Download - Buku Pelatihan Karyawan Baru PLTU CFK

Materi Pelatihan

MATERI 1 : COAL HANDLING SYSTEM

MATERI 2 : WATER TREATMENT PLA

MATERI 3 : BOILER DAN ELEKTROSTATIC

MATERI 4 : TURBIN GENERATOR DAN

DEPARTEMENT PRODUKSI

Materi Pelatihan PT. Cahaya Fajar Kaltim

MATERI 1 : COAL HANDLING SYSTEM

MATERI 2 : WATER TREATMENT PLANT DAN

LABORATORIUM

MATERI 3 : BOILER DAN ELEKTROSTATIC

PRECIPITATOR

MATERI 4 : TURBIN GENERATOR DAN

WATER INTAKE

DEPARTEMENT PRODUKSI

PT. Cahaya Fajar Kaltim

APRIL 2014

Ditulis Oleh,

Nur Ali Said

Planner Produksi

Penanggung jawab,

Noor Sofiyan

Manajer Produksi


P a g e | i

DEPARTEMEN PRODUKSI APRIL 2014

DAFTAR ISI

MATERI 1 COAL HANDLING SYSTEM

1.1. Pendahuluan .................................................................................................................................. 1

1.2. Spesifikasi Unit Coal Handling System ........................................................................................... 1

1.3. Coal handling system (Sistem PLC) ................................................................................................ 3

1.4. Alur Koordinasi Bagian Coal Handling Dengan Bagian Terkait ....................................................... 3

MATERI 2 WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM

2.1 Water Treatment Plant .................................................................................................................. 4

A. Landasan Teori ......................................................................................................................... 4

1. Air ...................................................................................................................................... 4

2. Proses Water Treatment ................................................................................................... 5

B. Spesifikasi Unit Water Treatment Plant PT. CFK ..................................................................... 6

C. Proses Water Treatment Plant PT. CFK ................................................................................... 7

2.2 Laboratorium .................................................................................................................................. 9

A. Landasan Teori ......................................................................................................................... 9

a. Parameter-parameter Air .................................................................................................. 9

b. Parameter Bahan Bakar (Batubara) ................................................................................ 10

B. Analisa-analisa Laboratorium ................................................................................................ 11

2.3 Alur Koordinasi Bagian WTP-Lab Dengan Bagian Lain ................................................................. 11

MATERI 3 BOILER DAN ELEKTROSTATIC PRESIPITATOR (ESP)

3.1 Landasan Teori ............................................................................................................................. 12

A. Mengenal Boiler .................................................................................................................... 12

1. Sistem Bahan Bakar ......................................................................................................... 12

2. Sistem Udara dan Gas Buang (Flue Gas and Air System) ................................................ 14

3. Sistem Air Umpan (Water System) ................................................................................. 14

4. Sistem Steam (Steam system) ......................................................................................... 15

5. Sistem Ash Handling (Ash Handling System)................................................................... 15

B. Dasar-dasar Pembakaran ....................................................................................................... 16

1. Prinsip Pembakaran Sempurna ....................................................................................... 16

2. Proses Pembakaran Secara Kimia ................................................................................... 17

3. Kebutuhan Udara ............................................................................................................ 18

4. Gas Buang Hasil Pembakaran .......................................................................................... 19

3.2 Spesifikasi Unit Boiler PT. Cahaya Fajar Kaltim ............................................................................ 20

3.3 Alur Proses Boiler PT. Cahaya Fajar Kaltim

a. Alur Air System ...................................................................................................................... 21

b. Alur Bahan Bakar (Mill System) ............................................................................................. 22

c. Alur Water System ................................................................................................................. 22

d. Alur Steam System ................................................................................................................. 23

3.4 Alur Koordinasi Bagian Boiler Dengan Bagian Lain ..................................................................... 23

MATERI 4 TURBIN DAN GENERATOR

4.1 Pendahuluan ................................................................................................................................ 24

A. Prinsip Kerja Turbin Uap ........................................................................................................ 24

B. Generator .............................................................................................................................. 25

C. Exiter ...................................................................................................................................... 27

D. AVR (Automatic Voltage Regulator) ...................................................................................... 28

4.2 Spesifikai Unit Turbin CFK Unit #1 dan #2 .................................................................................... 29

4.3 Flow Proses Turbin dan Generator PT. CFK Unit #1 dan #2 ......................................................... 30

4.4 Alur Koordinasi Bagian Turbin dan Generator Dengan Bagian Lain Dept. Produksi .................... 31

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................ 32


Page | 1


MATERI 1

COAL HANDLING SYSTEM

1.1. PENDAHULUAN.

PLTU CFK (Cahaya Fajar Kaltim) merupakan pembangkit listrik tenaga uap dengan

menggunakan bahan bakar batu bara. Batu bara sebagai bahan bakar utama yang dipakai di

unit pembangkitan memerlukan penanganan yang baik. Sistem penanganan batu bara ini

disebut Coal Handling System dan tujuan akhir dari sistem ini adalah tercapainya pengisian

coal bunker secara optimal dan kontinyu. Coal Handling System meliputi sistem transportasi

batu bara dari dermaga menuju ke stock pile/Coal Storage dan sampai ke Coal Bunker. Coal

Handling System di CFK menggunakan Belt Conveyor System.

1.2. SPESIFIKASI UNIT COAL HANDLING SYSTEM

1. Conveyor #1

2. Conveyor #2

3. Conveyor #3 (Tripper Coal Yard / Stock Pile)

4. Conveyor Gantry

5. Conveyor #4

Electromotor Gear Box Belt Conveyor

Daya 45 KW

Rasio 1 / 30

Lebar 1200 mm Current 84.2/48,6 A

Tegangan 380 Volt

Speed 1480 rpm


Daya 55 KW

Rasio 1 / 30

Lebar 1200 mm Current 103/59,5 A

Tegangan 380 Volt panjang 118 m

Speed 1480 rpm

Electromotor head

Pully tripper

Gear Box head

pulley & tripper Belt Conveyor

Daya 22 7,5 KW

Rasio 1 / 30

Lebar 1200 mm Current 43.2/24.9 15,4/8,9 A

Tegangan 380 380 Volt

Speed 1470 1460 rpm


Daya 22 KW

Rasio 1 / 30

Lebar 1200 mm Current 24,5/42,5 A

Tegangan 380 Volt

Speed 1470 rpm


Daya 22 KW

Rasio 1 / 30


Tegangan 380 Volt

Speed 1470 rpm


Page | 2


6. Conveyor #5 A & B


8. Conveyor Bypass A & B

9. Crusher A & B





15 22 KW

Rasio 1 / 30

Lebar 800 mm Current 30.1/17.4 A

Tegangan 380 Volt

Speed 1460 rpm


Daya 22 KW

Rasio 1 / 30


Tegangan 380 Volt

Speed 1470 rpm


Daya 22 KW

Rasio 1 / 30


Tegangan 380 Volt

Speed 1470 rpm

Electromotor

Daya 75 KW

Current 139,6/80,6 A

Tegangan 380 Volt

Speed 1470 rpm


Daya 22 KW

Rasio 1 / 30


Tegangan 380 Volt

Speed 1470 rpm


Daya 37 KW

Rasio 1 / 30 Lebar 800 mm Tegangan 380 Volt

Speed 1470 rpm

Electromotor head

Pully tripper

Gear Box head

pulley & tripper Belt Conveyor

Daya 15 7,5 KW

Rasio 1 / 30

Lebar 800 mm Current 30,3/17,5 15,4/8,9 A

Tegangan 380 380 Volt

Speed 1460 1460 rpm


Page | 3


1.3. VIEW COAL HANDLING SYSTEM (SISTEM PLC)

Gambar 1.1. View Control Coal handling System.

Batu bara dari ponton yang bersandar di dermaga CFK, selanjutnya akan dilakukan draft

awal oleh pihak surveyor independent untuk memperkirakan tonase batu bara yang datang.

Kemudian pembongkaran akan dilakukan dengan alat berat yaitu excavator, melalui conveyor

#1, #2 dan #3 (conveyor pembongkaran/unloading), sampai dengan tempat penyimpanan

batu bara (Coal Storage/Stock pile). Selama proses pembongkaran akan dilakukan

pengambilan sampling batu bara untuk menentukan kualitas yang diterima. Dan setelah

proses pembongkaran akan dilakukan draft akhir (Final Draft) dari pihak surveyor

independent yang awal melakukan draft tersebut, untuk mengkoreksi nilai plus atau minus

dari data hasil draft awal atau menetapkan hasil tonase yang sebenarnya.

Dari coal storage dengan menggunakan alat berat excavator atau whee loader, batu

bara dituangkan ke dalam hopper kemudian ditransfer melalui conveyor #4 atau

menggunakan conveyor By Pass untuk proses selanjutnya perhatikan gambar 1.1 view control

coal handling system.

Untuk proses start pengisian batu bara di coal bunker, proses diawali dengan

menentukan coal bunker dari boiler unit #1 dan #2 yang akan di isi. Karena system interlock

pada coal handling system, start conveyor diawali dengan menjalankan conveyor #9 (A & B)

kemudian conveyor #8 (A & B) selanjutnya unit crusher dan conveyor #7 (A & B), kemudian

conveyor bypass. Atau dapat juga dari conveyor #7 (A & B) kemudian conveyor #6 (A & B) lalu

conveyor #5 (A & B) apabila menggunakan conveyor #4.

1.4. ALUR KOORDINASI BAGIAN COAL HANDLING DENGAN BAGIAN TERKAIT

Gambar 1.2. Alur koordinasi bagian coal handling dengan bagian terkait.

