Materi Pelatihan Operator DCS CFK #3
MATERI 1 : COAL HANDLING SYSTEM
MATERI 2 : WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM
MATERI 3 : BOILER
MATERI 4 : TURBIN DAN GENERATOR
DEPARTEMENT PRODUKSI FEBRUARI
2017
Ditulis Oleh,
Nur Ali Said
SPV. Perencanaan
dan Transaksi Energi
Listrik
Penanggung jawab,
Rosibel Ompusunggu
Manajer Operasional
PENGANTAR PENULIS dan
SEKILAS SEJARAH CFK UNIT 3
PENGANTAR PENULIS
Alhamdulillah, dengan mengucap syukur kepada Allah SWT, buku materi Pelatihan
Operator DCS CFK unit 3 telah selesai, kami menyadari bahwa buku tersebut jauh dari
sempurna sehingga masukan dan saran sangat membantu untuk melengkapinya. Buku
tersebut kami terbitkan dengan tujuan agar menjadi pegangan awal bagi karyawan saat
masuk menjadi Operator DCS CFK unit 3 dengan harapan mempermudah dan mempercepat
transfer pengetahuan akan unit.
Terima kasih…
Penulis
Nur Ali Said
SEKILAS SEJARAH CFK UNIT 3
PT. Cahaya Fajar Kaltim adalah sebuah perusahaan yang bergerak dalam bidang
ketenagalistrikan berdiri sejak tanggal 26 Maret 2003, dengan mengawali mendirikan
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang mempunyai kapasitas 2 X 22,5 MW di daerah
Desa Tanjung Batu Kecamatan Tenggarong Seberang Kabupaten Kutaikartanegara Propinsi
Kalimantan Timur. Selanjutnya dikenal dengan CFK Unit 1 dan Unit 2.
Kebutuhan akan listrik di Kalimantan Timur terus meningkat sehingga pada tahun 2013
PT. CFK melakukan pengembangan dengan membangun kembali PLTU dengan kapasitas 50
MW, selanjutnya di kenal dengan CFK Unit 3.
Pada tanggal 09 Agustus 2014 Pukul 10:00 WITA sampai dengan tanggal 13 Agustus
2014 Pukul 10:00 WITA terhitung 96 jam CFK Unit 3 telah berhasil menjalankan
Reability Running (RR)Test dantest daya keandalan netto atau di kenal dengan Net Dependable
Capacity (NDC) Test. Dan telah dinyatakan Laik Operasi.
Pada Tanggal 14 Agustus 2014 telah ditetapkan sebagai tanggal Commercial Operating
Date (COD
/ commercial on date) yaitu pengoperasian secara komersialuntuk PLTU CFK 1 x
50 MW Tanjung Batu Kalimantan Timur unit 3 oleh PT. PLN (Persero).
P a g e | ii
DAFTAR ISI MATERI 1 COAL HANDLING SYSTEM
1.1. Pendahuluan ... 1
1.2. Spesifikasi Unit Coal Handling System ... 1
1.3. Coal handling system (Sistem PLC) ... 3
1.4. Alur Koordinasi Bagian Coal Handling Dengan Bagian Terkait ... 3
MATERI 2 WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM 2.1 Water Treatment Plant ... 4
A. Landasan Teori ... 4
1. Air ... 4
2. Proses Water Treatment ... 5
B. Spesifikasi Unit Water Treatment Plant PT. CFK ... 6
C. Proses Water Treatment Plant PT. CFK ... 7
2.2 Laboratorium ... 9
A. Landasan Teori ... 9
a. Parameter-parameter Air ... 9
b. Parameter Bahan Bakar (Batubara) ... 10
B. Analisa-analisa Laboratorium ... 11
2.3 Alur Koordinasi Bagian WTP-Lab Dengan Bagian Lain ... 11
MATERI 3 BOILER 3.1 Landasan Teori ... 12
A. Mengenal Boiler ... 12
1. Sistem Bahan Bakar ... 12
2. Sistem Udara dan Gas Buang (Flue Gas and Air System) ... 14
3. Sistem Air Umpan (Water System) ... 14
4. Sistem Steam (Steam system) ... 15
5. Sistem Ash Handling (Ash Handling System)... 15
B. Dasar-dasar Pembakaran ... 16
1. Prinsip Pembakaran Sempurna ... 16
2. Proses Pembakaran Secara Kimia ... 17
3. Kebutuhan Udara ... 18
4. Gas Buang Hasil Pembakaran ... 19
3.2 Spesifikasi Unit Boiler PT. Cahaya Fajar Kaltim Unit 3 ... 20
A. Gambaran Umum Boiler CFK#3 ... 20
B. Parameter Desain ... 21
C. Volume Water... 21
D. Spesifikasi Peralatan Bantu... 21
3.3 Alur Proses Boiler PT. Cahaya Fajar Kaltim Unit #3 ... 22
a. Proses Pasokan Udara Pembakaran (Air System) ... 22
b. Proses Aliran Gas Buang (Flue Gas System) ... 23
c. Proses Bahan Bakar (Mill System) ... 24
d. Proses Pasokan Air Umpan (Water System) ... 25
e. Proses Steam System ... 25
f. Ash Handling System ... 25
3.4 Alur Koordinasi Bagian Boiler Dengan Bagian Lain ... 26
MATERI 4 TURBIN DAN GENERATOR 4.1 Pendahuluan ... 27
A. Prinsip Kerja Turbin Uap ... 27
B. Generator ... 28
D. AVR (Automatic Voltage Regulator) ... 31
4.2 Turbin dan Generator CFK Unit #3 ... 32
A. Gambaran Umum Turbin dan Generator CFK#3 ... 32
B. Spesifikasi Turbin dan Generator CFK #3 ... 35
4.3 Flow Proses Turbin dan Generator PT. CFK Unit #1 dan #2 ... 38
A. Main Steam System ... 39
B. Condensate System ... 40
C. Circulating Cooling System ... 40
D. Turbin and Generator System ... 41
4.4 Alur Koordinasi Bagian Turbin dan Generator Dengan Bagian Lain Dept. Produksi ... 41
Page | 1
MATERI 1
COAL HANDLING SYSTEM
1.1.
PENDAHULUAN.
PLTU CFK (Cahaya Fajar Kaltim) merupakan pembangkit listrik tenaga uap dengan menggunakan bahan bakar batu bara. Batu bara sebagai bahan bakar utama yang dipakai di unit pembangkitan memerlukan penanganan yang baik. Sistem penanganan batu bara ini disebut Coal Handling System dan tujuan akhir dari sistem ini adalah tercapainya pengisian coal bunker secara optimal dan kontinyu. Coal Handling System meliputi sistem transportasi batu bara dari dermaga menuju ke stock pile/Coal Storage dan sampai ke Coal Bunker. Coal
Handling System di CFK menggunakan Belt Conveyor System.
1.2.
SPESIFIKASI UNIT COAL HANDLING SYSTEM
1. Conveyor #1
2. Conveyor #2
3. Conveyor #3 (Tripper Coal Yard / Stock Pile)
4. Conveyor Gantry
5. Conveyor #4
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 45 KW Rasio 1 / 30 Lebar 1200 mm Current 84.2/48,6 A Tegangan 380 Volt Speed 1480 rpm
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 55 KW Rasio 1 / 30 Lebar 1200 mm Current 103/59,5 A Tegangan 380 Volt panjang 118 m Speed 1480 rpm Electromotor head Pully tripper
Gear Box head
pulley & tripper Belt Conveyor
Daya 22 7,5 KW Rasio 1 / 30 Lebar 1200 mm Current 43.2/24.9 15,4/8,9 A Tegangan 380 380 Volt Speed 1470 1460 rpm
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 22 KW Rasio 1 / 30 Lebar 1200 mm Current 24,5/42,5 A Tegangan 380 Volt Speed 1470 rpm
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 22 KW Rasio 1 / 30 Lebar 1200 mm Current 24,9/43,2 A Tegangan 380 Volt Speed 1470 rpm
6. Conveyor #5 A & B
7. Conveyor #6 A & B
8. Conveyor Bypass A & B
9. Crusher A & B
10. Conveyor #7 A & B
11. Conveyor #8 A & B
12. Conveyor #9 A & B
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
15 22 KW Rasio 1 / 30 Lebar 800 mm Current 30.1/17.4 A Tegangan 380 Volt Speed 1460 rpm
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 22 KW Rasio 1 / 30 Lebar 800 mm Current 24,5/42,5 A Tegangan 380 Volt Speed 1470 rpm
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 22 KW Rasio 1 / 30 Lebar 800 mm Current 24,5/42,5 A Tegangan 380 Volt Speed 1470 rpm Electromotor Daya 75 KW Current 139,6/80,6 A Tegangan 380 Volt Speed 1470 rpm
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 22 KW Rasio 1 / 30 Lebar 800 mm Current 43,2/24,9 A Tegangan 380 Volt Speed 1470 rpm
Electromotor Gear Box Belt Conveyor
Daya 37 KW Rasio 1 / 30 Lebar 800 mm Tegangan 380 Volt Speed 1470 rpm Electromotor head Pully tripper
Gear Box head
pulley & tripper Belt Conveyor
Daya 15 7,5 KW Rasio 1 / 30 Lebar 800 mm Current 30,3/17,5 15,4/8,9 A Tegangan 380 380 Volt Speed 1460 1460 rpm
Page | 3
1.3.
