BAB I water treatment
-
Upload
devi-permata -
Category
Documents
-
view
34 -
download
2
description
Transcript of BAB I water treatment
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Industri pembangkit listrik berfungsi untuk memproduksi energi listrik yang digunakan untuk
memenuhi kebutuhan energi di setiap negara. Di Indonesia sendiri terdapat beberapa jenis
pembangkit listrik seperti PLTU, PLTG, PLTD, PLTA dan sumber tenaga lainnya. Disetiap
pembangkit akan menghasilkan panas yang bisa diakibatkan oleh komponen yang bergerak
ataupun hasil pembakaran pada proses memproduksi energi listrik. Contohnya saja pada
Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Feed water dididihkan untuk menghasilkan steam yang
kemudian diberi energi panas kembali untuk menghasilkan uap kering.
Suatu Pembangkit dapat bekerja pada temperatur kerja sampai 1400oC. Oleh karena itu
dibutuhkan perlatan yang dapat bekerja pada temperatur tinggi seperti turbin dan boiler. Setiap
komponen terbuat dari material tertentu yang dimana setiap material memiliki batas ketahan
terhadap temperatur, maka perlu adanya sistem pendingin untuk membuang panas berlebih
tersebut untuk menghindari terjadinya kerusakan material. Hal yang lebih buruk dari kerusakan
material adalah terjadinya kebakaran yang dapat menimbulkan kerugian material atau bahkan
memakan korban jiwa.
Karena pentingnya sistem pendingin pada suatu pembangkit maka diperlukan perancanaan
matang mengenai sistem pendingin. Banyak jenis atau metoda pada sistem pendingin yang dapat
digunakan pada suatu pembangkit. Hal-hal yang biasa dipertimbangkan dalam perancangan
sistem pendingin adalah biaya, efisiensi, dan tata letak dari pembangkit itu sendiri.
Fluida kerja yang umum digunakan sebai sistem pendingin adalah air. Alasan utama adalah
jumlah air yang melimpah di muka bumi seperti air laut, danau, sungai ataupun air yang telah
diproses. Karena air di muka bumi biasanya mengandung zat-zat terlarut dan air tersebut akan
menyerap panas, maka dibutuhkan suatu kriteria air agar tidak menimbukan dampak negatif
seperti korosi, scale, fouling, dan masalah-masalah lain. Perlu adanya suatu sistem pengolahan air
agar dapat memenuhi kriteria yang telah ditetapkan. Selain itu pengolahan air pendingin berfungsi
untuk menaikkan efisiensi sistem pendingin.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan-tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut.
memenuhi salah satu tugas yang diberikan pada mata kuliah Water Treatment Politeknik
Negeri Bandung.
dapat menambah wawasan mengenai sistem pendingin pada pembangkit listrik.
1.3 Rumusan masalah
Di Indonesia terdapat berbagai jenis pembangkit dilihat dari sumber dayanya. Setiap jenis
pembangkit memiliki sistem pendinginan yang berbeda. Oleh karena itu kami hanya membatasi
pada sistem pendinginan pada PLTU dengan media air sungai.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Komponen Sistem Pendingin
Prinsip pendinginan pada sistem pembangkit listrik adalah proses pengambilan panas fluida
kerja dalam hal ini adalah uap. Namun kenyataannya yang diharapkan adalah proses perubahan fasa
dari fasa uap menjadi cair, sehingga terjadi proses pengembunan (kondensasi). Media pendingin
umumnya menggunakan air, disamping ada yang menggunakan udara. Pemilihan air utamanya adalah
karena air jumlahnya melimpah dan memiliki temperatur yang lebih rendah dari pada udara.
Secara umum beberapa tipe pembangkit menggunakan kondensor khususnya pada
pembangkit yang menggunakan fluida kerja uap sehingga sebelum mengenal sistem pendingin pada
pembangkit kita perlu mengenal terlebih dahulu komponen utama sistem pendingin yaitu kondensor
dan cooling tower.
2.1.1 Kondensor
Kondensor adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah uap menjadi air. Prinsip kerja
Kondensor proses perubahannya dilakukan dengan cara mengalirkan uap ke dalam suatu ruangan
yang berisi pipa-pipa (tubes). Uap mengalir di luar pipa-pipa (shell side) sedangkan air sebagai
pendingin mengalir di dalam pipa-pipa (tube side). Kondensor seperti ini disebut kondensor tipe
surface (permukaan). Kebutuhan air untuk pendingin di kondensor sangat besar sehingga dalam
perencanaan biasanya sudah diperhitungkan. Air pendingin diambil dari sumber yang cukup
persediannya, yaitu dari danau, sungai atau laut. Posisi kondensor umumnya terletak dibawah turbin
sehingga memudahkan aliran uap keluar turbin untuk masuk kondensor karena gravitasi.
Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin, kebersihan pipa-pipa dan
perbedaan temperatur antara uap dan air pendingin. Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada
tekanan dan temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum. Karena
temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka temperatur air kondensatnya
maksimum mendekati temperatur udara luar. Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan
berpengaruh terhadap tekanan dan temperatur.
Gambar 1. Contoh Alur Proses PLTU
Gambar. 2 Prinsip Kerja Kondensor
Dilihat dari proses perpindahan panasnya kondensor terdiri dari dua jenis, yaitu kondensor
kontak langsung dan kondensor permukaan.
A. Kondensor Jet atau Kondensor Kontak Langsung
Kondensor jet adalah kondensor kontak langsung yang banyak digunakan. Kondensor jet
digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP) yang siklus kerjanya terbuka.
Perpindahan panas pada kondensor jet dilakukan dengan menyemprotkan air pendingin ke aliran uap
secara langsung. Air kondensat yang terkumpul di kondensor sebagian digunakan sebagai air
pendingin kondensor dan selebihnya dibuang.
Gambar 3. Kondensor Jet
B. Kondensor Permukaan
Pada kondensor permukaan, uap terpisah dari air pendingin, uap berada diluar pipa-pipa
sedangkan air pendingin berada didalam pipa. Perpindahan panas dari uap ke air terjadi melalui
perantaraan pipa-pipa. Pada kondensor jenis ini kemurnian air pendingin tidak menjadi masalah
karena terpisah dari air kondensat.
Dengan penyekatan yang tepat ruang air (water box ) dari air pendingin dapat dibuat satu atau
dua aliran melintasi kondensor sebelum mencapai keluaran. Apabila aliran air pendingin hanya sekali
melintas kondensor, maka disebut kondensor lintasan tunggal (single pass), sedang apabila air
pendingin melintasi kondensor dua kali, maka disebut kondensor lintasan ganda (double pass). Pada
cara ini air dalam pipa separuh bawah akan mengalir dari depan kebelakang dan separuh bagian atas
dari belakang ke depan.
Gambar 4. Kondensor Permukaan
2.1.2 Cooling Tower
Gambar 5. Natural Draft Cooling Tower
Cooling tower adalah suatu menara atau bangunan sirkulasi udara secara langsung atau tidak
langsung kontak dengat air panas dan kemudian diubah menjadi air dingin yang diharapkan atau
memindahkan sejumlah panas dari suatu fluida ke fluida lain.
Cooling Tower ini beroperasi menurut prinsip difusi, dimana adanya perubahan temperatur
dapat mengakibatkan perbedaan besarnya laju perpindahan massa yang terjadi. Besarnya laju
perpindahan massa dipengaruhi oleh luas daerah kontak antara fluida panas dan fluida dingin.
Sistem operasi cooling tower berdasarkan pada penguapan dan perubahan panas sensible,
dimana campuran dua aliran fluida pada temperatur yang berbeda (air dan udara) akan melepaskan
panas latent penguapan yang menyebabkan efek pendinginan ke fluida yang lebih panas dalam
masalah ini air. Efek pendinginan inidicapai dengan merubah sebagian cairan ke keadaan uap dengan
melepaskan panas latent penguapan. Selain itu, panas sensible juga berperan ketika air panas yang
dilewatkan kontak dengan aliran udara dingin yang masuk, sehingga udara akan mendinginkan air dan
temperatur akan meningkat sesuai dengan jumlah panas sensible yang diperolehnya. Jika udara kering
pada temperatur konstant dijenuhkan dengan air pada temperatur yang sama dalam suatu peralatan
kontak langsung. Uap air akan masuk ke udara dengan membawa panas latentnya. Kelembaban
campuran udara-uap air akan meningkat selama penjenuhan, karena tekanan uap dari air yang
berpindah dari lingkungan air lebih besar dari tekanan uapnya dalam udara tak jenuh sehingga
penguapan dapat terjadi. Dan bila tekanan uap dari air di udara sama dengan cairannya, maka
penguapan akan terhenti. Perpindahan material oleh perbedaan tekanan uap (beda konsentrasi) disebut
difusi.
Tipe - tipe dasar Cooling Tower secara garis besar dibagi menjadi tiga bagian besar yaitu :
A. Evaporasi Cooling Tower atau Wet Cooling Tower
Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan proses transfer panas lewat
evaporasi. Tiga perbedaan mendasar pada desain evaporative cooling tower yaitu :
Atmospheric Cooling Tower
Natural Draft Cooling Tower
Mechanical Draft Cooling Tower ;
- Forced Draft
- Counter Current Induced Draft
- Cross Flow Induced Draft
- Hyperbolic Tower
B. Non Evaporative Cooling Tower atau Dry Cooling Tower
Transfer panas dari hot water menjadi cold water menggunakan transfer panas sensible.
