubara
batubara untuk PLTU untuk PLTU Tarahan Tarahan dengan pertdengan pertimbangan lokasiimbangan lokasi stockpile stockpile batu bara yang berasal batu bara yang berasal dari tambang terbuka Tanjung Enim berdekatan dengan P
dari tambang terbuka Tanjung Enim berdekatan dengan P LTU tarahan.LTU tarahan.
Gambar
Gambar 1.2 1.2 PLTU PLTU TarahanTarahan
Proyek ini dibiayai oleh JBIC ODA LOAN No. IP-486 dengan alokasi sebesai 6,41 Proyek ini dibiayai oleh JBIC ODA LOAN No. IP-486 dengan alokasi sebesai 6,41 milyar JPY dan 176,97 juta USD, dana pendamping dari pemerintah RI (APBN) dan APLN milyar JPY dan 176,97 juta USD, dana pendamping dari pemerintah RI (APBN) dan APLN senilai 332,85 milyar diluar biaya perolehan tanah dan pekerjaan persiapan.
Energi
Energi yang yang terbangkitkan terbangkitkan selanjutnya selanjutnya ditransfer ditransfer melalui melalui jaringan jaringan transmisi transmisi 150 150 KVKV ke Gardu Induk (GI) New Tarahan lalu didistribusikan ke Gardu Induk (GI) Kalianda, Gardu ke Gardu Induk (GI) New Tarahan lalu didistribusikan ke Gardu Induk (GI) Kalianda, Gardu Induk (GI) Sribawono.
Induk (GI) Sribawono.
PLTU Tarahan dibangun dengan tahap-tahap pembangunan, sebagai berikut : PLTU Tarahan dibangun dengan tahap-tahap pembangunan, sebagai berikut : 1.
1. Site Preparation Work Site Preparation Work : November 2001 : November 2001 2.
2. Civil, Chimney and High Voltage Switch Yard Civil, Chimney and High Voltage Switch Yard : Januari 2004 : Januari 2004 3.
3. Turbine, Generator and AuxiliaryTurbine, Generator and Auxiliary : April 2004 : April 2004 4.
4. Coal, Limestone and Ash Handling Coal, Limestone and Ash Handling : April 2004 : April 2004 5.
5. Steam Generator and AuxiliariesSteam Generator and Auxiliaries : Juli 2004 : Juli 2004 6.
6. Engineering Service Engineering Service : Juli 2007 : Juli 2007
Tahap-tahap pengoperasian PLTU Tarahan adalah sebagai berikut : Tahap-tahap pengoperasian PLTU Tarahan adalah sebagai berikut : 1.
1. Unit 3Unit 3
--
First oil firing First oil firing : : 01 01 Agustus Agustus 20072007--
First Synchronization First Synchronization : : 20 20 September September 20072007--
Reliability run test start Reliability run test start : : 23 23 November November 20072007--
Reliability run test finish Reliability run test finish : : 23 23 Desember Desember 20072007--
Serah Terima Operasi (STO) Serah Terima Operasi (STO) : 26 Desember 2: 26 Desember 20070072.
2. Unit 4Unit 4
--
First oil firing First oil firing : : 21 21 April April 20072007--
First Synchronization First Synchronization : : 06 06 Juni Juni 20072007--
Reliability run test start Reliability run test start : : 13 13 September September 20072007--
Reliability run test finish Reliability run test finish : : 13 13 Desember Desember 20072007--
Serah Terima Operasi (STO) Serah Terima Operasi (STO) : 14 Desember 2: 14 Desember 2007007Pembangunan PLTU Tarahan ini merupakan kebijakan Pemerintah Indonesia yang Pembangunan PLTU Tarahan ini merupakan kebijakan Pemerintah Indonesia yang ditindak lanjuti oleh PT. PLN (Persero) supaya mengembangkan pembangkit listrik ditindak lanjuti oleh PT. PLN (Persero) supaya mengembangkan pembangkit listrik non-BBM dengan memanfaatkan batubara berkalori rendah. Untuk memenuhi bahan bakar BBM dengan memanfaatkan batubara berkalori rendah. Untuk memenuhi bahan bakar batubara,
batubara, PT. PT. PLN PLN (Persero) (Persero) mengadakan mengadakan kontrak kontrak pembelian pembelian dengan dengan PT. PT. BA BA (Bukit (Bukit Asam)Asam) supaya menyuplai batubara untuk PLTU Tarahan dengan pertimbangan lokasi
supaya menyuplai batubara untuk PLTU Tarahan dengan pertimbangan lokasi stockpile stockpile batubara yang berasal dari tambang terbuka dengan PL
2.2 Lokasi dan Tata Letak
Pusat Listrik Tenaga Uap Tarahan unit 3 dan 4 berkapasitas 2 x 100 MW berlokasi di Desa Rangai Tri Tunggal (Desa Tarahan), Kecamatan Ketibung, Kabupaten Lampung selatan, Provinsi Lampung, terletak di tepi Teluk Lampung yang berjarak 15 km dari pusat Kota Bandar Lampung ke arah Timur. Lahan seluas 62,84 Ha digunakan untuk Power Plant, Intake, Discharge, dan Base Camp.
Gambar 1.2 Peta lokasi PLTU Tarahan
2.3 Jumlah Karyawan
Jumlah karyawan pada PLTU Tarahan yaitu sebagai berikut:
Nomor Bagian Kebutuhan Eksisting
1. 2. 3. 4. 5. SDM dan ADM Enjiniring Coal & Ash
Operasi Pemeliharaan 39 15 22 53 36 11 5 9 34 16 Jumlah 165 75
2.4 Visi dan Misi Perusahaan
Visi
Menjadi instalasi pembangkit yang handal, efisien, dan aman berbasis teknologi informasi didukung oleh sumber daya berkualitas dalam suasana kerja yang SIPP (saling percaya, integritas, peduli, pembelajar.
Misi
Misi dari PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Tarahan adalah : Memenuhi kebutuhan daya system kelistrikan Sumatera pada umumnya, dan system Lampung pada khususnya secara maksimal, memberikan manfaat secara social dan ekonomi kepada masyarakat di Lampung pada umumnya dan sekitar instalasi pada khususnya secara berkesinambungan.
2.5 Deskripsi Teknis
PLTU Tarahan Unit 3 dan 4 menggunakan bahan bakar batubara dari terminal batubara yang dioperasikan oleh PT. Bukit Asam. Batubara ditransportasikan dari terminal batubara melalui Belt Conveyor melintasi jalan lintas Sumatera menuju coal silo di area pembangkit sebelum ditransfer keruang bakar boiler .