VIEW COAL HANDLING SYSTEM (SISTEM PLC)
Gambar 1.1. View Control Coal handling System.
Batu bara dari ponton yang bersandar di dermaga CFK, selanjutnya akan dilakukan draft awal oleh pihak surveyor independent untuk memperkirakan tonase batu bara yang datang. Kemudian pembongkaran akan dilakukan dengan alat berat yaitu excavator, melalui conveyor #1, #2 dan #3 (conveyor pembongkaran/unloading), sampai dengan tempat penyimpanan batu bara (Coal Storage/Stock pile). Selama proses pembongkaran akan dilakukan pengambilan sampling batu bara untuk menentukan kualitas yang diterima. Dan setelah proses pembongkaran akan dilakukan draft akhir (Final Draft) dari pihak surveyor independent yang awal melakukan draft tersebut, untuk mengkoreksi nilai plus atau minus dari data hasil draft awal atau menetapkan hasil tonase yang sebenarnya.
Dari coal storage dengan menggunakan alat berat excavator atau whee loader, batu bara dituangkan ke dalam hopper kemudian ditransfer melalui conveyor #4 atau menggunakan conveyor By Pass untuk proses selanjutnya perhatikan gambar 1.1 view control coal handling system.
Untuk proses start pengisian batu bara di coal bunker, proses diawali dengan menentukan coal bunker dari boiler unit #1 dan #2 yang akan di isi. Karena system interlock pada coal handling system, start conveyor diawali dengan menjalankan conveyor #9 (A & B) kemudian conveyor #8 (A & B) selanjutnya unit crusher dan conveyor #7 (A & B), kemudian conveyor bypass. Atau dapat juga dari conveyor #7 (A & B) kemudian conveyor #6 (A & B) lalu conveyor #5 (A & B) apabila menggunakan conveyor #4.
1.4. ALUR KOORDINASI BAGIAN COAL HANDLING DENGAN BAGIAN TERKAIT
Gambar 1.2. Alur koordinasi bagian coal handling dengan bagian terkait. Unloading/A2B
(Alat-alat berat)
COAL HANDLING BOILER
LAB Kualitas Batu Bara Ponton
Pengisian Coal Bunker Level Coal Bunker Kritis
/Blending Batu Bara Pembongkaran Batu Bara Ponton
MATERI 2
WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM
2.1. WATER TREATMENT PLANT. A. LANDASAN TEORI.
I. AIR
Air yang digunakan untuk pengisi ketel/boiler di PLTU haruslah memenuhi standart yang dibutuhkan, yaitu yang bebas dari kontaminan-kontaminan yang dapat menimbulkan masalah korosi maupun deposit pada pipa boiler dan turbin.
a. Siklus air.
Air murni dengan rumus H2O mempunyai sifat sebagai pelarut zat-zat yang sangat baik. Sehingga dalam keadaan di alam bebas, jarang mendapatkan kondisi air yang murni. Selain itu ketidakmurnian dari air disebabkan siklus air atau siklus hidrologi. Kontaminan air terdiri dari kandungan zat padat, cair dan gas.
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi b. Kandungan – kandungan air
Kandungan Zat Padat
Air yang meresap ke dalam tanah akan melarutkan sebagian dari batu-batuan dan tanah serta garam-garam mineral yang ada dalam tanah. Diantara garam-garam mineral yang larut adalah :
Natrium Klorida (NaCl)
Kalsium Bikarbonat (Ca(HCO3)2)
Kalsium Klorida (CaCl2)
Magnesium Bikarbonat (Mg(HC)3)2)
Magnesium Sulfat (MgSO4)
Sedangkan yang tidak larut berupa suspensi, seperti tanah liat, silika dan lain-lain.
Kandungan Zat Cair
Seringkali air tercemar oleh tumpahan minyak atau dari kebocoran tangki minyak atau dari tangki kapal.
H O2 SO2 N2 C
o
2 O2 MgSO4 CaCl3 NaCl Ca(HCO )3 2 LautPage | 5
Kandungan Gas
Pada waktu hujan turun, gas-gas yang ada diudara akan ikut terlarut di dalamnya. Gas-gas tersebut adalah Oksigen (O2), Karbon Dioksida (CO2), Belerang Dioksida (SO2) dan lain-lain. Gas-gas yang terlarut ini dapat menyebabkan air bersifat korosif karena terbentuk asam.
II. PROSES WATER TREATMENT.
a. Proses Pendahuluan (Pretreatment)
Suspended solid dapat dihilangkan melalui proses klarifikasi (penjernihan)
dengan menggunakan clarifier. Klarifikasi adalah proses pretreatment air permukaan untuk menghilangkan suspended solid dengan tahap – tahap sebagai berikut :
Koagulasi
adalah proses penambahan bahan kimia (koagulan) untuk membentuk gumpalan (flok) yang selanjutnya dipisahkan pada proses flokulasi. Bahan kimia yang digunakan adalah alumunium sulfat atau PAC.
Flokulasi
Adalah proses penambahan bahan kimia (Flokulan) Untuk membentuk gumpalan-gumpalan (flok) dengan ukuran lebih besar sehingga mempercepat terjadinya pengendapan.
Sedimentasi
adalah suatu mekanisme dimana partikel yang sudah cukup besar tersebut akan mengendap dan turun kebawah permukaan air yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi.
Proses filtrasi
Proses ini khusus untuk menghilangkan zat padat tersuspensi yang masih tersisa setelah pengendapan/sedimentasi. Proses filtrasi bertujuan untuk menahan zat-zat tersuspensi (suspended matter) dalam suatu fluida dengan cara melewatkan fluida tersebut melalui tangki pasir silika (Sand Filter). b. Proses Demineralisasi.
Demineralisasi bekerja menurut prinsip penukaran ion. Instalasi demin plant umumnya terdiri dari dua buah tangki penukar ion, yaitu tangki kation untuk menukar ion H+ dan tangki anion untuk menukar ion OH-. Cara kerja demin plant adalah sebagai berikut :
Cation menukar ion-ion positif dalam air seperti Ca, Mg, Na dengan ion H+ Air yang keluar dari cation bersifat asam
Anion menukar ion-ion negatif dalam air seperti Cl, SO4, SiO2 dengan ion OH-
Jika kadar hardness dalam cation > 1 ppm atau pH > 5 dikatakan unit sudah jenuh
Jika kadar silica dalam anion > 5 ppm atau pH < 7 dikatakan unit sudah jenuh Jika unit sudah jenuh perlu dilakukan regenerasi agar proses pertukaran ion
tetap berlangsung dengan baik.
Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada masing-masing unit. Regeneran untuk cation adalah HCl (kandungan 32%) dan untuk anion NaOH (kandungan 48%).
Proses regenerasi :
Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui tangki cation atau anion sampai air keluarannya bersih
Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air secara perlahan untuk menghilangkan regeneran dalam resin
Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk menghilangkan sisa regeneran sebelum dioperasikan (service).
