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 turbinyang digerakkan oleh tenaga kinetik dari uap panas/kering. Pembangkit listrik tenaga uap menggunakan berbagai macam bahan bakar terutama batu bara dan minyak bakar serta MFOuntuk start up awal.

PLTU batubara, bahan bakar yang digunakan adalah batubara uap yang terdiri dari kelas sub bituminus danbituminus. Lignit juga mulai mendapat tempat sebagai bahan bakar pada PLTU belakangan ini, seiringdengan perkembangan teknologi pembangkitan yang mampu mengakomodasi batubara berkualitasrendah.

skema PLTU bahan bakar batubara

Pembakaran Lapisan TetapMetode lapisan tetap menggunakan stoker boiler untuk proses pembakarannya. Sebagai bahan bakarnya adalah batubara dengan kadar abu yang tidak terlalu rendah dan berukuran maksimum sekitar 30mm. Selain itu, karena adanya pembatasan sebaran ukuran butiran batubara yang digunakan, maka perlu dilakukan pengurangan jumlah fine coal yang ikut tercampur ke dalam batubara tersebut. Alasan tidak digunakannya batubara dengan kadar abu yang terlalu rendah adalah karena pada metode pembakaran ini, batubara dibakar diatas lapisan abu tebal yang terbentuk di atas kisi api (traveling fire grate) pada stoker boiler.

Gambar  Stoker Boiler

Pembakaran Batubara Serbuk (Pulverized Coal Combustion/PCC)Pada PCC, batubara diremuk dulu dengan menggunakan coal pulverizer (coal mill)

sampai berukuran 200 mesh (diameter 74μm), kemudian bersama – sama dengan udara pembakaran disemprotkan ke boiler untuk dibakar. Pembakaran metode ini sensitif terhadap kualitas batubara yang digunakan, terutama sifat ketergerusan (grindability), sifat slagging, sifat fauling, dan kadar air (moisture content). Batubara yang disukai untuk boiler PCC adalah yang memiliki sifat ketergerusan dengan HGI (Hardgrove Grindability Index) di atas 40 dan kadar air kurang dari 30%, serta rasio bahan bakar (fuel ratio) kurang dari 2. Pembakaran dengan metode PCC ini akan menghasilkan abu yang terdiri diri dari clinker ash sebanyak 15% dan sisanya berupa fly ash.

Gambar  PCC Boiler

Pembakaran Lapisan Mengambang (Fluidized Bed Combustion/FBC)Pada pembakaran dengan metode FBC, batubara diremuk terlebih dulu dengan

menggunakan crusher sampai berukuran maksimum 25mm. Tidak seperti pembakaran menggunakan stoker yang menempatkan batubara di atas kisi api selama pembakaran atau metode PCC yang menyemprotkan campuran batubara dan udara pada saat pembakaran, butiran batubara dijaga agar dalam posisi mengambang, dengan cara melewatkan angin berkecepatan tertentu dari bagian bawah boiler.

Gambar Tipikal boiler FBC

PFBC

Pada PFBC, selain dihasilkan panas yang digunakan untuk memanaskan air menjadi uap untuk memutar turbin uap, dihasilkan pula gas hasil pembakaran yang memiliki tekanan tinggi yang dapat memutar turbin gas, sehingga PLTU yang menggunakan PFBC memiliki efisiensi pembangkitan yang lebih baik dibandingkan dengan AFBC karena mekanisme kombinasi (combined cycle) ini. Nilai efisiensi bruto pembangkitan (gross efficiency) dapat mencapai 43%.

Gambar Prinsip kerja PFBC

Peningkatan efisiensi panasUntuk lebih meningkatkan efisiensi panas, unit gasifikasi sebagian (partial gasifier) yang menggunakan teknologi gasifikasi lapisan mengambang (fluidized bed gasification) kemudian ditambahkan pada unit PFBC. Dengan kombinasi teknologi gasifikasi ini maka upaya peningkatan suhu gas pada pintu masuk (inlet) turbin gas memungkinkan untuk dilakukan. Pada proses gasifikasi di partial gasifier tersebut, konversi karbon yang dicapai adalah sekitar 85%. Nilai ini dapat ditingkatkan menjadi 100% melalui kombinasi dengan pengoksidasi (oxidizer). Pengembangan lebih lanjut dari PFBC ini dinamakan dengan Advanced PFBC (A-PFBC), yang prinsip kerjanya ditampilkan pada gambar 10 di bawah ini. Efisiensi netto pembangkitan (net efficiency) yang dihasilkan pada A-PFBC ini sangat tinggi, dapat mencapai 46%.

Gambar  Prinsip kerja A-PFBC

ICFBCRuang pembakaran utama (primary combustion chamber) dan ruang pengambilan

panas (heat recovery chamber) dipisahkan oleh dinding penghalang yang terpasang miring. Kemudian, karena pipa pemanas (heat exchange tube) tidak terpasang langsung pada ruang pembakaran utama, maka tidak ada kekhawatiran terhadap keausan pipa sehingga pasir silika digunakan sebagai pengganti batu kapur untuk media FBC. Batu kapur masih tetap digunakan sebagai bahan pereduksi SOx, hanya jumlahnya ditekan sesuai dengan keperluan saja.