PLTU Tarahan memanfaatkan Teknologi Boiler CFB (Circulating Fluidized Bed) dengan kapasitas produksi uap per unit 400 ton/jam untuk memutar turbin generator pada pembeban 100 MW. Konsumsi batubara untuk kapasitas tersebut berkisar 50 ton/jam
oleh Bag Filter dengan efisiensi 99,95%. Abu dari Bag Filter dan Bottom Furnace Boiler selanjutnya dikumpulkan di Ash Disposal Area seluas ± 11 Ha.
Umumnya PLTU batubara akan berkaitan dengan hasil pembakaran batubara dan polutan dalam flue gas yang mengandung SO2, NOx, dan partikulat. Partikulat berupa abu disaring dengan alat Bag Filter . NOx direduksi dengan Low Temperatur Firing dalam furnace CFB, sedangkan SO2 direduksi dengan injeksi limestone (CaCO3) ke dalam funace CFB selama proses pembakaran batubara pada temperatur 850°C untuk mengikat SO2. Flue Gas setelah melewati Bag filter disalurkan ke Chimney (cerobong) setinggi 150 m yang berfungsi untuk sebagai pendispersi flue gas sehingga batas emisi flue gas yang dibuang ke lingkungan sesuai dengan Keputusan Menteri Ne gara Lingkungan Hidup No. 13 Tahun 1995 tanggal 7 Maret 1995 mengenai Baku Mutu Emisi untuk PLTU Berbahan Bakar Batubara (Berlaku Efekitf Tahun 2000) yaitu: Total Partikel < 150 mg/m3,SO2< 750 mg/m3, NO2< 850 mg/m3.
2.4.1 Teknologi Terapan A. Teknologi Boiler CFB.
CFB adalah teknologi boiler yang menggunakan sistem pembakaran bersikulasi melalui 3 (tiga) peralatan utama, yaitu :
1. Furnace: Ruang pembakaran.
2. Cyclone: Ruang pemisah antara flue gas dan batubara yang belum terbakar berdasarkan beda berat jenis.
3. Backpass: Pemanfaatan kalori dari flue gas
B. Teknologi Ramah Lingkungan
Proyek PLTU Tarahan dibangun dengan konsep yang ramah lingkungan karena memiliki:
1. Waste Water Treatment Plant : Berfungsi untuk mengelola limbah cair sehingga aman dibuang ke lingkungan
2. Ash H andli ng System : Berfungsi untuk mengelola limbah abu sehingga tidak mencemari lingkungan.
3. CF B System: Sistem boiler yang menyirkulasi batu bara yang belum terbakar di furnace sehingga pembakaran lebih sempurna
C. DiverifikasiEnergi Primer (Non-BBM danGas )
PT.PLN (Persero) dan pemerintahan sedang melakukan diverifikasi energi primer dengan menggunakan bahan bakar non-BBM dan gas. Oleh karena itu, maka PLTU Tarahan ini mendesain intuk menggunakan batu bara.
D. Teknologi Operasional Berbasis Program Komputer.
PLTU Tarahan Telah menggunakan sistem komputerialisasi untuk memudahkan pengoperasian, pengawasan, pengaturan dari PLTU Tarahan ini.
2.6 Sistem Manajemen Perusahaan
PLTU Sektor Pembangkitan Tarahan memiliki sistem manajemen perusahaan yang dipimpin oleh seorang manajeer yang membawahi 5 Asisten Manajer dengan tugas dan tanggung jawab dengan menkoordinir Supervisor dari bidang masing-masing. Untuk kesluruhan bidang saling menunjang dalam pelaksanaan tugas dengan sikap profesional. Adapun gambaran bidang dan sub-bidang masing-masing dalam sistem manajemen PLTU Tarahan.
2.6.1 Bidang SDM dan Administrasi
Secara umum tugas bidang SDM dan Adminstrasi meliputi kegiatan yang berhubungan dengan kepegawaian, keuangan perusahaan, kegiatan pelatihan calon pegawai, dan hal lain yang menunjang sistem kepegawaian dan sumber daya manusia.
Bidang ini terbagi atas : a. Sekretariat umum
b. Anggaran dan Keuangan (finansial) c. Akutansi
d. Perbekalan
2.6.2 Bidang Operasi
Bidang ini berperan dalam pelaksanaan kegiatan produksi, khususnya untuk menjalankan peralatan sistem. Pembagian pada bidang operasi pada pelaksanaan di lokal dan ruang kontrol dengan pembagian yaitu :
a. Operasi Shift A b. Operasi Shift B c. Operasi Shift C d. Operasi Shift D e. Analisa Kimia 2.6.3 Bidang Pemeliharaan
Bidang pemeliharaan bertugas memperbaiki dan merawat komponen peralatan sistem, sehingga kinerja sistem dijaga agar tidak menurun dan umur penggunaan peralatan lebih lama. Pada PLTU Tarahan, bidang pemeliharaan terbagi atas :
a. Pemeliharaan Boiler b. Pemeliharaan Turbin
c. Pemeliharaan Control dan Instrument d. Pemeliharaan Listrik
2.6.4 Bidang Enginering
Bidang ini bertugas mengevaluasi laporan dan hasil kerja dari bagian operasi dan pemeliharaan untuk memantau keadaan pembangkit harus diperbaiki secara total. Sub bidang pada Enginering adalah :
a. Enginering Perencanaan Evaluasi dan Operasi b. Enginering Pemeliharaan
c. Enginering Kerja
d. Enginering Keselamatan Kerja dan Lingkungan e. Enginering Teknologi Informasi
2.6.5 Bidang Coal dan Ash Handling
Bidang Coal dan Ash Handling berperan dalam pengadaan bahan bakar utama yaitu batubara, yang disuplai dari PT. Bukit Asam dan sisa material buangan pembakaran.
Bidang ini juga dilengkapi dengan pemeliharaan yang bertugas untuk memelihara serta memperbaiki alat-alat yang ada di bagian sistem Coal & Ash Handling.
Bidang ini terbagi atas :
a. Operasi Coal & Ash Handling b. Pemeliharaan Coal Handling
c. Pemeliharaan Ash Handling d. Pengelolaan Bahan Bakar
2.6.6 Keselamatan Kerja dan Lingkungan
Keselamatan kerja dan lingkungan dibagi atas dua sub-bidang, yaitu :
1. Keselamatan Kerja
PLTU Tarahan merupakan pembangkit listrik thermal yang menempatkan keselamatan kerja sebagai prioritas utama dan sasaran utamanya adalah mencegah bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada setiap pekerjaan di plant . Penekanan akan keselamatan dan keamanan kerja adalah hal utama yang dikerjakan oleh bagian K3 ini.