Unloading/A2B

(Alat-alat berat)

COAL HANDLING BOILER

LAB Kualitas Batu Bara Ponton

Pengisian Coal Bunker

Level Coal Bunker Kritis

/Blending Batu Bara

Pembongkaran Batu Bara Ponton


Page | 4


MATERI 2

WATER TREATMENT PLANT DAN LABORATORIUM

2.1. WATER TREATMENT PLANT.

A. LANDASAN TEORI.

I. AIR

Air yang digunakan untuk pengisi ketel/boiler di PLTU haruslah memenuhi standart

yang dibutuhkan, yaitu yang bebas dari kontaminan-kontaminan yang dapat

menimbulkan masalah korosi maupun deposit pada pipa boiler dan turbin.

a. Siklus air.

Air murni dengan rumus H2O mempunyai sifat sebagai pelarut zat-zat yang

sangat baik. Sehingga dalam keadaan di alam bebas, jarang mendapatkan

kondisi air yang murni. Selain itu ketidakmurnian dari air disebabkan siklus air

atau siklus hidrologi. Kontaminan air terdiri dari kandungan zat padat, cair dan

gas.

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi

b. Kandungan – kandungan air

• Kandungan Zat Padat

Air yang meresap ke dalam tanah akan melarutkan sebagian dari batu-

batuan dan tanah serta garam-garam mineral yang ada dalam tanah.

Diantara garam-garam mineral yang larut adalah :

� Natrium Klorida (NaCl)

� Kalsium Bikarbonat (Ca(HCO3)2)

� Kalsium Klorida (CaCl2)

� Magnesium Bikarbonat (Mg(HC)3)2)

� Magnesium Sulfat (MgSO4)

Sedangkan yang tidak larut berupa suspensi, seperti tanah liat, silika dan

lain-lain.

• Kandungan Zat Cair

Seringkali air tercemar oleh tumpahan minyak atau dari kebocoran

tangki minyak atau dari tangki kapal.

H O2

SO2 N2 Co2

O2

MgSO4 CaCl3

NaCl

Ca(HCO )3 2

Laut


Page | 5


• Kandungan Gas

Pada waktu hujan turun, gas-gas yang ada diudara akan ikut terlarut di

dalamnya. Gas-gas tersebut adalah Oksigen (O2), Karbon Dioksida (CO2),

Belerang Dioksida (SO2) dan lain-lain. Gas-gas yang terlarut ini dapat

menyebabkan air bersifat korosif karena terbentuk asam.

II. PROSES WATER TREATMENT.

a. Proses Pendahuluan (Pretreatment)

Suspended solid dapat dihilangkan melalui proses klarifikasi (penjernihan)

dengan menggunakan clarifier. Klarifikasi adalah proses pretreatment air

permukaan untuk menghilangkan suspended solid dengan tahap – tahap sebagai

berikut :

� Koagulasi

adalah proses penambahan bahan kimia (koagulan) untuk membentuk

gumpalan (flok) yang selanjutnya dipisahkan pada proses flokulasi. Bahan

kimia yang digunakan adalah alumunium sulfat atau PAC.

� Flokulasi

Adalah proses penambahan bahan kimia (Flokulan) Untuk membentuk

gumpalan-gumpalan (flok) dengan ukuran lebih besar sehingga

mempercepat terjadinya pengendapan.

� Sedimentasi

adalah suatu mekanisme dimana partikel yang sudah cukup besar tersebut

akan mengendap dan turun kebawah permukaan air yang dipengaruhi oleh

gaya gravitasi.

� Proses filtrasi

Proses ini khusus untuk menghilangkan zat padat tersuspensi yang masih

tersisa setelah pengendapan/sedimentasi. Proses filtrasi bertujuan untuk

menahan zat-zat tersuspensi (suspended matter) dalam suatu fluida dengan

cara melewatkan fluida tersebut melalui tangki pasir silika (Sand Filter).

b. Proses Demineralisasi.

Demineralisasi bekerja menurut prinsip penukaran ion. Instalasi demin plant

umumnya terdiri dari dua buah tangki penukar ion, yaitu tangki kation untuk

menukar ion H+ dan tangki anion untuk menukar ion OH-. Cara kerja demin plant

adalah sebagai berikut :

� Cation menukar ion-ion positif dalam air seperti Ca, Mg, Na dengan ion H+

� Air yang keluar dari cation bersifat asam

� Anion menukar ion-ion negatif dalam air seperti Cl, SO4, SiO2 dengan ion

OH-

� Jika kadar hardness dalam cation > 1 ppm atau pH > 5 dikatakan unit sudah

jenuh

� Jika kadar silica dalam anion > 5 ppm atau pH < 7 dikatakan unit sudah jenuh

� Jika unit sudah jenuh perlu dilakukan regenerasi agar proses pertukaran ion

tetap berlangsung dengan baik.

� Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada

masing-masing unit. Regeneran untuk cation adalah HCl (kandungan 32%)

dan untuk anion NaOH (kandungan 48%).

Proses regenerasi :

• Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui

tangki cation atau anion sampai air keluarannya bersih

• Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air secara perlahan untuk

menghilangkan regeneran dalam resin


Page | 6


• Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk

menghilangkan sisa regeneran sebelum dioperasikan (service).

Gambar 2.2. Penukaran Ion-Ion pada Proses Demineralisasi

B. SPESIFIKASI UNIT WATER TREATMENT PLANT PT CFK.

I. WATER CLARIFIER

a. SAND FILTER TANK

Quantity : 4 Units

Volume : 31.77 m3

Diameter : 2.280 cm

b. BUFFER STORAGE TANK

Quantity : 1 Unit

Volume : 34.5 m3

Diameter : 2.280 cm

c. CLARIFIER

Quantity : 4 Sets

Volume : 40.1 m3

d. CLEAN WATER TANK

Quantity : 2 Units

Volume : 1.100 m3

II. DEMIN PLANT

a. ACTIVE CARBON FILTER

Quantity : 2 Sets ( for 2 lines )

Type : Vertical Pressure Type

Service Flowrate : 60 m3/h

Operation Mode : Semi Automatic

Dimension : Ø 2.380 mm x 3.600 mm

Design Pressure : 5 bar

b. WATER CARTRIDGE FILTER


Type : Vertical, Cylindrical

Service Flowrate : 60 m3/h

Micron : 10 / 20 micron

Material : Stainless Steel frame

H+

Ca++

Mg

++

Na+

K+

Fe++

Cu

+

CO3- -

HCO3-

Cl-

SO4- -

SiO2

- -

NO3-

AIR

Udara + CO2

Udara

OH-

OH-

H+

H2O

Demin Water H+

OH-

H+

OH-

H+

H+

CO3- -

HCO3-

Cl-

SO4- -

SiO2

- -

NO3-

CO3- -

HCO3-

Cl-

SO4- -

SiO2

- -

NO3-

CATION ANION MIXED BED

DEGASIFIER


Page | 7


c. SAC (STRONG ACID CATION)


Type : Up – Current Regeneration

Capacity : 60 m3/h




Resin

Type : SAC Resin ( Uniform Bead Size, Gel Type )

Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 1200H )

Regenerant : 32% HCl

Reg. Consump : 800 – 1000 kg/cycle

Reg. Feeding : By ejector

d. DEGASIFIER


Type : Packed Column

Capacity : 60 m3/h

e. SBA (STRONG BASE ANION)


Type : Up – Current Regeneration

Capacity : 60 m3/h




Resin

Type : SBA Resin ( Uniform Bead Size, Gel Type )

Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 4200CL )

Regenerant : 48% HCl

Reg. Consumption : 550 – 750 kg/cycle


f. MIXBED


Type : Co – Current Regeneration

Capacity : 60 m3/h




Resin

Type : Strong Acid Cationic and Strong Base Anionic Resin

Make : Rohm & Haas or Equivalent ( Amberjet 4200CL )

Regenerant : 48% HCl ( 250 – 400 kg ) , NaOH 32% ( 450–600 kg )


g. WATER DEMIN TANK

Quantity : 1 Set

Type : Vertical, Cylindrical

Capacity : 200.000 Litress

Material : Carbon Steel

C. PROSES WATER TREATMENT PLANT PT. CFK.

Secara singkat proses water treatment plant pada PT. Cahaya Fajar Kaltim adalah

sebagai berikut : air sungai Mahakam dipompakan dengan CCWP (Circulating Cooling

Water Pump) dari inject line CCWP dengan memanfaatkan tekanan CCWP atau dengan

bantuan pompa lamella, air kemudian masuk ke statistic mix tank sebelumnya diinject


Page | 8


kan chemical caustic soda (NaOh) terlebih dahulu sebagai koreksi pH, selanjutnya air

masuk ke mix tank dan di inject secara continyu flokulan dan PAC, air mengalir ke

Lamela/clarifier secara otomatis akan terjadi endapan. Kemudian air masuk ke buffer

tank dan dipompakan ke sand filter selanjutnya masuk ke clean water tank. Untuk

tahapan demineralisasi selanjutnya air dari clean water tank di pompakan dengan ACF

pump kemudian masuk ke tanki ACF (Active Carbon filter) selanjutnya masuk ke catridge

filter. Kemudian secara ber-urut air masuk ke tanki Kation, tanki Degasifier, dengan

pompa degasifier air masuk ke tanki Anion, tanki MIxbed, dan ditampung di Tanki

Demin. Dengan pompa demin air akan di suplay ke deaerator. Untuk lebih jelas nya

perhatikan gambar sebagai berikut :

To

De

min

Pla

nt

From Raw Water Tank

ACF SAC

DEGASIFIER

SBA

MIXBAD

DEMIN TANK

Gambar. 2.3. Proses Water Treatment PT. Cahaya Fajar Kaltim


Page | 9


2.2. LABORATORIUM.

A. LANDASAN TEORI.

Pada PLTU CFK kualitas air dan bahan bakar (batu bara) sangat diperlukan dan

diperhatikan, sehingga perlu adanya parameter-parameter yang harus dijaga agar PLTU

dapat beroperasi dengan baik.

a. Parameter-parameter air.

Berikut adalah beberapa komponen sebagai parameter yang harus dijaga di dalam

kandungan air untuk menghindarkan dari masalah-masalah yang ditimbulkan.