Gambar ICFBC

IGCCpada sistem ini terdapat alat gasifikasi (gasifier) yang digunakan untuk menghasilkan

gas, umumnya bertipe entrained flow. Yang tersedia di pasaran saat ini untuk tipe tersebut misalnya Chevron Texaco (lisensinya sekarang dimiliki GE Energy), E-Gas (lisensinya dulu dimiliki Dow, kemudian Destec, dan terakhir Conoco

Phillips ), dan Shell. Prinsip kerja ketiga alat tersebut adalah sama, yaitu batubara dan oksigen berkadar tinggi dimasukkan kedalamnya kemudian dilakukan reaksi berupa oksidasi sebagian (partial oxidation) untuk menghasilkan gas sintetis (syngas), yang 85% lebih komposisinya terdiri dari H2 dan CO. Karena reaksi berlangsung pada suhu tinggi, abu pada batubara akan melebur dan membentuk slag dalam kondisi meleleh (glassy slag). Adapun panas yang ditimbulkan oleh proses gasifikasi dapat digunakan untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi, yang selanjutnya dialirkan ke turbin uap.

Gambar  Tipikal IGCC

Pembangkitan Kombinasi Dengan Gasifikasi BatubaraPeningkatan efisiensi pembangkitan dengan mekanisme kombinasi melalui

pemanfaatan gas sintetis hasil proses gasifikasi seperti pada A-PFBC, selanjutnya mengarahkan teknologi pembangkitan untuk lebih mengintensifkan penggunaan teknologi gasifikasi batubara ke dalam sistem pembangkitan. Upaya ini akhirnya menghasilkan sistem pembangkitan yang disebut dengan Integrated Coal GasificationCombined Cycle (IGCC).

Suatu sistem pembangkit tenaga listrik yang mengkonversikan energi kimia listrik dengan menggunakan uap air sebagai fluida kerjanya, yaitu dengan memanfaatkan energi kinetik uap untuk menggerakkan poros sudu – sudu turbin. Sudu -sudu turbin mengerakkan poros turbin, untuk selanjutnya poros turbin mengerakkan generator. Dari generator inilah kemudian dibangkitkan energi listrik.

 

B.     Cara Kerja PLTUUdara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut:

1.   Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan2.   Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar.3.   Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle).4.   Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugiankerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:

Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure losses) di ruang bakar.

Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.

Adanya mechanical loss, dsb. 

 

 

Komponen gambar :

 

 

1. Stack2. Boiler3. FD Fan4. Air Heater5. Steam Drum6. Primary Superheater7. Economizer8. Header9. Water Wall10. Secondary Superheater11. Reheater12. Wind Box13. HP Turbine14. IP Turbine15. LP Turbine16. Generator17. Condenser18. MFO Tank19. MFO Pump20. MFO Heater21. Burner22. Circulating Water Pump23. Desalination Plant

24. Distillate Water Pump25. Make Up Water Tank26. Make Up Water Pump27. Demin Water Tank28. Demin Water Pump29. Condensate Pump30. LP Heater31. Deaerator32. Boiler Feed Pump33. HP Heater34. 18 kV/150kV Switch Yard35. Transmission

 

Siklus Rankine IdealSiklus di PLTU menggunakan siklus rankine dengan superheater dan reheater.

Keterangan siklus :a) Proses 1 – 1’   : Penaikan tekanan pada air menggunakan condensate extraction pump.b) Proses 1’ – 2  : Pemanasan air pada low pressure heater.c) Proses 2 – 2’  : Penaikan tekanan air menggunakan boiler feed pump.d) Proses 2’ – 3  : Pemanasan air pada high pressure heater dan pada economizer.e) Proses 3 – 4   : Pemanasan air menjadi uap air pada wall tube dan downcomer di dalam boiler.f)  Proses 4 – 5   : Pemanasan uap air menjadi uap panas lanjut (superheated steam) pada superheater.g) Proses 5 – 6   : Ekspansi uap di dalam high pressure turbine.h) Proses 6 – 7  : Pemanasan kembali uap yang keluar dari high pressure turbine yang terjadi dalam reheater.i)  Proses 7 – 7’ : Ekspansi uap yang keluar dari reheater di dalam intermediate pressure turbine.j)  Proses 7’ – 8 : Ekspansi uap di dalam low pressure turbine tanpa mengalami

pemanasan ulang.k) Proses 8 – 1  : Pendinginan uap menjadi air di dalam condenser.

 

C.    Komponen Utama dan Fungsi 1. BOILERBoiler yang umumnya disebut ketel uap merupakan satu bagian utama dari PLTU yang fungsinya adalah untuk memproduksi uap yang selanjutnya uap tersebut dialirkan ke turbin.

 

a. Boiler terdiri dari dua komponen utama yaitu:•     Ruang bakar sebagai alat untuk mengubah energi kimia menjadi energi panas.

