TUGAS UMUM

Spesifikasi Cooling Tower Pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

(PLTP) Kamojang

1. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Kamojang

Menara pendingin yang digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas

Bumi (PLTP) Kamojang adalah tipe mechanical draft crossflow. Kelebihan dari

tipe ini adalah:

a) kebutuhan head pompa yang rendah

b) biaya instalasi sistem pemompaan yang lebih murah

c) konsumsi energi dan biaya operasi yang lebih murah

d) kemungkinan variasi laju air tanpa banyak mempengaruhi pola distribusi air.

e) kemudahan dalam hal akses pemeliharaan nozzle distribusi air

Selain hal di atas kelebihan tipe ini terkait dengan sistem distribusi horizontal

udara yaitu:

a) rendahnya penurunan tekanan statik (static pressure-drop)

b) mengurangi kebutuhan jumlah fan

c) mengurangi kebutuhan resirkulasi

d) udara yang di alirkan lebih banyak dengan jumlah fan yang sama.

e) diameter fan yang lebih besar sehingga kebutuhan cell lebih sedikit untuk

kapasitas yang sama.

Kekurangan dari tipe yang digunakan pada PLTP Kamojang yaitu:

a) rendahnya tekanan head pada kipas distribusi memungkinkan menghambat

orifice dan kekurangan air pada spray nozzle.

b) pertumbuhan alga yang lebih cepat

c) dasar menara pendingin yang lebih besar

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Kamojang saat ini

memiliki tiga unit menara pendingin. Adapun data teknis dari menara pendingin

di PLTP Kamojang adalah:

Tabel 1.1 Spesifikasi menara pendingin PLTP Kamojang

Pabrik pembuat Ishikawa Harima (unit 1), Mitsubishi

Heavy Industry (Unit 2 & 3)

Tipe Forced Draft Crossflow

Laju air (m2/h) 6,840

Temperatur air masuk (oC) 51 (unit 1) , 43 (unit 2 & 3)

Temperatur air keluar (oC) 29 (unit 1) , 27 (unit 2 & 3)

Temperatur desain bola basah (oC) 18 (unit 1) , 18.5 (unit 2 & 3)

Jumlah cell per unit 3 (unit 1) , 5 (unit 2 & 3)

Putaran fan (rpm) 129

Putaran motor (rpm) 1000 (high speed) , 750 (low speed)

Bahan konstruksi Red wood, Ruing (lokal), PVC

(Agus Sentana, 2011)

2. Perhitungan Data Menara Pendingin PLTP Kamojang

2.1 Neraca massa (material balance)

Secara skematik proses kesetimbangan material pada menara pendingin

adalah pada gambar di bawah ini:

Gambar 1.1 Perhitungan neraca massa PLTP Kamojang

(sumber : Agus Sentana, 2011)

Keterangan :

M : air penambah (make-up water)

W : windage

E : Laju penguapan (evaporation)

C : resirkulasi

D : air yang digunakan (draft water)

2.2 Laju Penguapan (Evaporation Rate)

laju penguapan terjadi pada menara pendingin yang dapat dihitung dengan

persamaan: E=C ΔT CpHv

Keterangan:

E : Laju penguapan yang terjadi (m3/jam)

Cp : Laju air tersirkulasi (m3/jam)

dT : selisih temperatur menara pendingin

Cp : kalor spesifik air 4,148 kJ/kg oC

Hv : Kalor penguapan laten air (2260 kJ/kg)

Perhitungan data dengan menggunakan persamaan diatas didapatkan besar

laju penguapan air dari menara pendingin unit 1, 2 & 3 adalah:

Tabel 1.2 Laju penguapan air menara pendingin

Komponen Unit 1 Unit 2 & 3

Cp (kJ/kg oC) 4.184 4.184

Hy (kJ/kg) 2260 2260

C(kg/h) 6840 12960

Tin (oC) 51 43

Tout (oC) 29 27

E (kj/h) 278.5877522 383.8912566

(Agus Sentana, 2011)

2.3 Kerugian Angin (Windage losses)

Windage losses adalah kerugian penguapan akibat adanya angin

disekeliling menara pendinginan. Diketahui bahwa ketentuan perhitungan untuk

Windage losses adalah : W = 0.3 sampai 1% dari C untuk natural draft

W = 0.1 sampai 0.3% dari C untuk induced draft

W= sekitar 0.01% dari C untuk menara pendingin angina

Jika diketahui air yang bersirkulasi dari menara pendingin unit 1 adalah

6.840 m3/jam sedangkan besarnya air yang bersirkulasi pada unit 2 dan 3 adalah

12.960 m3/jam. Maka kerugian angin dari menara pendingin akibat windase losses

dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

Tabel 1.3 Kerugian Angin menara pendingin PLTP Kamojang

komponen Unit 1 Unit 2 & 3

C (kg/jam) 6.840 12.960

W (kg/jam) 13.68 25.92

(Agus Sentana, 2011)