Tabel. 2.1. Parameter komponen di dalam air dan masalah yang ditimbulkan

Kotoran yang ditemukan dalam boiler tergantung dari kualitas air umpan, proses

pengolahan yang digunakan dan prosedure pengoperasian pada boiler. Sebagai aturan

umum semakin tinggi tekanan operasi boiler akan semakin besar sensitifitasnya

terhadap kotoran.

REKOMENDASI BATAS AIR UMPAN (IS 10392, 1982)

Faktor Hingga 20 Kg/cm2 21 - 39 Kg/cm2 40 - 59 Kg/cm2

Total Besi (maks.) ppm 0.05 0.02 0.01

Total Tembaga (maks.) ppm 0.01 0.01 0.01

Total Silika (maks.) ppm 1.0 0.3 0.1

Oksigen terlarut (maks.) ppm 0.02 0.02 0.01

Residu hidrasin ppm - - 0.02 – 0.04

pH pada 25 oC 8.8 – 9.2 8.8 – 9.2 8.2 – 9.2

Kesadahan ppm 1.0 0.5 -

Tabel. 2.2. Rekomendasi batas air umpan

No Komponen Rumus Masalah yang ditimbulkan

1 Turbidity Tidak ada Air menjadi keruh, membentuk deposit pada

pipa-pipa, alat-alat, ketel dan lain-lain

2 Hardness

(kesadahan)

Kalsium dan magnesium yang

dinyatakan sebagai CaCO3

Membentuk Scale / kerak pada sistem penukar

panas, ketel, pipa.

3 Alkalinity

(alkalinitas)

Bikarbonat (HCO3)

Karbonat (CO3)

Hidroksida (OH)

Dinyatakan sebagai CaCO3

Timbul buih (foam) dan carry over (lolosnya)

padatan terlarut ke dalam uap panas

mengakibatkan karatan pada pipa ketel,

bikarbonat dan karbonat menghasilkan CO2

dalam uap panas, sehingga bersifat korosif.

4 pH Konsentrasi ion hydrogen pH

= -log (H+)

Korosi

5 Silika SiO2 Membentuk kerak di pipa boiler dan sudu-sudu

turbin

6 Besi Fe2+ (ferro), Fe3+ Terbentuk deposit pada pipa-pipa dan boiler

7 Minyak Dinyatakan sebagai oil atau

Ichloroform extractible

matter

Terbentuk kerak, lumpur dan buih dalam ketel

8 Oksigen O2 Korosi

9 Konduktivitas Konduktivitas yang tinggi maka sifat korosi makin

tinggi


Page | 10


Tabel. 2.3. Rekomendasi batas air boiler.

b. Parameter bahan bakar (Batu Bara)

Terdapat dua metode untuk menganalisis batu bara: analisis ultimate dan

analisis proximate. Analisis ultimate menganalisis seluruh elemen komponen batu

bara, padat atau gas dan analisis proximate meganalisis hanya fixed carbon, bahan

yang mudah menguap, kadar air dan persen abu. Analisis ultimate harus dilakukan

oleh laboratorium dengan peralatan yang lengkap, sedangkan analisis proximate

dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana.

• Analisa Proximate.

Analisis proximate menunjukan persen berat dari fixed carbon, bahan mudah

menguap, abu, dan kadar air dalam batu bara.

� Fixed Carbon

Fixed carbon bertindak sebagai pembangkit utama panas selama pembakaran.

Kandungan utamanya adalah karbon tetapi juga mengandung hidrogen, oksigen,

sulfur dan nitrogen yang tidak terbawa gas. Fixed carbon memberikan perkiraan

kasar terhadap nilai panas batubara

� volatile matter

Bahan yang mudah menguap (volatile matter) : Bahan yang mudah menguap

dalam batu bara adalah metan, hidrokarbon, hydrogen, karbon monoksida, dan gas-

gas yang tidak mudah terbakar, seperti karbon dioksida dan nitrogen. Bahan yang

mudah menguap merupakan indeks dari kandungan bahan bakar bentuk gas

didalam batu bara. Kandungan bahan yang mudah menguap berkisar antara 20

hingga 35% (UNEP, 2006). Bahan yang mudah menguap berbanding lurus dengan

peningkatan panjang nyala api, dan membantu dalam memudahkan penyalaan batu

bara.

� Kadar abu

Abu merupakan kotoran yang tidak akan terbakar. Kandungannya berkisar

antara 5% hingga 40% (UNEP, 2006). Abu mempengaruhi efisiensi pembakaran, dan

efisiensi boiler.

� Kadar air

Kadar air akan menurunkan kandungan panas per kg batu bara, dan

kandungannya berkisar antara 0,5 hingga 10% (UNEP, 2006). Kadar air meningkatkan

kehilangan panas, karena penguapan dan pemanasan berlebih dari uap.

� Kadar Sulfur

Pada umumnya berkisar pada 0,5 hingga 0,8% (UNEP, 2006). Sulfur

mengakibatkan korosi pada cerobong (chimney/stack) dan peralatan lain seperti

pemanas udara dan economizers.

Tabel. 2.4. Analisa Proximate untuk berbagai batu bara (dalam persen)

REKOMENDASI BATAS AIR BOILER (IS 10392, 1982)

Faktor Hingga 20 Kg/cm2 21 - 39 Kg/cm2 40 - 59 Kg/cm2

TDS, ppm 3000 - 3500 1500 - 2500 500 – 1500

Total padatan besi terlarut ppm 500 200 150

Konduktivitas listrik spesifik pada 25 oC (mho) 1000 400 300

Residu fosfat ppm 20 - 40 20 - 40 15 – 25

pH pada 25 oC 10 – 10.5 10 – 10.5 9.8 – 10.2

Silika (maks.) ppm 25 15 10

Parameter Batu Bara di Negara

India Indonesia Afrika Selatan

Kadar air 5.98 9.43 8.5

Abu 38.63 13.99 17

Volatile matter 20.70 29.79 23.28

Fixed Carbon 34.69 46.79 51.22


Page | 11


• Analisa ultimate

Analsis ultimate menentukan berbagai macam kandungan kimia unsur-

unsur seperti karbon, hidrogen, oksigen, sulfur, dll. Analisis ini berguna dalam

penentuan jumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran.

T

abel. 2.5. Analisis ultimate untuk berbagai jenis batu bara.

B. ANALISA-ANALISA LABORATORIUM

I. ANALISA AIR

Pada PLTU PT. Cahaya Fajar Kaltim untuk analisa air meliputi :

a. Analisa kualitas air Boiler antara lain :

• Feed Water : pH (dengan standart 8,8 – 9,2), TH (dengan standart <2µmol/l),

Conductivity (dengan standart < µs/cm), SiO2 (dengan standart <20ppb), Fe

(dengan standart <50µg/l), Cu(dengan standart <10 µg/l)

• Boiler water : pH (dengan standart 9.0 – 11), PO43-(dengan standart 5 – 15

mg/l), Conductivity (dengan standart <400 µs/cm), SiO2 (dengan standart <2

mg/l)

• Main steam : pH (dengan standart 8.5 – 9.2), Na (dengan standart <15µg/kg),

SiO2 (dengan standart 20 µg/kg)

b. Kualitas air kondensat, antara lain : pH (dengan standart 8.5 - 9.2), TH (dengan

standart <2 µmol/l), dan SiO2 (dengan standart <20 µg/l).

II. ANALISA BATU BARA

Untuk analisa batu bara terdiri dari berbagai sampel antara lain :

a. Batu bara ponton : adalah analisa yang digunakan untuk menentukan kualitas

batu bara yang datang dan dilakukan analisa pada saat dilakukan pembongkaran.

Analisa meliputi, Kalory batu bara (arb/as received basis) dan analisa proximate.

b. Batu bara coal feeder : adalah analisa untuk menentukan kualitas aktual batu

bara yang terpakai, dengan hanya menentukan besaran nilai kalory.

2.3. ALUR KOORDINASI BAGIAN WTP-LAB. DENGAN BAGIAN LAIN.

Gambar 2.4. Alur Koordinasi WTP-Lab PT. CFK Dengan bagian produksi terkait.

Parameter Batu bara (%)

India Indonesia

Kadar Air 5.98 9.43

Bahan Mineral (1,1 x Abu) 38.63 13.99

Karbon 41.11 58.96

Hidrogen 2.76 4.16

Nitrogen 1.22 1.02

Sulfur 0.41 0.56

Oksigen 9.89 11.88

Unloading/A2B

(Alat-alat berat)

WTP LAB. BOILER TURBIN

Kualitas air condensate

Kualitas air & batu bara

Perlakuan Blowdown

Pengambilan sampling batu bara ponton Start stop

demin Pump

DEPARTEMEN PRODUKSI

BOILER DAN ELEKTRO STATIC PRE

3.1. LANDASAN TEORI

A. MENGENAL BOILER.

Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk

mengubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan

memanaskan air yang berada didalam pipa

pembakaran bahan bakar

ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. Uap yang dihasilkan

boiler adalah uap

produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas, laju aliran, dan panas

pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa

disebut dengan water tube boiler.

Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut den

(pembangkit uap) mengingat arti kata boiler hanya pendidih, sementara pada

kenyataannya dari boiler dihasilkan uap

Sistem boiler terdiri dari :

sistem steam, dan si

I. Sistem Bahan Bakar

Jenis PLTU batu bara

a. PLTU dengan

Combustion

Pada PCC, batu

pulverizer

kemudian bersama

ruang bakar (furnace)

terhadap kualitas batu

(grindability

Batu bara yang disukai untuk

ketergerusan dengan HGI (

air kurang dari 30%, serta rasio bahan bakar (



MATERI 3

BOILER DAN ELEKTRO STATIC PRECIPITATOR (ESP)

.

ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk


memanaskan air yang berada didalam pipa-pipa dengan memanfaatkan pan

pembakaran bahan bakar (batu bara). Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam


boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah


pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa

water tube boiler.

Pada unit pembangkit, boiler juga biasa disebut dengan steam generator


kenyataannya dari boiler dihasilkan uap superheat bertekanan tinggi.

stem boiler terdiri dari : sistem bahan bakar, sistem udara,

, dan sistem ash handling.