•     Alat penguapan terdiri dari pipa-pipa penguap yang mengubah energi pembakaran (energi kimia) menjadi energi potensial uap, (energi panas).

b.      Konstruksi boiler dari beberapa bagian antara lain : Tube WallTube Wall adalah merupakan pipa yang dirangkai membentuk dinding dan dipasang secara vertikal pada 4 (empat) sisi, sehingga membentuk ruangan persegi empat yang disebut ruang bakar.

Fungsi tube wall adalah alat pemanas air dengan bidang yang luas sehingga mempercepat proses penguapan.

Burner (Alat Pembakaran)Burner pada boiler dilengkapi dengan Nozzle dan Diffusor udara sehingga dengan kedua peralatan tersebut terjadi pengabutan bahan bakar dan udara bercampur untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna.

Boiler DrumBoiler drum terbuat dari plat baja yang berbentuk silinder dan dipasang mendatar di atas rangkaian pipa-pipa pemanas.

Fungsi Boiler Drum adalah untuk menampung air pengisi dan uap basah dari Tube Wall sekaligus untuk pemisah antara uap dan air.

Super heater (Pemanas Lanjut)Super Heataer adalah suatu alat yang kontruksinya merupakan rangkaian pipa-pipa yang berbentuk spiral diletakkan di bagian atas ruang pembakaran.

Fungsi dari Super Heater adalah untuk memanaskan uap basah menjadi uap kering.

EconomizerEconomiser adalah suatu alat yang konstruksinya merupakan rangkaian pipa-pipa yang berbentuk spiral dan dipasang pada saluran gas bekas yang berfungsi untuk memanaskan air sebelum masuk ke Boiler Drum.

Air heater (Pemanas Udara)Air Hetaer adalah suatu alat yang konstruksinya dapat dibuat dari pipa lurus yang disusun pada saluran gas bekas dan berfungsi untuk memanaskan udara pembakar.

Komponen Pendukung BoilerKomponen pendukung Boiler terdiri dari : Forced Draft Fan, MFO Heater, Air Preheat Coil, Air Heater, Burner, Gas Recirculating Fan, Soot Blower dan Safety Valve.

1. Forced Draft FanAlat yang berupa fan (kipas) ini berfungsi untuk memasukkan udara pembakaran secara paksa ke dalam furnace, terpasang pada bagian ujung saluran air intake boiler dan digerakkan oleh motor listrik.

2. MFO HeaterMFO Heater merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan bahan bakar berupa MFO dengan tujuan menurunkan viskositas dari MFO. Hal ini perlu dilakukan karena MFO memiliki viskositas yang relatif tinggi (satu tingkat di bawah aspal) sehingga sulit untuk teratomisasi di burner. Dengan proses pemanasan maka viskositas MFO dapat diturunkan sehingga dapat teratomisasi dengan baik dan menghasilkan pembakaran yang baik.

3. Air Preheat CoilAlat yang berfungsi untuk memanaskan udara sebelum memasuki Air Heater dengan sumber panas berasal dari air Deaerator. Udara yang akan memasuki Air Heater harus dipanaskan terlebih dulu agar tidak terjadi thermal stress akibat perbedaan suhu yang ekstrim.

4. Air HeaterAir Heater merupakan alat pemanas udara, dimana panas diambil dari gas buang hasil pembakaran sebelum masuk ke cerobong (stack). Dengan pemanfaatan gas buang ini, maka dapat menghemat biaya bahan bakar sehingga bisa meningkatkan efisiensi pembakaran.

Air Heater yang digunakan pada PLTU adalah tipe Ljungstrom. Tipe ini paling banyak digunakan di dunia karena performa dan ketahanannya yang telah teruji. Selain itu tipe ini dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama sebelum dilakukan overhaul. Perbaikan dan perawatan berkala mudah dilakukan pada Air Heater tipe ini karena desainnya yang sederhana. Air Heater terdiri dari hot end element dan cold end element.

Air Heater yang digunakan di PLTU merupakan Air Heater jenis Regenerative, yaitu gas sisa pembakaran dilalukan pada sebuah selubung tertutup untuk memanaskan sebagian dari elemen air heater, dan elemen yang dipanaskan ini, diputar ke selubung yang lain dimana disini dilalukan udara yang akan dipanaskan, sehingga terjadi perpindahan panas secara konduksi.

5.   BurnerAlat yang berfungsi untuk membakar campuran antara bahan bakar (fuel) dengan udara (air) di dalam ruang bakar (furnace) pada boiler.

6.   Gas Recirculating FanAlat ini berfungsi untuk mengarahkan sebagian flue gas (gas sisa pembakaran) kembali ke furnace untuk meningkatkan efisiensi boiler.

7.      Soot BlowerSootblower merupakan peralatan tambahan boiler yang berfungsi untuk membersihkan kotoran yang dihasilkan dari proses pembakaran yang menempel

pada pipa-pipa wall tube, superheater, reheater, economizer, dan air heater . Tujuannya adalah agar perpindahan panas tetap berlangsung secara baik dan efektif . Sebagai media pembersih digunakan uap. Suplai uap ini diambil dari primary superheater melalui suatu pengaturan tekanan PVC yang diset pada tekanan 40 kg/cm 2. Setiap sootblower dilengkapi dengan poppet valve untuk mengatur kebutuhan uap sootblower. Katup ini membuka pada saat sootblower dioperasikan dan menutup kembali saat lance tube dari sootblower tersebut mundur menuju stop.

