aplikasi pendingin pada pltu.doc
TRANSCRIPT
APLIKASI PENDINGIN PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU)
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Teknik PendinginDosen pengampu: Danar Susilo W. S.T., M.Eng.
Disusun oleh :
Deny Prabowo
K2513016
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK KEJURUAN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2015
2
SISTEM PENDINGIN UTAMA PLTU
PENDAHULUAN
A. Landasan Teori
Mesin pendingin adalah sebuah alat siklus yang prinsip kerjanya hampir sama dengan
mesin kalor yang menggunakan fluida kerja berupa refrigeran. Siklus refrigerasi yang paling
banyak dipakai adalah daur refrigerasi kompresi uap yang melibatkan empat komponen dasar
yaitu : kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator. Tujuan dari mesin pendingin
adalah untuk menjaga ruangan tetap dingin dengan menyerap panas dari ruang tersebut dan
mendinginkan suatu alat atau komponen sehingga alat tersebut dapat melanjutkan siklus.
Pada satu sistem unit pembangkit termal khususnya untuk PLTU diperlukan Sistem
Pendingin Utama. Fungsi utama dari sistem air pendingin utama adalah menyediakan dan
memasok air pendingin yang diperlukan untuk mengkondensasikan uap bekas dan drain uap
di dalam kondensor. Fungsi lainnya adalah memasok air untuk mendinginkan “Heat
Exchanger” pada sistem air pendingin bantu (auxiliary cooling water) yang merupakan siklus
pendingin tertutup.
Air pendingin utama merupakan media pendingin untuk menyerap panas laten uap
bekas dari turbin yang mengalir kedalam kondensor. Untuk mengkondensasikannya uap
menjadi air diperlukan air pendingin. Air yang digunakan sebagai media pendingin utama
yang akan dibahas ialah air laut. Tanpa pasokan air pendingin turbin tidak dapat dioperasikan.
Sedangkan aliran air pendingin utama yang kurang dapat menyebabkan vakum kondensor
menjadi rendah dan dapat mengakibatkan unit trip.
Dalam Siklus kerja PLTU dapat digambarkan dengan diagram T – s (Temperatur – entropi).
Siklus ini adalah penerapan siklus rankine ideal. Adapun urutan langkahnya adalah sebagai berikut :
3
Gambar 1. Diagram T - s
1. a – b : Air dipompa dari tekanan P2 menjadi P1. Langkah ini adalah langkah kompresi
isentropis, dan proses ini terjadi pada pompa air pengisi.
2. b – c : Air bertekanan ini dinaikkan temperaturnya hingga mencapai titik didih.
Terjadi di LP heater, HP heater dan Economiser. .
3. c – d : Air berubah wujud menjadi uap jenuh. Langkah ini disebut vapourising
(penguapan) dengan proses isobar isothermis, terjadi di boiler yaitu di wall tube (riser)
dan steam drum.
4. d – e : Uap dipanaskan lebih lanjut hingga uap mencapai temperatur kerjanya menjadi
uap panas lanjut (superheated vapour). Langkah ini terjadi di superheater boiler
dengan proses isobar.
5. e – f : Uap melakukan kerja sehingga tekanan dan temperaturnya turun. Langkah ini
adalah langkah ekspansi isentropis, dan terjadi didalam turbin.
6. f – a : Pembuangan panas laten uap sehingga berubah menjadi air kondensat.
Langkah ini adalah isobar isothermis, dan terjadi didalam kondensor.
4
Dari diagram T – s (Temperatur – entropi) diatas, diketahui bahwa temperature dalam
menghasilkan uap sangat tinggi yaitu hampir 500 derajat celcius. Apabila dalam temperature tersebut
suatu alat tidak diberikan pendingin maka dalam jangka waktu tertentu alat yang digunakan dapat
mengalami kerusakan. Untuk itu diperlukan sebuah pendingin agar suatu siklus dapat berjalan terus –
menerus dan alat dapat bertahan dalam jangka waktu yang telah ditentukan.