Gambar 2.2. Penukaran Ion-Ion pada Proses Demineralisasi
B. SPESIFIKASI UNIT WATER TREATMENT PLANT PT CFK. I. WATER CLARIFIER
a. SAND FILTER TANK
Quantity : 4 Units Volume : 31.77 m3 Diameter : 2.280 cm
b. BUFFER STORAGE TANK
Quantity : 1 Unit Volume : 34.5 m3 Diameter : 2.280 cm c. CLARIFIER Quantity : 4 Sets Volume : 40.1 m3
d. CLEAN WATER TANK
Quantity : 2 Units Volume : 1.100 m3
II. DEMIN PLANT
a. ACTIVE CARBON FILTER
Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Vertical Pressure Type Service Flowrate : 60 m3/h
Operation Mode : Semi Automatic
Dimension : Ø 2.380 mm x 3.600 mm Design Pressure : 5 bar
b. WATER CARTRIDGE FILTER
Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Vertical, Cylindrical Service Flowrate : 60 m3/h
Micron : 10 / 20 micron
Material : Stainless Steel frame
c. SAC (STRONG ACID CATION)
Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Up – Current Regeneration Capacity : 60 m3/h
H
+Ca
++Mg
++Na
+K
+Fe
++Cu
+CO
3-HCO
3-Cl
-SO
4-SiO
2-NO
3-AIR
Udara + CO2 UdaraOH
-OH
H
+ H2O Demin Water H+ OH -H+ OH -H+ H+CO
3-HCO
3-Cl
-SO
4-SiO
2-NO
3-CO
3-HCO
3-Cl
-SO
4-SiO
2-NO
3-CATION ANION MIXED BED
Page | 7 Operation Mode : Semi Automatic
Dimension : Ø 2.380 mm x 3.600 mm Design Pressure : 5 bar
Resin
Type : SAC Resin ( Uniform Bead Size, Gel Type ) Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 1200H ) Regenerant : 32% HCl
Reg. Consump : 800 – 1000 kg/cycle Reg. Feeding : By ejector
d. DEGASIFIER
Quantity : 2 Sets ( for 2 lines )
Type : Packed Column
Capacity : 60 m3/h
e. SBA (STRONG BASE ANION)
Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Up – Current Regeneration Capacity : 60 m3/h
Operation Mode : Semi Automatic
Dimension : Ø 2.380 mm x 3.600 mm Design Pressure : 5 bar
Resin
Type : SBA Resin ( Uniform Bead Size, Gel Type ) Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 4200CL ) Regenerant : 48% HCl
Reg. Consumption : 550 – 750 kg/cycle Reg. Feeding : By ejector
f. MIXBED
Quantity : 2 Sets ( for 2 lines ) Type : Co – Current Regeneration Capacity : 60 m3/h
Operation Mode : Semi Automatic
Dimension : Ø 1.500 mm x 3.000 mm Design Pressure : 5 bar
Resin
Type : Strong Acid Cationic and Strong Base Anionic Resin Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 4200CL ) Regenerant : 48% HCl ( 250 – 400 kg ) , NaOH 32% ( 450–600 kg ) Reg. Feeding : By ejector
g. WATER DEMIN TANK
Quantity : 1 Set
Type : Vertical, Cylindrical Capacity : 200.000 Litress Material : Carbon Steel
C. PROSES WATER TREATMENT PLANT PT. CFK.
Secara singkat proses water treatment plant pada PT. Cahaya Fajar Kaltim adalah sebagai berikut : air sungai Mahakam dipompakan dengan CCWP (Circulating Cooling Water Pump) dari inject line CCWP dengan memanfaatkan tekanan CCWP atau dengan bantuan pompa lamella, air kemudian masuk ke statistic mix tank sebelumnya diinject kan chemical caustic soda (NaOh) terlebih dahulu sebagai koreksi pH, selanjutnya air masuk ke mix tank dan di inject secara continyu flokulan dan PAC, air mengalir ke Lamela/clarifier secara otomatis akan terjadi endapan. Kemudian air masuk ke buffer tank dan dipompakan ke sand filter selanjutnya masuk ke clean water tank. Untuk tahapan demineralisasi selanjutnya air dari clean water tank di
pompakan dengan ACF pump kemudian masuk ke tanki ACF (Active Carbon filter) selanjutnya masuk ke catridge filter. Kemudian secara ber-urut air masuk ke tanki Kation, tanki Degasifier, dengan pompa degasifier air masuk ke tanki Anion, tanki MIxbed, dan ditampung di Tanki Demin. Dengan pompa demin air akan di suplay ke deaerator. Untuk lebih jelas nya perhatikan gambar sebagai berikut :
To Dem in Pl an t
From Raw Water Tank
ACF SAC
DEGASIFIER
SBA
MIXBAD
DEMIN TANK
Page | 9
2.2. LABORATORIUM. A. LANDASAN TEORI.
Pada PLTU CFK kualitas air dan bahan bakar (batu bara) sangat diperlukan dan diperhatikan, sehingga perlu adanya parameter-parameter yang harus dijaga agar PLTU dapat beroperasi dengan baik.
a. Parameter-parameter air.
Berikut adalah beberapa komponen sebagai parameter yang harus dijaga di dalam kandungan air untuk menghindarkan dari masalah-masalah yang ditimbulkan.
Tabel. 2.1. Parameter komponen di dalam air dan masalah yang ditimbulkan
Kotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung dari kualitas air umpan, proses pengolahan yang digunakan dan prosedure pengoperasian pada boiler. Sebagai aturan umum semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitasnya terhadap kotoran.
REKOMENDASI BATAS AIR UMPAN (IS 10392, 1982)
Faktor Hingga 20 Kg/cm2 21 - 39 Kg/cm2 40 - 59 Kg/cm2
Total Besi (maks.) ppm 0.05 0.02 0.01
Total Tembaga (maks.) ppm 0.01 0.01 0.01
Total Silika (maks.) ppm 1.0 0.3 0.1
Oksigen terlarut (maks.) ppm 0.02 0.02 0.01
Residu hidrasin ppm - - 0.02 – 0.04
pH pada 25 oC 8.8 – 9.2 8.8 – 9.2 8.2 – 9.2
Kesadahan ppm 1.0 0.5 -
Tabel. 2.2. Rekomendasi batas air umpan
No Komponen Rumus Masalah yang ditimbulkan
1 Turbidity Tidak ada Air menjadi keruh, membentuk deposit pada pipa-pipa, alat-alat, ketel dan lain-lain 2 Hardness
(kesadahan)
Kalsium dan magnesium yang dinyatakan sebagai CaCO3
Membentuk Scale / kerak pada sistem penukar panas, ketel, pipa.
3 Alkalinity (alkalinitas)
Bikarbonat (HCO3)
Karbonat (CO3)
Hidroksida (OH)
Dinyatakan sebagai CaCO3
Timbul buih (foam) dan carry over (lolosnya) padatan terlarut ke dalam uap panas mengakibatkan karatan pada pipa ketel, bikarbonat dan karbonat menghasilkan CO2
dalam uap panas, sehingga bersifat korosif. 4 pH Konsentrasi ion hydrogen pH
= -log (H+)
Korosi
5 Silika SiO2 Membentuk kerak di pipa boiler dan sudu-sudu
turbin
6 Besi Fe2+ (ferro), Fe3+ Terbentuk deposit pada pipa-pipa dan boiler 7 Minyak Dinyatakan sebagai oil atau
Ichloroform extractible matter
Terbentuk kerak, lumpur dan buih dalam ketel
8 Oksigen O2 Korosi
9 Konduktivitas Konduktivitas yang tinggi maka sifat korosi makin tinggi
Tabel. 2.3. Rekomendasi batas air boiler.
b. Parameter bahan bakar (Batu Bara)
Terdapat dua metode untuk menganalisis batu bara: analisis ultimate dan analisis
proximate. Analisis ultimate menganalisis seluruh elemen komponen batu bara, padat atau
gas dan analisis proximate meganalisis hanya fixed carbon, bahan yang mudah menguap, kadar air dan persen abu. Analisis ultimate harus dilakukan oleh laboratorium dengan peralatan yang lengkap, sedangkan analisis proximate dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana.
Analisa Proximate.
Analisis proximate menunjukan persen berat dari fixed carbon, bahan mudah menguap, abu, dan kadar air dalam batu bara.
Fixed Carbon
Fixed carbon bertindak sebagai pembangkit utama panas selama pembakaran.
Kandungan utamanya adalah karbon tetapi juga mengandung hidrogen, oksigen, sulfur dan nitrogen yang tidak terbawa gas. Fixed carbon memberikan perkiraan kasar terhadap nilai panas batubara
volatile matter
Bahan yang mudah menguap (volatile matter) : Bahan yang mudah menguap dalam batu bara adalah metan, hidrokarbon, hydrogen, karbon monoksida, dan gas-gas yang tidak mudah terbakar, seperti karbon dioksida dan nitrogen. Bahan yang mudah menguap merupakan indeks dari kandungan bahan bakar bentuk gas didalam batu bara. Kandungan bahan yang mudah menguap berkisar antara 20 hingga 35% (UNEP, 2006). Bahan yang mudah menguap berbanding lurus dengan peningkatan panjang nyala api, dan membantu dalam memudahkan penyalaan batu bara.
Kadar abu
Abu merupakan kotoran yang tidak akan terbakar. Kandungannya berkisar antara 5% hingga 40% (UNEP, 2006). Abu mempengaruhi efisiensi pembakaran, dan efisiensi boiler. Kadar air
Kadar air akan menurunkan kandungan panas per kg batu bara, dan kandungannya berkisar antara 0,5 hingga 10% (UNEP, 2006). Kadar air meningkatkan kehilangan panas, karena penguapan dan pemanasan berlebih dari uap.
Kadar Sulfur
Pada umumnya berkisar pada 0,5 hingga 0,8% (UNEP, 2006). Sulfur mengakibatkan korosi pada cerobong (chimney/stack) dan peralatan lain seperti pemanas udara dan
economizers.
