PENEMPATAN

HEAT PUMP DAN HEAT ENGINE

HEAT ENGINE

1. Pembangkit tenaga

2. Memasok panas

Pengintegrasian heat engine dengan proses akan memberikan lebih meningkatkan efisiensi energi.

Combined Heat and Power System (CHP)

KEGUNAAN HEAT ENGINE

Penempatan heat engine yang tidak layak

Penempatan heat engine yang layak

HH

C

Penempatan heat engine yang layak

• Steam tekanan tinggi dibangkitkan dalam boiler.

• Steam ini digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga dihasilkan kerja (W).

• Steam yang keluar dari turbin akan turun, baik tekanan maupun temperaturnya.

• Steam tersebut masih dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan kerja di turbin level lebih rendah atau dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan panas dalam proses.

TIGA MACAM HEAT ENGINE

1. STEAM TURBINE (SIKLUS RANKINE)

Siklus Rankine untuk steam

• Gas (biasanya gas alam) dibakar dalam furnace menggunakan udara bertekanan.

• Gas hasil pembakaran dengan tekanan dan temperatur tinggi (1000C) dilewatkan ke turbin untuk membangkitkan tenaga.

• Gas keluar dari turbin pada temperatur 450 – 550C.

• Gas tersebut dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan panas dalam proses; biasanya untuk membangkitkan steam dalam WHB.

2. GAS TURBINE (SIKLUS RANKINE)

Simple gas turbine with heat exchanger

• Mesin ini terdiri dari rangkaian piston dan crankshaft.

• Bahan bakar (minyak diesel atau gas alam) dibakar dalam internal combustion engine sehingga dihasilkan tenaga.

• Gas yang keluar dari turbin pada temperatur 300 – 400C dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan panas dalam proses.

• Silinder mesin memerlukan pendinginan, biasanya menggunakan air pendingin pada 70 – 95C.

3. RECIPROCATING ENGINE

Reciprocating engine

Sistem CHP Rasio Power/Heat

Ukuran(MW)

Rentang temperatur pemanasan

(C)Steam turbine

< 0,2 3,0 – 50,0 100 – 200

Gas turbine 0,67 – 0,2 2,0 – 30,0 100 – 500

Diesel/gas engine

1,25 – 0,5 0,2 – 5,0 100 – 300< 80

Pemilihan sistem CHP

1. Berapa kebutuhan daya?

• < 1 MW : reciprocating engines

• > 5 MW : gas turbine dan steam turbine

2. Heat-to-power ratio : reciprocating engine dan gas turbine lebih dipilih daripada steam turbines.

3. Bandingkan profil temperatur-panas yang dilepaskan oleh sistem CHP dengan GCC di atas pinch untuk mendapatkan penjodohan yang paling baik.

Checklist sederhana untuk pemilihan Sistem CHP

• Jika utilitas panas diperlukan pada temperatur > 200°C, maka yang dipilih adalah gas turbine dan reciprocating engine.

• Jika temperatur pinch > 70°C, maka jangan gunakan reciprocating engines.

• Jika utilitas panas diperlukan pada temperatur di bawah 100°C, maka yang dipilih adalah reciprocating engines.

Diagram Sankey untuk Steam turbine

Diagram Sankey untuk Gas turbine

Diagram Sankey untuk Diesel engine

HEAT PUMP

Inappropriate placement

Appropriate placement

TIPE HEAT PUMP

A working fluid (typically ammonia, a hydrocarbon-based refrigerant or – in the past – a fluorocarbon)takes in heat and evaporates, is compressed and then condensed to give out heat at a higher temperature, and returned to the evaporator via a letdown valve.

1. CLOSED-CYCLE HEAP PUMP

CLOSED-CYCLE HEAP PUMP

A compressor is driven by electricity or the output from a plant turbine, and compresses some process vapour to a higher pressure and temperature.

2. MECHANICAL VAPOUR RECOMPRESSION (MVR):

High-pressure steam is passed into a venturi-type thermocompressor, and mixes with lower-pressure steam to give a larger flow at an intermediate temperature and pressure. This also includes ejectors, mainly used for drawing a vacuum.

3. THERMAL VAPOUR RECOMPRESSION (TVR):

These take in some high-grade heat (or above ambient waste heat) and extract some below-ambient heat from the process, rejecting all the heat at a median temperature close to ambient.

4. ABSORPTION REFRIGERATION CYCLES

These take in waste heat, upgrade some of it to a useful temperature and cool the rest, thus acting as “heat splitters”. They are in effect a reversed absorption refrigeration cycle working entirely above-ambient temperature.

5. HEAT TRANSFORMERS

ABSORPTION REFRIGERATION CYCLE

Summary of different heat pump types