Gambar 2. Siklus Rankine Sederhana
Persamaan aliran per satuan massa uap
Pump
dimana
Boiler
Turbine
5
Kondenser
Efisiensi Thermal siklus Rankine didefinisikan sebagai:
B. Jenis Sistem Air Pendingin
Berdasarkan siklusnya, terdapat 2 macam sistem air pendingin utama, yaitu sistem siklus
terbuka dan sistem siklus tertutup.
Gambar 3. Sistem Siklus Terbuka Dan Siklus Tertutup
6
1. Sistem Siklus Terbuka
a. Air pendingin dipasok secara kontinyu dari sumber tak terbatas seperti sungai,
danau atau laut yang dipompakan ke kondensor untuk akhirnya dibuang kembali
keasalnya.
b. Letak saluran masuk dan saluran pembuangan air pendingin harus dibuat terpisah
sejauh mungkin. Pemisahan ini bertujuan untuk mencegah terjadinya resirkulasi
air dari sisi pembuangan mengalir ke sisi masuk
Gambar 4. Sistem Air Pendingin Siklus Terbuka
2. Sistem Siklus Tertutup
a. Air pendingin utama siklus tertutup menggunakan media air pendingin yang sama
secara berulang-ulang.
b. Akibat proses penyerapan panas dikondensor, temperatur air pendingin keluar
kondensor akan naik. Karena air akan disirkulasikan kembali ke kondensor, maka
air pendingin ini harus didinginkan terlebih dahulu di menara pendingin ( cooling
tower ).
c. Didalam menara pendingin, air pendingin didinginkan oleh udara sehingga
temperaturnya kembali turun dan siap disirkulasikan kembali kedalam kondensor.
7
Sumber : http://zeladesniaworld.blogspot.co.id/2015/03/sistem-air-pendingin.html
Gambar 5. Sistem Air Pendingin Siklus Tertutup
Keuntungan sistem siklus terbuka dibanding siklus tertutup antara lain adalah :
1) Biaya modal dan biaya operasinya lebih rendah.
2) Peralatan yang digunakan lebih sedikit
3) Kinerja kondensor lebih baik karena temperatur air pendingin masuk lebih rendah
Sedangkan kerugiannya adalah :
1) Kualitas air tidak dapat dikontrol
2) Memerlukan ijin dari instansi lingkungan, karena menimbulkan pencemaran
lingkungan
3) Sumber air harus tersedia dalam jumlah yang besar dan kontinyu.
C. Lintasan Air Pendingin
Ditinjau dari aliran air pendingin melintas kondensor, terdapat tiga jenis aliran air
pendingin, yaitu :
a. Double pass ( Lintasan ganda )
b. Single pass ( Lintasan tunggal )
8
Gambar 6. Lintsan tunggal
c. Counter flow ( Lintasan berlawanan )
Sumber : Ismantoalpha .blogspot.com
Gambar 7. Lintasan Berlawanan
Lintasan tunggal atau biasa disebut once through, adalah lintasan air didalam
kondensor yang hanya sekali lewat. Lintasan dengan cara ini membutuhkan air yang besar.
Cara ini biasnya diterapkan pada kondensor dengan kapasitas relative kecil.
Lintasan ganda dan lintasan berlawanan adalah apabila setengah air melintas kekanan,
maka setengah lainnya melintas kearah kiri. Cara ini banyak diterapkan pada unit dengan
kapasitas besar.
9
PEMBAHASAN
A. Fungsi Sistem
Mendinginkan atau mengkondensasikan uap bekas memutar turbin didalam kondensor
sehingga menjadi air kondensat dengan menggunakan media pendingin utama air laut dan
menggunakan siklus terbuka.
B. Peralatan dan Fungsi Peralatan
1. Stop Blok
a. Sebagai pintu utama air laut masuk
b. Sebagai penahan air laut agar tidak masuk kanal pada saat ada pemeliharaan di
circulating water pump (CWP)
2. Saringan Kasar ( Bar screen )
a. Berfungsi untuk menangkap benda-benda berukuran sedang yang terbawa air
pendingin.
b. Terbuat dari batang logam pipih yang dirangkai sehingga membentuk semacam
teralis.
c. Dipasang pada mulut saluran masuk air pendingin sebelum saringan putar.
d. Pada daerah yang kualitas airnya buruk (banyak sampah), didepan saringan kasar
dipasangi saringan berupa jaring yang biasa disebut net untuk menyaring sampah
yang elastis seperti plastik dan sebagainya.