Sistem Bahan Bakar (Fuel System)

Jenis PLTU batu bara dibedakan berdasarkan proses pembakarannya, yaitu

PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Bubuk/Serbuk

Combustion/ PCC Boiler),

Pada PCC, batu bara digiling terlebih dahulu dengan menggunakan

pulverizer (fan mill/coal mill) sampai berukuran 200 mesh (diameter 74

kemudian bersama – sama dengan udara pembakaran disemprotkan ke

ruang bakar (furnace) boiler untuk dibakar. Pembakaran metode ini sensitif

ap kualitas batu bara yang digunakan, terutama sifat ketergerusan

grindability), sifat slagging, sifat fauling, dan kadar air (

bara 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.

Gambar 3.1. Boiler PCC (Pulverized Coal Combustion)


Page | 12

ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk


pipa dengan memanfaatkan panas dari hasil

. Pembakaran dilakukan secara kontinyu didalam


dengan tekanan dan temperatur yang tinggi. Jumlah


pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa-pipa berisi air

gan steam generator


bertekanan tinggi.

stem udara, sistem air umpan,

dibedakan berdasarkan proses pembakarannya, yaitu

erbuk (Pulverized Coal

lu dengan menggunakan coal

) sampai berukuran 200 mesh (diameter 74 μm),

sama dengan udara pembakaran disemprotkan ke

boiler untuk dibakar. Pembakaran metode ini sensitif

bara yang digunakan, terutama sifat ketergerusan

, dan kadar air (moisture content).

PCC adalah yang memiliki sifat

) di atas 40 dan kadar

) kurang dari 2.

Gambar 3.1. Boiler PCC (Pulverized Coal Combustion)

DEPARTEMEN PRODUKSI

b. PLTU dengan

Boiler)

Boiler jenis Stocker yang

pembakarannya ditempatkan

diatas rantai seperti rantai tank

yang berjalan

Grate/Travelling Grate Boiler

Batu bara diumpankan ke ujung

grate baja yang bergerak.

grate

tungku, batu

sebelum jatuh pada ujung

sebagai abu. Diperlukan tingkat

keterampilan tertentu, terutama

bila menyetel grate, damper

udara dan baffles, untuk

menjamin pembakaran

bersih serta menghasilkan

seminimal mungkin jumlah

karbon yang tidak terbakar

dalam abu

harus seragam sebab bongkahan

yang besar tidak akan terbakar

sempurna pada waktu mencapai

ujung grate.

c. PLTU dengan

Combustion/FBC)

Pada pembakaran dengan metode FBC, batu

dengan menggunakan

batu bara dijaga agar dalam posisi mengambang, dengan cara melewatkan

angin berkecepatan tertentu dari bagian bawah

gaya dorong ke atas dari

angin da

akan menjaga butiran

batu bara tetap dalam

posisi mengambang

sehingga membentuk

lapisan seperti fluida yang

selalu bergerak. Kondisi

ini akan menyebabkan


yang lebih sempurna

karena posisi batu

selalu berubah seh

sirkulasi udara dapat

berjalan dengan baik dan

mencukupi untuk proses

pembakaran



PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Chain Grate (Chain Grate Coal

Boiler jenis Stocker yang

pembakarannya ditempatkan

diatas rantai seperti rantai tank

yang berjalan (Chain

Grate/Travelling Grate Boiler).

bara diumpankan ke ujung

grate baja yang bergerak. Ketika

bergerak sepanjang

tungku, batu bara terbakar

sebelum jatuh pada ujung

sebagai abu. Diperlukan tingkat

keterampilan tertentu, terutama

bila menyetel grate, damper

udara dan baffles, untuk

menjamin pembakaran yang

bersih serta menghasilkan

seminimal mungkin jumlah

karbon yang tidak terbakar

dalam abu. Ukuran batu bara

harus seragam sebab bongkahan

yang besar tidak akan terbakar

sempurna pada waktu mencapai

ujung grate.

PLTU dengan Pembakaran Batu Bara Mengambang (Fluidized Bed

Combustion/FBC).

Pada pembakaran dengan metode FBC, batu bara diremuk ter

dengan menggunakan crusher sampai berukuran maksimum 25

bara dijaga agar dalam posisi mengambang, dengan cara melewatkan

angin berkecepatan tertentu dari bagian bawah boiler. Keseimbangan antara

gaya dorong ke atas dari

angin dan gaya gravitasi

akan menjaga butiran

bara tetap dalam

posisi mengambang

sehingga membentuk

lapisan seperti fluida yang

selalu bergerak. Kondisi

ini akan menyebabkan


yang lebih sempurna

karena posisi batu bara

selalu berubah sehingga

sirkulasi udara dapat

berjalan dengan baik dan

mencukupi untuk proses

pembakaran.

Gambar 3.2. Chain Grate Coal

Gambar 3.3. Fluidized Bed Combustion / FBC


Page | 13

ara Chain Grate (Chain Grate Coal-Fired

engambang (Fluidized Bed

bara diremuk terlebih dulu

sampai berukuran maksimum 25 mm. butiran

bara dijaga agar dalam posisi mengambang, dengan cara melewatkan

. Keseimbangan antara

Gambar 3.2. Chain Grate Coal-Fired Boiler

Gambar 3.3. Fluidized Bed Combustion / FBC

DEPARTEMEN PRODUKSI

II. Sistem Udara dan Gas Buang

Agar pembakaran dalam combustion chamber berlangsung dengan baik perlu

didukung dengan sistem suplai udara dan s

baik. Tugas ini dilakukan oleh Air and Flue Gas System. Air and Flue Gas System terdiri

dari Forced Draft (FD) Fans, Induced Draft (ID) Fans, Air Heater, Secondary Air Ducts dan

Flue Gas Ducts. Udara yang akan disup

dahulu agar tercapai efisiensi pembakaran yang baik. Pemanasan tersebut dilakukan

oleh Air Heater dengan cara konduksi dengan memanfaatkan panas dari gas buang sisa

pembakaran di dalam furnace

Flue Gas system a

menyebabkan polusi berlebihan

umum terdapat di semua PLTU adalah Electrostatic Precipitator (EP). Electrostatic

Precipitator adalah alat penang

buang sisa pembakaran batu bara terlebih dahulu melewati electrostatic precipitator

untuk dikurangi sema

adalah housing (casing), internal parts

plates dan hammering system, dan ash hoppers yang terletak di bagian bawah untuk

menampung abu. Bagian terakhir dari flue gas system adalah stack/chimney/cerobong

asap yang berfungsi untuk membuang gas sis

III. Sistem Air Umpan

Siklus air merupakan suatu mata rantai rangkaian siklus fluida kerja. Boiler

mendapat pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dial

sebagai fluida kerja diisikan ke boiler menggunakan pompa air pengisi dengan melalui

economiser dan ditampung didalam

Economiser adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum masuk ke

drum. Di dalam economiser

sebelum dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

Peralatan yang dilalui dalam siklus air adalah

bawah (bottom header), dan riser.

melalui pipa-pipa down comer

didistribusikan ke pipa



dan Gas Buang (Flue Gas and Air system)


didukung dengan sistem suplai udara dan sitem pembuangan gas sisa pembakaran yang



Flue Gas Ducts. Udara yang akan disuplai ke ruang pembakaran dipanaskan terlebih



pembakaran di dalam furnace.

Flue Gas system adalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU tidak

menyebabkan polusi berlebihan pada lingkungan. Bagian dari flue gas system yang


tator adalah alat penangkap abu batu bara. Sebelum dilepas ke udara bebas, gas


untuk dikurangi semaksimal mungkin kandungan abunya. Bagian utama dari EP ini

adalah housing (casing), internal parts yang terdiri dari discharge electrode, collecting



asap yang berfungsi untuk membuang gas sisa pembakaran.

Gambar 3.4. Electrostatic Presipitator.

Sistem Air Umpan (Feed Water System)


mendapat pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dial


dan ditampung didalam steam drum.

adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum masuk ke

economiser air menyerap panas gas buang yang keluar dari

sebelum dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

Peralatan yang dilalui dalam siklus air adalah drum boiler, down comer, header

bawah (bottom header), dan riser. Siklus air di steam drum adalah, air dari

down comer ke header bawah (bottom header). Dari

didistribusikan ke pipa-pipa pemanas (riser) yang tersusun membentuk dinding ruang


Page | 14


item pembuangan gas sisa pembakaran yang



lai ke ruang pembakaran dipanaskan terlebih



dalah bagian yang sangat penting untuk menjaga agar PLTU tidak

pada lingkungan. Bagian dari flue gas system yang


batu bara. Sebelum dilepas ke udara bebas, gas


bunya. Bagian utama dari EP ini

yang terdiri dari discharge electrode, collecting




mendapat pasokan fluida kerja air dan menghasilkan uap untuk dialirkan ke turbin. Air


adalah alat yang merupakan pemanas air terakhir sebelum masuk ke

menyerap panas gas buang yang keluar dari superheater

drum boiler, down comer, header

adalah, air dari drum turun

). Dari header bawah air

) yang tersusun membentuk dinding ruang

DEPARTEMEN PRODUKSI

bakar boiler. Didalam

perbedaan temperatur.

Perpindahan panas dari api (

radiasi, konveksi dan konduksi. Akibat pemanasan selain temperatur naik hingga

mendidih juga terjadi sirkulasi air secara alami, yakni dari

comer ke header bawah dan naik kembali ke

sirkulasi ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan terhadap pipa

mempercepat proses perpindahan panas. Kecepatan sirkulasi akan berp

terhadap produksi uap dan kenaikan tekanan serta temperaturnya.

Selain sirkulasi alami, juga dikenal sirkulasi paksa (

sirkulasi jenis ini digunakan sebuah pompa sirkulasi (

pompa sirkulasi mempun

disirkulasikan 1,7 kali kapasitas penguapan. Beberapa keuntungan dari sistem sirkulasi

paksa antara lain :

• Waktu start (pada saat

• Mempunyai respon yang lebih baik dalam mempert

pemanas pada saat start maupun beban penuh.

• Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan

Gambar 3.5. Gambar Natural Circulation dan Forced Circulation

IV. Sistem Steam (Steam system)

Pada boiler PLTU setelah air mengalami pemisahan wujud

drum dengan wujud uap basah/jenuh (saturated steam)

mengalami proses pengolahan uap lanjut melalui pipa

memanfaatkan panas dari gas buang d

dengan temperature yang diharapkan

water. Steam yang dihasilkan pada superheater berupa steam kering (superheated

steam). Untuk mengend

dengan Exhaust valve dan safety valve.

V. Sistem Ash Handling (Ash

Ash Handling Plant adalah peralatan bantu dari sebuah PLTU berbahan bakar batu

bara untuk menampung abu sisa hasil pembakaran yang kemudian menyalur



bakar boiler. Didalam riser air mengalami pemanasan dan naik ke drum

perbedaan temperatur.

Perpindahan panas dari api (flue gas) ke air di dalam pipa-pipa boiler terjadi secara


mendidih juga terjadi sirkulasi air secara alami, yakni dari drum

bawah dan naik kembali ke drum melalui pipa

sirkulasi ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan terhadap pipa

mempercepat proses perpindahan panas. Kecepatan sirkulasi akan berp

terhadap produksi uap dan kenaikan tekanan serta temperaturnya.

Selain sirkulasi alami, juga dikenal sirkulasi paksa (forced circulation

sirkulasi jenis ini digunakan sebuah pompa sirkulasi (circulation

pompa sirkulasi mempunyai laju sirkulasi sekitar 1,7, artinya jumlah air yang


pada saat pemanasan) lebih cepat

Mempunyai respon yang lebih baik dalam mempertahankan aliran air ke pipa

pemanas pada saat start maupun beban penuh.

Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan


(Steam system)

ler PLTU setelah air mengalami pemisahan wujud air dan steam di

dengan wujud uap basah/jenuh (saturated steam) selanjutnya steam akan

mengalami proses pengolahan uap lanjut melalui pipa-pipa superheater

memanfaatkan panas dari gas buang dari furnace. Untuk mendapatkan steam sesuai

dengan temperature yang diharapkan maka pada steam system terdapat


ntuk mengendalikan tekanan berlebih pada system superheater

Exhaust valve dan safety valve.

Handling (Ash Handling System)


bara untuk menampung abu sisa hasil pembakaran yang kemudian menyalur


Page | 15

drum kembali akibat

pipa boiler terjadi secara


turun melalui down

melalui pipa-pipa riser. Adanya

sirkulasi ini sangat diperlukan agar terjadi pendinginan terhadap pipa-pipa pemanas dan

mempercepat proses perpindahan panas. Kecepatan sirkulasi akan berpengaruh

forced circulation). Untuk

circulation pump). Umumnya

yai laju sirkulasi sekitar 1,7, artinya jumlah air yang


ahankan aliran air ke pipa-pipa

Mencegah kemungkinan terjadinya stagnasi pada sisi penguapan


air dan steam di steam

selanjutnya steam akan

pipa superheater dengan

. Untuk mendapatkan steam sesuai

maka pada steam system terdapat spraying


superheater dilengkapi


bara untuk menampung abu sisa hasil pembakaran yang kemudian menyalurkannya


Page | 16


ketempat pembuangan akhir (Ash disposal). Pada System Ash Handling abu dibagi

menjadi dua yaitu Fly Ash (abu kering) dan Bottom Ash (abu basah)

Ash Handling Plant mempunyai alat yang berfungsi sebagai penangkap abu sisa

pembakaran, yaitu Electrostatic Precipitator (EP). Batu bara yang dialirkan ke dalam

ruang bakar akan menghasilkan gas buang yang mengandung partikel abu. Sebelum

dibuang ke atmosfir, gas buang yang mengandung partikel abu akan melewati suatu

ruang yang di dalamnya terdapat pelat-pelat yang dapat menangkap partikel abu. Pelat

tersebut dialiri arus searah (DC). Abu hasil tangkapan EP disalurkan melalui blow ash

tank ke penampungan sementara (Ash silo) dengan menggunakan media udara

bertekanan dari compressor, kemudian dilakukan proses pengedrainan dengan

transportasi berupa dump truck ke tempat penimbunan akhir.

Selain itu, Ash Handling Plant juga mempunyai peralatan yang berfungsi sebagai

penampung dan penyalur abu sisa pembakaran yang berasal dari ruang bakar (furnace)

yaitu SSC / Submerged Scrapper Conveyor (Bak penampung abu yang berada di bagian

bawah ruang bakar). Serbuk batu bara yang dimasukan ke dalam ruang bakar sebagian

tidak terbakar dan abu yang tidak terhisap oleh ID Fan akan jatuh dan ditampung di

bagian bawah ruang bakar (Bottom Ash) dialirkan ke dalam bak SSC. SSC diisi air yang

berasal dari discharge CWP untuk menjaga level dan temperature air, maka perlu

disirkulasikan dan disupply terus menerus.

B. DASAR-DASAR PEMBAKARAN.

Pembakaran adalah reaksi kimia yang terjadi antara material yang dapat terbakar

dengan oksigen pada volume dan temperatur tertentu. Pembakaran akan terjadi bila 3

sumber yaitu :

• Bahan bakar

• Oksigen

• Sumber nyala/titik api/panas

Ketiga unsur ini biasa disebut dengan

segitiga api/pembakaran. Pada kondisi

tertentu, bahan bakar akan terbakar dengan

sendirinya tanpa bantuan sumber penyalaan

pembakaran semacam ini disebut

PEMBAKARAN SPONTAN.

Pembakaran spontan dapat terjadi

apabila terdapat oksigen yang kontak

langsung dengan bahan bakar serta temperatur bahan bakar dapat disebabkan oleh

tekanan atau reaksi kimia yang menghasilkan panas.

I. Prinsip Pembakaran Sempurna.

Kecepatan pembakaran dan efesiensi pembakaran akan tergantung pada ”tiga T”,

yaitu :

• Time (Waktu)

Setiap reaksi kimia memerlukan waktu tertentu untuk pembakaran bahan bakar

harus diusahakan tetap berada pada zone pembakaran di dalam ruang bakar pada

waktu yang cukup seluruh bahan bakar akan terbakar dengan sempurna.

• Temperatur.

Supaya proses pembakaran suatu zat dapat terjadi, maka temperatur dari zat

tersebut harus berada pada suatu harga tertentu yang cukup untuk memulai

terjadinya reaksi pembakaran.

Harga temperatur ini tergantung pada komposisi kimia dari masing – masing zat

dan temperatur ini disebut sebagai TEMPERATUR PENYALAAN. Karena itu temperatur

ruang bakar boiler harus cukup tinggi menjamin bahwa campuran bahan bakar dan

udara akan mencapai temperatur penyalaannya pada zona (daerah) pembakaran.

Gambar 3.6. Segi tiga Pembakaran


Page | 17


Tabel. 3.1. Temperatur Penyalaan Untuk Berbagai Unsur Kimia.

• Turbulensi

Oksigen di dalam udara yang dialirkan keruang bakar ada kemungkinan dapat

langsung mengalir ke cerobong tanpa kontak dengan bahan bakar. Hal semacam ini

dapat di hindari dengan cara memusarkan aliran udara. Turbulensi udara akan

membentuk percampuran yang baik antara udara bahan bakar sehingga akan

diperoleh proses pembakaran yang sempurna.

Oleh sebab itu faktor T tersebut harus selalu dijaga sebab :

1. Bila temperatur ruang bakar lebih rendah dari temperatur penyalaan campuran,

maka campuran tidak akan terbakar dengan baik, bahkan dapat mematikan nyala

api (flame failure).

2. Bila hembusan yang terlalu kuat pada sisi masuk ruang bakar, turbulensi yang

kurang baik, serta ukuran partikel bahan bakar yang terlalu besar akan

menghasilkan suatu pembakaran yang kurang sempurna di dalam ruang bakar.

Akhirnya, bahan bakar yang belum sempat terbakar di ruang bakar akan terbakar

di luar zone pembakaran dalam ketel uap. Komplikasi selanjutnya adalah bahwa

campuran bahan bakar/ udara pada ruang bakar yang volumenya besar. Sehingga

dapat membentuk campuran kurus (weak mixture) yang akan meningkatkan

resiko terjadinya ledakan (explosion).

