17 BAB III PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP) KAMOJANG 3MW 3.1 Gambaran Umum Geothermal adalah sebuah energi panas yang diambil dari dalam bumi. Energi ini diperoleh dalam bentuk uap atau air panas. (Pudjanarsa, A., Nursuhud, D., 2006). Pembangkit listrik adalah alat untuk mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik (kamus besar bahasa Indonesia). Pembangkit listrik tenaga panas bumi yaitu serangkaian alat yang berfungsi secara bersama untuk mengubah tenaga mekanis dari aliran uap panas bertekanan tinggi menjadi tenaga listrik dengan tetap memerhatikan material buangan yang dihasilkan. Proses pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi haruslah didahului dengan proses desain. Untuk mendesain proyek PLTP ini perlu diketahui kondisi sumber uap panas bumi tersebut, yaitu kondisi sumur produksi. Pada proyek PLTP Kamojang ini, kondisi sumur produksi yang ada sebagai berikut : No. ITEM SATUAN JUMLAH KANDUNGAN 1 P –LINE (Tekanan Pipa) Bar a 11.86 2 Temperatur o C 185.7 3 Electrical Conductivity Mic/cm 36.2 4 TDS (Total Dissolved Solid) ppm 137 5 pH (25 o C) 4.21 6 Clorida ppm <0.01 7 Sulphat (SO 4 ) ppm 1.65 8 Belerang (S) ppm 43.42 9 Bicarbonat (HCO 3 ) ppm 9.43 10 Natrium (Na) ppm - 11 Kalium (K) ppm - 12 Calsium (Ca) ppm -
25
Embed
Laporan Kerja Praktek Dimas Ardiansyah Halim I0407003 Bab 3
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
17
BAB III
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP)
KAMOJANG 3MW
3.1 Gambaran Umum
Geothermal adalah sebuah energi panas yang diambil dari dalam
bumi. Energi ini diperoleh dalam bentuk uap atau air panas. (Pudjanarsa,
A., Nursuhud, D., 2006). Pembangkit listrik adalah alat untuk mengubah
tenaga mekanis menjadi tenaga listrik (kamus besar bahasa Indonesia).
Pembangkit listrik tenaga panas bumi yaitu serangkaian alat yang
berfungsi secara bersama untuk mengubah tenaga mekanis dari aliran uap
panas bertekanan tinggi menjadi tenaga listrik dengan tetap memerhatikan
material buangan yang dihasilkan.
Proses pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
haruslah didahului dengan proses desain. Untuk mendesain proyek PLTP
ini perlu diketahui kondisi sumber uap panas bumi tersebut, yaitu kondisi
sumur produksi. Pada proyek PLTP Kamojang ini, kondisi sumur produksi
yang ada sebagai berikut :
No. ITEM SATUAN JUMLAH KANDUNGAN
1 P –LINE (Tekanan Pipa) Bar a 11.86
2 Temperatur oC 185.7
3 Electrical Conductivity Mic/cm 36.2
4 TDS (Total Dissolved Solid) ppm 137
5 pH (25 oC) 4.21
6 Clorida ppm <0.01
7 Sulphat (SO4) ppm 1.65
8 Belerang (S) ppm 43.42
9 Bicarbonat (HCO3) ppm 9.43
10 Natrium (Na) ppm -
11 Kalium (K) ppm -
12 Calsium (Ca) ppm -
18
13 Fluor (F) ppm 0.024
14 Amonia (NH4) ppm 2.57
15 Silica (SiO2) ppm 0.54
16 Besi Total (Fe) ppm 0.15
17 Boron (B) ppm 2.21
NCGs
1 CO2 mmol/100 mol cond. 317.96
2 H2S mmol/100 mol cond. 10.79
3 Gas Sisa mmol/100 mol cond. 7.02
4 CO2/H2S 29.47
5 CO2/Ton Steam Ton CO2/Ton Steam 0.0078
6 PCT Volume (%) % 0.34
7 PCT Berat (%) % 0.81
1 Steam Wetness % 0.0223
Tabel 3.1 Komposisi Hasil Analisis Kimia PLTP Unit IV Kamojang
(PGE, Tanggal 3 Maret 2009)
Komposisi kimia uap dari KMJ-68 diperkirakan sama dengan komposisi kimia tersebut diatas
karena lokasi sumur ini merupakan satu zona reservoir.