2. Perlindungan Lingkungan
Bagian ini memonitor dampak lingkungan dari kegiatan produksi PLTU Tarahan serta melaporkan ke pemerintah secara berkala yaitu air, udara maupun limbah padat seperti abu.
Secara umum program keselamatan kerja dan lingkungan yang dilaksanakan di PLTU Tarahan sebagai berikut :
2. Program perlindungan lingkungan perusahaan dan sekitar. 3. Program kesehatan dan pertolongan pertama pada kecelakaan.
2.7 Bahan Bakar
2.7.1 Bahan Bakar Utama
Bahan bakar utama yang digunakanu oleh PLTU Tarahan adalah batubara berkalori rendah yang mengadakan kontrak pembelian dengan PT. Bukit Asam sebagai penyuplai batubara untuk PLTU Tarahan dengan pertimbangan lokasi stockpile batu bara yang berasal dari tambang terbuka Tanjung Enim berdekatan
dengan PLTU tarahan.
Batu bara atau batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisis unsur memberikan rumus formula empiris seperti C137H97O9 NS untuk bituminus dan C240H90O4 NS untuk antrasit.
Komponen
–
komponen dalam Batubaraa. Secara kimia batubara tersusun atas tiga komponen utama, yaitu :
1. Air yang terikat secara fisika dan dapat dihilangkan pada suhu sampai 105o C disebutMoisture ;
2. Senyawa batubara ataucoal substance atau coal matter ;
3. Zat mineral atau min er al matter
Kandungan air total (total moisture) adalah keseluruhan jumlah kandungan air berbagai jenis yang terdapat dalam sampel batubara yang diambil. Pada prinsipnya, hal ini dihitung dari jumlah penurunan berat pra pengeringan (pre-drying loss) pada temperatur 35ºC ditambah penurunan
berat pengeringan panas pada 107±2ºC. Kandungan air di dalam batubara dapat dibagi menjadi dua jenis:
Pertama adalah inherent moisture atau residual moisture, yaitu air yang terserap ke dalam batubara manakala batubara berada dalam kesetimbangan kelembaban dengan udara bebas.
Kedua adalah surface moisture atau hygroscopic moisture (uap air higroskopis), yaitu air yang terserap dan menempel pada batubara oleh adanya proses sekunder, misalnya dari air tanah, air penyiraman saat penambangan, air yang dipakai untuk hydraulic mining , air pada proses preparasi batubara, air hujan, dan sebagainya.
Jumlah kandungan kedua jenis air di dalam batubara inilah yang disebut dengan kandungan air total (total moisture).
c. Zat Mineral (abu (ash) dan inorganic volatile matter )
Dilihat dari proses kejadiannya, kandungan abu pada batubara dapat dibagi menjadi kandungan abu bawaan (inherent ash) dan kandungan serapan.
Kandungan Abu Bawaan: Kandungan abu bawaan diperoleh dari abu yang terkandung pada tumbuh-tumbuhan yang menjadi batubara, jumlahnya sedikit, dan sulit untuk diambil melalui proses pemisahan. Pada batubara kilap (bright coal) atau vitrite yang berasal dari proses pembatubaraan zat kayu pada tumbuhan, jumlah kandungan abunya sedikit. Abu ini diduga merupakan abu bawaan (inherent ash) yang banyak mengandung kapur dan mineral alkali (basa), sedangkan kandungan asam silikat dan alumina-nya sedikit. Di sisi lain, batubara kusam (dull coal) yang berupa durite (atau durain) dan fusite (atau fusain) berasal dari serpihan kayu, kulit pohon, serbuk bunga, spora dan lain-lain yang
bercampur dengan lumpur dan pasir, lalu tersedimentasi dan mengalami proses pembatubaraan. Karena itu, kandungan abunya banyak.
Kandungan Abu Serapan: Kandungan abu serapan terjadi akibat adanya intrusi lumpur dan pasir saat tetumbuhan tersedimentasi. Atau bisa pula terjadi setelah proses pembatubaraan berlangsung, dimana akibat
adanya retakan dan sebagainya, menyebabkan lumpur dan pasir ikut tercampur masuk (intrusi). Abu jenis ini terdistribusi secara tidak merata di dalam batubara, dan banyak mengandung zat-zat seperti batu lanau (shale), pirit, gipsum, silikat, karbonat, sulfat dan sebagainya, dimana kandungan
asam silikat dan alumina-nya banyak. d. Senyawa Batubara atau Coal Matter
Senyawa terdiri dari organic volatile matter dan fixed carbon. a. Organic volatile matter , kebanyakan tersusun dari:
• gas-gas yang dapat dibakar seperti hidrogen, karbon.
• Uap yang dapat mengembun seperti tar dengan sedikit
gas tidak dapat dibakar, uap seperti karbondioksida dan air, yang terbentuk dari penguraian senyawa karbon secara termis.
Bila batubara memiliki kandungan zat terbang yang tinggi, maka sifat penyalaan (ignition) dan pembakaran (combustion)-nya pun baik. Akan tetapi, hal ini juga mengandung resiko swabakar (spontaneous combustion) yang tinggi
b. Fixed Carbon, merupakan bagian dari residu yang tersisa setelah moisture dan volatile matter dihilangkan.
Fixed carbon dapat dibakar, terdiri dari carbon, hidrogen, oksigen, sulfur dan nitrogen.
Kandungan karbon tetap didapatkan dari analisis tak langsung, dan dihitung dari persamaan berikut. Dari sisa pembakaran, setelah hasilnya dikurangi dengan kandungan abu, maka hasilnya inilah yang berupa nilai karbon tetap.
Fixed Carbon (%) = 100
–
{Water (%) + Ash (%) + V.M. (%)}Antara kandungan zat terbang dan karbon tetap terdapat korelasi yang saling berlawanan, dalam arti bila kandungan zat terbang naik, maka nilai karbon tetap akan turun, dan demikian sebaliknya. Secara umum, bila tingkat pembatubaraan semakin tinggi, maka kandungan zat terbang akan semakin
turun; sebaliknya, nilai karbon tetap akan bertambah. e. Sifat-sifat yang lain dari batubara
Beberapa sifat batubara bahan bakar yang penting antara lain ialah
Nilai Panas ( specific energy)
Suhu Leleh Abu (ash fusion temperature, ash composition)
Kekerasan batubara (hardgrove grindability index, abrasion index) Sifat Batubara Kokas (coking coal )
2.7.1.1 Umur batu bara
Pembentukan batu bara memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi pada era-era tertentu sepanjang sejarah geologi. Zaman Karbon, kira-kira 340 juta
tahun yang lalu (jtl), adalah masa pembentukan batu bara yang paling produktif dimana hampir seluruh deposit batu bara (black coal ) yang ekonomis di belahan bumi bagian utara terbentuk.