Setelah mengetahui laju penguapan serta kerugian angin maka air

penambah (make-up water) dapat dihitung. Adapun hasil perhitungan untuk air

penambah adalah :

Tabel 1.4 Perhitungan Make-up water

Komponen Unit 1 Unit 2 & 3

C (kg/jam) 6.840 12.960

W (kg/jam) 1.386 2.592

D (kg/jam) 6.000 12.420

E (kg/jam) 12 383.8912566

M (kg/jam) 540 2435.891257

(Agus Sentana, 2011)

2.4 Karakteristik menara tower (tower characteristic)

Data karakteristik menara merupakan salah satu data yang diperlukan

dalam perancangan awal menara pendingin,terkait dengan temperatur operasi

suatu menara.karakteristik menara dapat dihitung dengan persamaan Chebyshev

sebagai berikut:

KαVL

=∫T 2

T 1

❑ dTh−h0

=T 1−T 24

( 1∆ h 1

+ 1∆ h 2

+ 1∆ h3

+ 1∆ h 4

)

Keterangan :

KaV/L : Karakteristik menara

K : koefisien perpindahan massa ( lb water/ h ft2)

A : permukaan kotak atau volume menara

V : volume pendingin aktif

L : laju air (lb/h ft2)

Dh1 : nilai dari hw-ha pada T2 + 0,1 (T1-T2)

Dh2 : nilai dari hw-ha pada T2 + 0,4 (T1-T2)

Dh3 : nilai dari hw-ha pada T1 - 0,4 (T1-T2)

Dh4 : nilai dari hw-ha pada T1 - 0,1 (T1-T2)

Nilai karakteristik menara pendingin unit 1, 2 dan 3 hasil perhitungan

adalah:

Tabel 1.5 Nilai karakteristik menara pendingin PLTP Kamojang

Komponen (oC) Unit 1 Unit 2 & 3

T2=Tin (panas) 51 43

T1=Tout (dingin) 29 27

ΔH1 53.2 53.2

ΔH2 59.8 49.4

ΔH3 20.2 20.6

ΔH4 26.8 25.4

KaV/L 0.672857811 0.507814702

(Agus Sentana, 2011)

Kemudian setelah data karakteristik menara pendingin serta rasio aliran

dketahui maka temperatur bola basah minimum dari menara PLTP Kamojang

dapat diketahui dengan menggunakan grafik KaV/L vs L/G. Menara pendingin

unit 1 beroperasi hingga temperatur bola basah minimum lingkungan 9oC

sedangkan unit 2 & 3 sebesar 4oC.

2.5 Beban Kalor (Heat load)

Perhitungan beban kalor menara pendingin menggunakan persamaan

berikut:

Heat load (Btu/min) = gpm x R x 8.33

Tabel 1.6 Besarnya Heat Load di PLTP Kamojang

Unit 1 Unit 2 & 3

G (m3/min) 6840 12.960

G (gal/min) 10841624,204 205420,176

(Agus Sentana, 2011)

Heat Load = G x ΔT x 25/3

= 35777347 Btu/menit

= 2146640839 Btu/jam

Kalor keluar = m x ΔH

= 2057088, 96 kJ/s

Heat Load = G x ΔT x 25/3

= 12960 Btu/menit

= 2958050534 Btu/jam

Kalor keluar = m x ΔH

= 3508531 kJ/s

Kebutuhan air penambah (make-up water) unit 1 berbedaa dengan unit 2

dan 3. Jumlah air yang dibutuhkan unit 2 dan 3 sebesar 2435 kJ/jam lebih banyak

dari unit 1 yang hanya 540 kJ/jam. Karena beban pengeluaran panas pada unit 2

dan 3 lebih besar daripada unit 1. Selain itu penguapan air pada unit 2 dan 3 lebih

besar daripada unit 1. Jengkauan temperatur unit menara pendingin unit 2 dan 3

lebih lebar dibandingkan dengan unit 1, hal ini disebabkan karena menara

pendingin unit 2 dan 3 masih dapat beroperasi pada temperatur bola basah

lingkungan 4oC sedangkan unit 1 hanya 9oC. Laju penguapan menara pendingin

unit 2 dan 3adalah 838 kg/jam sedangkan unit 1 adalah sebesar 278 kg/jam. Beban

kalor untuk menara pendingin unit 1 adalah 2057088, 96 kJ/s sedangkan unit 2

dan 3 sebesar 3508531 kJ/s. Dengan demikian beban kalor unit 2 & 3 lebih besar

daripada unit 1 sehingga memerlukan dimensi yang lebih besar.