Tabel. 2.4. Analisa Proximate untuk berbagai batu bara (dalam persen)
REKOMENDASI BATAS AIR BOILER (IS 10392, 1982)
Faktor Hingga 20 Kg/cm2 21 - 39 Kg/cm2 40 - 59 Kg/cm2
TDS, ppm 3000 - 3500 1500 - 2500 500 – 1500
Total padatan besi terlarut ppm 500 200 150
Konduktivitas listrik spesifik pada 25 oC (mho) 1000 400 300
Residu fosfat ppm 20 - 40 20 - 40 15 – 25
pH pada 25 oC 10 – 10.5 10 – 10.5 9.8 – 10.2
Silika (maks.) ppm 25 15 10
Parameter Batu Bara di Negara
India Indonesia Afrika Selatan
Kadar air 5.98 9.43 8.5
Abu 38.63 13.99 17
Volatile matter 20.70 29.79 23.28
Page | 11
Analisa ultimate
Analsis ultimate menentukan berbagai macam kandungan kimia unsur- unsur seperti karbon, hidrogen, oksigen, sulfur, dll. Analisis ini berguna dalam penentuan jumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran.
T
Tabel. 2.5. Analisis ultimate untuk berbagai jenis batu bara.
B. ANALISA-ANALISA LABORATORIUM
I. ANALISA AIR
Pada PLTU PT. Cahaya Fajar Kaltim untuk analisa air meliputi : a. Analisa kualitas air Boiler antara lain :
Feed Water : pH (dengan standart 8,8 – 9,2), TH (dengan standart <2µmol/l), Conductivity (dengan standart < µs/cm), SiO2 (dengan standart <20ppb), Fe (dengan
standart <50µg/l), Cu(dengan standart <10 µg/l)
Boiler water : pH (dengan standart 9.0 – 11), PO43-(dengan standart 5 – 15 mg/l),
Conductivity (dengan standart <400 µs/cm), SiO2 (dengan standart <2 mg/l)
Main steam : pH (dengan standart 8.5 – 9.2), Na (dengan standart <15µg/kg), SiO2
(dengan standart 20 µg/kg)
b. Kualitas air kondensat, antara lain : pH (dengan standart 8.5 - 9.2), TH (dengan standart <2 µmol/l), dan SiO2 (dengan standart <20 µg/l).
II. ANALISA BATU BARA
Untuk analisa batu bara terdiri dari berbagai sampel antara lain :
a. Batu bara ponton : adalah analisa yang digunakan untuk menentukan kualitas batu bara yang datang dan dilakukan analisa pada saat dilakukan pembongkaran. Analisa meliputi, Kalory batu bara (arb/as received basis) dan analisa proximate.
b. Batu bara coal feeder : adalah analisa untuk menentukan kualitas aktual batu bara yang terpakai, dengan hanya menentukan besaran nilai kalory.
2.3. ALUR KOORDINASI BAGIAN WTP-LAB. DENGAN BAGIAN LAIN.
Gambar 2.4. Alur Koordinasi WTP-Lab PT. CFK Dengan bagian produksi terkait.
Parameter Batu bara (%)
India Indonesia
Kadar Air 5.98 9.43
Bahan Mineral (1,1 x Abu) 38.63 13.99
Karbon 41.11 58.96 Hidrogen 2.76 4.16 Nitrogen 1.22 1.02 Sulfur 0.41 0.56 Oksigen 9.89 11.88 Unloading/A2B (Alat-alat berat) WTP LAB. BOILER TURBIN
Kualitas air condensate
Kualitas air & batu bara Perlakuan Blowdown Pengambilan sampling batu bara ponton Start stop
MATERI 3
BOILER
3.1. LANDASAN TEORI A. MENGENAL BOILER.
Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan memanfaatkan panas dari hasil pembakaran bahan bakar (batu bara). Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. Uap yang dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air disebut dengan water tube boiler.
Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut dengan steam generator (pembangkit uap) mengingat arti kata boiler hanya pendidih, sementara pada kenyataannya dari boiler dihasilkan uap superheat bertekanan tinggi.
Sistem boiler terdiri dari : sistem bahan bakar, sistem udara, sistem air umpan, sistem steam, dan sistem ash handling.
I. Sistem Bahan Bakar (Fuel System)
Jenis PLTU batu bara dibedakan berdasarkan proses pembakarannya, yaitu
a. PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Bubuk/Serbuk (Pulverized Coal Combustion/
PCC Boiler),
Pada PCC, batu bara digiling terlebih dahulu dengan menggunakan coal
pulverizer (fan mill/coal mill) sampai berukuran 200 mesh (diameter 74 μm),
kemudian bersama – sama dengan udara pembakaran disemprotkan ke ruang bakar (furnace) boiler untuk dibakar. Pembakaran metode ini sensitif terhadap kualitas batu bara yang digunakan, terutama sifat ketergerusan (grindability), sifat slagging, sifat fauling, dan kadar air (moisture content). Batu bara yang disukai untuk boiler PCC adalah yang memiliki sifat ketergerusan dengan HGI (Hardgrove Grindability
Index) di atas 40 dan kadar air kurang dari 30%, serta rasio bahan bakar (fuel ratio)
kurang dari 2.
Page | 13
b. PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Chain Grate (Chain Grate Coal-Fired Boiler)
Boiler jenis Stocker yang pembakarannya ditempatkan diatas rantai seperti rantai tank yang berjalan (Chain
Grate/Travelling Grate Boiler).
Batu bara diumpankan ke ujung grate baja yang bergerak. Ketika grate bergerak sepanjang tungku, batu bara terbakar sebelum jatuh pada ujung sebagai abu. Diperlukan tingkat keterampilan tertentu, terutama bila menyetel grate, damper udara dan baffles, untuk menjamin pembakaran yang bersih serta menghasilkan seminimal mungkin jumlah karbon yang tidak terbakar dalam abu. Ukuran batu bara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan terbakar sempurna pada waktu mencapai ujung grate.
c. PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Mengambang (Fluidized Bed Combustion/FBC).
Pada pembakaran dengan metode FBC, batu bara diremuk terlebih dulu dengan menggunakan crusher sampai berukuran maksimum 25 mm. butiran batu bara dijaga agar dalam posisi mengambang, dengan cara melewatkan angin berkecepatan tertentu dari bagian bawah boiler. Keseimbangan antara gaya dorong ke atas dari angin dan
gaya gravitasi akan menjaga butiran batu bara tetap dalam posisi mengambang sehingga membentuk lapisan seperti fluida yang selalu bergerak. Kondisi ini akan menyebabkan
pembakaran bahan bakar yang lebih sempurna karena posisi batu bara selalu berubah sehingga sirkulasi udara dapat berjalan dengan baik dan mencukupi untuk proses pembakaran.
Gambar 3.2. Chain Grate Coal-Fired Boiler
II. Sistem Udara dan Gas Buang (Flue Gas and Air system)
Agar pembakaran dalam combustion chamber berlangsung dengan baik perlu didukung dengan sistem suplai udara dan sitem pembuangan gas sisa pembakaran yang baik. Tugas ini dilakukan oleh Air and Flue Gas System. Air and Flue Gas System terdiri dari Forced Draft (FD) Fans, Induced Draft (ID) Fans, Air Heater, Secondary Air Ducts dan Flue Gas Ducts. Udara yang akan disuplai ke ruang pembakaran dipanaskan terlebih dahulu agar tercapai efisiensi pembakaran yang baik. Pemanasan tersebut dilakukan oleh Air Heater dengan cara konduksi dengan memanfaatkan panas dari gas buang sisa pembakaran di dalam furnace.
Flue Gas system adalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU tidak menyebabkan polusi berlebihan pada lingkungan. Bagian dari flue gas system yang umum terdapat di semua PLTU adalah Electrostatic Precipitator (EP). Electrostatic Precipitator adalah alat penangkap abu batu bara. Sebelum dilepas ke udara bebas, gas buang sisa pembakaran batu bara terlebih dahulu melewati electrostatic precipitator untuk dikurangi semaksimal mungkin kandungan abunya. Bagian utama dari EP ini adalah housing (casing), internal parts yang terdiri dari discharge electrode, collecting plates dan hammering system, dan ash hoppers yang terletak di bagian bawah untuk menampung abu. Bagian terakhir dari flue gas system adalah stack/chimney/cerobong asap yang berfungsi untuk membuang gas sisa pembakaran.
Gambar 3.4. Electrostatic Presipitator.
III. Sistem Air Umpan (Feed Water System)
Siklus air merupakan suatu mata rantai rangkaian siklus fluida kerja. Boiler mendapat pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dialirkan ke turbin. Air sebagai fluida kerja diisikan ke boiler menggunakan pompa air pengisi dengan melalui economiser dan ditampung didalam steam drum.
Economiser adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum masuk ke drum.
Di dalam economiser air menyerap panas gas buang yang keluar dari superheater sebelum dibuang ke atmosfir melalui cerobong.