Dilihat dari cara kerja/mekanisme pengoperasiannya sootblower dibagi atas :Short Retractable Sootblower / Furnace Wall Blower , digunakan untuk membersihkan pipa-pipa penguap (wall tube) pada daerah furnace.

Long Retractable Sootblower, digunakan untuk membersihkan pipa-pipa superheater, dan reheater.

Air Heater Sootblower, digunakan untuk membersihkan elemen-elemen air Heater.

8.         Safety ValveSafety valve berfungsi sebagai pengaman ketika terjadi tekanan uap yang berlebih yang dihasilkan oleh boiler. Tekanan berlebih ini dapat terjadi karena panas boiler yang berlebihanatau adanya penurunan beban turbine secara drastis. 

2.          TURBINTurbin adalah suatu perangkat yang mengkonversikan energi uap yang bertemperatur tinggi dan tekanan tinggi menjadi energi mekanik (putaran). Ekspansi uap yang dihasilkan tergantung dari sudu-sudu (nozzle) pengarah dan sudu-sudu putar. Ukuran nozzle pengarah dan nozzle putar adalah sebagai pengatur distribusi tekanan dan kecepatan uap yang masuk ke Turbin. Turbin uap berkapasitas besar memiliki lebih dari satu silinder cashing. Hal ini dapat kita lihat dari macam silinder casing pada Turbin:

1. Cross CompoundDimana HP (High Pressure) dan LP (Low Pressure) turbinnya terpisah dan masing-masing dikopel dengan satu generator.2. Tandem CompoundDimana HP dan IP (Intermediet Pressure) turbinnya terpisah dengan LP Turbin tetapi masih dalam satu poros.

Prinsip Kerja Steam TurbineSteam Turbine adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi panas dalam uap menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Konstruksinya terdiri dari rumah turbin dan rotor. Pada rotor turbin ditempatkan rangkaian sudu-sudu jalan secara berjajar. Dalam pemasangannya, rangkaian sudu tetap dan rangkaian sudu jalan dipasang berselang-seling. Energi panas dalam uap mula-mula diubah menjadi energi kinetik oleh nozzle, selanjutnya uap dengan kecepatan tinggi ini akan mengenai sudu-sudu jalan pada rotor turbin yang akhirnya mengakibatkan putaran rotor.

Pada PLTU, Turbine dibagi menjadi tiga tingkatan, yaitu :

1. High Pressure (HP) TurbineHP Turbine mengekspansikan uap utama yang dihasilkan dari superheater dengan tekanan 169 kg/cm2 dan temperatur 538oC, kemudian uap keluar HP Turbin (41 kg/cm2) dengan temperatur 336oC dipanaskan kembali pada bagian reheater diboiler untuk menaikkan entalpi uap. Uap reheat lalu diekspansikan di dalam Intermediate Pressure (IP) turbine.

Data HP Turbin:

a. Jumlah sudu : 1 pasang sudu impuls (tingkat 1) 14 pasang sudu reaksi

b. Arah uap ke Pedestal

c. Jumlah 1 buah

2. Intermediate Pressure (IP) TurbineIP Turbine mengekspansikan uap reheat dengan tekanan 39 kg/cm2 dan temperatur 538oC, sedang uap keluarnya bertekanan 8 kg/cm2 dan suhunya sekitar 330oC.

Data IP Turbine:a. Jumlah sudu : 12 pasang sudu reaksib. Arah ekspansi berkebalikan dengan HP Turbinc. Jumlah 1 buah

3. Low Pressure (LP) TurbineLP Turbine mengekspansikan uap bertekanan 8 kg/cm2 dan temperatur 330oC, dan tekanan uap keluar dari LP Turbin pada tekanan 56 mmHg (Vaccum), kondisi vakum ini diciptakan di dalam condenser dengan temperatur 40oC.

Data LP Turbine:

a. Jumlah sudu : 8 pasang per turbin

b. Arah ekspansi uap saling berlawanan

c. Jumlah : 1 buah

Komponen-komponen Turbin Uap 

 

Komponen utama turbin uap:

1.      Sudu-sudu turbinPLTU memiliki sudu-sudu turbin yang terdiri dari satu tingkat impuls dan 14 tingkat reaksi tekanan tinggi, 12 reaksi pada tekanan menengah, 2 x 8 reaksi pada turbin tekanan rendah.

2.      Sudu tetap dan sudu jalan turbinUap yang berasal dari boiler dialirkan melalui nozzel. Karena adanya penyempitan pada aliran nozel, maka tekanan uap menurun dan kecepatannya bertambah. Sudu tetap mempunyai fungsi antara lain:

1) Untuk mengubah energi potensial menjadi energi kinetik

2) Untuk mengarahkan uap ke sudu jalan turbin

Nozzel pada sudu tetap dipasang pada casing dan fixed, sedangkan sudu jalan dipasang pada rotor turbin dan berputar jika dilalui uap. Sudu jalan berfungsi untuk

mengubah energi kinetik uap menjadi energi mekanis. Jarak antara sudu-sudu jalan sangat kecil sekali kurang lebih 0,6 mikrometer.