Terdapat tiga jenis desain untuk tipe non evaporative cooling tower :
Air Cooled Condenser
Air Cooled Heat Exchanger
Cooling Air flow
C. Wet Dry Cooling Tower
Gabungan dari dua tipe dasar diatas dengan dua proses pendinginan yangdigunakan secara
pararel atau terpisah
2.2 Sistem Pendingin PLTU menggunakan air sungai
Gambar 6. Sketsa Sistem PLTU menggunakan air sungai
2.2.1 Tahap Pengolahan Air Sungai
A. Tahap Pengolahan Awal
Sistem pengolahan air baku (air sungai) menjadi air bersih dapat dilakukan dengan
beberapa tahap:
Penyaringan dan Pengendapan
Penyaringan dan pengendapan bertujuan untuk memisahkan air baku dari zat-zat,
seperti: sampah, daun, rumput, pasir dan lain-lain berdasarkan berat jenis zat.
Koagulasi
Koagulasi adalah proses pembubuhan bahan kimia Al2(SO4)3 (Tawas) kedalam air agar
kotoran dalam air yang berupa padatan resuspensi misalnya zat warna organik, lumpur
halus, bakteri dan lain-lain dapat menggumpal dan cepat mengendap.
Flokulasi
Flokulasi adalah proses pembentukan flok sebagai akibat gabungan dari koloid-koloid
dalam air baku (air sungai) dengan koagulan. Pembentukan flok akan terjadi dengan
baik jika di tambahkan koagulan kedalam air baku (air sungai) kemudian dilakukan
pengadukan lambat.
Sedimentasi
Setelah proses koagulasi dan flokulasi, air tersebut di diamkan sampai gumpalan
kotoran yang terjadi mengendap semua. Setelah kotoran mengendap air akan tampak
lebih jernih.
Filtrasi
Pada proses pengendapan tidak semua gumpalan kotoran dapat diendapkan semua.
Butiran gumpalan kotoran kotoran dengan ukuran yang besar dan berat akan
mengendap, sedangkan yang berukuran kecil dan ringan masih melayang-layang dalam
air. Untuk mendapatkan air yang betul-betul jernih harus dilakukan proses
penyaringan. Penyaringan dilakukan dengan mengalirkan air yang telah diendapkan
kotorannya ke bak penyaring yang terdiri dari saringan pasir silika.
Desinfeksi
Pemberian desinfektan (gas khlor) pada air hasil penyaringan bertujuan agar dapat
mereduksi konsentrasi bakteri secara umum dan menghilangkan bakteri pathogen
(bakteri penyebeb penyakit).
B. Tahap Demineralisasi
Tahap ini menggunakan air dari hasil tahap desalinasi. Demineralisasi juga
menggunakan proses reverse osmosis, yang membedakan adalah penggunaan membran semi
permeable jenis lain. Air yang keluar dari proses ini akan memiliki nilai konduktifitas sebesar
hanya 20-30 μS/cm dari 1000 μS/cm pada saat sebelum proses.
Selanjutnya air dialirkan menuju mixed bed dengan tujuan untuk menangkap ion-ion
baik positif maupun negatif yang terdapat di dalam air dengan menggunakan resin. Resin
merupakan polimerisasi dari difinil benzena dan stirine serta ditambah dengan gugus aktif.
Kation resin memiliki gugus aktif H+ sedangkan anion resin memiliki gugus aktif OH-.
Prinsip Reverse Osmosis
Gambar 3.5 Reverse osmosis
Air hasil dari proses demineralisasi inilah yang selanjutnya dipergunakan sebagai
media kerja untuk proses siklus air – uap air. Selain itu juga dipergunakan sebagai media
kerja auxiliary cooling water dan pendingin pada stator generator.
BAB III
KESIMPULAN
Pembangkit listrik khususnya PLTU memerlukan sistem pendingin untuk melindungi sistem
dan komponen pembangkit dari kerusakan dan juga untuk menjaga performa dari suatu pembangkit
agar tetap dapat memenuhi kebutuhan listrik. Fluida pendingin yang umumnya digunakan adalah air.
Air digunakan sebagai pendingin karena jumlahnya yang melimpah dan temperaturnya lebih rendah
di bandingkan dari udara, sehingga efisiensi pendinginan akan lebih tinggi. Namun air biasanya
mengandung zat terlarut yang dapat merusak komponen yang dilalui air tersebut seperti endapan,
senyawa karbonat, ataupun bakteri pathogen. Oleh karena itu maka diperlukan suatu treatment atau
pengolahan pada air tersebut. Untuk pengolahan air sungai dilakukan 2 tahap berikut: 1. Pengolahan
awal mencakup penyaringan dan pengendapan, koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, dan
desinfeksi. 2. Tahap Demineralisasi.
DAFTAR PUSTAKA
http://watertreatment-coolingwatertreatment.blogspot.com/
http://rakhman.net/2013/04/prinsip-kerja-kondensor.html
Puguh, Bambang. 2012. Buku Ajar Sistem Pendingin Pembangkit. Politeknik Negeri Bandung