Peralatan yang dilalui dalam siklus air adalah drum boiler, down comer, header bawah
(bottom header), dan riser. Siklus air di steam drum adalah, air dari drum turun melalui
pipa-pipa down comer ke header bawah (bottom header). Dari header bawah air didistribusikan ke pipa-pipa pemanas (riser) yang tersusun membentuk dinding ruang bakar boiler. Didalam riser air mengalami pemanasan dan naik ke drum kembali akibat perbedaan temperatur.
Page | 15 Perpindahan panas dari api (flue gas) ke air di dalam pipa-pipa boiler terjadi secara radiasi, konveksi dan konduksi. Akibat pemanasan selain temperatur naik hingga mendidih juga terjadi sirkulasi air secara alami, yakni dari drum turun melalui down comer ke header bawah dan naik kembali ke drum melalui pipa-pipa riser. Adanya sirkulasi ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan terhadap pipa-pipa pemanas dan mempercepat proses perpindahan panas. Kecepatan sirkulasi akan berpengaruh terhadap produksi uap dan kenaikan tekanan serta temperaturnya.
Selain sirkulasi alami, juga dikenal sirkulasi paksa (forced circulation). Untuk sirkulasi jenis ini digunakan sebuah pompa sirkulasi (circulation pump). Umumnya pompa sirkulasi mempunyai laju sirkulasi sekitar 1,7, artinya jumlah air yang disirkulasikan 1,7 kali kapasitas penguapan. Beberapa keuntungan dari sistem sirkulasi paksa antara lain :
Waktu start (pada saat pemanasan) lebih cepat
Mempunyai respon yang lebih baik dalam mempertahankan aliran air ke pipa-pipa pemanas pada saat start maupun beban penuh.
Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan
Gambar 3.5. Gambar Natural Circulation dan Forced Circulation
IV. Sistem Steam (Steam system)
Pada boiler PLTU setelah air mengalami pemisahan wujud air dan steam di steam drum dengan wujud uap basah/jenuh (saturated steam) selanjutnya steam akan mengalami proses pengolahan uap lanjut melalui pipa-pipa superheater dengan memanfaatkan panas dari gas buang dari furnace. Untuk mendapatkan steam sesuai dengan temperature yang diharapkan maka pada steam system terdapat spraying water. Steam yang dihasilkan pada superheater berupa steam kering (superheated steam). Untuk mengendalikan tekanan berlebih pada system superheater dilengkapi dengan Exhaust valve dan safety valve.
V. Sistem Ash Handling (Ash Handling System)
Ash Handling Plant adalah peralatan bantu dari sebuah PLTU berbahan bakar batu bara untuk menampung abu sisa hasil pembakaran yang kemudian menyalurkannya ketempat pembuangan akhir (Ash disposal). Pada System Ash Handling abu dibagi menjadi dua yaitu Fly
Ash (abu kering) dan Bottom Ash (abu basah)
Ash Handling Plant mempunyai alat yang berfungsi sebagai penangkap abu sisa pembakaran, yaitu Electrostatic Precipitator (EP). Batu bara yang dialirkan ke dalam ruang bakar akan menghasilkan gas buang yang mengandung partikel abu. Sebelum dibuang ke
atmosfir, gas buang yang mengandung partikel abu akan melewati suatu ruang yang di dalamnya terdapat pelat-pelat yang dapat menangkap partikel abu. Pelat tersebut dialiri arus searah (DC). Abu hasil tangkapan EP disalurkan melalui blow ash tank ke penampungan sementara (Ash silo) dengan menggunakan media udara bertekanan dari compressor, kemudian dilakukan proses pengedrainan dengan transportasi berupa dump truck ke tempat penimbunan akhir.
Selain itu, Ash Handling Plant juga mempunyai peralatan yang berfungsi sebagai penampung dan penyalur abu sisa pembakaran yang berasal dari ruang bakar (furnace) yaitu SSC / Submerged Scrapper Conveyor (Bak penampung abu yang berada di bagian bawah ruang bakar). Serbuk batu bara yang dimasukan ke dalam ruang bakar sebagian tidak terbakar dan abu yang tidak terhisap oleh ID Fan akan jatuh dan ditampung di bagian bawah ruang bakar (Bottom Ash) dialirkan ke dalam bak SSC. SSC diisi air yang berasal dari discharge CWP untuk menjaga level dan temperature air, maka perlu disirkulasikan dan disupply terus menerus.
B. DASAR-DASAR PEMBAKARAN.
Pembakaran adalah reaksi kimia yang terjadi antara material yang dapat terbakar dengan oksigen pada volume dan temperatur tertentu. Pembakaran akan terjadi bila 3 sumber yaitu :
Bahan bakar
Oksigen
Sumber nyala/titik api/panas
Ketiga unsur ini biasa disebut dengan segitiga api/pembakaran. Pada kondisi tertentu, bahan bakar akan terbakar dengan sendirinya tanpa bantuan sumber penyalaan pembakaran semacam ini disebut PEMBAKARAN SPONTAN.
Pembakaran spontan dapat terjadi apabila terdapat oksigen yang kontak langsung dengan bahan bakar serta
temperatur bahan bakar dapat disebabkan oleh tekanan atau reaksi kimia yang menghasilkan panas.
I. Prinsip Pembakaran Sempurna.
Kecepatan pembakaran dan efesiensi pembakaran akan tergantung pada ”tiga T”, yaitu :
Time (Waktu)
Setiap reaksi kimia memerlukan waktu tertentu untuk pembakaran bahan bakar harus diusahakan tetap berada pada zone pembakaran di dalam ruang bakar pada waktu yang cukup seluruh bahan bakar akan terbakar dengan sempurna.
Temperatur.
Supaya proses pembakaran suatu zat dapat terjadi, maka temperatur dari zat tersebut harus berada pada suatu harga tertentu yang cukup untuk memulai terjadinya reaksi pembakaran.
Harga temperatur ini tergantung pada komposisi kimia dari masing – masing zat dan temperatur ini disebut sebagai TEMPERATUR PENYALAAN. Karena itu temperatur ruang bakar boiler harus cukup tinggi menjamin bahwa campuran bahan bakar dan udara akan mencapai temperatur penyalaannya pada zona (daerah) pembakaran.
Page | 17 Tabel. 3.1. Temperatur Penyalaan Untuk Berbagai Unsur Kimia.
Turbulensi
Oksigen di dalam udara yang dialirkan keruang bakar ada kemungkinan dapat langsung mengalir ke cerobong tanpa kontak dengan bahan bakar. Hal semacam ini dapat di hindari dengan cara memusarkan aliran udara. Turbulensi udara akan membentuk percampuran yang baik antara udara bahan bakar sehingga akan diperoleh proses pembakaran yang sempurna.
Oleh sebab itu faktor T tersebut harus selalu dijaga sebab :
1. Bila temperatur ruang bakar lebih rendah dari temperatur penyalaan campuran, maka campuran tidak akan terbakar dengan baik, bahkan dapat mematikan nyala api (flame failure).
2. Bila hembusan yang terlalu kuat pada sisi masuk ruang bakar, turbulensi yang kurang baik, serta ukuran partikel bahan bakar yang terlalu besar akan menghasilkan suatu pembakaran yang kurang sempurna di dalam ruang bakar. Akhirnya, bahan bakar yang belum sempat terbakar di ruang bakar akan terbakar di luar zone pembakaran dalam ketel uap. Komplikasi selanjutnya adalah bahwa campuran bahan bakar/ udara pada ruang bakar yang volumenya besar. Sehingga dapat membentuk campuran kurus (weak mixture) yang akan meningkatkan resiko terjadinya ledakan (explosion).
