BAB I

TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN

1.1 Profil Perusahaan

Terletak 40 km sebelah selatan dari Bandung Jawa Barat, yaitu Wayang Windu proyek

pembangkitan listrik yang dioperasikan oleh Magma Nusantara Limited (MNL), anak

perusahaan yang dimiliki seluruhnya dari Energy Star.Hal ini dikelola di bawah Kontrak Operasi

Bersama dengan Pertamina untuk mengembangkan sumber daya panas bumi di dalam wilayah

kontrak 12.960 hektar. Penjualan Energi Perjanjian antara MNL, Pertamina dan PLN,

perusahaan utilitas milik negara, memberikan Star Energy hak eksklusif untuk mengembangkan

sampai dengan 400 MW listrik - kapasitas pembangkitan selama periode 42 tahun, dengan

masing-masing unit pembangkit yang dijadwalkan untuk beroperasi selama minimal 30 tahun.

JOC ini memiliki potensi untuk akhirnya memberikan lebih dari 400 MW yang sudah-kontrak

listrik beban dasar untuk haus kekuasaan Jawa Barat.

Unit pertama (110 MW) di Wayang Windu selesai pada tahun 1999, dan telah

berproduksi pada kapasitas penuh (dengan tingkat ketersediaan lebih dari 98%) sejak tahun

2000.Pada saat instalasi, Satu unit adalah turbin panas bumi terbesar di dunia.

Dalam 2 Maret 2009, Menteri Indonesia Energi dan Sumber Daya resmi dibuka Wayang

Windu unit 2, dengan kapasitas pembangkitan dari turbin tunggal / generator, dari 117 MW.

Jadi, Wayang Windu sekarang memberikan total 227 MW listrik kepada pembeli tersebut, PLN,

yang mengirimkan listrik ke jaringan Jawa Barat transmisi.

Potensi untuk ekspansi lebih lanjut yang signifikan di Wayang Windu menjadi jelas

selama pengeboran pengembangan untuk Unit 2. Beberapa sumur dibor untuk Unit 2 diuji lebih

dari 50 MWe uap, dan menghasilkan keberlanjutan di lebih dari 40 MWe, mungkin

keberlanjutan produksi uap terbesar di dunia untuk sumur tunggal.

1

Perencanaan sekarang juga maju untuk memperluas Wayang Windu lebih lanjut, melalui

penambahan Unit ketiga dengan kapasitas pembangkitan dari 127 MW.Unit 3 harus mulai

beroperasi pada pertengahan 2013. Pada bulan Februari 2010, Star Energy merampungkan US

$ 350 juta obligasi, hasil dari yang akan digunakan sebagian untuk membiayai ia pengeboran

awal dan pengembangan untuk Unit 3, dengan layak karena perdagangan di tengah tahun

2010, menggunakan rig pengeboran dirancang dan dibangun untuk spesifikasi Energy Star

Panas Bumi.

1.2 Power Station schematic diagram

1.3 Power station layout

2

BAB II

KONDENSOR

2.1 Pengertian Kondensor

Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi

untuk mengkondensasikan atau mengembunkan fluida kerja uap dengan cara

mendinginkannya. Air pengembunan yang terjadi didalam kondensor dinamakan dengan air

kondensat yang selanjutnya digunakan untuk air pengisi ketel.Disini kondensor dalam

mengembunkan uap dibantu dengan bantuan air pendingin.Alat ini biasanya berupa penukar

kalor selongsong dan tabung.Dimana mekanisme perpindahan kalornya adalah pengembunan

uap-jenuh diluar tabung dan pemanasan dengan konveksi paksa pada air-sirkulasi di dalam

tabung.

Adanya kondensor merupakan salah satu cara untuk menghemat energi dan kebutuhan

air pada suatu pembangkit akan semakin berkurang dan air kondensor dapat dipakai kembali

untuk proses pembentukan uap. Pada dasarnya kondensor dirancang sesuai dengan kebutuhan

aliran-uap, aliran air-pendingin yang ada dan suhunya, ruang, dan berbagai variable lain.

