LAPORAN SEMENTARA SIMULASI ALIRAN GAS PEMBAKARAN

BATUBARA PADA BOILER PLTU KENDARI

PENDAHULUAN• LATAR BELAKANG

Batubara merupakan bahan bakar yang paling banyak digunakan di sektor pembangkitan tenaga listrik. Gambar berikut menunjukkan persentase penggunaan berbagai sumber energi untuk pembangkit listrik dari tahun 1973 sampai 2007:

Gambar 1.1. Pembagian sumber energi dalam pembangkitan listrik dunia (IEA, 2009)

Proses pembangkitan listrik tenaga uap dengan bahan bakar batubara dimulai dari proses pembakaran batubara yang terjadi di salah satu unit peralatan dalam sistem pembangkit listrik, yaitu boiler, utamanya di bagian ruang bakar (furnace).

Studi dan analisis proses pembakaran maupun transfer panas di dalam boiler merupakan langkah strategis/penting di dalam kegiatan/kerja-kerja performance assesment, trouble shooting, modification bahkan design sebuah boiler karena sangat menentukan keberhasilan kerja-kerja boiler.

Teknik penyelesaian secara numerik (metode numerik) menawarkan proses penyelesaian yang lebih cepat dan lebih akurat dengan domain kompleksitas yang lebih luas.

CFD (Computational Fluid Dynamic) merupakan salah satu cabang metode penyelesaian numerik yang paling banyak dipakai dan terbukti keberhasilannya dalam menyelesaikan persoalan perpindahan kalor, aliran fluida bahkan reaksi kimia. Simulasi numerik pada model boiler kondisi existing PLTU PT. PLN UB Kendari dengan menggunakan software Fluent.

• TUJUAN PEKERJAAN SIMULASI

1. Mendapatkan distribusi temperatur dan distribusi parameter fisik terkait lainnya di dalam boiler.

2. Mengetahui tingkat validitas hasil simulasi. 3. Mengetahui karakteristik proses pembakaran dan transfer

panas yang terjadi di dalam boiler berdasarkan parameter kendali existing.

4. Mengetahui kinerja boiler existing serta mengetahui penyebab permasalahan kinerja boiler existing.

5. Mengetahui cara-cara mengatasi permasalahan kinerja boiler existing sekaligus cara-cara meningkatkan kinerja boiler yang layak.

• RUANG LINGKUP DARI PEKERJAAN SIMULASI

1. Pembuatan atau pengembangan model 3-D dari salah satu boiler PLTU PT. PLN UB Kendari untuk keperluan simulasi proses pembakaran dan transfer panas yang terjadi di dalamnya. Geometri yang dimodelkan meliputi ruang bakar hingga sesi sebelum economizer. Pembuatan/pengembangan model tersebut menggunakan software Gambit 2.3.16.

2. Komputasi dilakukan dengan menggunakan software Fluent 6.3. Dalam hal ini, pemilihan terhadap governing equations disesuaikan dengan yang tersedia di dalam software tersebut dengan variasi parameter kendali existing.

3. Validasi dilakukan dengan membandingkan antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran yang tersedia di tempat-tempat dan waktu tertentu secara sampling.

4. Analisis dan evaluasi (assesment) terhadap kinerja boiler dilakukan berdasarkan hasil simulasi yang sudah tervalidasi.

5. Rekomendasi diberikan dalam bentuk poin-poin tertentu tentang bagaimana meningkatkan kinerja boiler beserta penjelasannya.

METODOLOGI

• Alat:

1. Komputer Intel(R) Core(TM) i5, CPU 3,0 GHz, RAM 8GB.

2. Windows 7 Proffesional 64 bit.

3. Paket perangkat lunak AutoCAD 2011 yang berfungsi untuk menggambar draft model boiler dalam bentuk 2D.

4. Paket perangkat lunak Gambit 2.3.16 yang berfungsi untuk membuat geometri boiler yang akan disimulasikan dan untuk membuat mesh serta menentukan syarat kondisi batas.

5. Paket perangkat lunak Fluent 6.3.26 yang berfungsi untuk mensimulasikan proses pembakaran di dalam boiler.

• Bahan:

1. Boiler buatan Wuxi Huaguang Boiler Co.,Ltd dengan spesifikasi :

Rated Output : 60 t/h

Rated Steam Pressure : 5,3 MPa

Rated Steam Temperature : 485 C

Feed Water Temperature : 150 C

Pre heater Air Temperature : 115 C

Exit Gas Temperature : 155C

Rate of Blow Down : 2%

Attemperation Mode : Spray-type Desuperheater

Boiler Design Efficiency : 75 %

Metode di dalam GAMBIT START

MENCIPTAKAN GEOMETRI MODEL

MENGECEK GEOMETRI MODEL

OK ?

BUAT GRID dari MODEL

PERIKSA KUALITAS GRID

OK ?

Pilih Solver (FLUENT)

Jabarkan Boundary Area (Type and Continuum)

Simpan Model Grid

Export Model Grid

END

Metode di dalam FLUENT

START

IMPORT MODEL

PERIKSA KUALITAS MODEL GRID

OK ?

JABARKAN PERSAMAAN PENYELESAIAN dan MODEL FISIK

yang SESUAI

JABARKAN PROPERTI MATERIAL I

JABARKAN OPERATIONAL CONDITIONS

JABARKAN BOUNDARY CONDITIONS

TINGKATKAN PARAMETER KONTROL dan PENYELESAIAN

INITIALISASI WILAYAH ALIRAN

HITUNG SECARA ITERATIF dan PANTAU PENYELESAIAN

PERIKSA HASIL

OK ?

SIMPAN

SELESAI

PEMBUATAN / PENGEMBANGAN COMPUTATIONAL DOMAIN

1. Penerjemahan Engineering Drawing Menjadi Draft Computational Domain

2. Pembuatan Computational Domain dengan GAMBIT

a. Gambar GAMBIT

b. Penyederhanaan Computational Domain

• Ruang bakar hanya sesi sebelum economizer

• Pipa-pipa superheater menjadi wall block tubes pipa superheater

• Wall tube samping menjadi wall block tubes

• Wall tube depan dan belakang dipertahankan

PENYIAPAN UNTUK KOMPUTASI

1. Meshing Gambar

2. Boundary Conditions

HASIL SEMENTARA SIMULASI