3.      Poros (shaft)Poros merupakan salah satu bagian dari turbin yang menjadikan rotor-rotor berbagai tingkat turbin menjadi satu kesatuan. Poros ini juga mentransmisikan torsi rotor turbin untuk memutar bagian dari rotor generator listrik.

4.      Casing (Rumah Turbin)Casing berfungsi untuk melindungi proses ekspansi uap oleh turbin agar tidak terjadi kebocoran dari dan kearah luar.

5.      Katup-katup pengatur bebanKatup pengatur beban pada turbin disebut juga governor valve yang mengatur jumlah aliran uap masuk ke turbin PLTU Semarang. Pembukaan dari tiap katup tergantung kebutuhan beban.

6.      Bantalan aksial turbinAliran uap yang memutar turbin mengakibatkan turbin bergerak kearah aksial (searah sumbu). Jika gerakan kearah aksial ini melewati batas yang dizinkan, maka terjadilah gesekan antar rotor turbin dengan statornya. Jarak antara sudu tetap dan sudu jalan dibuat kecil sekali yang berguna untuk menghindari gesekan. Bantalan aksial ditempatkan pada bagian bantalan nomor 1 turbin (dekat dengan pedetsal) untuk memonitor gerakan ke arah aksial dan dilengkapi dengan minyak yang mengalir dan dipancarkan ke torak. Dengan bergeraknya torak ke arah aksial, maka tekanan minyak ini diteruskan ke rangkaian trip turbin. PLTU Semarang mempunyai batasan pada tekanan minyak 2,4 kg/cm2 dan trip pada 5,6 kg/cm2.

7.      Bantalan turbinUntuk menumpu rotor turbin dengan satu silinder casing diperlukan bantalan utama (main bearing) sebanyak dua buah, sedangkan pada turbin yang mempunyai lebih dari satu silinder casing bantalannya lebih dari dua buah.

Peralatan Bantu Turbin Uap

Peralatan bantu turbin merupakan serangkaian sistem yang mendukung operasi turbin agar dalam pengoperasiannya dapat berjalan dengan baik. Peralatan bantu turbin antara lain:

1. Sistem pelumasan, fungsi sistem pelumasan turbin antara lain:a. Mencegah korosi

b. Mencegah keausan pada bagian turbin yang bergerak

c. Sebagai pengangkut partikel kotor yang timbul karena gesekan

d. Sebagai pendingin terhadap panas yang timbul akibat gesekan

2. Sistem perapat/sealSistem perapat digunakan untuk mencegah kebocoran uap dari dalam turbin ke udara luar atau sebaliknya melewati kelenjar-kelenjar perapat (gland seal) sepanjang poros turbin.

3. Sistem turning gearTurning gear merupakan alat bantu turbin yang berfungsi mensukseskan operasi turbin pada saat start up dan shut down. Fungsi turning gear untuk menghindari melengkungnya poros turbin terutama pada saat temperatur poros masih tinggi, ketika turbin baru saja shut down. Turning gear digerakan oleh motor listrik AC yang memutar poros turbin 3 rpm. Dengan demikian terjadilah pendinginan yang merata untuk menghindari terjadinya defleksi (lendutan) poros.

4. Sistem governorGovernor adalah suatu alat pengatur putaran. Setiap turbin uap memerlukan governor, baik turbin yang digunakan untuk menggerakan generator listrik, pompa air pengisi maupun menggerakan blower. Tipe governor yang biasa digunakan yaitu elektronik dan hidrolik-mekanik.

5.Sistem proteksiSistem proteksi turbin merupakan serangkaian peralatan baik mekanis, hidrolis dan elektris yang dirancang mampu mengamankan operasi turbin dalam segala kondisi terburuk sekalipun.

6.CondenserCondenser berfungsi untuk mengkondensasikan uap bekas menjadi uap air pengisi boiler, dimana uap bekas dari LP Turbin masuk ke kondenser melalui pipa-pipa kondensor yang di dalamnya berisi fluida kerja (biasanya berupa sea water atau fresh water)

Sistem Valve pada TurbinSistem valve pada turbin berfungsi mengatur laju aliran uap ke dalam turbin. Sistem valve digerakkan oleh servo valve actuator dan minyak hidrolik sebagai penggerak valve. Valve turbin terdiri dari:

1.      MSV (Main Stop Valve)MSV merupakan valve yang membuka dan menutup aliran uap utama (main steam) masuk ke HP Turbin. Pada saat start up, MSV berfungsi mengatur laju aliran uap yang masuk ke HP Turbin dan juga sebagai proteksi saat turbin trip.

2.      GV (Governor Valve)GV bekerja setelah terjadinya valve transfer dari MSV ke GV yang berfungsi mengatur laju aliran uap utama pada HP dan juga sebagai pengontrol beban (setelah disinkronisasi sampai beban normal).

3.      RSV (Reheat Stop Valve)RSV merupakan valve yang membuka dan menutup aliran uap reheat yang masuk ke IP Turbin. Pada saat start up RSV sudah dalam kondisi membuka penuh, jadi tidak berperan dalam pengaturan laju aliran uap reheat dan juga sebagai alat proteksi saat turbin trip.