Perencanaan kondensor ini bertujuan untuk mendapatkan dimensi dan gambar desain dari

kondensor yang sesuai dengan besar energi panas yang dilepas sehingga didapat jumlah pipa

(NT) yang diperlukan untuk mengkondensasikan uap.Jumlah pipa ini dipengaruhi oleh luas

perpindahan panas (AT), sedangkan luas perpindahan panas dipengaruhi oleh nilai koefisien

perpindahan panas menyeluruh (UD). Nilai koefisien perpindahan panas menyeluruh dapat

ditentukan setelah menentukan antara lain : nilai koefisien perpindahan panas konveksi (hi),

nilai koefisien perpindahan panas kondensasi (hc), konduktifitas thermal bahan pipa (K), dan

faktor pengotoran pipa yang ditentukan berdasarkan jenis fluida yang digunakan. Selain hal

tersebut diatas juga untuk mengetahui besarnya penurunan tekanan didalam water boxes dan

penurunan tekanan didalam pipa.

3

2.2 Jenis-jenis kondensor

Secara umum, terdapat 2 jenis kondensor yaitu :

1. Surface condenser Prinsip kerja surface condenser Steam masuk ke dalam shell

kondensor melalui steam inlet connection pada bagian atas kondensor. Steam

kemudian bersinggungan dengan tube kondensor yang bertemperatur rendah sehingga

temperatur steam turun dan terkondensasi, menghasilkan kondensat yang terkumpul

pada hotwell. Temperatur rendah pada tube dijaga dengan cara mensirkulasikan air

yang menyerap kalor dari steam pada proses kondensasi. Kalor yang dimaksud disini

disebut kalor laten penguapan dan terkadang disebut juga kalor kondensasi (heat of

condensation) dalam lingkup bahasan kondensor. Kondensat yang terkumpul di hotwell

kemudian dipindahkan dari kondensor dengan menggunakan pompa kondensat ke

exhaust kondensat.

2. Ketika meninggalkan kondensor, hampir keseluruhan steam telah terkondensasi kecuali

bagian yang jenuh dari udara yang ada di dalam sistem. Udara yang ada di dalam sistem

secara umum timbul akibat adanya kebocoran pada perpipaan, shaft seal, katup-katup,

dan sebagainya. Udara ini masuk ke dalam kondensor bersama dengan steam. Udara

dijenuhkan oleh uap air, kemudian melewati air cooling section dimana campuran

antara uap dan udara didinginkan untuk selanjutnya dibuang dari kondensor dengan

menggunakan air ejectors yang berfungsi untuk mempertahankan vacuum di

kondensor.

Untuk menghilangkan udara yang terlarut dalm kondensat akibat adanya udara di

kondensor, dilakukan de-aeration. De-aeration dilakukan di kondensor dengan

memanaskan kondensat dengan steam agar udara yang terlalut pada kondensat akan

menguap. Udara kemudian ditarik ke air cooling section dengan memanfaatkan tekanan

rendah yang terjadi pada air cooling section. Air ejector kemudian akan memindahkan

udara dari sistem.

4

2.1.1 Horizontal condenser

Air pendingin masuk konddensor melalui bagian bawah, kemudian masuk ke dalam

pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan arus panas masuk lewat

bagian tengah kondenser dan keluar sebagai kondensat pada bagian bawah kondensor.

2.1.2 Vertical condenser

Air pendingin masuk konddensor melalui bagian bawah, kemudian masuk ke dalam

pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas Sedangkan arus panas masuk lewat

5

bagian atas condenser dan keluar sebagai kondensat pada bagian bawah kondensor.

Direct-contact condenser

Direct-contact condenser mengkondensasikan steam dengan mencampurnya langsung dengan

air pendingin.

Direct-contact atau open condenser digunakan pada beberapa kasus khusus, seperti :

1. Geothermal powerplant

2. Pada powerplant yang menggunakan perbedaan temperatur di air laut (OTEC)

Spray Condenser

Pada spray condenser, pencampuran steam dengan air pendingin dilakukan dengan jalan

menyemprotkan air ke steam. Sehingga steam yang keluar dari exhaust turbin pada bagian

bawah bercampur dengan air pendingin pada bagian tengah menghasilkan kondensat yang

mendekati fase saturated.Kemudian dipompakan kembali ke cooling Tower .Sebagian dari

kondensat dikembalikan ke boiler sebagai feedwater. Sisanya didinginkan, biasanya didalam

dry- (closed-) cooling tower . Air yang didinginkan pada Cooling tower disemprotkan ke exhaust

turbin dan proses berulang.