3. Saringan Putar ( Travelling Screen )
a. Untuk menyaring semua benda sampai yang berukuran relatif kecil dan yang lolos
dari Bar screen.
b. Berupa rangkaian segmen – segmen kasa baja yang membentuk suatu screen.
4. Pompa Penyemprot Saringan Putar ( Screen Wash Pump )
Merupakan pemasok air bertekanan (3.0 kg/cm2 ) yang dialirkan ke nosel penyemprot
guna membersihkan saringan putar. Air yang digunakan adalah juga air pendingin
utama. Pompa ini dapat dioperasikan secara manual ataupun otomatis. Dalam posisi
otomatis, pompa akan start secara otomatis bila perbedaan tekanan (Differensial
Pressure) air melintasi saringan putar tinggi. Perbedaan tekanan yang tinggi
10
mengindikasikan bahawa saringan sudah mulai tersumbat sampah. Manakala
perbedaan tekanan sudah normal kembali, maka pompa akan stop secara otomatis.
5. Pompa Pendingin Utama ( Circulating Water Pump )
Untuk memompakan air laut sebagai media pendingin utama menuju kondensor.
6. Katup ( Valves )
Berfungsi sebagai katup pada proses open atau close menggunakan electric motor.
7. Kondensor
Tempat kondensasi atau merubah fasa uap dari turbin menjadi air kondensat dengan
media pendingin air laut yang dialirkan didalam tube-tube kondensor.
Sumber : Artikel-teknologi.com
Gambar 8. Kondensor
8. Vacum Priming Pump
Menarik keluar udara yang tersekat dalam water box condensor bagian atas yang tidak
terisi penuh air laut.
C. Prinsip Kerja Sistem
Hasil pembakaran boiler berupa uap panas dengan tekanan dan temperatur tinggi
akan masuk ke turbin dan akan digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin. Uap bekas
memutar turbin tersebut secara otomatis akan masuk ke kondensor karena adanya vakum
kondensor. Uap yang masuk merupakan uap superheated sehingga untuk
11
mengondensasikannya menjadi cair jenuh di kondensor diperlukan media pendingin.
Media pendingin utama yang digunakan disini ialah air laut.
Air laut masuk melalui pintu (stop block) lalu tertampung dikanal dan disaring
oleh saringan net untuk menyaring kotoran kasar yang terbawa oleh air laut, kemudian
disaring kembali oleh saringan bar (bar screen) agar kotoran-kotoran yang lolos dari
saringan net dapat tersaring kembali. Setelah melewati penyaringan di Net dan Bar
Screen, air laut tersebut masuk ke Travelling screen agar kotoran yang lolos dari kedua
saringan tersebut dapat terangkat. Kotoran yang menempel di screen dibersihkan oleh
screen wash pump dengan menyemprotkan air dari sisi dalam Travelling Screen,
sampah/kotoran akan jatuh ke pit. Kemudian air laut yang telah tersaring di Travelling
Screen mengalir menuju ke Circulating Water Pump (CWP). Lalu oleh CWP air laut
tersebut dipompakan masuk ke tube-tube kondensor. Di dalam kondensor terjadi transfer
panas antara uap superheat dan air laut. Setelah uap terkondensasi menjadi air kondensat
maka air kondensat tersebut akan ditampung di hotwell, sedangkan air laut dibuang ke
Laut melalui Outfall.
Gambar 9. Proses Kerja Sistem Pendingin Utama
D. Penggunaan Klorin di PLTU
Pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) pemakaian klorin yang digunakan pada
sistem pendingin (cooling system) sebagai pengontrol biological fouling. Untuk PLTU yang
menggunakan air sungai maupun air tanah sebagai pendingin, klorin digunakan sebagai
12
biosideuntik mengatasi fouling mussels. Pada PLTU yang menggunakan air laut sebagai
pendingin, biasanya dilengkapi dengan unit klorinasi (chlorination plant). Fungsi klorin disini
adalah untuk mencegah tumbuhny alga yang menjadi nutrisi tritip (barancles) pada dinding
pipa kondensor. Apabila terjadi penempelan alga dan tritip pada pipa kondensor, akibatnya
akan mengurangi efisiensi kondensor tersebut.