II. Proses Pembakaran Secara Kimia.
Seperti diketahui bahwa unsur – unsur dalam bahan bakar dapat membentuk reaksi pembakaran dengan oksigen adalah Carbon, Hidrogen dan Sulfur. Karena itu proses pembakaran bahan bakar tidak lain adalah terbentuknya reaksi pembakaran antara ketiga unsur tersebut dengan oksigen. Reaksi pembakaran untuk ketiga unsur tersebut adalah sebagai berikut :
Reaksi Pembakaran Carbon
C + O2 → CO2 (pembakaran Carbon sempurna / + 33.820 KJ/Kg)
C + ½ O2 → CO (pembakaran Carbon tak sempurna / + 10.120 KJ/Kg)
Reaksi Pembakaran Hidrogen 2 H2 + O2 → 2H2O
Reaksi Pembakaran Sulfur S + O2 → SO2
III. Kebutuhan Udara
Untuk dapat menghitung kebutuhan Oksigen dan udara teoritis bagi proses pembakaran bahan bakar, maka perlu diingat berat atom masing – masing unsur yang terlihat dalam reaksi pembakaran. Agar lebih mudah mengingat, gunakan daftar berikut :
Tabel. 3.2. Berat Atom Unsur-unsur dalam proses pembakaran
Selain itu untuk menghitung kebutuhan udara teoritis maka harus diketahui komposisi dari udara. Komposisi dari udara adalah sebagai berikut :
dalam satuan persen berat, udara mengandung : Oksigen = 23,2 %
Nitrogen = 76,8 %
dalam persen volume, udara mengandung : Oksigen = 21 %
Nitrogen = 79 %
Perhitungan oksigen teoritis dan udara teoritis dapat dicari persamaan berikut :
Oksigen yang diperlukan untuk membakar Carbon
C + O2 → CO2
12 + 32 → 44
1 Kg C + 8/3 Kg O2 → 11/3 Kg CO2
Jadi untuk setiap Kg Carbon memerlukan 8/3 Kg Oksigen Oksigen yang diperlukan untuk membakar hidrogen adalah :
2H2 + O2 → 2H2O
4 + 32 → 36
1 Kg H + 8 Kg O2 → 9 Kg H2O
Jadi untuk setiap Kg Hidrogen memerlukan 8 Kg Oksigen Oksigen yang diperlukan untuk membakar Sulfur
S + O2 → SO2
32 + 32 → 64
1 Kg S + 1 Kg O2 → 2 Kg SO2
Jadi 1 Kg Sulfur memerlukan 1 Kg Oksigen
Kebutuhan Oksigen total = Kebutuhan Oksigen untuk membakar (Carbon + Hidrogen + Sulfur)
Oksigen total = 8/3 C + 8 H + S
Tetapi biasanya di dalam bahan bakar juga terdapat sedikit oksigen, dianggap akan bereaksi dengan hidrogen dalam bahan bakar tersebut. Karena itu hidrogen yang bereaksi dengan oksigen yang berasal dari udara akan berkurang sebanyak 0,8. Dengan demikian kebutuhan
oksigen total menjadi :
8/3 C + 8 (H – 0,8) + S
Berhubung dalam satuan berat udara mengandung 23,2 %, maka kebutuhan udara teoritis = Oksigen total x 100/23,2
atau :
Udara teoritis = 100/23,2 [8/3 C + 8 (H - 0,8) + S] Kg/Kg bb.
Perbandingan campuran normal antara udara dengan batu bara serbuk/bubuk (Pulverized) pada ketel modern berkisar antara 4 : 1 atau 5 : 1. Ini artinya campuran terdiri dari 4 atau 5 bagian udara dalam satuan berat untuk setiap bagian batu bara bubuk dalam satuan berat. Sedangkan ratio campuran ekplosif terletak pada ratio antara 8 : 1 sampai
Page | 19 dengan 11 : 1. Adapun campuran yang paling eksplosif adalah campuran antara udara p.f pada ratio 10 : 1
IV. Gas Buang Hasil Pembakaran
Pada proses pembakaran akan dihasilkan gas buang. Gas buang atau hasil pembakaran berupa CO (Carbonmonoksida), gas O2 (Oksigen), gas CO2 (Carbondioksida) dan asam.
Gas CO (Carbonmonoksida)
Gas CO dihasilkan dari pembakaran Carbon : dimana pembakaran berlanjut secara tidak sempurna. Dengan Reaksi kimia.
C + ½ CO2 → CO + 10.120 KJ/Kg.
Panas dihasilkan sekitar 10.120 KJ/Kg, sehingga ada kerugian panas yang dibawa oleh gas buang ke cerobong.
Gas O2 (Oksigen)
Gas O2 pada gas buang menunjukkan adanya excess air (udara bersih) pada proses
pembakaran. Kandungan O2 pada gas buang dapat digunakan untuk menentukan
kesempurnaan dari pembakaran dan efesiensi dari proses pembakaran.
Gas CO2 (Carbondioksida)
Gas CO2 dihasilkan dari pembakaran carbon, dimana pembakaran berlangsung secara
sempurna. Dengan Reaksi kimia.
C + O2 → CO2 + 33.820 KJ/Kg
Panas yang dihasilkan sekitar 33.820 KJ/Kg. Panas yang dihasilkan tiga kali pembakaran yang menghasilkan gas CO.
Asam
Terbentuknya zat asam pada proses pembakaran tidak dapat kita harapkan terbentuknya zat asam tersebut berasal dari pembakaran sulfur (belerang), dengan Reaksi kimia.
S + O2 → SO2
Sulfur Oksigen Sulfur dioksida
Dalam proses pembakaran ketel, selalu diberikan udara lebih. Dengan demikian maka juga terdapat Oksigen lebih. Selanjutnya bila gas sulfurdioksida ini bertemu dengan oksigen yang berasal dari udara lebih, maka akan terjadi reaksi.
2 SO2 + O2 → 2 SO3
Hasil pembakaran hidrogen adalah 2H + O2 → 2H2O. Selain itu dalam gas sisa pembakaran
juga terdapat air yang berasal dari udara pembakaran maupun dari bahan bakar. Apabila H2O ini bertemu dengan SO3 akan terjadi reaksi :
SO3 + H2O → H2SO4 (Asam sulfat)
Asam sulfat ini bersifat sangat korosif terhadap logam sehingga sering dijumpai terjadinya korosi pada saluran gas asap p`da daerah yang temperaturnya cukup rendah dimana terjadi pengembunan H2SO4. Kerusakan ini terutama sering dijumpai pada elemen
A/H sisi dingin. Selain itu, bila terbuang ke atmosfir melalui cerobong akan dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan serta hujan asam yang dapat membunuh tanaman. Dengan demikian meskipun sulfur memberikan kontribusi panas dalam proses pembakaran, tetapi sulfur juga menimbulkan dampak negatif yang merugikan. Karena itu kandungan sulfur dalam bahan bakar dibatasi dan kita tentunya akan memilih bahan bakar yang tidak mengandung sulfur bila hal ini memungkinkan. Tetapi kenyataannya hampir tidak ada bahan bakar fosil yang bebas dari sulfur. Jadi meskipun dalam jumlah yang kecil, dampak negatif sulfur harus tetap kita tanggung.
3.2. SPESIFIKASI UNIT BOILER PT. CAHAYA FAJAR KALTIM UNIT #3 A. GAMBARAN UMUM BOILER CFK #3
Boiler “240t/h high-pressure natural circulation” di proyek pengembangan Embalut
1x60MW Fase II di Kalimantan Timur, Indonesia. Merupakan boiler bertekanan tinggi dengan
sirkulasi alami yang didesain oleh SBWL (Shanghai Boiler Work Limited), Boiler ini menggunakan jenis bahan bakar batu bara “Lignit” dalam pembakarannya. Middle-speed Coal
mil, sistem positive-pressure cold primary air direct-blowing pulverization dan sistem
pembakaran dengan empat sudut tangensial (4-corner tangential), dan tidak ada reheating. Dengan Standart kualitas batubara yang digunakan sebagai berikut :
Tabel. 3.3. Parameter Deasain Boiler CFK #3.
Boiler ini memiliki kemampuan penyesuaian yang sangat baik terhadap perubahan kualitas batu bara. Ketika kualitas batu bara aktual menyimpang dari desain, selama perbedaan berada antara range yang disajikan dalam tabel 3.4, boiler dapat beroperasi dengan aman dan stabil dibawah beban BMCR (Boiler Maximum Continuous Rating)
Tabel 3.4. Range perbedaan kualitas batu bara
Waktu ignition (Penyalaan) boiler untuk mencapai beban penuh yang memenuhi persyaratan dibawah kondisi start-up normal, Dengan mengacu pada parameter perbedaan temperatur diding maksimum pada steam drum :
Tabel. 3.4. Waktu Penyalaan Boiler CFK #3.
NO Item Simbol Unit Desain
batu bara Check coal 1 Check coal 2 1 As-received carbon Car % 43.5 38.5 46.5 2 As-received hydrogen Har % 4.5 4.2 5.15 3 As-received oxygen Oar % 12.5 12.9 11.5 4 As-received nitrogen Nar % 0.9 1.4 1.3 5 As-received sulfur Sar % 0.6 0.5 0.55
6 As-received ash content Aar % 6.00 7.50 5.00
7 As-received water content Mar % 32 35 30
8 Dry ash-free based volatile content Vdaf % 45 50 45
9 Hardgrove grind ability index HGl 43 50 45 10 Gross calorific power Q.gr,ar k.Cal/kg 4500 4000 5000
Vdaf Aar Mar Qnet.ar Catatan :
±5% ±5% ±4% ±10% pengecualian untuk Qnet.ar yang merupakan deviasi relatif, sedangkan yang
parameter yang lain merupakan deviasi yang absolute.
Wall temp. difference and operation conditions Operation status Cold Start-Up Warm Start-Up Hot Start-Up Wall temperature difference between upper
and lower sections of steam drum ℃ 50 48 50 Maximum mean temperature rising rate at
saturation temperature ℃/h 88 123 125
Page | 21
B. PARAMETER DESAIN
Tabel. 3.5. Parameter Deasain Boiler CFK #3.