Pada Zaman Permian, kira-kira 270 jt, juga terbentuk endapan-endapan batu bara yang ekonomis di belahan bumi bagian selatan, seperti Australia, dan berlangsung terus hingga ke Zaman Tersier (70 - 13 jtl) di berbagai belahan bumi lain.
Hampir seluruh pembentuk batu bara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batu bara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:
Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel
tunggal. Sangat sedikit endapan batu bara dari perioda ini.
Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan
dari alga. Sedikit endapan batu bara dari perioda ini.
Pteridofita, umur Devon Atas hingga Karbon Atas. Materi utama
pembentuk batu bara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga
Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batu bara Permian seperti di Australia, India dan
Afrika.
Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan
modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.
2.7.1.3 Kelas dan jenis batu bara
Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus,
sub-bituminus, lignit dan gambut.
Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan
(luster ) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.
Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10%
Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh
karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.
Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang
mengandung air 35-75% dari beratnya.
Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang
paling rendah.
2.7.1.4 Pembentukan batu bara
Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batu bara disebut dengan istilah pembatu baraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang terjadi, yakni:
Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman
terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material organik serta membentuk gambut.
Tahap Malihan atau Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit
menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.
Tabel 1 : Spesifikasi Batubara PLTU Tarahan
NO FUEL ANALYSYS Wt, % wet SPECIFIED COAL (Ultimate Analysis) WORST COAL 1 CARBON, C 51.4 50.7 2 HYDROGEN, H 3.5 3.45 3 OXYGEN, O 11.1 10.95 4 NITROGEN, N 0.5 0.49 5 SULFUR, S 0.5 0.49 6 MOISTURE, H2O 27 28 7 ASH 6 5.92
8 HHV, Kcal/Kg 4900 4833 9 VOLATILES 31.8 31.8 10 HARDGROVE GRINDABILITY INDEX 47-57 11 SIZE DISTRIBUTION < 50 mm (%) 92.00-94.00 90.00 - 96.00 <2.38 mm (%) 38.00-42.00 35.00 - 45.00 Sumber : Design and Operation Manual by Alstom Power
2.7.2 Bahan Bakar dan Bahan Penunjang Lainnya
Proses produksi juga memerlukan bahan- bahan penunjang, bahan-bahan tersebut berperan dalam unit proses untuk membantu kelancaran proses yang berlangsung. Bahan-bahan penunjang yang digunakan yang digunakan dalam proses produksi yaitu sebagai berikut:
a. Batu Kapur
Konsumsi batu kapur (limestone) yang diinjeksikan kedalam furnace adalah 1 ton/hour untuk setiap unit. Fungsi dari batu kapur ini sebagai pereduksi SO2 yang dihasilkan dari pembakaran batubara.
b. Pasir Kuarsa
Pasir kuarsa dikenal dengan nama pasir putih yang merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama, seperti kuarsa dan feldspar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, CaO, MgO, dan K 2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya.
c. HSD (High Speed Diesel)
HSD biasa digunakan pada saat pembakaran atau penyalaan pertama kali. Minyak solar adalah bahan bakar jenis distilat berwarna kuning kecoklatan yang jernih.
Penggunaan minyak solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin diesel dengan putaran tinggi (diatas 1.000 RPM), yang juga dapat dipergunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung dalam dapur-dapur kecil, yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih. Minyak solar ini biasa disebut juga Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel.
Specifikasi
NO Karakteristik UNIT Batasan Metode
Uji ASTM/lain
MIN MAX ASTM IP
1 Angka Setana 45 - D-613
2 Indeks Stana 48 - D4737
3 Berat Jenis pada 15 0 C Kg/m3 815 870 D-1298 /
D-4737
4 Viskositas pada 40 0 C Mm2/sec 2.0 5.0 D-445
5 Kandungan Sulfur % m/m - 0.35 D-1552
6 Distilasi : T95 °C - 370 D-86
7 Titik Nyala °C 60 - D-93
8 Titik Tuang oC - 18 D-97
9 Karbon Residu merit - Kelas I D-4530
10 Kandungan Air Mg/kg - 500 D-1744
11 Biological Grouth - Nihil
12 Kandungan FAME % v/v - 10
13 Kandungan Metanol & Etanol
% v/v Tak Terdeteksi D-4815
14 Korosi bilah tembaga Merit - Kelas I D-130
15 Kandungan Abu % m/m - 0.01 D-482
16 Kandungan Sedimen % m/m - 0.01 D-473
17 Bilangan Asam Kuat mgKOH/gr - 0 D-664
18 Bilangan Asam Total mgKOH/gr - 0.6 D-664
20 Penampilan Visual - Jernih dan terang
21 Warna No.ASTM - 3.0 D-1500
2.8 Proses Produksi
Dari flow diagram PLTU Tarahan ini terdiri dari proses sirkulasi air, sirkulasi uap, sirkulasi udara dan sirkulasi gas.
Gambar 3.1 Proses Flow Diagram PLTU Tarahan
- Sirkulasi Air
Air adalah fluida kerja yang diisikan ke boiler menggunakan pompa air pengisi (BFP) melalui economizer dan ditampung dalam boiler drum.
Sirkulasi air di dalam boiler adalah air dari boiler drum turun melalui downcomer kemudian masuk ke dalam tube-tube pemanas (riser ). Di dalam riser air mengalami pemanasan sehingga mendidih kemudian naik kembali ke boiler drum. Di dalam boiler drum air dan uap berpisah.
Sirkulasi air pendingin condenser dimulai dari Seawater intake disaring di US Filter , kemudian dipompakan oleh Cooling Water Pump (CWP), kemudian disaring lagi Derbis Filter . selanjutnya masuk ke kondensor untuk mengkondensasikan uap dalam kondensor. Outlet nya terbagi 2, yang satunya langsung masuk ke Primary Cooling Water Booster Pump (PCWBP) sebagai pendingin Closed Cooling water dan yang satunya masuk ke Discharge Stanel . Setelah kembali selesai mendinginkan mesin, aliran yang ke PCWBP kembali ke
aliran outlet dari kondensor menuju Discharge Stanel untuk selanjutnya dikembalikan ke laut.
- Sirkulasi Uap
Uap yang ada di dalam boiler drum dalam kondisi jenuh kemudian dialirkan ke Superheater I, Superheater II, kemudian Finishing Superheater . Uap keluaran dari Finishing Superheater kemudian masuk ke turbin untuk memutar turbin. Putaran turbin inilah yang kemudian juga memutar generator hingga menghasilkan listrik.
