Laporan Efisiensi Air Preheater Unit

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANGAN di PT. INDONESIA POWER UJP BANTEN 3 LONTAR Jl. Ir. Sutami, Desa Lontar, Kec. Kemiri, Kab. Tangerang 15530

EFISIENSI AIR PREHEATER UNIT 2 DI PLTU BANTEN 3 LONTAR Disusun sebagai salah satu tugas mata kuliah Praktik Kerja Lapangan/Seminar pada Semester VII

Disusun Oleh : Loni Novia Amelia 121724016

DEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2015

KATA PENGANTAR Puji serta syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan YME yang telah memberikan rahmat-Nya sehingga dapat menyelesaikan laporan kerja praktik dengan judul “Efisiensi Air Preheater Unit 2 di PLTU Banten 3 Lontar”. Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan untuk mata kuliah Kerja Praktik Program Studi Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik, Departemen Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan rasa terima kasih yang tidak terkira kepada kedua orang tua tercinta yang telah membesarkan, mendidik penulis dengan doa dan kasih sayang serta dukungan moril maupun materiil kepada penulis. Dalam penyusunan laporan ini, penulis banyak menerima bantuan berupa bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Alvin Mizrawan Tarmizi, S.T. selaku Ahli Muda Efisiensi di PLTU Banten 3 Lontar yang telah membimbing di lapangan, 2. Bapak Tobat Martin Leonardo selaku Supervisor Senior Condition Based Maintenance di PLTU Banten 3 Lontar yang telah membimbing selama pelaksanaan kerja praktek, 3.

Mas Andi Rinaldi Hasan selaku pembimbing di lapangan,

4. Bapak Budi Putranto selaku Supervisor Senior SDM yang telah membantu proses perizinan Kerja Praktik, 5. Seluruh Engineer, staf dan karyawan PLTU Banten 3 Lontar khususnya bagian Condition Based Maintenance yang telah berbagi ilmu dan pengalam selama pelaksanaan kerja praktik, 6. Pihak-pihak lain yang turut membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama penyusunan laporan ini,

1

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna adanya, karena masih banyak kekurangan baik dari segi ilmu maupun susunan bahasanya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga karya ini dapat lebih bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan. Bandung, September 2015

Penulis

2

DAFTAR ISI

BAB I I.1. I.2. I.3. I.4. I.5. I.6. I.7. BAB II

PENDAHULUAN.................................................................................1 Latar Belakang Masalah........................................................................1 Perumusan Masalah...............................................................................1 Tujuan....................................................................................................1 Batasan Masalah....................................................................................2 Tempat dan Waktu Pelaksanaan............................................................2 Metoda Pengumpulan Data...................................................................2 Profil Singkat Perusahaan.....................................................................2 LANDASAN TEORI............................................................................9

II.1. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap................................................9 II.2. Perpindahan Panas...............................................................................11 BAB III III.1. III.2. III.3. III.4. III.5. III.6. III.7. BAB IV

AIR PREHEATER..............................................................................15 Pengenalan Air Preheater (APH).........................................................15 Fungsi dan Prinsip Kerja APH............................................................16 Komponen-komponen Air Preheater..................................................19 Kerugian-kerugian yang terjadi pada Air Preheater (Losses).............21 Diagram Alir APH...............................................................................23 Sistem Interlock dan Permissive.........................................................26 Instruksi Kerja Pengoperasian APH....................................................27 PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN................................38

IV.1. Data Parameter....................................................................................38 IV.2. Pengolahan Data..................................................................................40 IV.3. Pembahasan.........................................................................................44 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN...........................................................45

3

I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Efisiensi thermal suatu pembangkit secara keseluruhan dapat ditingkatkan dengan memanaskan udara pembakaran terlebih dahulu. Jika udara untuk proses pembakaran di dalam furnace tidak dipanaskan terlebih dahulu, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk menaikkan temperatur pada saat proses pembakaran. Maka itu, akan dibutuhkan lebih banyak bahan bakar solar untuk start up firingnya yang akan meningkatkan biaya operasi dan menurunkan efisiensi pembangkit. Pada umumnya, setiap Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang menggunakan boiler berkapasitas besar selalu dilengkapi dengan Air Preheater (APH). Air Preheater merupakan peralatan bantu dalam PLTU yang berfungsi sebagai alat untuk memanaskan udara sebelum digunakan proses selanjutnya (contohnya untuk udara pembakaran di boiler). Tujuannya adalah menaikkan menaikkan effisiensi termal dari suatu proses. PLTU Banten 3 Lontar merupakan salah satu pembangkit yang menggunakan Air Preheater. Tipe APH yang digunakan adalah Ljunstrom Trisector Airpreheater. APH rentan mengalami penurunan kinerja seperti kebocoran (air leakage), dan menurunnya kemampuan penyerapan panas akibat fouling dan plugging. Kinerja APH dapat diketahui dengan menghitung Gas Side Efficiency pada APH. Dalam laporan kerja praktik ini dibahas mengenai perhitungan efisiensi Air Preheater Unit 2 dari hasil Performance Test. Sehingga

judul yang diangkat untuk laporan kerja praktik ini adalah ‘Efisiensi Air

Preheater Unit 2 di PLTU Banten 3 Lontar’. Perumusan Masalah 1. 2. 3. 4.

Apa yang dimaksud dengan Air Preheater ; Apa jenis Air Preheater yang digunakan di PLTU Lontar; Bagaimana prinsip kerja Air Preheater di PLTU Lontar; Berapa nilai Gas Side Efficiency pada Air Preheater Unit 2 di PLTU Lontar secara aktual.

Tujuan

1

1. 2. 3. 4.

Memahami penjelasan tentang Air Preheater; Mengetahui jenis Air Preheater yang digunakan di PLTU Lontar; Memahami prinsip kerja Air Preheater di PLTU Lontar; Menghitung dan mengetahui nilai Gas Side Efficiency pada Air Preheater Unit 2 di PLTU Lontar secara aktual.

Batasan Masalah Pembahasan dalam laporan Kerja Praktik ini dibatasi hanya untuk mengetahui perhitungan Gas Side Efficiency pada Air Preheater di PLTU Lontar Unit 2 secara aktual. Tempat dan Waktu Pelaksanaan Kegiatan kerja praktik ini dilaksanakan pada tanggal 12 Agustus sampai dengan 11 September 2015 di PT Indonesia Power Unit Jasa Pembangkitan (UJP) Banten 3 Lontar yang terletak di Desa Lontar Kecamatan Kemiri Kabupaten Tanggerang Provinsi Banten. Metoda Pengumpulan Data Beberapa metode yang penulis gunakan dalam mendapatkan informasi pada penyusunan laporan Kerja Praktik ini adalah sebagai berikut : 1. Observasi Metode observasi dilakukan dengan mengadakan pengamatan langsung terhadap peralatan dan proses operasi yang dijadikan objek permasalahan. 2. Wawancara Metode wawancara dilakukan dengan mengadakan tanya jawab langsung atau diskusi kepada tenaga ahli yang terkait dengan bidang objek yang diamati. 3. Studi Literatur Metode studi literatur dilakukan dengan membaca buku-buku manual operasional, jurnal, laporan, dan buku-buku pendukung lainnya.