6

• Kekurangan dan Kelebihan Kondenser

A. Horizontal Kondenser

1. Dapat dibuat dengan pipa pendingin bersirip sehingga relaif berukuran kecil dan ringan

2.Pipa pendingin dapat dibuat dengan mudah

3.Bentuk sederhana dan mudah pemasangannya

4. Pipa pendingin mudah dibersihkan

B. Vertikal Kondenser

1. Harganya murah karena mudah pembuatannya.

2. Kompak karena posisinya yang vertikal dan mudah pemasangan

3. Bisa dikatakan tidak mungkin mengganti pipa pendingin, pembersihan harus dilakukan

dengan menggunakan deterjen

7

2.3 Komponen Sistem Air pendingin utama

Sistem air pendingin utama meliputi kondensor, pompa air pendingin, dan cooling

tower.Sistem ini mempertahankan vakum pada sisi pembuangan turbin dengan mengalirkan air

pendingin yang cukup untuk mengkondensasikan uap pembuangan turbin.

2.3.1 Condenser Valve

Condenser valvedigunakan untuk mengatur jumlah air pendingin yang masuk ke

kondensor, condenser valve dioperasikan secara manual ketika salah satu CWP di start.

2.3.2 Start-up Valve

Start-upvalve digunakan untuk mengisi kondensor pada saat start awal (kondisi

kondensor masih kosong).Start-upvalveakan stop secara otomatis setelah level high di

condenser.

2.3.3 Cooling Tower

Cooling Tower berfungsi untuk mendinginkan air dari Kondensor sehingga temperatur

air tersebut turun dari ± 50 °C menjadi ± 29 °C.

Air yang dipompakan dari kondensor didistribusikan kedalam bak (Hot Water Basin). Bak

tesebut juga dilengkapi dengan noozle yang berfungsi utuk memancarkan air sehingga menjadi

butiran butiran halus dan didinginkan dengan cara kontak langsung dengan udara pendingin.

Setelah terjadi proses pendinginan air menuju bak penampung (Cool Water Basin) dan

seterusnya dialirkan ke kondensor yang sebelumnya melewati 4 buah screen untuk menyaring

kotoran-kotoran yang terdapat dalam air.

8

BAB III

RATING KONDENSOR

3.1 Definisi Rating

Kondensor merupakan alat penukar panas.Fungsi dari kondensor itu sendiri adalah untuk

mengkondensasikan fluida kerja dari fasa uap menjadi fasa cair.Pada kondenser tipe direct

contact, uap dikondensasikan dengan cara mencampurnya langsung dengan air pendingin.

Namun pada kenyataannya ada uap yang tidak bisa dikondensasikan atau yang lebih sering

disebut dengan NCG (non condensable gas) atau gas yang tidak terkondensasi. Lambat laun,

jika kondensor tersebut tidak dibersihkan maka akan mengalami kerusakan. Untuk menghitung

factor kekotoran yang ada dalam kondensor dinamakan dengan rating. Rating heat

exchanger (HE) ialah suatu cara untuk memeriksa dan menilai performansi dari HE agar dapat

ditentukan apakah HE tersebut sudah harus dibersihkan atau belum.

3.2 Tahapan Rating

Dibawah ini adalah tahapan untuk melaksanakan perhitungan rating :

1. Menghitung LMTD (Mengitung perbedaan temperature rata-rata)

LMTD = ∆Ta−∆Tb

ln∆Ta∆Tb

2. Menghitung besarnya nilai faktor koreksi (F)

Besarnya factor koreksi bergantung pada jenis kondensor apa yang digunakan.