Pada Superheater uap dipanaskan dengan menggunakan gas hasil pembakaran dari ruang bakar ( furnace). Uap sisa setelah memutar turbin kemudian masuk ke condenser . Di dalam condenser uap mengembun dan menjadi air kembali, air keluaran dari condenser disalurkan ke Low pressure Heater dengan menggunakan Condensate Pump kemudian ke Deaerator dan High Pressure Heater . Air keluaran High Pressure Heater kemudian menuju Economizer dan disalurkan kembali ke Boiler drum. Itulah mengapa proses PLTU disebut proses tertutup.
- Sirkulasi Udara
Udara berfungsi sebagai proses pembakaran bahan bakar sehingga disebut sebagai udara pembakaran. Udara berasal dari atmosfir dihisap oleh Secondary Air Fan dan Primary Air Fan kemudian dialirkan ke Air Heater dan didistribusikan ke furnace untuk proses pembakaran.
Peralatan yang berada di dalam Sirkulasi udara yaitu Secondary Air Fan, Primary Air Fan dan Air Heater. Secondary Air Fan berfungsi sebagai pemasok udara pembakaran. Primary Air Fan berfungsi sebagai udara primer yang dihabiskan untuk menjaga material bed dan batubara tetap melayang dalam furnace. Sedangkan Air heater berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran
dengan menggunakan gas buang ( flue gas). - Sirkulasi Gas
Untuk Sirkulasi gas, gas panas hasil pembakaran atau disebut gas buang ( flue gas) berfungsi sebagai sumber energi panas. Gas panas dari ruang bakar dialirkan ke pipa-pipa Superheater , kemudian Economizer dan Air Heater . Dari air heater gas
dihisap oleh ID Fan kemudian menuju ke bag house untuk dipisahkan partikulat abunya untuk selanjutnya dibuang ke atmosfir melalui cerobong.
2.9 Utilitas
2.9.1 Chlorination Plant
Chorination Plant merupakan sebuah unit yang memproduksikan sodium hypocloride (NaOCl). Sodium Hypocloride ini berasal dari reaksi elektrolisis antara Natrium Clorida (NaCl) yang terkandung dalam Air (H2O) dan kemudian diberi electron yang berasal dari arus DC.
Elektrolisis adalah peristiwa penguraian elektrolit dalam sel elektrolisis oleh arus listrik. Prinsip dasar elektrolisis adalah mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Reaksi elektrolisis merupakan reaksi tidak spontan karena melibatkan energi listrik dari luar. Reaksi elektrolisis berlangsung di dalam sel elektrolisis yang terdiri dari 1 jenis larutan/leburan elektrolit dan memiliki 2 macam elektrode yaitu:
a. Elektroda negatif (-) atau katode (mengikat Na+) : electroda yang dihubungkan dengan katoda dengan kutub negatif sumber arus listrik.
b. Elektroda positif (+) atau anoda (mengikat Cl-) : elektroda yang dihubungkan dengan katoda dengan kutub positif sumber arus listrik
Fungsi dari Chlorination Plant adalah unit yang memproduksikan sodium Hypocloride (NaOCl) melalui reaksi elektrolisis yang terjadi di dalamnya. Sedangkan fungsi dari Sodium Hypocloride (NaOCl) sendiri adalah untuk melumpuhkan biota-biota laut sehingga tidak terjadi fouling yang dapat menyumbat dan menimbulkan korosi pada line pipa cooling water maupun pada pipa kondensor.
3.3.2 Desalination Plant
Desalination Plant Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut ( brine) menjadi air tawar ( fresh water ) dengan metode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Hal ini dikarenakan sifat air laut yang korosif, sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsung masuk ke dalam unit utama, maka dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU.
Water Treatment Plant adalah salah satu unit yang mengolah air dengan cara merubah atau mengangkat mineral-mineral dan gas-gas yang terlarut dalam air serta menghilangkan kotoran-kotoran organic dan inorganic pada air.
Air mengandung padatan-padatan dan partikel-partikel kotoran seperti debu, lumpur, garam-garam, tumbuh-tumbuhan, alga, serangga dan lain sebagainya sehingga harus diolah untuk menghilangkan semua hal tersebut agar dapat memenuhi kualitas air yang diinginkan. Adapun mineral-mineral yang dibebaskan dari dalam air antara lain:
1. C alsium (Ca) dan Magnesium ( Mg ) merupakan dua unsur dalam bentuk garam dari SO4 dan Cl yang menyebabkan kesadahan air. Bila air yang mengandung garam-garam ini di didihkan, maka akan menghasilkan endapan putih yang mengakibatkan penyumbatan pipa dan menghambat perpindahan panas.
2. SiO2 (silica) dapat menimbulkan kerak dan bila kontak dengan uap bertekanan tinggi akan menimbulkan endapan seperti kaca.
3. Fe akan berwarna kuning kecoklatan bila kontak dengan udara, kandungan Fe di dalam air akan menyebabkan conduktivitasnya akan naik.
4. Kalium (K), garam ini sifatnya sangat larut (tak dapat mengendap) dapat menyebabkan korosi pada boiler tekanan tinggi dan selalu terbawa pada aliran uap. 5. Gas Oksigen (O2) yang terlarut dalam air akan menyebabkan korosi.
6. Gas Karbon Dioksida (CO2) dapat merangsang korosi dan menurunkan derajat keasaman air.
7. Gas Hidrogen Sulfida (H2S) dapat merangsang terjadinya korosi dan menyebabkan air menjadi bau.
Untuk itu diperlukan Water Treatment Plant untuk mendapatkan kualitas air seperti yang ada dibawah ini:
No Parameter Outlet
1 Conductivity <0.5 micro S/cm
2 Silica as SiO2 <0.015 mg/l
3 pH 6.5-7.0
4 Dissolved Oxygen pada outlet DG <0.3 mg/l
Dalam prosesnya sistem pemurnian air dibedakan menjadi dua yaitu:
1. Sistem Demineralisasi Multi Bed , yaitu proses pemurnian air yang menggunakan berbagai macam Bed yang diantaranya Active Carbon Filter, Degasifier, Strong Acid
Cation Exchanger, Strong Base Anion Exchanger, Mixed Bed Ion Exchanger.