Profil Singkat Perusahaan I.1.1. Sejarah Singkat PT. Indonesia Power PT Indonesia Power atau biasa disebut PT IP merupakan salah satu anak perusahaan BUMN PT PLN ( Persero ) yang menjalankan usaha komersial pada bidang pembangkitan tenaga listrik di indonesia. Saat ini Indonesia Power 2

merupakan perusahaan pembangkitan listrik dengan daya terbesar di Indonesia. Cikal bakal perusahaan ini adalah PT Pembangkitan Tenaga Listrik Jawa-Bali I (PLN PJB I), yang didirikan pada tanggal 3 Oktober 1995 sebagai anak perusahaan PLN yang waktu itu baru saja berubah statusnya dari Perum menjadi Persero. Pada tanggal 3 Oktober 2000, PJB I berubah nama menjadi PT Indonesia Power. Indonesia Power

mengelola 8 Unit Bisnis Pembangkitan: Priok, Suralaya,

Saguling, Kamojang, Mrica, Semarang, Perak-Grati dan Bali. Bisnis utama IP adalah pengoperasian pembangkit listrik di Jawa dan Bali di 8 lokasi dalam bidang unit usaha pembangkitan, unit usaha pembangkitan IP diberi nama Unit Bisnis Pembangkitan (UBP). PT Indonesia Power selain memiliki Unit Bisnis Pembangkitan tersebut juga mempunyai bisnis jasa pemeliharaan pembangkit listrik yang diberi nama Unit Bisnis Pemeliharaan (UBHar) yang berkantor di jalan KS Tubun, Jakarta. IP juga mempunyai anak perusahaan yang bergerak di bidang trading batubara yaitu PT Artha Daya Coalindo. Sedangkan PT Cogindo Daya Bersama adalah anak perusahaan IP yang bergerak di bidang co-generation dan energy outsourcing. Dalam mensukseskan kegiatan bisnis perusahaan, PT IP merumuskan visi dan misi beserta tujuan dari pendirian perusahaan. Dengan visi dan misi tersebut diharapkan perusahaan dapat selalu mengembangkan diri dan selalu berbenah menuju masa depan yang lebih baik menjadi perusahaan pembangkitan tenaga listrik yang besar di masa yang akan mendatang. Visi dan misi perusahaan tersebut antara lain :

Visi 

Menjadi Perusahaan Publik dengan Kinerja kelas Dunia dan bersahabat dengan Lingkungan.

Misi 

Melakukan

usaha

dalam

bidang

pembangkitan

tenaga

listrik,

serta

mengembangkan usaha-usaha lainnya yang berkaitan, berdasarkan kaidah

3

industri dan niaga yang sehat, guna menjamin keberadaan dan pengembangan perusahaan dalam jangka panjang I.1.2. Profil Singkat PLTU Banten 3 Lontar PLTU Lontar saat ini merupakan bagian dari Unit Jasa Pembangkitan (UJP) yang dikelola oleh PT Indonesia Power. Unit ini dikenal dengan nama PT Indonesia Power UJP PLTU Banten 3 Lontar. PLTU Lontar memiliki 3 unit dengan masing masing unit memiliki kapasitas 315 MW. PLTU ini terletak di jalan Ir Sutami Desa Lontar Kecamatan Kemiri Kabupaten Tangerang provinsi Banten. Seperti PLTU pada umumnya, PLTU Lontar ini memanfaatkan uap dari boiler yang kemudian menggerakan turbin yang dikopel langsung ke generator dengan daya pembangkitan maksimal 315 MW. PLTU Lontar memiliki komponen utama Boiler dengan tipe vertical water tube, Tiga buah turbin yaitu High Pressure Turbine, Intermediate Pressure Turbine, dan Low Pressure Turbine yang dihubungkan dalam satu shaft, Kondensor dengan tipe Single Shell Double Pass Steam Surface. Bahan bakar untuk membangkitkan uap di boiler menggunakan batu bara jenis Middle Rank Coal dan Low Rank Coal. Sedangkan untuk pembangkitan listriknya menggunakan generator dengan merek Dongfang Electric.tipe QFSN-300-2-20-B.

