Pembangkit Listrik Tenaga Uap

Siklus Rankine

Steam Generator (Boiler)

Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik.

Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar terutama batu bara dan minyak bakar.

Pembangkit Listrik Tenaga Uap

Skema PLTU

Siklus Rankine

Siklus Rankine adalah siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Terdapat 4 proses dalam siklus Rankine, setiap siklus mengubah keadaan fluida (tekanan dan/atau wujud).

Diagram T-s Siklus Rankine

Proses 1-2: Fluida dipompa dari bertekanan rendah ke tekanan tinggi dalam bentuk cair. Proses ini membutuhkan sedikit input energi.

Proses 2-3: Fluida cair bertekanan tinggi masuk ke boiler di mana fluida dipanaskan hingga menjad uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh.

Proses 3-4: Uap jenuh bergerak menuju turbin, menghasilkan energi listrik. Hal ini mengurangi temperatur dan tekanan uap, dan mungkin sedikit kondensasi juga terjadi.

Proses 4-1: Uap basah memasuki kondenser di mana uap diembunkan dalam tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh.

*

Proses Siklus Rankine

Siklus Rankine

Siklus Rankine

Kerja netto / bersih siklus

Efisiensi siklus

Siklus Rankine dengan Reheater

Siklus jenis ini menggunakan dua turbin uap (High PressuredanLow Pressure) yang keduanya berada pada satu poros. Uap air yang keluar dari turbinHigh Pressuremasuk kembali ke boiler untuk dipanaskan kembali menjadi uap superheat. Setelah itu uap air tersebut kembali masuk ke turbin uapLow Pressure. Dari turbin kedua ini uap air masuk ke kondensor.

Kalor Input Siklus

Siklus Rankine dengan Reheater

Kerja Output Turbin

Kerja Bersih Siklus

Siklus Rankine Regeneratif

Siklus ini menggunakan preheater atau pemanasan awal dari fluida kerja sebelum ia masuk ke boiler. Sumber panas yang digunakan untuk preheater berasal dari uap panas yang diambil dari turbine uap padastagetertentu (Extraction Steam). Uap panas ini dialirkan melewati pipa menuju keheat exchangerdan bertemu dengan air kondensat ataufeed water. Air kondensat yang keluar dari kondensor dipompa oleh pompa ekstraksi kondensat menujuheat exchangertersebut.

Open Feedwater Heater

Siklus Rankine Regeneratif

Extraction steambertemu dan bercampur langsung dengan fluida kerja di sebuah wadah tertentu. Kelemahan sistem ini adalah tidak dapat digunakan apabila antaraextraction steamdengan fluida kerja terdapat perbedaan tekanan yang terlalu besar, tetapi memiliki kelebihan dalam sisi ekonomis dan perpindahan panas yang maksimal karena kedua media bertemu secara langsung.

Close Feedwater Heater

Siklus Rankine Regeneratif

Pada tipe ini terjadi perpindahan panas secara konduksi, uap air pada sisishelldan fluida kerja di sisi pipa. Tipe ini dapat digunakan apabila kedua media dalam kondisi perbedaan tekanan yang besar, namun kelemahannya adalah harga yang lebih mahal serta perpindahan panas yang lebih kecil karena kedua media tidak bertemu secara langsung.

Steam Generator (Boiler)

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses.

Steam Generator (Boiler)

Ekonomiser, air pertama-tama masuk ke ekonomiser. Ekonomiser berfungsi sebagai pemanas awal. Sesuai namanya alat ini berfungsi untuk memanaskan awal air yang masuk ke boiler.Evaporator, dari ekonomiser, air masuk ke drum penampung air di evaporator. Di dalam evaporator air dipanaskan melalui pipa-pipa evaporasi hingga berubah menjadi uap. Uap air yang keluar dari evaporator adalah uap jenuh.Superheater, selanjutnya uap jenuh dari evaporator masuk ke superheater. Superheater adalah alat penukar kalor yang dirancang khusus untuk memanaskan uap jenuh menjadi uap panas lanjut dengan menggunakan gas panas hasil pembakaran. Uap panas lanjut yang keluar dari superheater siap digunakan untuk memutar turbin uap.

Boiler Ketel Uap

Perpindahan Kalor pada Ketel Uap

Berdasarkan Isi Tube/ Pipa

Klasifikasi Ketel Uap

Klasifikasi Ketel Uap

Ketel Pipa Api

Ketel Pipa Air

*

Ketel Pipa Api

Vertikal Sederhana

Ketel Pipa Api

Cochran

Ketel Pipa Api

Scotch Marine

Ketel Pipa Api

Lokomotif

Ketel Pipa Air

Babcock dan Welcox

Ketel terdiri dari drum uap dan air (1). Drum dihubungkan dengan pipa

pendek ke bagian atas header atau riser (2). Pipa air (5) (diameter 10 cm)dipasang miring dan menghubungkan header atas dengan header bawah.

Header dilengkapi dengan lobang tangan (hand hole) di depan pipa dan

ditutup dengan cap (18). Kotak lumpur (6) disediakan pada header bagian bawah dan lumpur

yang mengendap bisa dibuang. Terdapat panggangan berantai otomatis yang

bergerak lambat dimana ditempatkan batubara yang diumpan dari hopper

(21). Baffle bata tahan api akan membuat gas panas bergerak naik turun dan

naik lagi sampai akhirnya masuk ke cerobong. Damper (17) digerakkan oleh

rantai (22) untuk mengatur isapan.

Ketel di keempai sisinya dikelilingi oleh dinding tahan api. Pintu (4)

berguna untuk orang masuk ke ketel untuk tujuan perbaikan dan

pembersihan. Air bersirkulasi dari drum (2) ke header (3) dan melalui pipa

(5) ke header dan kembali ke drum. Air terus-menerus bersirkulasi seperti ini

sampai air menguap. Pemanas lanjut uap (superheater) terdiri dari sejumlah

besar pipa baja (10) dan berisi dua kotak, satu adalah kotak uap panas lanjut

(11) dan satunya lagi kotak uap jenuh(12).

Uap yang dihasilkan diatas level air di drum mengalir di dalam pipa

kering dan pipa inlet ke kotak panas lanjut (11). Kemudian uap menuju

kotak uap jenuh (12) melalui (10). Uap selama mengalir melalui pipa (10)

mendapat panas lanjutan sehingga menjadi uap panas lanjut. Uap kemudian

diambil dari ujung pipa (14) melalui katup (15).

Ketel dilengkapi dengan berbagai fitting seperti katup pengaman (19),

katup pengumpan (20), indikator ketinggian air (8) dan pengukur tekanan

(9).

*

Ketel Pipa Air

La-Mount

*

Ketel Pipa Air

Loeffler

Berdasarkan Posisi Dapur Pembakar

Klasifikasi Ketel Uap

Klasifikasi Ketel Uap

Berdasarkan Metode Sirkulasi

Klasifikasi Ketel Uap

Berdasarkan Penggunaannya

Terima Kasih

Firdaus

Frederyk

Hajar Hardiyanti Rahman

Herdi Susilo

1.

*