C. VOLUME WATER
Tabel. 3.6. Volume Water Boiler CFK #3
D. SPECIFICATION AUXILARY EQUIPMENT (Spesifikasi Peralatan Bantu)
Tabel. 3.7. Spesifikasi peralatan bantu Boiler CFK #3.
No Item Satuan Nilai
1 Kapasitas Steam T/h 240
2 Pressure kerja Steam Drum MPa 10,4
3 Pressure Steam di Outlet Superheater MPa 9.81 4 Temperature Steam di Superheater 0C 540
5 Temperature Feed Water 0C 228
6 Temperature udara di inlet preheater 0C 30 7 Temperature udara di outlet preheater 0C 400
8 Temperature Exhaust-Gas 0C 112 No Komponen Volume (T) Hydro Test 1 Steam Drum 25 2 Water Wall 29.1 3 Descending tube 13.4 4 Lead-out tube 5.5 5 Superheater 20.4
6 Superheater steam connection tube 4.1
7 Economizer 20
Total 117.5
No Item Satuan IDF PAF SAF SEAL FAN
Spesifikasi Fan 1 Capasity m3/h 67824 105840 17172 2 Pressure Pa 3631 14480 4452 6143 3 Speed rpm 960 1480 1480 1450 Spesifikasi Motor 1 Daya kW 400 400 200 55 2 Tegangan V 6000 6000 6000 380 3 Arus A 48.8 47.8 24.4 103 4 Speed rpm 987 1483 1483 1450 5 Freq. Hz 50 50 50 50
3.3. ALUR PROSES BOILER CFK. UNIT #3
Gambar.3.8. Alur Proses Boiler 240 t/h PT. Cahaya Fajar Kaltim unit 3. Keterangan gambar :
No Keterangan No Keterangan
1 Furnace 17 Air Preheater
2 Water Wall 18 Hot Primary Air Duct
3 Buttom Ash 19 Hot Secondary Air Duct
4 Steam Drum 20 Cold Primary Air Duct
5 Down Commer 21 Sealing Air Fan
6 Upper Economizer 22 Conveyor Batubara dari CFK 1&2
7 Lower Economizer 23 Coal Bunker
8 Distributed Header 24 Coal Feeder
9 Lower Temperature Superheater 25 Coal Mill
10 Superheater First Desuperheater Up dan Down 26 Sel Work Pump
11 Platen Superheater 27 Coal Pipe
12 Superheater Second Desuperheater Up dan Down 28 ESP (Elektrostatic Precipitator) 13 High Temperature Superheater 29 Induced Draft Fan A&B
14 Main Steam Header 30 Ash Silo
15 Primary Air Fan A&B 31 Chimney
16 Secondary Air Fan A&B
Tabel. 3.6. Keterangan gambar Alur Proses Boiler 240 t/h PT. Cahaya Fajar Kaltim unit 3
A. PROSES PASOKAN UDARA PEMBAKARAN (AIR SYSTEM)
Terdapat dua jenis Fan pada proses pasokan udara, suplay udara yang pertama dari Forced Draft Fan / Secondary Air Fan dengan temperature udara bebas ± 30 oC masuk ke system Air Heater kemuadian keluar melalui Hot secondary Air Duct dengan temperature ± 400 oC, dan di salurkan ke empat titik bagian pada masing-masing sudut furnace dengan valve-valve Air System yang terbagi
Page | 23 menjadi Sembilan layer, dengan pengaturan besaran bukaan masing-masing valve sedemikian rupa untuk menciptakan system turbulansi di dalam furnace. Adapun suplay udara yang kedua yaitu dari Primary Air Fan dengan temperature udara bebas ± 30 oC sebagian besar masuk ke system Air Heater kemuadian keluar melalui Hot Primery Air Duct dengan temperature ± 340 oC dan di salurkan ke Coal Pulverizer A, B, dan C sebagai hembusan udara untuk menghantarkan partikel batubara menuju ke furnace (ruang bakar) dan sebagian kecil melalui Cold Primary Air Duct yang dihisap oleh Sealing Air Fan untuk proses sealing pada coal mill.
Total kebutuhan pasokan udara pada saat proses pembakaran normal dengan pembebanan maksimal mencapai 299 T/h.
Gambar.3.9. Boiler Forced Air System View DCS CFK #3
B. PROSES ALIRAN GAS BUANG (FLUE GAS SYSTEM)
Kondisi tekanan dalam furnace / ruang bakar vacuum dengan nilai yang dijaga untuk kestabilan pembakaran adalah -100 Pa, hal ini dikarenakan adanya Induced Draft Fan A dan B yang menghisap Flue gas (gas buang) hasil pembakaran yang membawa partikel abu batu bara. secara berurut flue gas akan melalui Superheater, economizer, air heater, lower temperature economizer, selanjutnya ke ESP (Elektrostatic Presipitator) sebagai media penangkap abu sisa pembakaran, masuk ke IDF A dan B dan terakhir gas buang yang bersih akan di buang melalui chimney / cerobong.
C. PROSES BAHAN BAKAR (MILL SYSTEM)
Pada CFK Unit 3 terdapat 3 Mill System yaitu A, B, dan C. Suplay batubara dari Conveyor CFK unit 1 dan unit 2 masuk ke Coal bunker, kemudian batubara akan melalui Coal Feeder dengan besaran tonase tertentu sesuai dengan kebutuhan masuk ke dalam Coal Mill untuk proses pelumatan, dengan hembusan udara dari Hot Primery Air Duct dengan temperature ± 340 oC sebagai penggering batubara sekaligus media transfer partikel batubara. Dengan temperature keluaran mencapai ± 70 oC partikel batubara tersebut melalui coal pipe dan keluar melalui Coal Burner pada Furnace.
Gambar.3.11. Pulverizing System View DCS CFK #3
Page | 25
D. PROSES PASOKAN AIR UMPAN (WATER SYSTEM)
Pada proses water system, air umpan pada boiler yang di pompakan dengan BFWP (Boiler Feed Water Pump) dengan tekanan ± 14 MPa dan temperature air ± 150 oC masuk melalui HP Heater (Hight Pressure Heater) dengan temperature keluaran air menjadi ± 220 oC, selanjutnya masuk ke Distributed Header kamudian masuk ke Lower Economizer dengan memanfaatkan panas gas buang (flue gas) maka temperature keluaran akan mencapai ± 270 oC, kemudian ke Upper Economizer dan Economizer Hanger dengan capaian temperature ± 300 oC selanjutnya air akan masuk ke Steam Drum dengan tekanan ± 10 MPa . Didalam Steam Drum akan terjadi pemisahan wujud steam dan air, untuk yang berwujud steam akan masuk ke proses pengolahan uap lanjut pada steam system, sedangkan yang ber wujud air akan turun dari steam drum melalui down comer dengan prinsip Natural Sirculation, selanjutnya air akan menyebar melalui header di bawah Water Wall dan naik menyebar ke water wall dengan menyerap panas dari proses pembakaran selanjutnya air dengan kandungan steam akan naik kembali ke Steam Drum sehingga akan terjadi pemisahan wujud, siklus tersebut akan terjadi secara berulang dan terus menerus.
Gambar.3.13. Boiler Steam and Water System View DCS CFK #3
E. PROSES STEAM SYSTEM
Pada proses steam, air yang mengalami perubahan wujud menjadi uap basah (saturated steam) dari steam drum dengan temperature ± 305 oC selanjutnya akan masuk ke lower temperature Superheater dengan keluaran steam temperature menjadi ± 430 oC, selanjutnya steam akan mengalami perlakuan spraying water pada Superheater First Desuperheater header UP dan Down dengan temperature steam menjadi ± 380 oC, selanjutnya steam akan dipanaskan kembali melalui Platen Superheater dengan capaian temperature outlet mencapai ± 520 oC kemudian akan mengalami kembali perlakuan spraying water pada Superheater Second Desuperheater header UP dan Down dengan temperature steam menjadi ± 470 oC selanjutnya steam akan dipanaskan kembali melalui High Temperature Superheater dengan capaian temperature outlet mencapai ± 530 oC kemudian masuk ke Steam Header yang akan di Suplay ke Turbin dengan tekanan ± 9 MPa.
F. ASH HANDLING SYSTEM
ESP (Electrostatic Precipitator) sebagai media penyaring gas buang dengan Abu sisa pembakaran, pada CFK #3 dengan desain 4 chamber dan 8 Blow tank. Abu yang tertangkap pada plate collector akan terjatuh (akibat pukulan hammer-hammer yang ada di ESP) pada chute / ash
hop sebagai penampung. Dengan hitungan waktu tertentu valve di atas blow tank akan membuka dan menutup kembali sehingga abu akan masuk ke blow tank, udara yang bertekanan dari kompresor akan disuplay untuk memberi tekanan pada blow tank dengan hitungan waktu tertentu, valve outlet pada blow tank akan membuka sehingga abu akan ter-transfer menuju Ash silo, hal tersebut berlansung secara otomatis bergantian antar blow tank yang di aktifkan.