Struktur Organisasi PT Indonesia Power UBOH Banten 3 Lontar

GENERAL MANAGER

AHLI TATA KELOLA PEMBANGKIT

4

MANAGER OPERASI

MANAGER PEMELIHARAAN

MANAGER

MANAGER

ENGINEERING DAN

ADMINISTRASI

MANGEMENT ASET

MANAJER ADMINISTRASI

SUPERVISOR SENIOR

SUPERVISOR SENIOR

SUPERVISOR

SDM DAN

KEUANGAN

SENIOR LOGISTIK

PELAKSANA SENIOR

PELAKSANA SENIOR

PELAKSANA

PELAKSANA

ADMINISTRASI SDM

PAJAK DAN

SENIOR LOGISTIK

ADMINISTRASI

DAN DIKLAT

AKUNTANSI

DAN GUDANG

PENGADAAN

PELAKSANA

PELAKSANA SENIOR

KESEKRETARIATAN

ANGGARAN DAN

SEKRETARIAT

KEUANGAN PELAKSANA FASILITAS

PELAKSANA KEAMANAN DAN HUMAS

5

MANAJER ENGINEERING DAN MANAGEMEN ASET AHLI MADYA ENGINEERING

SUPERVISIOR

SUPERVISIOR

SENIOR

SENIOR CONDITION

RELIABILITY

BASED

AHLI MADYA

MAINTENANCE

ENGINEERING BOILER

AHLI MUDA

DAN AUXILIARY

AHLI MUDA RELIABILITY DAN

KONTROL DAN INSTRUMEN

CONDITION BASED

AHLI MADYA

MAINTENANCE

MANAGEMENT

ENGINEERING COAL

RESIKO

&ASH HANDLING

PELAKSANA

PELAKSANA SENIOR

SENIOR

CONDITION BASED

RELIABILITY

MAINTENANCE

AHLI MADYA ENGINEERING LISTRIK

MANAGEMENT

AHLI MADYA

RESIKO

ENGINEERING KONTROL DAN INSTRUMENT

AHLI MUDA

EFFICIENCY AHLI MUDA KONTRAK MANAJER PEMELIHARAAN

SUPERVISOR

SUPERVISOR SENIOR

SENIOR

SENIOR

PERANCANGAN DAN

PEMELIHARAAN

PEMELIHARAAN

PEMELIHARAAN

PENGENDALIAN

MESIN COAL &

LISTRIK

DAN KONTROL

PEMELIHARAAN

SUPERVISOR

SUPERVISOR

SUPERVISOR

SENIOR

SENIOR

PEMELIHARAAN MESIN

ASH HANDLING

INSTRUMEN

6

TEKNISI SENIOR

TEKNISI

TEKNISI SENIOR

TEKNISI SENIOR

AHLI MUDA

TURBIN

SENIOR

LISTRIK

KONTROL DAN

PERENCANAAN

INSTRUMEN

DAN EVALUASI PEMELIHARAAN AHLI MUDA

MEKANIS BOP

TEKNISI

TEKNISI

TEKNISI

TEKNISI

SENIOR

SENIOR

LISTRIK

KONTROL

OUTAGE

BOILER

MEKANIK

DAN

MANAGEMEN

COAL & ASH

INSTRUMEN

T AHLI MUDA

TEKNISI MESIN

TEKNISI HANDLING

INVENTORI

MESIN

KONTROL

BAB I LANDASAN TEORI Air Preheater merupakan salah satu komponen pendukung dalam sistem PLTU. Pembahasan yang akan dilakukan pada bagian ini meliputi Pembangkit Listrik Tenaga Uap secara umum, teori-teori yang relevan terhadap Air Preheater, dan standar yang digunakan oleh industri untuk perhitungan efisiensi Air Preheater. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap PLTU adalah suatu pusat pembangkit thermal yang menggunakan uap sebagai fluida kerjanya. Di dalam PLTU terjadi siklus tertutup yaitu fluida yang digunakan sama dan berlangsung secara berulang-ulang. Siklus yang terjadi di dalam PLTU adalah sebagai berikut : Air pengisi boiler dipompa oleh boiler feed pump (BFP) melalui high pressure heater (HPH) kemudian masuk ke water drum di boiler hingga memenuhi seluruh permukaan panas di dalam boiler. Kemudian air dipanaskan oleh gas panas hasil pembakaran antara bahan bakar (batubara) dengan udara pembakaran, sehingga dihasilkan uap. Uap ini masih bersifat jenuh sehingga perlu dilakukan pemanasan lanjut hingga

7

menjadi uap kering. Proses pemanasan lanjut terjadi di primary superheater kemudian dilanjutkan di secondary superheater. Uap hasil produksi boiler dengan temperatur dan tekanan tertentu diarahkan untuk memutar steam turbine sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran. Pada pembangkit listrik dengan kapasitas besar, steam turbine dibagi menjadi tiga bagian, yaitu high pressure turbine (HP turbine), intermediet pressure turbine (IP turbine), dan low pressure turbine (LP turbine). Uap panas dari boiler pertama kali digunakan untuk memutar HP turbine. Setelah keluar dari HP turbine uap panas dipanaskan lagi di reheater dan kemudian dialirkan ke IP turbine. Setelah dari IP turbine, uap panas langsung menuju LP turbine. Generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan. Dari LP turbine, uap dikondensasikan di dalam kondensor memakai fluida air pendingin yang berasal dari air laut. Setelah uap terkondensasi menjadi air kondensat, air kondensat dialirkan menuju LP heater oleh condensate pump untuk dipanaskan, kemudian masuk ke economizer lalu ke water drum. Demikian siklus ini dinamakan siklus tertutup. II.1.1. Siklus Rankine Siklus rankine digunakan pada pembangkit listrik yang menggunakan media uap air sebagai fluida kerjanya. Air dipanaskan menjadi uap yang selanjutnya uap tersebut meggerakkan turbin. Bahan bakar yang digunakan untuk membuat uap dapat berupa gas alam, solar, residu, dan batu bara. Namun ada pula uap jadi yang berasal dari pnas bumi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin uap. Namun uap yang dipanaskan olah bahan bakar mempunyai tekanan dan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan uap yang dihasilkan dari panas bumi. Siklus rankine banyak digunakan untuk pembangkit termal yang menggunakan uap sebagai media penggerak turbin. Ada empat peralatan utama utama pada pembangkit dengan sistem siklus rankine, yaitu : a. b. c. d.

Boiler Turbine Condenser Boiler Feed Pump

Boiler merupakan alat untuk memanaskan air hingga menjadi uap dengan suhu dan tekanan yang tinggi sesuai dengan yang dipersyaratkan. Selanjutnya uap yang siap tersebut masuk ke turbin untuk menggerakan generator. Uap yang keluar dari turbin akan memiliki energi yang sudah jauh berkurang dibanding saat masuk turbin. Uap 8

tersebut masih bercampur kondensat dan didinginkan di salam kondensor untuk dirubah fasanya menjadi cair kembali. Pendingin kondensor yang banyak digunakan pada PLTU adalah air laut, namun ada pula yang menggunakan air sungai. Siklus rankine sederhana dapat dilihat pada gambar 1. Air menjadi fluida kerja pada siklus rankine dan mengalami siklus tertutup (close loop cycle) artinya secara berkelanjutan air pada akhir proses siklus masuk kembali ke proses awal siklus. Pada siklus rankine, air mengalami empat proses sesuai gambar diatas, yaitu : Proses C – D : Fluida kerja atau air dipompa dari tekanan rendah ke tinggi dan pada proses ini fluida kerja masih berfase cair sehingga pompa tidak membutuhkan input tenaga yang terlalu besar. Proses ini dinamakan proses kompresi-isentropik karena saat dipompa secara ideal tidak ada perubahan entropi yang terjadi. Proses D – F : Air bertekanan tinggi tersebut masuk ke boiler untuk mengalami proses dipanaskan secara isobarik (tekanan konstan). Sumber panas didapatkan dari luar seperti pembakaran batubara, solar, atau juga reaksi nuklir. Di dalam boiler air mengalami perubahan fase dari cair, campuran cair dan uap, serta 100% uap kering. Proses F – G : proses ini terjadi pada turbin uap. Uap kering dari boiler masuk ke turbin dan mengalami proses ekspansi secara isentropik. Energi yang tersimpan di dalam uap air dikonversi menjadi energi gerak pada turbin. Proses G – C : Uap air yang keluar dari turbin uap masuk ke kondensor dan mengalami kondensasi secara isobarik. Uap air diubah fasenya menjadi cair kembali sehingga dapat digunakan kembali pada proses siklus. Perpindahan Panas Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai proses berpindahnya suatu energi (kalor) dari satu daerah ke daerah lain akibat adanya perbedaan temperatur pada daerah tersebut. Pada umumnya ada tiga bentuk mekanisme perpindahan panas yang diketahui, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. II.1.2. Perpindahan Panas Secara Konduksi Perpindahan panas secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung sehingga terjadi pertukaran energi dan momentum. Dalam aliran panas konduksi, perpindahan energi terjadi 9

karena hubungan molekul secara langsung tanpa adanya perpindahan molekul yang cukup besar.