2. Sistem Demineralisasi Single Bed ( Mixed bed ), yaitu proses pemurnian air yang hanya menggunakan Mixed Bed .
Pada PLTU Tarahan sistem pengolahan air murni di Water Treatment Plant menggunakan sistem Demineralisasi Single Bed . Terdapat dua buah Stream pada Water Treatment Plant yakni Stream A dan Stream B. Setiap Stream memiliki dua buah Micron Catridge Filter , satu buah Vacuum Pump, satu buah Vacuum Degasifier Tower , satu buah Booster Pump dan satu buah Mixed Bed.
Water Treatment Plant pada PLTU Tarahan berfungsi menghasilkan air murni dengan conductivity <0.5 µS/cm untuk dipakai dalam siklus PLTU sebagai air penambah ( make up water ). Air yang masuk ke Water Treatment Plant berasal dari Raw Water Tank yang merupakan produk dari Desaliation Plant. Air tersebut kemudian diolah sehingga tidak lagi mengandung mineral-mineral dan gas-gas terlarut juga menghilangkan kotoran-kotoran organic dan anorganic dalam air yang dapat menyebabkan timbulnya kerak dan terjadinya korosi pada komponen-komponen di PLTU.
2.9.3 Waste Water Treatment Plant
Waste Water Treatment Plant adalah salah satu unit yang mengolah limbah cair yang berasal dari unit internal hingga bisa digunakan kembali sebagai fresh water.
BAB IV TUGAS KHUSUS 4.1 Judul
Evaluasi kinerja Boiler CFB Unit 3 PLTU Tarahan
Type : CFB
Negara pembuat : Amerika
Kapasitas uap maksimal : 3200 kg/jam
Bahan bakar : Batubara
Tekanan maksimal : 128 bar
Rated Steam Capacity : 400 Ton/Hr SH Outlet Temperature : 541oC Heating Surface m2
Furnace : 1423 Superheater : 4025 Economizer : 6765
Temperatur uap keluar pada ketel : 535,20C
Temperatur air masuk ketel : 236,8 0C / 458,24 0F Temperatur gas buang pada cerobong : 128 0C
Temperatur udara luar : 300C
Tekanan udara luar : 1 atm
4.3 Neraca Panas
Proses pembakaran dalam boiler dapat digambarkan dalam bentuk diagram alir energi. Diagram ini menggambarkan secara grafis tentang bagaimana energi masuk dari bahan bakar diubah menjadi aliran energi dengan berbagai kegunaan dan menjadi aliran kehilangan panas dan energi. Panah tebal menunjukan jumlah energi yang dikandung dalam aliran masingmasing.
Gambar 4.1 diagram neraca energi boiler
Neraca panas merupakan keseimbangan energi total yang masuk boiler terhadap yang meninggalkan boiler dalam bentuk yang berbeda. Gambar berikut memberikan gambaran berbagai kehilangan yang terjadi untuk pembangkitan steam.
BOILER Bahan bakar
Panas dalam steam
Kehilangan panas karena radiasi dan kehilangan yang tidak terhitung
Kehilangan panas karena kandungan air dalam udara Kehilangan panas karena bahan yang tidak terbakar dalam residu
Kehilangan panas karena kandungan air dalam bahan bakar
Kehilangan panas karena steam dalam gas buang Kehilangan panas karana gas buang kering
Gambar 4.2 rugi-rugi pada boiler
Kehilangan energi dapat dibagi kedalam kehilangan yang tidak dapat dihindarkan dan kehilangan yang dapat dihindarkan. Tujuan dari pengkajian energi adalah agar rugi-rugi/kehilangan dapat dihindari, sehingga dapat meningkatkan efisiensi energi. Rugi-rugi yang dapat diminimalisasi antara lain:
Kehilangan gas cerobong:
- Udara berlebih (diturunkan hingga ke nilai minimum yang tergantung dari teknologi burner, operasi (kontrol), dan pemeliharaan).
- Suhu gas cerobong (diturunkan dengan mengoptimalkan perawatan (pembersihan), beban; burner yang lebih baik dan teknologi boiler). Kehilangan karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam cerobong dan abu
(mengoptimalkan operasi dan pemeliharaan; teknologi burner yang lebih baik). Kehilangan dari blowdown (pengolahan air umpan segar, daur ulang kondensat) Kehilangan kondensat (manfaatkan sebanyak mungkin kondensat)
Kehilangan konveksi dan radiasi (dikurangi dengan isolasi boiler yang lebih baik) 4.4 Nilai Pembakaran Bahan Bakar
Bahan bakar adalah zat kimia yang apabila direaksikan dengan oksigen (02) akan menghasilkan sejumlah kalor. Bahan bakar dapat berwujud gas, cair, maupun padat. Selain itu, bahan bakar merupakan suatu senyawa yang tersusun atas beberapa unsur seperti karbon (C), hidrogen (H), belerang (S), dan nitrogen (N).
Kualitas bahan bakar ditentukan oleh kemampuan bahan bakar untuk menghasilkan energi. Kemampuan bahan bakar untuk menghasilkan energi ini sangat ditentukan oleh nilai bahan bakar yang didefinisikan sebagai jumlah energi yang dihasilkan pada proses pembakaran per satuan massa atau persatuan volume bahan bakar.
Nilai pembakaran ditentukan oleh komposisi kandungan unsur di dalam bahan bakar. Dikenal dua jenis pembakaran ( ESM, Tambunan, Fajar H Karo 1984:33), yaitu:
1. Nilai Kalor Pembakaran Tinggi
Nilai kalor pembakaran tinggi atau juga dikenal dengan istilah High Heating Value (HHV) adalah nilai pembakaran dimana panas pengembunan air dari proses pembakaran ikut diperhitungkan sebagai panas dari proses pembakaran.
Dirumuskan dengan:
HHV = 7986C + 33575(H - O/8) + 2190S………(4.1a)
2. Nilai Kalor Pembakaran Rendah
Nilai kalor pembakaran rendah atau juga dikenal dengan istilah Low Heating Value (LHV) adalah nilai pembakaran dimana panas pengembunan uap air dari hasil pembakaran tidak ikut dihitung sebagai panas dari proses pembakaran.
Dirumuskan dengan:
LHV = HHV – 600(9H + Mm)………...(4.1b) Dimana Mm merupakan kelembaban bahan bakar.
4.5 Kebutuhan Udara Pembakaran
Pembakaran adalah proses persenyawaan bagian dari bahan bakar dengan O2 dengan disertai kalor. Pembakaran akan terjadi jika titik nyala telah dicapai oleh campuran bahan bakar dengan udara.