Besarnya nilai factor koreksi berkisar antara 0.88 s/d 1. Untuk kondensor jenis shell and

tube, digunakan factor koreksi dengan nilai 1, sedangkan untuk kondensor yang

menggunakan jenis direct contact maka digunakan factor koreksi dengan nilai 0.88

3. Menghitung nilai efektif perbedaan temperature rata-rata

ΔTm = F × LMTD

9

4. Mengitung keseimbangan panas

Qc = ṁc. Cpc . ΔTc

Qh = ṁh .Cph . ΔTh

5. Menghitung koefisiensi perpindahan panas pada sisi tube (Nu)

Cek kecepatan fliuda di dalam tube

ṁt = ρ . Nn.π D2t4

. V

v = ṁt .n .4

ρ .N .π . D2

Re = ρ .V . D. t

μ

h = Nu . KfDt

keterangan :

n = number of tube passes

N = number of tube

Dt = diameter tube

ρ = massa jenis

6. Menghitung koefisiensi perpindahan panas pada sisi shell

Caranya sama seperti diatas.

7. Cek semua koefisiensi perpindahan panas

Q = U .A .F . LMTD

U = Q

A .F .LMTD

A = N .π .D . Ls

Ls = length of the shell

8. Menghitung resistansi termal dari dinding tube

9. Mengetahui nilai U, hi, ho, Re

10

10. Menghitung pressure drop

Rn = Rkonv + Rfoul+Rcond

Untuk perhitungan rating jenis condenser direct contact, hanya perlu melakukan 4 tahapan

saja yaitu dari tahap 1 sampai 4.Sedangkan untuk condenser jenis shell and tube dihitung

semua tahapnya.

3.3 Hasil perhitungan rating

Data yang diperoleh :

Thin = 170°C

Tcout = 44°C

Thout = 42.2°C

Tcin = 26.7°C

Pkond = 105 mBara

ṁu = 383 T/H

ṁa = 9500 T/H

Tf = Tcin+Tcout

2

= 26.7+442

= 35.35

Pkond = 105 mBara, dikonversi

= 830 – 105 = 725 mBarg

ṁu = 383 T/H = 106,39 kg/s

hgf = 380.65 kj/kg (didapat dari tabel termodinamika untuk P= 0.725 Barg)

hg = 2660.93 j/kg (didapat dari tabel termodinamika untuk P= 0.725 Barg)

Quap = ṁu (hg – hf)

= 106.39 (2660.93 – 380.65)

= 242598.99 KW (kj/s)

11

= 242.6 MWatt

ṁa = Aliran A + Aliran B

= (4750+4750)T/H = 9500 T/H

= 2638.8 kg/s

Qair = ṁa . Cp (Tcout-Tcin)

= 2638.8 . 4.20609 (44-26.7)

= 192013.22 kj/s = 192.013 MWatt

ṁncg = 1.5% . ṁu

= 1.5% . 106.39 kg/s

= 1.59585 kg/s

ṁkond = ṁu + ṁa - ṁncg

= 106.39 + 2638.8 - 1.59585

= 2743.594 kg/s

Cp P kond = 4.2060 kj/kg°C (didapat dari tabel termodinamika untuk P= 0.725 Barg)

Tin Kond = 90.858°C

Qkond = 2743.594 . 4.2060 (42.2-26.7)

= 178863. 123 kj/s

= 178.863 MWatt

Qncg = Quap + Qair – Qkond

= 242.6 +192.013 – 178.863

= 255.867 MWatt

3.4 Pembahasan

Dari data yang diperoleh setelah melaksanakan perhitungan rating, maka dapat diketahui

bahwa nilai Qncg sebesar 255.867 MWatt. Qncg dapat diperoleh dengan cara

menjumlahkan Qh dan Qc kemudian dikurangi dengan Qncg. Qncg merupakan indicator

bersih atau tidaknya sebuah kondensor untuk jenis direct contact.

3.5 Kesimpulan

12

Untuk jenis kondensor direct contact tidak memerlukan perawatan khusus untuk

pembersihan.

Di PLTP Wayang Windu, pencampuran steam dengan air pendingin dilakukan dengan jalan

menyemprotkan air ke steam atau yang sering disebut dengan Spray kondensor

Bersih atau tidaknya sebuah kondensor jenis direct contact dapat diketahui dari NCG nya.

13