Gambar 2.1. Perpindahan panas konduksi pada dinding (J.P. Holman,hal: 33) Persamaan dasar untuk konduksi satu-dimensi dalam keadaan stedi dapat ditulis : ∆T q k =−k A ......................................................................................(2.1) x di mana : qk

K

: laju perpindahan panas dengan cara konduksi, Watt

A

: luas perpindahan panas, m2

ΔT

:gradien suhu pada penampang, K

X

: jarak dalam arah aliran panas, m

: konduktivitas thermal bahan, W/m K

II.1.3. Perpindahan Panas Secara Konveksi Perpindahan panas secara konveksi adalah proses transport energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas. Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya di atas suhu fluida sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, panas akan mengalir dengan cara konduksi dari permukaan ke partikel-partikel fluida yang berbatasan. Energi yang berpindah dengan cara demikian akan menaikkan suhu dan energi dalam partikel-partikel fluida ini. Kemudian partikel-partikel fluida tersebut akan bergerak ke daerah yang bersuhu rendah didalam fluida di mana mereka akan bercampur dengan, dan memindahkan sebagian energinya kepada, partikel-partikel fluida lainnya. Dalam hal ini alirannya adalah aliran fluida maupun energi. Energi sebenarnya disimpan di dalam partikel-partikel fluida dan diangkut sebagai akibat 10

gerakan massa partikel-partikel tersebut. Mekanisme ini untuk operasinya tidak tergantung hanya pada beda suhu dan oleh karena itu tidak secara tepat memenuhi definisi perpindahan panas. Tetapi hasil bersihnya adalah angkutan energi, dan karena terjadinya dalam arah gradien suhu, maka juga digolongkan dalam suatu cara perpindahan panas dan ditunjuk dengan sebutan aliran panas dengan cara konveksi. Laju perpindahan panas dengan cara konveksi antara suatu permukaan dan suatu fluida dapat dihitung dengan hubungan : q=h A s (T s −T ∞) ..................................................................................(2.2) Menurut

cara

menggerakkan

alirannya,

perpindahan

panas

konveksi

diklasifikasikan menjadi dua, yakni konveksi bebas (free convection) dan konveksi paksa (forced convection). Bila gerakan fluida disebabkan karena adanya perbedaan kerapatan karena perbedaan suhu, maka perpindahan panasnya disebut sebagai konveksi bebas (free / natural convection). Bila gerakan fluida disebabkan oleh gaya pemaksa / eksitasi dari luar, misalkan dengan pompa atau kipas yang menggerakkan fluida sehingga fluida mengalir di atas permukaan, maka perpindahan panasnya disebut sebagai konveksi paksa (forced convection). Persamaan (2.4) mendefinisikan tahanan panas terhadap konveksi. Koefisien pindah panas permukaan h, bukanlah suatu sifat zat, akan tetapi menyatakan besarnya laju pindah panas didaerah dekat pada permukaan itu.

Gambar 2.2 Perpindahan Panas Konveksi

11

Perpindahan konveksi paksa dalam kenyataanya sering dijumpai, kaarena dapat meningkatkan efisiensi pemanasan maupun pendinginan satu fluida dengan fluida yang lain. II.1.4. Perpindahan Panas Secara Radiasi Perpindahan panas radiasi adalah proses di mana panas mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah di dalam ruang, bahkan jika terdapat ruang hampa di antara benda - benda tersebut. Semua benda memancarkan panas radiasi secara terus-menerus. Intensitas pancaran tergantung pada suhu dan sifat permukaan. Energi radiasi bergerak dengan kecepatan cahaya (3 x 108 m/s) dan gejala- gejalanya menyerupai radiasi cahaya. Memang menurut teori elektromagnetik, radiasi cahaya dan radiasi thermal hanya berbeda dalam panjang gelombang masing-masing. Untuk mengitung besarnya panas yang dipancarkan dapat digunakan rumus sebagai berikut : q r=e A σ (T 14−T 24 ) ..............................................................................(2.3) di mana : qr

: laju perpindahan panas dengan cara radiasi, Watt

e

: emitansi permukaan kelabu

A

: luas permukaan, m2 σ

T1

: konstanta dimensional, 0,174. 10-8 BTU/h ft2 oC : Temperatur Benda kelabu, K

T2 : Temperatur Benda hitam yang mengelilinginya, K Khusus untuk benda hitam sempurna menurut Hukum Steven Bolzman persamaan seperti berikut : 4 q r= A T σ .............................................................................................(2.4)

12

BAB II AIR PREHEATER Pengenalan Air Preheater (APH) Air Preheater (APH) merupakan peralatan bantu dalam PLTU yang berfungsi sebagai pemanas awal udara baik udara primer (Primary air) maupun sekunder (Secondary air), sampai ke tingkat temperatur tertentu sehingga dapat terjadi pembakaran optimal dalam boiler. Dalam prosesnya, Air Preheater ini menggunakan gas buang (flue gas) hasil pembakaran di boiler sebagai sumber panasnya, kemudian mentransfer panas tersebut ke aliran udara melalui elemen pemanas berputar (rotating heat exchanger). Air Preheater (APH) secara umum didefisikan sebagai alat untuk memanaskan udara sebelum digunakan proses selanjutnya (contohnya untuk udara pembakaran di boiler). Tujuan utama dari air preheater adalah menaikkan effisiensi termal dari suatu proses. Pada PLTU batubara menggunakan air preheater untuk memanaskan udara primer dan udara sekunder dengan pemanas dari udara gas buang melalui elemen sector plate. PLTU Lontar menggunakan APH tipe Ljunstrom Trisector Airpreheater. APH tipe ini terdiri dari 3 partisi sector plate yang terdiri dari primary air (dingin), secondary air (dingin) dan gas buang (panas). Pada tipe APH ini pembagian gas buang 50%, secondary air 35% dan primary air 15%. 1 unit APH terdiri dari 2 set motor penggerak, motor utama dan aux. Motor dikontrol menggunakan frequently converter.

Gambar 3.1 Boiler APH (Flue Gas and Air System) Fungsi dan Prinsip Kerja APH Fungsi APH adalah untuk memanaskan udara secondary dan udara primary. APH menyerap panas dari gas buang melalui elemen sector plate dan memindahkan panas ke

13

udara secondary dan primary yang masuk ke dalam APH dengan cara memutar elemen plate secara kontinyu (continuously rotating heat transfer elements) Pada satu unit APH terdiri dari 1 set pilot bearing (direct bearing) dan thrust bearing (block bearing) dengan sistem pelumasan menggunakan pompa hidrolik sistem sirkulasi. Untuk membersihkan jelaga pada sector elemen APH dan untuk mencegah korosi akibat kandungan sulfur batubara digunakan sootblower. Tipe sootblower yang digunakan adalah tipe long, tiap APH terdiri dari 1 buah sootblower. Pada APH juga dilengkapi dengan fire detector menggunakan infrared. Jika terjadi kebakaran atau timbul api di dalam APH maka akan dideteksi oleh infrared dan dipadamkan menggunakan sootblower. Pada APH juga dilengkapi dengan Ash Hopper yang digunakan untuk menampung abu sisa gas buang yang jatuh dari sector plate. Secara umum air preheater diklasifikasikan menjadi dua tipe, yaitu : Tubular Air Preheater dan Regenerative Air Preheater. III.1.1. Tubular Air Preheater Air preheater jenis ini biasanya terdiri dari sejumlah tube steel dengan diameter 40 sampai 65 mm dengan cara las dalam penyambungannya atau di sambung pada tube plate di ujungnya. Baik gas ataupun udara dapat mengalir melalui tube. Tubular Preheaters terdiri dari tabung-tabung yang di susun sejajar (Straight tube bundles) melewati saluran outlet dari boiler dan terbuka pada setiap sisi akhir saluran (ducting). Ducting atau saluran gas buang yang berasal dari furnace melewati seluruh preheaters tubes, transfer panas yang terjadi dari gas buang untuk udara bakar di dalam preheater. Udara ambien di paksa oleh fan untuk melewati di salah satu ujung pada saluran dari tubular air preheater dan udara yang dipanasi pada ujung lainnya dari dalam sudah berupa udara panas yang mengalir ke dalam boiler dan digunakan untuk udara pembakaran guna menaikkan efisiensi thermal boiler.