 

4.      ICV (Interceptor Valve)Pada saat start up, ICV berperan seperti MSV yaitu mengatur aliran uap reheat pada IP Turbin.

Pengendalian Katup Uap Turbin

Salah satu hal yang juga sangat penting dalam pengontrolan turbin uap adalah pengaturan putarannya dengan mengatur prosentase buka tutup katup. Sistem katup uap (governor valve) pada dasarnya mempunyai fungsi sebagai berikut:

a. Sebagai pengendali putaran turbin sebelum generator on line.

b. Sebagai pengendali setelah generator sinkron dengan jaringan lokal dimana unit sebagai master (island operator)

c. Sebagai pengendali beban yang dibangkitkan generator apabila generator sinkron dengan jaringan. Sistem pengatur ini bekerja berdasarkan speed drop yang telah ditentukan untuk mengatur frekuensi jaringan.

d. Sebagai peralatan proteksi yang menjamin bekerjanya turbin dengan aman.

e. Sebagai sarana pengaturan secara jarak jauh dari pusat pengukur beban.

Fungsi-fungsi trip yang telah kita bicarakan sebelumnya juga sangat berhubungan dengan governor ini karena ketika terjadi trip, governor- governor yang ada akan secara otomatis menutup laju uap yang menuju ke Turbin, sehingga turbin akan berhenti bekerja.

Mekanisme pengendalian buka tutup katup dapat dilakukan sebagai berikut:

1.      Sistem pengendalian dengan governor motorPada sistem ini pengaturan pembukaan governor valve selain diperintah oleh tekanan minyak governor motor, juga dipengaruhi oleh putaran turbin (frekuensi). Hal ini dapat terjadi karena tekanan minyak governor motor berhubungan dengan tekanan discharge impeller serta putaran turbin. Sistem pengaturan ini disebut juga free governor action. Karena pembukaan governor dipengaruhi oleh perubahan frekuensi. Tekanan minyak pada governor diatur oleh servo motor yang dikerjakan oleh operator dari control room.

2.      Sistem pengendalian secara elektronikPada sistem ini pengaturan governor dilakukan secara hidraulik diperintahkan oleh suatu perangkat elektronik yang disebut electro hydraulic converter.

3. Sistem pengendalian dengan load limitPegaturan governor load limit adalah pengaturan pembukaan govenor yang hanya dikontrol oleh tekanan minyak. Load limit frekuensi tidak bisa mempengaruhi pembukaan governor valve, kecuali jika terjadi tekanan frekuensi yang tinggi sehingga pengendalian minyak dari governor motor akan menurunkan tekanan minyak

 

3.      KONDENSORKondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengkondensasikan  uap bekas dari turbin menjadi air. Kondensor terbuat dari plat baja berbentuk silinder yang diletakkan secara mendatar dan didalamnya dipasang pipa-pipa pendingin yang terbuat dari kuningan paduan.

a.       EjectorFungsinya adalah untuk membuat ruangan kondensasi di dalam kondensor menjadi vaccum (Hampa) sehingga uap bekas dari turbin mengalir ke ruang kondensor tersebut dengan cepat dan bersinggungan terhadap pipa-pipa pendingin kondensor yang akhirnya uap tersebut menjadi air kondensat.

Pompa Air Kondensat (Condensat Pump)Pompa tersebut untuk memompakan air kondensat dari dalam bak penampungan (Hotwell) ke tanki air pengisi.

Pompa Air Pendingin (Cooling Water Pump)Pompa tersebut untuk memompakan air kedalam kondensor dan lat pendingin lainnya yang dipompakan dari sungai, laut atau bak penampungan bagi unit yang menggukan pendingin tertutup.

 

4.      GENERATORGenerator adalah suatu alat untuk merubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.

 

a.          Generator terdiri dari dua bagian utama yaitu : Stator     Stator adalah bagian yang diam terdiri dari kumparan-kumparan tembaga dan inti besi. Rotor     Rotor pada generator adalah bagian yang berputar terdiri dari lilitan dan kutub-kutub magnet. Untuk menunjang operasional, generator dilengkapi dengan Exciter yang terdiri dari pilot exciter dan main exciter. 

5.      PERALATAN BANTUa.      BFP dan feed water pumpFungsi utama feed water system pada PLTU adalah untuk melayani kebutuhan air pada boiler agar tetap tersedia dengan cukup.

Komponen Utama Feed Water Sistem pada PLTU terdiri dari :

Tangki Air Pengisi (FWT) Pompa Air Pengisi (FWP) Pemanas Tekanan Tinggi (HPH) Ekonomizer Boiler Drum 

Sirkulasi feed water pump Mula-mula air dalam tanki (FWT) dialirkan ke pompa air pengisi (FWP) Kemudian air dipompakan ke boiler melalui HPH, di dalam alat tersebut air

dipanasi dengan uap yang dialirkan dari turbin Dari HPH air dialirkan ke economizer air masuk ke boiler drum dan selanjutya

masuk ke tube wall melalui pipa down comer. 

b.      FD.FAN DAN SYTEM UDARA

Fungsi utama system udara adalah system yang dilengkapi dengan peralatan hingga mendapat udara panas yang dibutuhkan untuk proses pembakaran dengan sempurna di dalam boiler.