Tujuan yang paling mendasar dari penambahan klorin tersebut adalah untuk menciptakan
suatu kondisi yang bertentangan dengan kondisi lingkungan hidup organisme laut, sehingga
mereka tidak dapat tumbuh dan berkembang. Penambahn klorin juga bersifat kontinyu atau
berkelanjutan dengan kejutan (frekuensi waktu). Titik-titik penambahan klorin yang
menggunakan air laut sebagai pendingin, seperti ditunjukan pada gambar 2. Penambahan
klorin pada kepala pipa intake (Titik 1) secara kontinyu, akan efektif dalam mengontrol
moluska, alga, slime dam weed, serta mencegah kerang/tritip mengendap dipipa. Penambahan
klorin dekat dengan kepala house pump (Titik 2) adalah untuk menjaga air agar bebas dari bio
fouling. Penambahan klorin di kondensor (Titik 3) adalah untuk menjaga agar permukaan
pendingin kondensor bebas dari bio fouling, sehingga efisensi kondensor dapat dipertahankan.
Gambar 10. Titik lokasi penambahan klorin
E. Pengoperasian Pendingin Utama
Sebelum sistem pendingin dioperasikan, maka harus dilakukan pemeriksaan dan
persiapan peralatan terlebih dahulu Pemeriksaan mencakup kondisi alat apakah dalam
pemeliharaan (di tagging) atau kondisi stand by.
13
Persiapan pengoperasian sistem pendingin meliputi :
1. Persiapan terhadap keselamatan kerja
2. Pelumasan
3. Level tangki (head tank) pendingin bantu cukup
4. Sumber tenaga listrik
5. Sistem kontrol
6. Semua manhole pada saluran maupun pada kondensor dalam keadaan tertutup
7. Salah satu heat exchanger air pendingin bantu siap dioperasikan
8. Posisi katup-katup dalam posisi yang benar (katup masuk kondensor membuka
penuh, katup keluar kondensor tertutup penuh. Katup drain dan venting kondensor
tertutup. Sistem backwash (bila ada) dalam kondisi tidak bekerja.
9. Venting atau priming pump (bila ada) dalam keadaan siap operasi.
10. Air lincir (gland seal/lubricating water) untuk pompa CWP tersedia
Bila semua Permissive ( syarat-syarat) sudah terpenuhi, informasikan pada operator lokal
pompa CWP yang akan distart. Kalau semua telah siap, tekan tombol ”START” pompa dan
pompa akan start secara automatic menurut Sequencialnya :
1. Check Sequence Start Permit
2. Open CWP Discharge Valve
3. Start CWP
4. CWP Discharge Valve Timer
5. CWP Sequence fault Timer
6. Closed CWP Discharge/ Seal Water
7. Closed Discharge Valve & Stop CWP
8. Closed CWP Seal Water
Sesaat pompa yang distart telah beroperasi, bersama itu pula atur pembukaan ”Outlet
Valve”kondensor 25-30 % untuk mempertahankan tekanan Header 1,3 Kg/Cm2. Untuk
menjalankan pompa CWP yang lain untuk kondensor yang sama, ikuti prosedur yang sama
kemudian buka ”Oulet Valve” kondensor 100 %.
14
DAFTAR PUSTAKA
http://dokumen.tips/download/link/tugas-cooling-system
https://www.scribd.com/doc/240645274/Sistem-Pendingin-Pembangkit-A4
https://www.scribd.com/doc/123685321/SISTEM-PENDINGIN-UTAMA-PLTU-docx
https://www.scribd.com/doc/273620005/Mesin-Pendingin
https://www.scribd.com/doc/189465216/KONDENSOR-BY-NESYPRTW
Syamsuri, Hasan dkk. 2008. Sistem Refigerasi dan Tata Udara Jilid 2. Departemen Pendidikan Nasional