14

sumber : http://en.citizendium.org/wiki/Air_preheater Gambar 3.2 Tubular Air Preheater

III.1.2.Regenerative Air Preheater Regenerative air preheater merupakan tipe heater dengan rotating plate yang terdiri dari plat-plat yang tersusun secara sedemikian rupa dan dipasang di dalam sebuah casing yang terbagi menjadi beberapa bagian yaitu dua bagian( bisector type), tiga bagian (tri-sector type) atau empat bagian (quart-sector type). Setiap sector dibatasi dengan seal yang berguna untuk membatasi aliran udara/gas yang mengalir. Seal memungkinkan elemen-elemen yang ada didalamnya dapat berputar pada semua sektor, tetapi tetap menjaga agar kebocoran gas/udara antar sektor dapat diminimalisir sekaligus memberikan jalur pemisah antara udara bakar dengan gas buang.

15

Gambar 3.3 Air Preheater Tipe Tri-sector, Tipe Quart-Sector, dan Concentric-Sector. Tri-sector adalah jenis yang paling banyak digunakan pada pembangkit modern saat ini (Gb 3.2). Dalam desain tri-sector, sektor terbesar (biasanya mencangkup sekitar setengah dari penampang casing) dihubungkan dengan outlet boiler (economizer) berupa gas buang yang masih memiliki temperatur tinggi. Gas buang mengalir diatas permukaan elemen, dan kemudian mengalir menuju ke dust collectors untuk menangkap debu-debu yang terbawa oleh gas buang sebelum di buang menjadi tumpukan gas buang. Sektor kedua, yang lebih kecil dihembuskan udara ambien oleh fan yang selanjutnya melewati elemen pemanas yang berputar dan udara mengambil panas darinya sebelum masuk ke dalam ruang bakar untuk pembakaran. Sektor ketiga, yang terkecil digunakan untuk pemanas udara ambien yang nantinya akan diarahkan ke pulverizer membawa campuran batubara dengan udara ke boiler untuk pembakaran.

16

Komponen-komponen Air Preheater III.1.3.Elemen Pemanas (Heating Surface) Elemen pemanas yang berupa lempengan-lempengan plat metal yang terbagi menjadi 2 bagian secara vertikal yaitu sisi atas Hot End layer dan sisi bawah Cold End layer. Plat itu terpasang pada suatu poros yang di susun pada kompartemen silindris yang terbagi secara radial yang semua bagiannya di sebut sebagai rotor. Rotor ini berputar dalam ruangan yang memiliki sambungan duct di kedua sisinya satu sisi di aliri gas buang, sisi lain berisi udara baik primer maupun sekunder. Saat rotor diputar, setengah bagiannya memasuki saluran gas buang dan menyerap energi panas yang terkandung di dalamnya sedangkan setengah bagian yang lain mentransfer panas dari elemen ke udara pada sisi saluran udara sehingga menghasilkan udara panas yang selanjutnya akan dipasok ke furnace. III.1.4.Penggerak Rotor Rotor digerakkan oleh motor listrik yang diletakkan di luar elemen pemanas. Penggerak rotor dihubungkan pada central, dan terdapat dua motor penggerak. Dua motor tersebut dihubungkan central melalui gearbox dengan yang dihubungkan oleh kopling feksibel pada gearbox kedua. Gearbox kedua menggunakan roda gigi cacing (worm gear) dengan dua langkah, yang pertama dengan rasio 43/4 dan yang kedua 59/4. Setelah kecepatan berkurang dengan dua gearbox, rasionya menjadi 1444.5/1, keluaran main motor menjadi 1,07 rpm dan auxilliary menjadi 0,5 rpm. III.1.5.Seal Rotor Seal (perapat) berfungsi sebagai pencegah kebocoran fluida baik udara maupun gas buang yang melewati elemen panas pada saat operasi. Pada kondisi normal aliran udara memilki level tekanan yang lebih tinggi dari aliran gas. Hal inilah yang rawan akan kebocoran. Seal rotor dalam APH terdiri dari: III.3.3.1

Radial Seal Seal radial terpasang sesuai dengan posisi rotor yang posisinya terhadap plate rotor dapat di setting dan mempunyai standar sesuai dengan desain manufaktur. Dalam mensetting juga memperhatikan expansi rotor akibat

17

temperature tinggi. Radial seal berfungsi untuk mereduksi kebocoran langsung dari area udara ke gas buang. III.3.3.2

Axial Seal Axial seal dipasang pada sisi luar dari rotor memanjang dari sisi hot end sampai dengan cold end. Seal bekerja sama dengan radial seal untuk meminimalkan gap antara rotor dengan seal.

III.3.3.3

Circumferential seal

Letaknya disekeliling dan pusat rotor. Fungsi utama adalah mencegah kebocoran udara atau gas buang saat berputarnya rotor, dalam melakukan fungsi ini di bantu axial seal.

Gambar 3.4 Sistem Seal pada Air Preheater III.1.6.Bearing Pada sisi bagian atas dan bawah rotor inner drum, terdapat roller guide bearing dan auto centred roller thrust bearing yang dipsang untuk menahan beban rotor arah horizontal dan beban axial vertical. 18

19

Kerugian-kerugian yang terjadi pada Air Preheater (Losses) Adanya kerugian-kerugian (losses) yang terjadi mengakibatkan penurunan kinerja dari air preheater. Kerugian-kerugian yang sering ditemukan antara lain, adanya faktor pengotoran (fouling factor) dan kebocoran udara (air leakage). III.1.7.Fouling Factor (Faktor Pengotoran) Faktor pengotoran ini sangat mempengaruhi perpindahan panas pada heat exchanger. Pengotoran ini dapat terjadi endapan dari fluida yang mengalir, juga disebabkan oleh korosi pada komponen dari heat exchanger akibat pengaruh dari jenis fluida yang dialirinya. Selama heat exchanger ini dioperasikan pengaruh pengotoran pasti akan terjadi. Terjadinya pengotoran tersebut dapat menganggu atau memperngaruhi temperatur fluida mengalir juga dapat menurunkan ataau mempengaruhi koefisien perpindahan panas menyeluruh dari fluida tersebut. Beberapa faktor yang dipengaruhi akibat pengotoran antara lain : 1) Temperatur fluida 2) Temperatur dinding plat 3) Kecepatan aliran fluida Tabel 3.1 Daftar Faktor Pengotoran Normal Jenis Fluida

Tahanan Pengotoran (h F ft2 / Btu)