Komponen Utama pada sistem udara antara lain :

FD. Fan (Kipas Tekan Paksa)FD. Fan adalah suatu alat Bantu boiler yang berfungsi untuk menghisap udara luar dan ditekan ke burner.

Steam Air HeaterSteam Air Heater adalah suatu alat untuk memanaskan udara dengan menggunakan uap sebagai pemanas.

Air Heater (Pemanas Udara)Air Heater adalah suatu alat yang dipasang pada saluran gas bekas dan berfungsi untuk memanaskan udara dengan menggunakan gas bekas sebagai pemanas.

Burner (Pembakar)Burner adalah suatau alat yang dipasang pada pendingin Boiler yang berfungsi untuk mencampur udara dengan bahan bakar dan tempat berlangsungnya pembakaran.

c.       FAN DAN SISTEM GAS BEKASFungsi utama ID Fan adalah untuk menghisap gas bekas hasil pembakaran di dalam ruang bakar boiler sambil mengatur tekanan agar tetap konstan sebelum dikeluarkan ke cerobong terlebih dahulu digunakan memanasi air pengisi dan udara pembakar.

Komponen utam pada system gas bekas dapat kita lihat pada lembar peraga yang terdiri dari :

Super Heater 1a, 1b -1b, 2 Air Heater 2 Economizer Air Heater 1

ID. Fan Cerobong 

Sirkulasi gas bekas Mula-mula gas panas dari hasil pembakaran di dalam ruang baker boiler

mengalir ke atas dan memanasi pipa-pipa super heater 2. Dari Super Heater 1a gas terus mengalir dan memanasi air heater 2 kemudian

mengalir ke arah bawah dan memanasi air heater 1 dan selanjutnya ke ID. Fan. Dari ID. Fan gas bekas dikeluarkan melalui cerobong ke udara bekas. Pengeluaran gas bekas diatur dengan pembukaan klap yang dipasang pada

saluran seblum gas buang. 

d.      SISTEM BAHAN BAKARFungsi bahan bakar pada PLTU adalah untuk memanasi air di boiler hingga menjadi uap. Jenis bahan bakar yang digunakan ada tiga macam yaitu : minyak residu, minyak solar, dan gas alam.

Sistem pembakaranSistem pembakaran pada PLTU keramasan dilakukan di dalam boiler yang letaknya terpisah dari turbin atau dapat disebut mesin pembakar luar.Sistem pembakaran pada PLTU keramasan dapat menggunakan bahan bakar residu dan gas.Untuk bahan bakar residu dan solar dipompakan ke dalam burner melalui heater dan filter.

Untuk bahan bakar gas dialirkan ke burner melalui scrubber dan reducing station.

 

e.       SISTEM PELUMASANFungsi pelumasan pada alat bantu adalah untuk mencegah kerusakan pada bagian-bagian yang bergerak. Fungsi pelumasan pada turbin adalah untuk pendinginan dan pelumasan pada bantalan dan rotor turbin minyak pelumas pada turbin juga digunakan untuk system pengaturan.

Jenis pelumas yang dipakai pada peralatan PLTU terdiri dari dua macam yaitu pelumas cair dan padat.

Pelumas Cair adalah Oli SAE 30 dan 40 Pelumas Padat adalah GreaseOli SAE 30 digunakan pada turbin dan bearing-bearing alat Bantu diantaranya pompa-pompa dan mesin compressor, sedangkan Oli  SAE 40 digunakan pada mesin diesel PBK (Pemadam Bahaya Kebakaran)

Pemakaian Grease di PLTU dibedakan menjadi beberapa macam diantaranya :-   Alfania Grease

Pelumas tersebur digunakan pada motor – motor listrik putaran tinggi

-   Darina Grease

Pelumas tersebut digunakan pada motor-motor listrik putaran rendah

-   Alfania Grease Ep 2

Pelumas tersebut digunakan untuk melumasi bearing di dalam air, diantaranya bearing Cooling Water Pump.

 

f.       SISTEM UDARA KONTROL DAN UDARA SERVICE Sebagai Media Alat UkurSatuan yang digunakan bar dan psi berasal dari udara compressor

Satuan yang digunakan mmWC dan Nm3/h berasal dari udara FD. Fan. Sebagai PenggerakSumbernya berasal dari compressor  udara, digunakan pada katup/valve gas dan ignitor burner

Sebagai PendinginSumbernya berasal dari FD. Fan digunakan pada flame detector burner.

Udara control dan pelayanannya didapat dari dua sumber udara-   Kompressor

-   FD. Fan (Force Draught Fan)

 

D.    Kekurangan dan Kelebihan PLTU·      Kelebihan– Efisiensi tinggi dengan metode Waste Heat Utilization.– Hasil pembangkitan steam dapat digunakan untuk proses produksi Mill.– Biaya bahan bakar lebih murah.– Biaya pemeliharaan lebih murah.·      Kekurangan– Membutuhkan penanganan air umpan yang akan masuk ke dalam boiler.– Menghasilkan limbah batu-bara yang memerlukan penanganan khusus.– Menghasilkan polutan-polutan yang lebih tinggi.– Membutuhkan area yang lebih luas.– Kurang responsif terhadap fluktuasi.