II. Proses Pembakaran Secara Kimia.

Seperti diketahui bahwa unsur – unsur dalam bahan bakar dapat membentuk

reaksi pembakaran dengan oksigen adalah Carbon, Hidrogen dan Sulfur. Karena itu

proses pembakaran bahan bakar tidak lain adalah terbentuknya reaksi pembakaran

antara ketiga unsur tersebut dengan oksigen. Reaksi pembakaran untuk ketiga unsur

tersebut adalah sebagai berikut :

• Reaksi Pembakaran Carbon

C + O2 → CO2 (pembakaran Carbon sempurna / + 33.820 KJ/Kg)

C + ½ O2 → CO (pembakaran Carbon tak sempurna / + 10.120 KJ/Kg)

• Reaksi Pembakaran Hidrogen

2 H2 + O2 → 2H2O

• Reaksi Pembakaran Sulfur

S + O2 → SO2

Gambar 3.6. Pembakaran sempurna, yang baik dan tidak sempurna


Page | 18


III. Kebutuhan Udara

Untuk dapat menghitung kebutuhan Oksigen dan udara teoritis bagi proses

pembakaran bahan bakar, maka perlu diingat berat atom masing – masing unsur

yang terlihat dalam reaksi pembakaran. Agar lebih mudah mengingat, gunakan

daftar berikut :

Tabel. 3.2. Berat Atom Unsur-unsur dalam proses pembakaran

Selain itu untuk menghitung kebutuhan udara teoritis maka harus diketahui

komposisi dari udara. Komposisi dari udara adalah sebagai berikut :

dalam satuan persen berat, udara mengandung :

Oksigen = 23,2 %

Nitrogen = 76,8 %

dalam persen volume, udara mengandung :

Oksigen = 21 %

Nitrogen = 79 %

Perhitungan oksigen teoritis dan udara teoritis dapat dicari persamaan berikut :

Oksigen yang diperlukan untuk membakar Carbon

C + O2 → CO2

12 + 32 → 44

1 Kg C + 8/3 Kg O2 → 11/3 Kg CO2

Jadi untuk setiap Kg Carbon memerlukan 8/3 Kg Oksigen

Oksigen yang diperlukan untuk membakar hidrogen adalah :

2H2 + O2 → 2H2O

4 + 32 → 36

1 Kg H + 8 Kg O2 → 9 Kg H2O

Jadi untuk setiap Kg Hidrogen memerlukan 8 Kg Oksigen

Oksigen yang diperlukan untuk membakar Sulfur

S + O2 → SO2

32 + 32 → 64

1 Kg S + 1 Kg O2 → 2 Kg SO2

Jadi 1 Kg Sulfur memerlukan 1 Kg Oksigen

Kebutuhan Oksigen total = Kebutuhan Oksigen untuk membakar (Carbon +

Hidrogen + Sulfur)

Oksigen total = 8/3 C + 8 H + S

Tetapi biasanya di dalam bahan bakar juga terdapat sedikit oksigen, dianggap akan

bereaksi dengan hidrogen dalam bahan bakar tersebut. Karena itu hidrogen yang

bereaksi dengan oksigen yang berasal dari udara akan berkurang sebanyak 0,8.

Dengan demikian kebutuhan oksigen total menjadi :

8/3 C + 8 (H – 0,8) + S

Berhubung dalam satuan berat udara mengandung 23,2 %, maka kebutuhan udara

teoritis = Oksigen total x 100/23,2

atau :

Udara teoritis = 100/23,2 [8/3 C + 8 (H - 0,8) + S] Kg/Kg bb.

Perbandingan campuran normal antara udara dengan batu bara serbuk/bubuk

(Pulverized) pada ketel modern berkisar antara 4 : 1 atau 5 : 1. Ini artinya campuran

terdiri dari 4 atau 5 bagian udara dalam satuan berat untuk setiap bagian batu bara

bubuk dalam satuan berat. Sedangkan ratio campuran ekplosif terletak pada ratio


Page | 19


antara 8 : 1 sampai dengan 11 : 1. Adapun campuran yang paling eksplosif adalah

campuran antara udara p.f pada ratio 10 : 1

IV. Gas Buang Hasil Pembakaran

Pada proses pembakaran akan dihasilkan gas buang. Gas buang atau hasil

pembakaran berupa CO (Carbonmonoksida), gas O2 (Oksigen), gas CO2

(Carbondioksida) dan asam.

• Gas CO (Carbonmonoksida)

Gas CO dihasilkan dari pembakaran Carbon : dimana pembakaran berlanjut secara

tidak sempurna. Dengan Reaksi kimia.

C + ½ CO2 → CO + 10.120 KJ/Kg.

Panas dihasilkan sekitar 10.120 KJ/Kg, sehingga ada kerugian panas yang dibawa oleh

gas buang ke cerobong.

• Gas O2 (Oksigen)

Gas O2 pada gas buang menunjukkan adanya excess air (udara bersih) pada proses

pembakaran. Kandungan O2 pada gas buang dapat digunakan untuk menentukan

kesempurnaan dari pembakaran dan efesiensi dari proses pembakaran.

• Gas CO2 (Carbondioksida)

Gas CO2 dihasilkan dari pembakaran carbon, dimana pembakaran berlangsung secara

sempurna. Dengan Reaksi kimia.

C + O2 → CO2 + 33.820 KJ/Kg

Panas yang dihasilkan sekitar 33.820 KJ/Kg. Panas yang dihasilkan tiga kali

pembakaran yang menghasilkan gas CO.

• Asam

Terbentuknya zat asam pada proses pembakaran tidak dapat kita harapkan

terbentuknya zat asam tersebut berasal dari pembakaran sulfur (belerang), dengan

Reaksi kimia.

S + O2 → SO2

Sulfur Oksigen Sulfur dioksida

Dalam proses pembakaran ketel, selalu diberikan udara lebih. Dengan demikian

maka juga terdapat Oksigen lebih. Selanjutnya bila gas sulfurdioksida ini bertemu

dengan oksigen yang berasal dari udara lebih, maka akan terjadi reaksi.

2 SO2 + O2 → 2 SO3

Hasil pembakaran hidrogen adalah 2H + O2 → 2H2O. Selain itu dalam gas sisa

pembakaran juga terdapat air yang berasal dari udara pembakaran maupun dari

bahan bakar. Apabila H2O ini bertemu dengan SO3 akan terjadi reaksi :

SO3 + H2O → H2SO4 (Asam sulfat)

Asam sulfat ini bersifat sangat korosif terhadap logam sehingga sering dijumpai

terjadinya korosi pada saluran gas asap p`da daerah yang temperaturnya cukup

rendah dimana terjadi pengembunan H2SO4. Kerusakan ini terutama sering dijumpai

pada elemen A/H sisi dingin. Selain itu, bila terbuang ke atmosfir melalui cerobong

akan dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan serta hujan asam yang dapat

membunuh tanaman. Dengan demikian meskipun sulfur memberikan kontribusi

panas dalam proses pembakaran, tetapi sulfur juga menimbulkan dampak negatif

yang merugikan. Karena itu kandungan sulfur dalam bahan bakar dibatasi dan kita

tentunya akan memilih bahan bakar yang tidak mengandung sulfur bila hal ini

memungkinkan. Tetapi kenyataannya hampir tidak ada bahan bakar fosil yang bebas

dari sulfur. Jadi meskipun dalam jumlah yang kecil, dampak negatif sulfur harus tetap

kita tanggung.


Page | 20


3.2. SPESIFIKASI UNIT BOILER PT. CAHAYA FAJAR KALTIM

A. PARAMETER DESAIN

Tabel. 3.3. Parameter Deasain Boiler CFK.

B. VOLUME WATER

Tabel. 3.4. Volume Water Boiler CFK.

C. SPECIFICATION AUXILARY EQUIPMENT (Spesifikasi Peralatan Bantu)

Tabel. 3.5. Spesifikasi peralatan bantu Boiler CFK.

No Item Satuan Nilai

1 Kapasitas Steam T/h 130

2 Pressure kerja Steam Drum MPa 4,22

3 Pressure Steam di Outlet Superheater MPa 3,82

4 Temperature Steam di Superheater 0C 450

5 Temperature Feed Water 0C 170

6 Temperature udara di inlet preheater 0C 30

7 Temperature udara di outlet preheater 0C 300

8 Temperature Exhaust-Gas 0C 142

No Komponen Volume (M3)

Hydro Test Normal Operasi

1 Steam Drum 20 8,41

2 Down Comer 8,158 8,158

3 Front-Back Water Wall 18,71 18,71

4 Top Conection pipe di Water wall 2,914 2,914

5 Top Conection pipe di Superheater 1,38 -

6 Secondary Superheater 5,01 -

7 Primary Superheater 2,93 -

8 Desuperheater 0,41 -

9 Upper Economizer 2,73 2,73

10 Lower Economizer 3,69 3,69

Total 65,864 44,544

No Item Satuan IDF FDF CGF Fan Mill

1 Capasity m3/h 145.000 16.000 19.000 28.000

2 Pressure Pa 2.967 5.480 3.600 2.160

3 Daya kW 185 400 37 360

4 Tegangan V 380 6.000 380 6.000

5 Arus A 347 49 69.9 45

6 Speed rpm 960 990 1.475 750

7 Freq. Hz 50 50 50 50


Page | 21


3.3. ALUR PROSES BOILER CFK.

Gambar.3.7. Alur Proses Boiler 130 t/h PT. Cahaya Fajar Kaltim.

Keterangan gambar :

No Keterangan No Keterangan

1 Steam drum 11 Superior air preheater

2 Down comer 12 Subordinate economizer

3 Water wall 13 Subordinate air preheater

4 First Superheater Inlet header 14 ESP (Electro static presipitator)

5 First Superheater outlet Header 15 Fly Ash Tank

6 Spraying water 16 Ash Silo

7 Secondary superheater inlet header 17 Chimney / Cerobong

8 Secondary superheater outlet header 18 Coal Bunker

9 Main steam header 19 Coal feeder

10 Superior economizer 20 Scrap Chain Bottom ash.

a. Alur Air System ( Sistem Udara dan Flue Gas).

dengan FDF (Forced Draft Fan) udara masuk kemudian dipanaskan melalui pipa-pipa

sub-ordinate air preheater dan selanjutnya melewati pipa-pipa superior air preheater

dengan temperature max. 270oC. kemudian udara panas tersebut menyebar ke empat

sudut furnace dengan masing-masing sudut terbagi menjadi 7 line secara vertikal

dilengkapi dengan damper-damper yang dapat diatur turbulansinya. Udara panas dari

FDF juga dimanfaatkan untuk mengendalikan temperature Gas pipe yang digunakan oleh

Fan mill untuk mengeringkan batu bara.

Untuk menjadikan tekanan didalam furnace negative (Draft balance) -50 Pa. maka

diperlukan keseimbangan antara besaran bukaan FDF dan dua unit IDF (Induced Draft

Fan)


Page | 22


Gambar. 3.8. View DCS Air System dan Smoke System.

b. Alur Bahan Bakar. (Mill System)

Untuk alur bahan bakar proses diawali dari

Coal Bunker kemudian batu bara turun

sesuai dengan kecepatan penyetelan speed

Coal Feeder yang bisa diketahui tonase

konsumsi batu bara perjamnya. Kemudian

batu bara dihembuskan udara panas (hot

air) yang bercampur dengan gas sisa

pembakaran melalui Temperature Gas

Pipe dengan temperature inlet fan mill 450 oC, batu bara masuk ke Fan Mill. setelah

batu bara digerus menjadi serbuk

kemudian melewati dua unit Separator

sebagai pemisah antara serbuk batu bara

yang lembut dan yang masih kasar. Untuk

partikel batu bara yang kasar akan

melewati Recycle untuk digerus kembali.