Air laut di bawah 125 F

0,0005

Air laut di atas 125 F

0,001

Udara industry

0,002

Air pengisi ketel terolah, di atas 125 F

0,001

Bahan bakar minyak

0,005

III.1.8.Kebocoran Udara (Air Leakage) Kebocoran udara atau Air leakage adalah berat atau jumlah udara pembakaran yang ikut terbawa keluar dari sisi udara bakar (air side) ke sisi gas buang (gas side). Seluruh kebocoran diasumsikan terjadi di antara sisi udara masuk (air inlet) dan sisi keluar gas buang (gas outlet). 20

Diagram Alir APH APH adalah bagian dari “Flue Gas and Air System”, berikut diagram alirnya yang terdapat dalam DCS:

1 2

21

3 4

Keterangan : 1. APH A (Main Motor) 3. APH B (Aux.Motor) 2. APH A (Aux. Motor) 4. APH B (Main Motor) Gambar 3.4 DCS PID of Flue Gas and Air System

Gambar 3.5 DCS PID of APH Oil Station PID selengkapnya dari sistem APH dapat dilihat dari gambar berikut:

22

Gambar 3.6 PID Flue Gas and Air System

Gambar 3.7 PID APH Oil Station Sedangkan Diagram alir Sistem Power Suplai APH dapat dilihat dari gambar berikut: 1

3

Keterangan:

2

1. 2. 3. 4. 5.

6 kV Section 1B 6 kV Section 1A 380 V Section 1B 380 V Section 1A Bus Power Supply APH

4 Gambar 6. DCS PID of APH Electrical

23

5 Gambar 3.8 DCS PID of APH Electrical Sistem Interlock dan Permissive

Ada beberapa Permits yang harus dipenuhi agar peralatan di APH dapat dioperasikan:

A. Lube Oil Pump APH  Temperatur LO ≥ 55 °C B. APH Main Motor A/B  No APH A/B Main Converter Interlock Stop  APH A/B Bearing Oil Pump is Running  APH A/B Main Power On  No APH Fire Detector or Gap Fail of A/B Side System  APH A/B Main and Aux. Converter All Stop C. APH A/B Aux. Motor  No APH A/B Aux Convertor Interlock Stop  APH A/B Bearing Oil Pump is Running  APH A/B Aux. Power On  No APH Fire Detector or Gap Fail of A/B Side System  APH A/B Main and Aux. Convertor All Stop

Instruksi Kerja Pengoperasian APH IK Pengoperasian APH berdasar Revisi terbaru (tahun 2014) adalah sebagai berikut:

Gambar 3.9 Boiler APH (Flue Gas and Air System Display)

24

Keterangan :

NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Keterangan APH A main converter APH A aux. converter APH A main converter interlock button APH A aux converter interlock button APH A main / aux converter selector button APH A main converter first out APH A main converter start permit APH A main converter first out APH A main converter start permit APH B main converter APH B aux. converter Penunjukan arus APH B main converter Penunjukan arus APH B aux. converter APH B gap control APH Fire Alarm APH A gap control APH A inlet flue gas damper APH A outlet primary air damper APH A secondary air damper Differential press inlet / outlet APH Diffenrential temperatur inlet /outlet APH Differential temperatur inlet / outlet secondary air

25

Gambar 3.10 Air Preheater Oil Station

Keterangan : NO 1 2

Keterangan APH Block / Support bearing oil pump APH Radial / Direct / Guide bearing oil pump

III.1.9.Persiapan Start No

C/L

1

C

2

C/L

3

C/L

4

C/L

5

C/L

Kegiatan

checklist

Siapkan IK-BLT-UNIT-001 “Pengoperasian Air Preheater” Pastikan checklist pengoperasian Air Preheater sudah dilaksanakan. Siapkan alat komunikasi operator. (Handi Talkie) Siapkan alat tulis dan alat recorder data. (Logsheet & Logbook) Pastikan tagging pada peralatan sudah release.

26

Breaker Main & Aux. Converter APH motor energize. (X0BMB06D2/X0BMC06D2)

6

LL

Breaker Lube oil Direct & Block bearing motor pompa energize.(10BMB06A2&10BMC06A2)

7

L

Periksa breaker Seal gap A1 A2 A3 & B1 B2 B3 energize. (X0BMB04D1)

8

L

9

C/L

Periksa APH Fire detecting Cabinet energize. (10BMB05B1)

27

Suplai Udara instrument Periksa Level lube oil Direct & Block bearing (100 mm), gear box (100mm)

10

L

Block Bearing : 100 mm Periksa Level Lube oil support Bearing

11

12

L

Periksa cooling water system lube oil, manual valve inlet & return valve open.

28

- Cooler Lube oil Block bearing

- Cooler Lube oil Direct

bearing Periksa udara instrument emergency converter dalam kondisi open (standby).

13

L

Periksa Seal gap A1 A2 A3 & B1 B2 B3 pada level 9-10 mm

14

C/L

Seal Gap pada panel lokal

15

Seal Gap di lokal

Periksa dan siapkan panel lokal APH, Power ON, Reset Semua

29

Alarm dan Release Push Button

A. Panel Lube Oil APH B. Panel Main APH B C. Panel Main APH A D. Panel Seal Gap APH B E. Panel Seal Gap APH A Periksa Emergency push button sudah release

16

L

17

C/L

Informasikan kepada Supervisor operasi bahwa APH siap di start

30

III.1.10. NO 1

C/L CC

Start

Kegiatan Pastikan start permit main converter APH telah terpenuhi :

checklist

Bila permit telah terpenuhi, tampilan permit berubah dari merah ke hijau

2

CC

Reset pada bagian FO bila permit sudah terpenuhi semua. Pastikan interlock button main / aux. Converter tidak aktif (

3

CC

button 3 dan 4 berwarna hijau) Pastikan selector Main / Aux. Converter telah dipilih (button 5 berwarna merah untuk selector A dan hijau untuk

4

CC

selector B ) Pastikan semua parameter pressure dan temperatur inlet outlet APH (flue gas, primary air, secondary air dalam

5

CC

kondisi normal ) (Button 20, 21, 22, 23 menunjuk angka) Pastikan bearing lube oil APH telah siap dioperasikan. Lube oil bearing APH terdiri dari 2 unit pompa direct bearing / guide bearing dan 1 unit pompa block bearing

6

CC

untuk masing – masing APH. Pastikan tidak terdapat alarm APH oil station fault alarm (gambar2 no 3) , jika terdapat alarm pastikan jenis alarm

7

C/L

dan reset Untuk pertama kali start pompa direct bearing (gambar2 no 1) dan block bearing (gambar2 no 2) akan menunjukkan kondisi fault/standby (indikasi pompa berwarna kuning berkedip). Pompa akan otomatis start (indikasi pompa berwarna merah) pada saat temperatur lube oil mencapai 55˚C dan secara otomatis akan stop / kondisi standby pada

8

C/L

saat temperatur lube oil bearing telah mencapai 35˚C. Pastikan tidak terdapat alarm fire dan gap fail (start permit No APH Fire detector or gap fail A/B side), (gambar 1 no 14, 15, 16) Jika terdapat alarm pastikan di lokal aman dan tidak