Di dalam teknik pembakaran diperlukan jumlah udara yang memadai (udara berlebih) sehingga pembakaran yang terjadi akan sempurna. Untuk mengetahui jumlah
keperluan udara pada proses pembakaran harus diketahui kandungan O2 dalam udara. Komposisi unsur-unsur yang terkandung dalam udara menurut satuan b erat (buku STEAM it’s generation and use, Babcok and Willcox, table 4 hal 9-5) adalah:
- 02 sebanyak 23% - N2 sebanyak 77%
Reaksi pembakaran yang terjadi dapat dinyatakan dalam satu satuan berat molekul. Maka reaksi pembakaran dari unsur-unsur bahan bakar adalah sebagai berikut: 1. Zat Belerang terbakar menurut:
Untuk pembakaran belerang diperlukan
Dalam pembakaran belerang dihasilkan SO2 sebanyak:
2. Zat Karbon terbakar menurut:
Dalam pembakaran karbon diperlukan:
Dalam pembakaran karbon dihasilkan CO2 sebesar:
3. Hidrogen terbakar menurut:
⁄
Maka:
Pembakaran H2 menghasilkan H2O sebanyak:
9
Kebutuhan udara pembakaran didefinisikan sebagai kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk pembakaran 1 kg bahan bakar secara sempurna ( ESM. Tambunan, Fajar H karo 1984:34), yang meliputi:
Ut = 11,5C + 34,5(H – O/8) + 4,32 S (kg/kgBB)………(4.2a) b. Kebutuhan udara pembakaran sebenarnya/aktual (Us):
Us = Ut (1+α) (kg/kgBB)……….(4.2b)
4.6 Gas Asap
Reaksi pembakaran akan menghasilkan gas baru, udara lebih dari sejumlah energi. Senyawa-senyawa yang merupakan hasil dari reaksi pembakaran disebut gas asap. ( ESM. Tambunan, Fajar H karo 1984:34)
a. Berat gas asap teoriti (Gt)
Gt = Ut + (1 – A)(kg/kgBB)………..(4.3a) Dimana A = kandungan abu dalam bahan bakar (ash)
Gas asap yang terjadi terdiri dari:
- Hasil reaksi atas pembakaran unsur-unsur bahan bakar dengan O2 dari udara seperti CO2, H2O, SO2
- Unsur N2 dari udara yang tidak ikut bereaksi - Sisa kelebihan udara
Dari reaksi pembakaran sebelumnya diketahui: 1 kg C menghasilkan 3,66 kg CO2
1 kg S menghasilkan 1,996 kg SO2 1 kg H menghasilkan 8,9836 kg H2O
Maka untuk menghitung berat gas asap pembakaran perlu dihitung dulu masing-masing komponen gas asap tersebut ( Ir. Syamsir A. Muin, Pesawat-pesawat Konversi Energi 1 (Ketel Uap) 1988:196 ):
Berat CO2 = 3,66 C kg/kg Berat SO2 = 2 S kg/kg Berat H2O = 9 H2 kg/kg
Berat N2 = 77% Us kg/kg Berat O2 = 23% Ut
Dari perhitungan di atas maka akan didapatkan jumlah gas asap: Berat gas asap (Gs) = W CO2 + W SO2 + W H2O + W N2 + W O2
Atau:
b. Berat gas asap sebenarnya (Gs)
Gs = Us + (1 – A) (kg/kg BB)………(4.3b) Untuk menentukan komposisi dari gas asap didapatkan:
Kadar gas = (W gas tersebut / W total gas) x 100%
4.7 Karbon Yang Tidak Terbakar
Dari proses pembakaran selama terbentuk gas-gas asap, juga akan terbentuk solid refuse (Msr) dimana solid refuse ini terdiri dari abu refuse (Ar), dan karbon refuse (Cr). ( ESM. Tambunan, Fajar H karo 1984:35)
Persamaannya adalah:
m bb + Us = Gs + Msr………...…(4.4a) sedangkan dari perhitungan refuse didapatkan persamaan:
Msr . Ar = m bb . A Atau
...(4.4b)Maka karbon yang tidak terbakar dalam terak (Cr) adalah:
Cr = 100% - Ar………(4.4c) Sehingga massa refuse (Mr) yang terjadi tiap jamnya adalah:
Dimana:
m bb = massa bahan bakar
Us = massa udara pembakaran sebenarnya (kg/kgBB) Gs = berat gas asap sebenarnya (kg/kgBB)
Msr = massa solid refuse (kg/kgBB) Ar = prosentase solid refuse dalam abu
A = prosentase abu dalam bahan bakar
4.8 Karbon Aktual Yang Habis Terbakar (Ct)
Panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dalam dapur ketel tidaklah seluruhnya digunakan untuk membentuk uap, karena sebagian panas tersebut ada yang hilang. ( ESM. Tambunan, Fajar H karo 1984:35). Panas yang hilang dari pembakaran bahan bakar dalam dapur ketel merupakan kerugian-kerugian kalor yang diantaranya
adalah sebagai berikut:
a. Kerugian kalor karena bahan bakar (Q1)
Kerugian ini disebabkan karena adanya kandungan air dalam bahan bakar, dimana besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut:
……….(4.6a) Dimana:Q1 = kerugian kalor karena kelembaban bahan bakar (btu/lb BB) Mm = prosentase kelembaban bahan bakar
hg = entalpi uap super panas pada temperatur gas buang (btu/lb) hf = entalpi pada temperatur udara ruang (btu/lb)
Kerugian ini disebabkan karena kandungan unsur hidrogen (H) dalam bahan bakar, yang bila terbakar akan bereaksi dengan oksigen dari udara dan berbentuk uap air (H2O).
Besarnya kerugian ini dirumuskan dengan:
9
……….(4.6b) Dimana Hy = prosentase hidrogen dalam bahan bakar.c. Kerugian kalor untuk menguapkan air yang terdapat dalam udara pembakaran (Q3) Karena udara yang masuk ke dalam ruangan pembakaran tidak kering dan masih mengandung air, maka terdapat panas yang hilang untuk menguapkan air yang terkandung dalam udara tersebut.
Besarnya kerugian kalor ini dapat dirumuskan dengan:
………(4.6c) Dimana:Us = berat udara pembakaran sebenarnya (lb/lb BB)
Mv = prosentase penguapan udara masuk dapur dikalikan dengan nilai kelembaban udara pada temperatur ruang.
tg = temperatur gas buang (0F) ta = temperatur ruang (0F)
d. Kerugian kalor karena pembakaran yang tidak sempurna (Q4)
Gas CO yang terdapat dalam gas asap menunjukkan bahwa sebagian bahan bakar ada yang terbakar tidak sempurna. Hal ini terjadi karena kekurangan udara atau distribusi udara yang kurang baik.