Selanjutnya untuk yang lolos dari separator

akan melewati Coal Pipe dan Coal Burner

dengan masing-masing Fan Mill terbagi

menjadi empat titik sudut furnace.

c. Alur Water System.

Dari BFWP (Boiler Feed Water Pump) kemudian melalui HP Heater. Air masuk ke Feed

Line Boiler dengan temperature ± 130 oC, kemudian akan melewati Subordinate

Economizer dan selanjutnya ke Superior Economizer dengan temperature outlet ± 230 oC.

Air masuk ke steam drum. Didalam steam drum air melalui Separator sebagai pemisah

perubahan wujud air. Untuk yang berwujud steam akan melewati Dryer kemudian masuk

ke steam system, sedangkan yang masih berwujud fluida, air akan turun ke down comer

dan menyebar ke Water wall yang akan menyerap panas dari furnace. Kemudian air

dengan perubahan density akan naik masuk ke Steam drum melalui separator sebagai

pemisah perubahan wujud air. Untuk yang berwujud steam akan melewati Dryer

kemudian masuk ke steam system, sedangkan yang masih berwujud fluida, air akan turun

ke down comer kembali. Dengan prinsip Natural Cyrculation dan berlangsung secara

terus menerus.

Gambar 3.9. View DCS Mill System


Page | 23


Gambar 3.10. View DCS Water System dan Gambar Bagian dalam Steam Drum

d. Alur Steam System.

steam dari steam drum, akan mengalir menuju First Superheater inlet header,

steam menerima Pemanasan dari flue gas sebesar ±5500C yang akan menghasilkan steam

dengan temperatur ±3500C. Steam akan

melalui Spraying water desuperheater.

Dari spraying, steam bertambah

kandungan airnya sehingga akan di panasi

kembali melalui Secondary Superheater,

dengan Pemanasan dari flue gas sebesar

±7000C, maka temperatur pada secondary

superheater outlet header dapat dicapai

sesuai standart konsumsi yaitu 4200C-

4400C. Kemudian masuk ke Main Steam

header sebelum di suplay ke Turbin.

3.4. ALUR KOORDINASI BAGIAN BOILER DENGAN BAGIAN LAIN.

Gambar. 3. 12. Alur kordinasi Boiler dengan bagian produksi terkait

Gambar 3.11. View DCS Steam System

COAL HANDLING

BOILER & ESP TURBIN WTP & LAB

Laporan Perlakuan Blowdown

Kondisi suplay steam

Penurunan Beban

Suplay Batu bara ke Bunker Laporan Kualitas air

& Batu bara

DEPARTEMEN PRODUKSI

4.1. PENDAHULUAN.

Turbin uap adalah mesin turbo (mesin be

utama dengan prinsip mengubah energi panas (entalpi) menjadi energi kinetik (energi

rotasi). Di mana pada PLTU poros turbin terhubung dengan

mengubah energi Mekanis menjadi energi Listrik.

bantuan roda gigi reduksi

A. Prinsip Kerja Turbin Uap

Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut :

1. Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap

dirubah menjadi energi kinetis dan

uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam

nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada

saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diar

sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda

turbin. Uap yang mengalir melalui celah

kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini

menimbulkan gaya ya

turbin.

2. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti

hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu

yang berjalan. Supaya energi kinetis yang ters

dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak.

Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan

baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide blade ) yang

berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke

baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.

3. Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat

sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatk

sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi

karena kehilangan energi relatif kecil.



MATERI 4

TURBIN GENERATOR DAN WATER INTAKE

adalah mesin turbo (mesin berputar) yang berfungsi sebagai penggerak


rotasi). Di mana pada PLTU poros turbin terhubung dengan

mengubah energi Mekanis menjadi energi Listrik. Poros turbin, lansung atau dengan

bantuan roda gigi reduksi.

erja Turbin Uap


Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap

dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.Tekanan



saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diar

sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda

turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan


menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros

Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti

hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu

yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin




guna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke

baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.

Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat

sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatk


karena kehilangan energi relatif kecil.

Gambar 4.1. 3D Turbin Uap


Page | 24

rputar) yang berfungsi sebagai penggerak


rotasi). Di mana pada PLTU poros turbin terhubung dengan generator untuk

bin, lansung atau dengan


Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap

uap mengalami pengembangan.Tekanan



saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke

sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda

celah antara sudu turbin itu dibelokkan


ng mendorong dan kemudian memutar roda dan poros

Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti

hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin

isa saat meninggalkan sudu turbin




guna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke

Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat

sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan



Page | 25


B. GENERATOR.

Generator listrik adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik. Prinsip kerja generator memanfaatkan induksi

elektromagnetik untuk membangkitkan listrik sesuai dengan Hukum Faraday.

Apabila suatu penghantar listrik digerakkan didalam suatu medan magnet, maka

pada penghantar listrik itu akan muncul gaya gerak listrik (GGL) yang dinyatakan

dalam satuan Volt. Pada generator, energi listrik dibangkitkan dengan cara

menggerakkan kumparan penghantar listrik memotong medan magnet sehingga

dibangkitkan GGL yang bisa disalurkan untuk energi listrik sehari-hari.

Pada generator, baik kumparan ataupun magnet bisa diposisikan pada posisi

rotor atau stator, tergantung jenis generatornya. Pada generator jenis Kutub

Dalam, kutub magnet atau kumpuran medan magnet (jika menggunakan magnet

induksi listrik), diletakkan pada bagian rotor / bagian yang berputar. Sedangkan

pada generator Kutub Luar, kutub magnet atau kumpuran medan magnitnya

terletak pada posisi sebagai stator/ bagian yang diam.

Selain itu, jenis-jenis generator dapat pula digolongkan berdasarkan

beberapa kriteria sebagai berikut:

1. Berdasarkan Putaran Medan Magnit terhadap rotor:

• Generator Sinkron: kecepatan putaran medan magnitnya sama dengan

kecepatan putaran rotornya.

• Generator Asinkron: kecepatan putaran medan magnitnya tidak sama

dengan kecepatan putaran rotornya.

2. Berdasarkan jenis arus yang dibangkitkan

• Generator arus searah (DC)

• Generator arus bolak balik (AC)

3. Berdasarkan dari jenis fasa gelombangnya

• Generator AC 3 fasa

• Generator AC 1 fasa.

Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan mesin sinkron.

Generator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yang

digunakan untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Generator

sinkrondapat berupa generator sinkron tiga fasa atau generator sinkron AC satu

fasatergantung dari kebutuhan.

B.1. Konstruksi Generator Sinkron

Pada generator sinkron, arus DC diterapkan pada lilitan rotor untuk

mengahasilkan medan magnet rotor. Rotor generator diputar oleh prime

mover/penggerak utama menghasilkan medan magnet berputar pada mesin.

Medan magnet putar ini menginduksi tegangan tiga fasa pada kumparan stator

generator. Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah

elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient

(kutub sepatu) dan non salient (rotor silinder). Gambaran bentuk kutup sepatu

generator sinkron diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 4.2. Rotor salient (kutub sepatu) pada generator sinkron


Page | 26


Pada kutub salient, kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor

sedangkan pada kutub non salient, konstruksi kutub magnet rata dengan

permukaan rotor.

Rotor silinder umumnya digunakan untuk rotor dua kutub dan empat kutub,

sedangkan rotor kutub sepatu digunakan untuk rotor dengan empat atau lebih

kutub. Pemilihan konstruksi rotor tergantung dari kecepatan putar prime mover,

frekuensi dan rating daya generator. Generator dengan kecepatan 1500 rpm ke

atas pada frekuensi 50 Hz dan rating daya sekitar 10MVA menggunakan rotor

silinder. Sementara untuk daya dibawah 10 MVA dan kecepatan rendah maka

digunakan rotor kutub sepatu. Gambaran bentuk kutup silinder generator sinkron

diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

(a) (b)

Gambar 4.3. Gambaran bentuk (a) rotor Non-salient (rotor silinder), (b)

penampang rotor pada generator sinkron

Arus DC disuplai ke rangkaian medan rotor dengan dua cara:

1. Menyuplai daya DC ke rangkaian dari sumber DC eksternal dengan sarana slip

ring dan sikat.

2. Menyuplai daya DC dari sumber DC khusus yang ditempelkan langsung pada

batang rotor generator sinkron.

B.2. Prinsip Kerja Generator Sinkron

Jika sebuah kumparan diputar pada kecepatan konstan pada medan

magnethomogen, maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada kumparan

tersebut. Medan magnet bisa dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus DC atau

oleh magnet tetap. Pada mesin tipe ini medan magnet diletakkan pada stator

(disebut generator kutub eksternal / external pole generator) yang mana energi

listrik dibangkitkan pada kumparan rotor. Hal ini dapat menimbulkan kerusakan

pada slip ring dan karbon sikat, sehingga menimbulkan permasalahan pada

pembangkitan daya tinggi. Untuk mengatasi permasalahan ini, digunakan tipe

generator dengan kutub internal (internal pole generator), yang mana medan

magnet dibangkitkan oleh kutub rotor dan tegangan AC dibangkitkan pada

rangkaian stator. Tegangan yang dihasilkan akan sinusoidal jika rapat fluks magnet

pada celah udara terdistribusi sinusoidal dan rotor diputar pada kecepatan

konstan. Tegangan AC tiga fasa dibangkitan pada mesin sinkron kutub internal

pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian rupa sehingga membentuk beda

fasa dengan sudut 120°. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan 3-fasa

dengan tegangan yang dibangkitkan diperlilhatkan pada gambar di bawah ini.