31

terdapat perbaikan,jika sudah aman RESET, 1

2

3

4

5 6

1

2

9

C

Status alarm gap fail A1 fault, A2 fault, A3 fault dan B1 fault, B2 fault, B3 fault Nilai seal gap APH A/B di lokal A1, A2, A3, B1, B2, B3 (0 mm – 9mm)

Nilai Normal 9 mm 3 Tombol force up jika nilai gap tidak sesuai < 9 mm 4 Selector switch manual / auto 5 Lampu indikator fault seal gap A1, A2, A3, B1, B2, B3 6 Tombol reset alarm seal gap Jika sudah siap antara lokal dan CCR maka APH di start dengan menekan gambar 1 (Main Converter) ---> START --- > ACK. Arus motor akan stabil saat frekuensi motor

10

C/L

sudah naik sampai 50 Hz. Bila tidak ada kelaian, interlock pada aux motor dan lakukan test interlock

III.1.11. NO 1

C/L C

Monitoring

Kegiatan Perhatikan APH yang sudah beroperasi akan berwarna

checklist

merah dan menunjukkan arus, arus normal pada APH adalah

32

13 A – 15 A Perhatikan

2

L

33

C

44

C/L

-

Putaran motor APH normal atau tidak, (APH A

-

Clockwise, APH B Counter clockwise) Tidak terdapat suara gesekan antar plate elemen di tiap

-

sector Ukuran seal gap antar sector (Primary – secondary), (Primary – flue gas), (secondary – flue gas) normal 9-

-

10 mm Perhatikan level lube oil motor gear box, guide

-

bearing, block bearing > 50% Perhatikan panel APH tidak ada alarm, jika ada

pastikan di lokal aman. Monitoring arus APH, lube oil bearing APH agar selalu standby dan tidak terdapat alarm. Catat parameter operasi APH secara periodik pada logsheet CCR dan lokal. Jika terdapat penyimpangan pada parameter operasi laporkan Supervisor operasi.

III.1.12. NO

C/L

Stop

Kegiatan Stop Normal : Pastikan temperatur inlet fluegas APH STOP -- > ACK-- > OPDIS. Jika stop fault/ gagal, stop dari emergency push button. Pastikan di lokal motor berhenti berputar secara sempurna

6

C

dan tidak ada suara abnormal. Lube oil guide bearing, blok bearing stop jika temperatur oil < 35 C

III.1.13. NO 1.

C/L C

Penormalan Setelah Stop

Kegiatan Close damper damper yang berhubungan langsung dengan

checklist

APH baik dari Primary, secondary, flue gas

33

2

C

Hubungi bagian pemeliharaan jika terdapat kerusakan

3

C

peralatan Hubungi pemeliharaan kontrol instrumen jika ada kesalahan

4

C

logika pada sistem kontrol APH Kembalikan peralatan kerja sesuai dengan tempatnya

BAB III PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas mengenai perhitungan efisiensi Air Preheater PLTU Unit 2 Lontar secara aktual berdasarkan ASME PTC 4.3 beserta pembahasan dan analisanya. Data Parameter

Parameter

Symbo l

Unit

Value

Fuel Analysis as Fired based

Fuel Higher Heating Value 34

Higher Heating Value [AR)

He

Higher Heating Value [AR)

Hf

kcal/kgf

kJ/kg-f

4.636,00

19.410,00

Ultimate analysis

Carbon

MpCF

wt%

Hydrogen

MpHF

wt%

Nitrogen

MpNF

wt%

Oxygen

MpO 2F

Sulphur

Ash

Moisture

Total

MpSF

MpAs F MpM F

wt%

wt%

wt%

wt%

wt%

48,12

3,56

0,78

13,29

0,33

5,22

28,70 100,00

35

Ash Analysis Unburned Carbon in Bottom Ash [Mass % of dry refuse) Unburned Carbon in Economizer Hopper [Mass % of dry refuse) Unburned Carbon in Flyash [Mass % of dry refuse)

UCb

wt%

2,66

UCe

wt%

UCf

wt%

0,17

xUCb

wt%

0,10

xUCe

wt%

xUCf

wt%

-

Ash Split Bottom Ash [% of total refuse) Economizer Hopper [% of total refuse) Flyash [% of total refuse)

0,90

Combustibles in Ash MpC

Percent Carbon in Fuel

F

%

48,12

Economizer Outlet

O2 (% vol dry)

DVpO2 14

%

2,00

36

Air Heater Oulet

O2 (% vol dry)

DVpO2 15

%

3,88

Air and Gas Temperature

FD Fan Temperature Outlet

TFDf out

°C

30,01

PA Fan Temperature Outlet

TPAf out

°C

41,11

Secondary air flow ratio

XpFrA2

%

-

%

100,00

°C

332,48

°C

337,45

Primary air flow ratio

XpFrA1 h

Secondary AH Outlet air temperature

Primary AH Outlet air temperature

TAH2ou t TAH1ho ut

AH Inlet air mean temperature

Taen

°C

41,11

AH Inlet gas temperature

TFgEn

°C

360,02

TFgLvCr

°C

185,36

AH outlet gas temperature (corrected = excluding leakage) Pengolahan Data 

Unburned Carbon in Fuel 37

MpUbC =

MpCRs x MFrRs

= 0,42 x 0,05 = 0,02 % 

Unburned Carbon in the Residu, percent MpCRs = [ UCb x xUCb ] + [ UCe x xUCe ] +[UCfx xUCf ] = [ 2,66 x 0,10 ] +[0,17 x 0,90] = 0,42 wt%



Mass Fraction of spent sorbent per mass of fuel MpAsF MFrRs = (100−MpCRs) =

5,22 (100−0,42)

= 0,05 kg /kg 

Carbon burned MpCb = MpCF−MpUBC = 48,12−0,02 = 48,10 wt



Theorithical Air MFrThACr

=

[ [ [ [

][ ] ][ ]

][

]

11,51 x MpCb 4,31 x MpSF 34,3 x MpH 2 F + + −¿ 100 100 100

4,32 x MpO 2 F 100

=

= 

][

]

11,51 x 48,10 4,31 x 0,33 34,3 x 3,56 + + −¿ 100 100 100 4,32 x 13,29 100

6,04

kg fuel kg

Theoritical air per moles/mass fuel as fired MFrThACr MoThACr = 28,963 =

6,04 28,963

38

= 

mol fuel kg

Moles of Dry Products from The Combustion MpCb MpSF MpN 2 F 100 100 100 MoDPc = + + 12,011 32,066 28,013

=

= 

0,21

[ ][ ][ ] [ ][ ][ ] 48,10 0,33 0,78 100 100 100 + + 12,011 32,066 28,013

0,04

mol fuel kg

Excess Air (Economizer Outlet) 100 x DVpO 2 x ( MoDPc+ ( 0,7905 xMoThACr )) /MoThACr xpA14 = x (20,95−DVpO 2) =

100 x 2 x ( 0,04 + ( 0,7905 x 0,21 ) ) / 0,21 x( 20,95−2)