Siklus PLTU | Pembangkit Listrik Tenaga UapNovember 19, 2009 pada 7:24 am · Disimpan dalam Lowongan Kerja, Pembangkit

Listrik Tenaga Uap, PLTU ·Dengan kaitkata Cara Kerja PLTU, Lowongan

Kerja, Pembangkit Listrik Tenaga Uap, PLTU, Siklus PLTU

Sebuah pembangkit listrik jika dilihat dari bahan baku untuk memproduksinya, maka

Pembangkit Listrik Tenaga Uap bisa dikatakan pembangkit yang berbahan baku Air.

Kenapa tidak UAP? Uap disini hanya sebagai tenaga pemutar turbin, sementara untuk

menghasilkan uap dalam jumlah tertentu diperlukan air. Menariknya didalam PLTU

terdapat proses yang terus menerus berlangsung dan berulang-ulang. Prosesnya antara

air menjadi uap kemudian uap kembali menjadi air dan seterusnya. Proses inilah yang

dimaksud dengan Siklus PLTU.

Air yang digunakan dalam siklus PLTU ini disebut Air Demin (Demineralized), yakni air

yang mempunyai kadar conductivity (kemampuan untuk menghantarkan listrik) sebesar

0.2 us (mikro siemen). Sebagai perbandingan air mineral yang kita minum sehari-hari

mempunyai kadar conductivity sekitar 100 – 200 us. Untuk mendapatkan air demin ini,

setiap unit PLTU biasanya dilengkapi denganDesalination Plant dan Demineralization

Plant yang berfungsi untuk memproduksi air demin ini.

Secara sederhana bagaimana siklus PLTU itu bisa dilihat ketika proses memasak air.

Mula-mula air ditampung dalam tempat memasak dan kemudian diberi panas dari

sumbu api yang menyala dibawahnya. Akibat pembakaran menimbulkan air terus

mengalami kenaikan suhu sampai pada batas titik didihnya. Karena pembakaran terus

berlanjut maka air yang dimasak melampaui titik didihnya sampai timbul uap panas.

Uap ini lah yang digunakan untuk memutar turbin dan generator yang nantinya akan

menghasilkan energi listrik.

Secara sederhana, siklus PLTU digambarkan sebagai berikut :

Siklus PLTU

1. Pertama-tama air demin ini berada disebuah tempat bernama Hotwell.

2. Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian dipompakan

menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk menghangatkan

tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak di lantai paling dasar

dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor. Selanjutnya air mengalir masuk

ke Deaerator.

3. Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih

tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula dikatakan

deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon yang biasa terdapat

pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung sempurna, suhu air

harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah selama perjalanan

menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan oleh peralatan yang

disebut LP Heater. Letak dearator berada di lantai atas (tetapi bukan yang paling

atas). Sebagai ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator terletak di lantai 5 

dari 7 lantai yang ada.

4. Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground Floor, air

langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP (Pompa air pengisi) menuju Boiler

atau tempat “memasak” air. Bisa dibayangkan Boiler ini seperti drum, tetapi drum

berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini adalah air yang bertekanan tinggi,

karena itu syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan tinggi. Karena itulah

konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan BFP berada di lantai

dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian membuat air menjadi

bertekanan tinggi.

5. Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, lagi-lagi air mengalami beberapa proses

pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air masuk

boiler yang letaknya berada dilantai atas.

6. Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap. Proses

ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara sebagai bahan

dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan (Force Draft Fan) dan

pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.

7. Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar PLTU

bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas atau

istilahnya dual firing dan batubara.

8. Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan mengambil

udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam perjalananya

menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air heater(pemanas udara)

agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.

9. Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud menjadi

uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar turbin, karena

masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung kadar air. Kadar air ini

berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga 3000 rpm, setitik air

sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.

10.Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super heater

sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini yang digunakan

untuk memutar turbin.

11.Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator akan

berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros. Generator

inilah yang menghasilkan energi listrik.

12.Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator

menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah cikal

bakal energi listrik.

13.Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan kemudian

disalurkan melalui saluran transmisi PLN.

14.Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke lantai

dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor sehingga

pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell.

Siklus PLTU ini adalah siklus tertutup (close cycle) yang idealnya tidak memerlukan lagi

air jika memang kondisinya sudah mencukupi. Tetapi kenyataannya masih diperlukan

banyak air penambah setiap hari. Hal ini mengindikasikan banyak sekali kebocoran di

pipa-pipa saluran air maupun uap di dalam sebuah PLTU.

Untuk menjaga siklus tetap berjalan, maka untuk menutupi kekurangan air dalam siklus

akibat kebocoran, hotwell selalu ditambah air sesuai kebutuhannya dari air yang

berasal dari demineralized tank.

Berikut adalah gambaran siklus PLTU secara lengkap. (Klik pada gambar untuk

memperjelas).

Siklus PLTU Lengkap