Gambar.3.14. Koneksi Pipa Blow Tank ESP CFK #3
3.4. ALUR KOORDINASI BAGIAN BOILER DENGAN BAGIAN LAIN.
Gambar. 3. 15. Alur kordinasi Boiler dengan bagian produksi terkait COAL HANDLING
BOILER & ESP TURBIN
WTP & LAB
Laporan Perlakuan Blowdown
Kondisi suplay steam Penurunan Beban Suplay Batu bara ke Bunker Laporan Kualitas air
Page | 27
MATERI 4
TURBIN DAN GENERATOR
4.1. PENDAHULUAN.
Turbin uap adalah mesin turbo (mesin berputar) yang berfungsi sebagai penggerak utama
dengan prinsip mengubah energi panas (entalpi) menjadi energi kinetik (energi rotasi). Di mana pada PLTU poros turbin terhubung dengan generator untuk mengubah energi Mekanis menjadi energi Listrik. Poros turbin, lansung atau dengan bantuan roda gigi reduksi.
A. Prinsip Kerja Turbin Uap
Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut :
1. Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
2. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide blade ) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
3. Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.
B. GENERATOR.
Generator listrik adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Prinsip kerja generator memanfaatkan induksi elektromagnetik untuk membangkitkan listrik sesuai dengan Hukum Faraday. Apabila suatu penghantar listrik digerakkan didalam suatu medan magnet, maka pada penghantar listrik itu akan muncul gaya gerak listrik (GGL) yang dinyatakan dalam satuan Volt. Pada generator, energi listrik dibangkitkan dengan cara menggerakkan kumparan penghantar listrik memotong medan magnet sehingga dibangkitkan GGL yang bisa disalurkan untuk energi listrik sehari-hari.
Pada generator, baik kumparan ataupun magnet bisa diposisikan pada posisi rotor atau stator, tergantung jenis generatornya. Pada generator jenis Kutub Dalam, kutub magnet atau kumpuran medan magnet (jika menggunakan magnet induksi listrik), diletakkan pada bagian rotor / bagian yang berputar. Sedangkan pada generator Kutub Luar, kutub magnet atau kumpuran medan magnitnya terletak pada posisi sebagai stator/ bagian yang diam.
Selain itu, jenis-jenis generator dapat pula digolongkan berdasarkan beberapa kriteria sebagai berikut:
1. Berdasarkan Putaran Medan Magnit terhadap rotor:
Generator Sinkron: kecepatan putaran medan magnitnya sama dengan kecepatan putaran rotornya.
Generator Asinkron: kecepatan putaran medan magnitnya tidak sama dengan kecepatan putaran rotornya.
2. Berdasarkan jenis arus yang dibangkitkan
Generator arus searah (DC)
Generator arus bolak balik (AC)
3. Berdasarkan dari jenis fasa gelombangnya
Generator AC 3 fasa
Generator AC 1 fasa.
Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan mesin sinkron. Generator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Generator sinkrondapat berupa generator sinkron tiga fasa atau generator sinkron AC satu fasatergantung dari kebutuhan.
B.1. Konstruksi Generator Sinkron
Pada generator sinkron, arus DC diterapkan pada lilitan rotor untuk mengahasilkan medan magnet rotor. Rotor generator diputar oleh prime mover/penggerak utama menghasilkan medan magnet berputar pada mesin. Medan magnet putar ini menginduksi tegangan tiga fasa pada kumparan stator generator. Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient (kutub sepatu) dan non salient (rotor silinder). Gambaran bentuk kutup sepatu generator sinkron diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.2. Rotor salient (kutub sepatu) pada generator sinkron
Pada kutub salient, kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor sedangkan pada kutub non salient, konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor.
Page | 29 Rotor silinder umumnya digunakan untuk rotor dua kutub dan empat kutub, sedangkan rotor kutub sepatu digunakan untuk rotor dengan empat atau lebih kutub. Pemilihan konstruksi rotor tergantung dari kecepatan putar prime mover, frekuensi dan rating daya generator. Generator dengan kecepatan 1500 rpm ke atas pada frekuensi 50 Hz dan rating daya sekitar 10MVA menggunakan rotor silinder. Sementara untuk daya dibawah 10 MVA dan kecepatan rendah maka digunakan rotor kutub sepatu. Gambaran bentuk kutup silinder generator sinkron diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
(a) (b)
Gambar 4.3. Gambaran bentuk (a) rotor Non-salient (rotor silinder), (b) penampang rotor pada generator sinkron
Arus DC disuplai ke rangkaian medan rotor dengan dua cara:
1. Menyuplai daya DC ke rangkaian dari sumber DC eksternal dengan sarana slip ring dan sikat.
2. Menyuplai daya DC dari sumber DC khusus yang ditempelkan langsung pada batang rotor generator sinkron.
B.2. Prinsip Kerja Generator Sinkron
Jika sebuah kumparan diputar pada kecepatan konstan pada medan magnethomogen, maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada kumparan tersebut. Medan magnet bisa dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus DC atau oleh magnet tetap. Pada mesin tipe ini medan magnet diletakkan pada stator (disebut generator kutub eksternal / external pole generator) yang mana energi listrik dibangkitkan pada kumparan rotor. Hal ini dapat menimbulkan kerusakan pada slip ring dan karbon sikat, sehingga menimbulkan permasalahan pada pembangkitan daya tinggi. Untuk mengatasi permasalahan ini, digunakan tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), yang mana medan magnet dibangkitkan oleh kutub rotor dan tegangan AC dibangkitkan pada rangkaian stator. Tegangan yang dihasilkan akan sinusoidal jika rapat fluks magnet pada celah udara terdistribusi sinusoidal dan rotor diputar pada kecepatan konstan. Tegangan AC tiga fasa dibangkitan pada mesin sinkron kutub internal pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian rupa sehingga membentuk beda fasa dengan sudut 120°. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan 3-fasa dengan tegangan yang dibangkitkan diperlilhatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.4. Gambaran sederhana kumparan 3-fasa dan tegangan yang dibangkitkan Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Jika rotor menggunakan magnet permanen (PMG/Permanen Magnet Generator), maka slip ring dan sikat karbon tidak begitu diperlukan.
B.3. Kecepatan Putar Generator Sinkron
Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian elektromagnet dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah putaran rotor. Hubungan antara kecepatan putar medan magnet pada mesin dengan frekuensi elektrik pada stator adalah:
fe = frekuensi listrik (Hz)
nr = kecepatan putar rotor = kecepatan medan magnet (rpm) p = jumlah kutub magnet
Oleh karena rotor berputar pada kecepatan yang sama dengan medan magnet, persamaan diatas juga menunjukkan hubungan antara kecepatan putar rotor dengan frekuensi listrik yang dihasilkan. Agar daya listrik dibangkitkan tetap pada frekuensi 50Hz atau 60 Hz, maka generator harus berputar pada kecepatan tetapdengan jumlah kutub mesin yang telah ditentukan. Sebagai contoh untuk membangkitkan 60 Hz pada mesin dua kutub, rotor arus berputar dengan kecepatan 3600 rpm. Untuk membangkitkan daya 50 Hz pada mesin empat kutub, rotor harus berputar pada 1500 rpm.
C. EXCITER
Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat menghasilkan energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung pada besarnya arus eksitasinya.
Sistem ini merupakan sistem yang vital pada proses pembangkitan listrik dan pada perkembangannya, sistem Eksitasi pada generator listrik ini dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:
120
. p
n
f
r e
Page | 31
1. Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Sikat (brush excitation)
Gambar 4.5. Gambar Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation 2. Sistem Eksitasi Tanpa Sikat (brushless excitation).
Gambar 4.6. Gambar Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation “Brushless System”, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slipring. Karena Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus excitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan yaitu besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relatif kecil.
D. AVR (Automatic Voltage Regulator)
Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator.
Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.
Gambar 4.7. Gambar AVR dan Generator Synkron 3 Phasa
4.2. TURBIN DAN GENERATOR CFK UNIT #3.
A. GAMBARAN UMUM TURBIN DAN GENERATOR CFK #3 A.1. TURBIN CFK #3
Turbin yang di gunakan adalah tipe N60-8.83 model turbin dengan condensing turbine, jenis impuls, suhu tinggi, tekanan tinggi dan silinder tunggal. Terdapat 21 rotor blade pada
turbin sehingga steam akan mengalami 21 tahapan dalam menggerakkan turbin. Bagian 1 dari
ekstraksi uap disediakan setelah tahap 5 untuk memasok HP heater 1 #, bagian 2 dari ekstraksi uap disediakan setelah tahap 8 untuk memasok HP heater # 2, bagian 3 dari ekstraksi uap tersedia setelah tahap 11 untuk memasok deaerator. Ada satu titik ekstraksi masing-masing setelah tahap 15 dan tahap 17 untuk memasok # 4, #5 pemanas LP.