= 10,32 %



CO2 DVpC0214

=

MpCb 12,01 MoDFg

=

48,10 12,01 0,23

= 17,76 

Moles of dry gas MoDFg14

= = =



MoDPc+ MoThACr x (0,7905+ 0,04+ 0,21 x (0,7905+ 0,23

Xpa ) 100

10,32 ) 100

kg fuel kg

N2 DVpN2f14

=

MpN 2 F 28,013 MoDFg

39

=

0,78 28,013 0,23

= 0,12 

Atmospheric Hydrogen DVpN2a14 = 100−DVp 02−DVpC 02−DVpN 2 f = 100−2−17,76−0,12 = 80,12



Excess Air

[ MoDPc ] + 0,7905[ MoThACr] XpA15

=

¿ ¿ [ MoThACr ] x ¿ 100 x [ DVpO2] x ¿ ¿

=

100 x 3,88 x 0,04+0,7905 [0,21] 0,21 x (20,95−3,88)

= 22,27 % 

CO2 (% vol dry)

[ MpCb ] DVpC0215



=

12,01 MoDFg

=

48,10 12,01 0,25

= 15,99 % Moles of Dry Gas MoDFg15

= [ MoDPc ] + [ MoThACr ] x (0,7905+[ XpA]/100) 22,27 100 ) = ( 0,04+ 0,21 ) x ¿ 0,7905+

= 0,25 kg/kg fuel 

N2 (% vol dry) DVpNf215 = [MpN2F]/28,013/[ModFg]

40

= 

0,78 =0,11 29,013 0,25

Atmospheric nitrogen DVpN2a15 = 100 – [DVpO2]-[DVpCO]-[DVpN2f] = 100− [ 3,88 ]− [ 0 ] −[ 0,11 ] = 80,02



AH Outlet Air Temperature TaLV



=

([XpFRa 2] x [ TAH 2 out]+[ XpFRa 1 h] x [TAH 1 hout ]) ([TAH 2 out]+[TAH 1hout ])

=

( 332,48 )+ (100 ) x (337,45) = 337,45 °C ( 332,48−337,45 )

AH Inlet Dry Gas Per PTC 4.3 WG14

=

(44,01 x [DVpCO 214])+(32 x [ DVpO 214]) ¿

+(28,01 x [DVpCO 14])+(28,02 x DVpN 2 a14) ¿ X ([MpCb ]+(12,01/ DVpCO 214)x [ MpSF ])/¿

(12,01 x [ DVpCO 214 ]+[DVpCO 14]) = ((44,01 x 17,76) + (32 x 2,00) + (28,02 x 80,12)) x (48,10 + ( 12,01 / 17,76) x 0,33) / (12,01 x (17,76) = 698,84 °C 

AH Outlet Dry Gas Per PTC 4.3 44,01 x [DVpCO 215]+32 x [DVpO 215] ¿ WG15 = ¿

+28,01 x [ DVpCO 15 ]+28,02 x [ DVpN 2 a 15]¿ X ([MpCb ]+(12,01/ DVpCO 215) x [MpSF ])/¿

(12,01 x [ DVpCO 215 ]+[ DVpCO 15])

41

= (44,01 x 15,99) + (32 x 3,88) + (28,02 x 80,02) x (48,10 + (12,01 / 15,99 x 0,33 ) / (12,01 x (15,99 + 0) = 770,86 °C  Gas Side Efficiency ηAH

¿

TG Fgen−TFGLvCr TG Fgen−Taen

ηAH

¿

360,02−185,36 360,02−41,11 = 54,77 %



Air Heater Leakage WG 15−WG 14 x 100 AL = WG14 =

770,86−698,84 x 100=10,31 698,84

Pembahasan Beberapa parameter yang mempengaruhi kinerja suatu Air Preheater adalah temperatur inlet dan outlet gas buang pada Air Preheater dan komposisi dari gas buang. Paramater ini diperlukan untuk memastikan bahwa pengukuran temperatur udara dan gas buang dapat mewakili rata-rata temperatur yang terdapat pada saluran tersebut. Berikut merupakan tabel parameter kinerja APH di PLTU Lontar : Unit 2 Flue Gas APH

Load (MW) In (°C)

A B

290,13 290,13

357,16 362,88

Out (°C) 185,33 158,30

In ΔT

Press

171,8

(pa) -

3 204,5

825,32 -

8

911,62

Gas

Air

Eff.

Leakag

(%)

e (%)

OutPress (pa) -3041,03 -3157,53

54,7 7

10,31

42

Sebagai salah satu komponen yang memanfaatkan panas hasil gas buang dari boiler untuk mengurangi heat loss Air Preheater tidak dapat 100% menyuplai udara pembakaran ke boiler, karena terdapat heat loss pada APH akibat kebocoran (air leakage), dan menurunnya kemampuan penyerapan panas akibat fouling dan plugging. Kinerja APH dapat diketahui dengan menghitung Gas Side Efficiency seperti yang telah dijabarkan pada perhitungan diatas.

Seiring waktu kinerja APH pun dapat mengalami penurunan yang bisa disebabkan oleh terbentuknya kerak, korosi, maupun kebocoran. Dari hasil perhitungan pula dapat diketahui Gas Side Efficiency Unit 2 pada PLTU

Lontar adalah sebesar 54,77 %. Berdasarkan tabel diatas dapat diketahui bahwa temperatur outlet gas buang pada APH sisi A dan B mengalami perbedaan yang cukup jauh dari standarnya yaitu sekitar 150 °C. Tingginya temperatur outlet pada gas buang ini disebabkan oleh pertukaran panas yang terjadi pada elemen di APH sudah mulai tidak optimum. Untuk itu diperlukan evaluasi untuk mengetahui seberapa besar penurunan kinerja APH mulai dari awal operasi hingga saat ini.

Untuk Air Leakage sendiri didapatkan hasil sebesar 10,31%. Air leakage merupakan sejumlah udara yang mengalir dari sisi udara menuju sisi gas. Air Leakage bisa disebut juga sebagai indikator dari kondisi Air Preheater Seal. Dari nilai tersebut dapat kita ketahui apakah kondisi seal pada APH masih bagus atau tidak.

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN V.1.

Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan pada bab sebelumnya maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Air Preheater merupakan peralatan bantu dalam PLTU yang berfungsi sebagai alat untuk memanaskan udara sebelum digunakan proses selanjutnya (contohnya untuk udara pembakaran di boiler). Tujuannya adalah menaikkan menaikkan effisiensi termal dari suatu proses. 2. Nilai Gas Side Efficiency pada Unit 2 di PLTU Lontar adalah sebesar 54,77%, 43

3. Kinerja suatu Air Preheater dipengaruhi oleh beberapa parameter yaitu temperatur inlet dan outlet gas buang pada Air Preheater dan komposisi dari gas buang (O2,CO2,CO),

1. 2. 3. 4.

V.2. Saran Upaya-upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi Air Preheater : Melakukan optimasi Shootblower pada APH Melakukan Boiler/Combustion Fine Tuning Melakukan boiler cleaning saat inspeksi Set up pada seal gap APH.

44

DAFTAR PUSTAKA Air Heaters-Supplement to Performance Test Code for Steam Generating Units, PlC 4.1; ASME/ANSI PTC 4.3 - 1974; Reaffirmed 1991,The American Society of Mechanical Engineers, New York, 1968.

45