Page | 27


Gambar 4.4. Gambaran sederhana kumparan 3-fasa dan tegangan yang

dibangkitkan

Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan

mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor

disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal.

Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC

yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk

menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Jika rotor

menggunakan magnet permanen (PMG/Permanen Magnet Generator), maka slip

ring dan sikat karbon tidak begitu diperlukan.

B.3. Kecepatan Putar Generator Sinkron

Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan

kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian

elektromagnet dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah

putaran rotor. Hubungan antara kecepatan putar medan magnet pada mesin

dengan frekuensi elektrik pada stator adalah:

fe = frekuensi listrik (Hz)

nr = kecepatan putar rotor = kecepatan medan magnet (rpm)

p = jumlah kutub magnet

Oleh karena rotor berputar pada kecepatan yang sama dengan medan

magnet, persamaan diatas juga menunjukkan hubungan antara kecepatan putar

rotor dengan frekuensi listrik yang dihasilkan. Agar daya listrik dibangkitkan tetap

pada frekuensi 50Hz atau 60 Hz, maka generator harus berputar pada kecepatan

tetapdengan jumlah kutub mesin yang telah ditentukan. Sebagai contoh untuk

membangkitkan 60 Hz pada mesin dua kutub, rotor arus berputar dengan

kecepatan 3600 rpm. Untuk membangkitkan daya 50 Hz pada mesin empat kutub,

rotor harus berputar pada 1500 rpm.

C. EXCITER

Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada

generator listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu

generator dapat menghasilkan energi listrik dengan besar tegangan keluaran

generator bergantung pada besarnya arus eksitasinya.

120

.pnf r

e =

DEPARTEMEN PRODUKSI

Sistem ini merupakan sistem yang vital pada proses pembangkitan listrik dan

pada perkembangannya, sistem Eksitasi pada generator listrik ini dapat dibedakan

menjadi 2 macam, yaitu:

1. Sistem Eksitasi

Gambar

2. Sistem Eksitasi

Gambar

“Brushless System

dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slipring.

Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus excitasi ke rotor

generator mempunyai kelemahan yaitu

sikat arang relatif kecil.

D. AVR (Automatic Voltage Regulator)

Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar

tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap

mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpenga

beban yang selalu berubah

tegangan output generator.

Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada

exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal t

generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter.

Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan

nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada

exciter. Dengan demikian

akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan

peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum

ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.





menjadi 2 macam, yaitu:

Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Sikat (brush excitation)

Gambar 4.5. Gambar Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation

itasi Tanpa Sikat (brushless excitation).

Gambar 4.6. Gambar Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation

Brushless System”, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar

dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slipring.


rator mempunyai kelemahan yaitu besarnya arus yang mampu dialirkan pada

sikat arang relatif kecil.

AVR (Automatic Voltage Regulator)



mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan

beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi

tegangan output generator.


exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal t




exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator



ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.


Page | 28



ikat (brush excitation)

5. Gambar Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation

6. Gambar Generator Synkron 3 Phasa dengan Brush Exitation

dipasangkan diporos yang berputar

dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slipring. Karena


besarnya arus yang mampu dialirkan pada



ruh pada perubahan

ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi


exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan




apabila terjadi perubahan tegangan output Generator




Page | 29


Gambar 4.7. Gambar AVR dan Generator Synkron 3 Phasa

4.2. SPESIFIKASI UNIT TURBIN CFK UNIT #1 & #2.

A. Condensing Steam Turbin.

Manufacture by : China Chang Jiang Energy Co. (Group) Wuhan Steam

Turbin & Generator Plant

Type : N25 – 3.43

Rated power : 25000 kW

Rated Speed : 3000 Rpm.

Inlet Pressure : 3,43 MPa.

Inlet temperature : 435 oC

Exhaust Pressure : 0,0106 MPa.

Cooling Water Tempt : 33 oC

Weight : 71000 Kg.

B. Air Cooled Turbo-Generator.



Type : QF - 25 – 2.

Rated power : 25000 kW


Rated Voltage : 6300 V

Rated Current : 2864 A

Rated Frequensi : 50 Hz

Rated Factor : 0,8

Rated Exciting Current : 367 A

C. A.C. Exciter.



Type : TFL - 130 – 4.

Exciting Mode : Separately Excited

Rated power : 130 kVA


Rated Voltage : 203 V

Rated Current : 370 A

Rated Frequensi : 100 Hz


Page | 30


Rated Factor : 0.89

Rated Exciting Voltage : 122 V

Rated Exciting Current : 8.5 A

D. Main Transformer.

Manufacture by : Shandong Thaikai Transformer Co. Ltd

Type : SF 10 – 31500 / 150

Rated Capacity : 31500 kVA.

Phase : 3

E. Spesifikasi Peralatan Pembantu

Tabel. 4.1. Spesifikasi Motor peralatan pembantu Turbin CFK.

4.3. FLOW PROSES TURBIN DAN GENERATOR CFK UNIT #1 & #2.

Gambar 4.8. Proses Turbin generator Embalut #1 PT. CFK

Keterangan Gambar :

No Keterangan No Keterangan

1 Turbin 11 LP (Low Pressure) Heater #4

2 Generator 12 Deaerator

3 Exciter 13 BFWP (Boiler Feed Water Pump)

4 Main Trafo 14 HP (Hight Pressure) Heater #2

5 Saluran Transmisi 15 HP (Hight Pressure) Heater #1

6 CCWP (Circulating Cooling Water Pump) 16 Extraction Steam No. 5

7 Condenser 17 Extraction Steam No. 4

8 Vacum / Water Ejector Pump 18 Extraction Steam No. 3

9 Condensate Pump 19 Extraction Steam No. 2

10 LP (Low Pressure) Heater #5 20 Extraction Steam No. 1

N

o Item unit

Boiler Feed

Water Pump

Condensate

Pump

Vacum /Water

Ejector Pump

Circulating

Water Pump

1 Kapasitas KW 440 55 - 450

2 Tegangan V 6.000 380 380 6.000

3 Arus A 51 102,6 83 55,8

4 Rot rpm 2.970 2.950 1.475 744

5 Freq Hz 50 50 50 50


Page | 31


Steam dari boiler masuk melalui nozel dan menggerakkan sudu-sudu turbin

dengan putaran 3000 rpm, steam sisa yang setelah menggerakkan sudu-sudu masuk

ke line extraction #1 dan #2 (untuk pengoperasian High Pressure Heater #1 dan #2)

sebagai pemanas air umpan ke boiler, sedangkan steam yang masuk ke extraction 3

akan digunakan untuk pemanasan air hingga temperature titik didih sekaligus sebagai

langkah proses menghilangkan kadar oxygen terlarut di Deaerator, dan steam yang

masuk ke line extraction #4 dan #5 digunakan untuk mengoperasikan Low Pressure

Heater #4 dan #5. Sebagian besar steam akan masuk ke Condenser dengan system

kevacuman karena adanya pompa water ejector. Dan akan mengalami kondensasi

karena adanya pendinginan melalui pipa-pipa Cooling Water.

Dengan Condensate Pump air hasil kondensasi akan melewati line LP Heater #5

dan LP Heater #4 dan akan menyerap panas dari steam extraction #5 dan #4 sehingga

temperature air kondensasi akan mencapai ±90 oC. kemudian air akan masuk ke

deaerator dengan menghembuskan steam dari extraction #3.

Pada line outlet deaerator akan diinject-kan chemical Oxygen Scavenger untuk

mengikat oxygen yang terlarut dalam air umpan ke boiler. Dengan Pompa Boiler Feed

Water (BFWP) air akan melewati High Pressure (HP) Heater #2 dan #1 dan akan

menyerap panas dari steam extraction #2 dan #1 sehingga temperature air umpan

mencapai ± 145 oC. kemudian air akan tersuplay ke Boiler.

Pada Putaran Turbin 3000 rpm, dengan poros yang ter-Couple dengan Generator

dan Exciter sebagai pembangkit medan magnet pada generator maka proses

perubahan energy kinetic menjadi energy listrik akan terbentuk.

Pada PT CFK Unit #1 & #2. Listrik yang dihasilkan Generator sebesar ±25 MW,

dengan frequensi 50 Hz dan tegangan keluaran dari Generator 6,3 kV. Kemudian akan

melalui Main Trafo (Trafo Step-UP 3 Phase) untuk menaikkan tegangan menjadi 150

kV yang selanjutnya akan didistribusikan ke jaringan PLN.

4.4. ALUR KORDINASI TURBIN DAN GENERATOR DENGAN BAGIAN LAIN DEPT. PRODUKSI

Gambar 4.9. Alur Proses Koordinasi Turbin dan Generator Dengan Bagian Terkait.

TURBIN & GENERATOR BOILER WTP & LAB

Start-Stop Demin Pump

Kesiapan Suplay

Steam

Menaikkan dan

menurunkan Beban Laporan Kualitas

air Condenser


Page | 32


DAFTAR PUSTAKA

http://infokelistrikan.blogspot.com/2012/09/pembakaran.html

http://imambudiraharjo.wordpress.com/2009/03/06/teknologi-pembakaran-pada-pltu-

batubara/

United Nations Environment Programme, ---, Bahan Bakar dan Pembakaran, 2006

United Nations Environment Programme, ---, Boiler dan Pemanas Fluida Termis, 2006

PT. PLN (Persero) Unit Pendidikan dan Pelatihan, Suralaya, Modul 1 Pengoperasian

(Pengolahan Air), 2008.

PT. PLN (Persero) JASER, Laporan Inspeksi Teknik : Inspeksi Kelaikan Operasi pusat Listrik

Tenaga Uap PT. Cahaya fajar Kaltim, 2008.

Direktorat Pengawasan Norma Keselamatan dan Kesehatan Kerja (kerja sama Japan

International Cooperation Agency), ---, Modul operator Ketel Uap Kelas 1 :

Pengetahuan Bahan Bakar dan Pembakaran. 1998 – 1999.

PT. Altrak 1978 – Training Center, Basic Power Generation,--------,-----