Kerugian kalor akibat pembakaran yang tidak sempurna ini dirumuskan dengan: 4
………(4.6d)Dimana:
CO = prosentase gas CO dalam asap CO2 = prosentase gas CO2 dalam asap
C1 = karbon actual yang habis terbakar (lb/lb BB)
e. Kerugian kalor karena terdapat unsur karbon yang tidak ikut terbakar dalam sisa pembakaran (Q5)
Kerugian ini dapat dirumuskan dengan:
44 ………...(4.6e)
Dimana:
Mr = massa refuse (lb/jam)
Cr = prosentase karbon yang tidak terbakar dalam refuse M bb = laju aliran massa bahan bakar (lb/jam)
f. Kerugian cerobong (Q6)
Kerugian cerobong ini disebabkan oleh gas asap yang meninggalkan cerobong masih mengandung energi tinggi.
Kerugian cerobong dirumuskan dengan:
………....(4.6f) Dimana:Gs = berat gas asap sebenarnya (kg/kg) tg = temperatur gas buang (0K)
ta = temperatur udara ruang (0K)
C p = panas jenis rata-rata dari gas asap (kJ/kg0K)
g. Kerugian kalor karena radiasi dan lain-lain (Q7)
Terjadi akibat penghantaran dan pemancaran panas dari peralatan ketel, misalnya pada badan ketel dan lain-lain.
Besarnya kerugian ini dirumuskan dengan:
4
……….…(4.6g)Apabila rugi-rugi kalor tersebut di atas dinyatakan dalam prosentase, maka persamaannya adalah sebagai berikut:
...(4.6h)Dimana Qn merupakan rugi-rugi kalor dari Q1 sampai Q7
4.9 Rumus Perhitungan Efisiensi Ketel Uap
Dengan diketahuinya kerugian-kerugian kalor dari hasil pembakaran pada suatu ketel, maka dapat dihitung efisiensi dari ketel tersebut, yang besarnya dirumuskan:
η =
=
4
………..(4.7)(w. Culp, Archie. Jr.1989:211)
Berdasarkan perhitungan yang dilakukan didapatkan data sebagai berikut :
Aktual Design Perhitungan Pembakaran a. HHV b. LHV 27210, 061 kJ/kg 25690,180 kJ/kg
Kebutuhan Udara Pembakaran a. Kebutuhan udara bahan
bakar secara teoritis b. Kebutuhan udara bahan
bakar sebenarnya
8,791 kg/kg BB 13,627 kg/kgBB
Gas Asap
c. Berat gas asap teoritis (Gt) d. Berat gas asap sebenarnya
(Gs)
9,7214 kg/kg BB 14,408 kg/kg BB
Karbon Yang Tidak Terbakar Ar Cr Mr 31,92 % 0,148 kg/kg BB 7648,64 kg/hr Karbon Aktual Yang Habis
Terbakar (Ct)
h. Kerugian kalor karena bahan bakar (Q1)
2,71 % 8,2 %
i. Kerugian kalor karena hidrogen (H) yang terdapat dalam bahan bakar (Q2)
j. Kerugian kalor untuk menguapkan air yang terdapat dalam udara pembakaran (Q3)
k. Kerugian kalor karena pembakaran yang tidak
sempurna (Q4)
l. Kerugian kalor karena terdapat unsur karbon yang tidak ikut terbakar dalam sisa pembakaran (Q5)
m. Kerugian cerobong (Q6) n. Kerugian kalor karena
radiasi dan lain-lain (Q7)
0,083 % 0 % 1,3 % 7,2 % 4 % Efisiensi Boiler CFB 77 % 87,67 % *
Catatan* : Data diambil dari manual book
4.10 Pembahasan
Boiler tipe CFB berperan sangat penting dalam menghasilak stean yang digunakan untuk mengerakkan turbin dengan kecepatan 300 Rpm.
Efisiensi kinerja Boiler unit 3 yang didapat dari perhitungan adalah 77 % sehingga kondisi alat ini masih dalam keadaan baik untuk digunakan dalam prosesnya.
Jika dibandingkan dengan data design, boiler ini mengalami penurunan. Hal tersebut terjadi karena kehilangan energi dan peluang efisiensi. Untuk itu dilakukan upaya peningkatan efisiensi dengan melakukan beberapa hal, yaitu :
1. Pengendalian suhu cerobong
2. Pemanasan awal air umpan menggunakan economizers 3. Pemanas awal udara pembakaran
4. Minimalisasi pembakaran yang tidak sempurna 5. Pengendalian udara berlebih
6. Penghindaran kehilangan panas radiasi dan konveksi 7. Pengendalian blowdown secara otomatis
8. Pengurangan pembentukan kerak dan kehilangan jelaga 9. Pengurangan tekanan steam di boiler
10. Pengendalian kecepatan variabel untuk fan, blower dan pompa 11. Pengendalian beban boiler
BAB V
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan tersebut dapat disimpulkan bahwa
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Sektor Pembangkitan Tarahan merupakan perusahaan milik negara yang berfungsi sebagai penghasil listrik untuk se-Sumatera kecuali Sumatera Utara dan Aceh dengan bahan bakar nonBBM yaitu batubara berkalori rendah. PLTU unit 3 dan 4 ini memiliki kapasitas 2 x100 MW yang berlokasi di Desa Ranggai Tri Tunggal (Desa Tarahan), Kecamatan Ketibung, Kabupaten Lampung Selatan, Provinsi Lampung.
Dalam PLTU terdapat berbagai bagian-bagian atau proses-proses yaitu penyaringan dan melemahkan biota-biota laut yang dilakukuan pada bagian Chlorination Plant , mengubah air laut menjadi air tawar yang dilakukan pada proses Desalination Plant , mengelola air tawar menjadi air demineral dengan condactivity 0,5µs/cm dilakukan pada proses Water Treatment Plant , sampai pada pengolahan limbah sehingga air limbah sesuai dengan kualitas baku mutu yang diizinkan sebelum dibuang ke lingkungan yang dilakukan pada proses Waste
Water Treatment Plant.
Dari hasil perhitungan efisiensi boiler unit 3 yang dilakukan dapat diketahui bahwa boiler tersebut dalam kondisi baik, namun mengalami penurunan dari data design. Untuk itu
upaya meningkatkan efisiensi boiler perlu dilakukan beberapa hal yaitu : 1. Pengendalian suhu cerobong
2. Pemanasan awal air umpan menggunakan economizers 3. Pemanas awal udara pembakaran
4. Minimalisasi pembakaran yang tidak sempurna 5. Pengendalian udara berlebih
6. Penghindaran kehilangan panas radiasi dan konveksi 7. Pengendalian blowdown secara otomatis