FLOW RATE (%) ton/j kg/s
1. Steam + Water 98 32.340,0 8,98
2. Gas (NCG) 2 660,0 0,18
Steam + Water + Gas 100 33.000,0 9,17
3. Air 0 - 0,00
4. Steam 99,98% 32.332,8 8,98
5. Water 0,02% 7,2 0,00
Steam + Water 100% 32.340,0 8,98
Tabel 3.2 Flow rate Hasil Analisis PLTP Unit IV Kamojang
(PGE, Tanggal 3 Maret 2009)
(Database BRDST, BPPT)
Dari data sumur produksi di atas, dapat diketahui bahwa
kandungan uap panas tersebut memiliki nilai tingkat kebasahan sebesar
0,0223 artinya kandungan fluida tersebut sebagian besar berada pada fase
gas, dan sebagian kecil berfase cair. Dapat dikelompokkan pada jenis
19
vapour-dominated. Kondisi flowrate yang ada yaitu 33.000 ton/jam. Yang
terdiri dari 98% kandungan uap dan air serta 2% non-condensable gas.
Dari data di atas, dibuatlah flow diagram yang fungsinya untuk
menggambarkan arah aliran uap panas tersebut. Flow diagram penting
dibuat agar desainer memiliki pegangan dalam mendesain alat-alat yang
diperlukan nantinya. Flow diagram yang digunakan sebagai berikut :
Gb. 3.1 Flow Diagram PLTP
Dari gambar flow diagram, terdapat nomor-nomor yang
menjelaskan kondisi uap panas yang akan melewati jalur desain tersebut.
No
Jalur KETERANGAN
1a Kondisi asli uap panas yang berasal dari sumur produksi.
1b Kondisi uap air diturunkan tekanannya agar dapat sesuai dengan alat yang
berupa separator dan alat-alat selanjutnya.
Penurunan tekanan ini menggunakan alat bantu PRV (Pressure Reducing
20
Valve) yang fungsi utamanya, yaitu menurunkan tekanan fluida.
2 Hasil keluaran dari alat separator. Separator berfungsi untuk memisahkan
fluida fase gas dengan fase cair. Diinginkan fluida keluaran dari separator
memiliki nilai kualitas mendekati 1. Artinya fluida dalam fase 100% gas.
3 Fluida panas yang berfase gas memasuki turbin uap. Uap panas yang
bertekanan tersebut dimaksudkan untuk memutar sudu turbin dengan
kecepatan tertentu. Dengan tekanan yang telah diturunkan (lihat kondisi
1.b), maka turbin dapat menghasilkan tenaga putaran. Yang nantinya
putaran tersebut, disalurkan pada generator untuk menghasilkan listrik.
4 Uap panas percabangan dari jalur utama kemudian digunakan untuk
membantu perputaran turbin atau dimanfaatkan dalam turbin.
5 Uap panas yang dicabangkan dari jalur utama kemudian dimasukkan ke
steam jet ejector. Uap panas yang dialirkan hanya kapasitas kecil saja yang
dimaksudkan untuk membantu dalam proses pemisahan non-condensable
gas pada steam jet ejector.
6 Fluida panas yang berfase gas telah kehilangan banyak tekanan sebagai
hasil dari menggerakkan sudu turbin. Temperaturnya pun mengalami
penurunan. Dari turbin, fluida tersebut menuju ke condenser dengan tujuan
untuk mengondensasi (peristiwa pengembunan). Diinginkan hasil dari
kondenser berupa fluida yang berfase cair (air). Sedangkan non-
condensable gas (ncg) akan menuju steam jet ejector dalam fase gas.
21
7 Air dari kondenser akan dipompakan menuju cooling tower. Digunakan
dua pompa dengan sistem kerja bergantian. Agar apabila ada salah satu
pompa yang rusak atau membutuhkan perawatan, sistem PLTP ini masih
dapat bekerja.
8 Air dipompakan menuju cooling tower. Sebelum sampai di cooling tower,
diinjeksikan senyawa kimia melalui chemical dosing system untuk
menghilangkan kuman-kuman penyakit. Sehingga air tersebut dapat bebas
dari kuman penyakit. Dari cooling tower, air tersebut dialirkan ke sumur
reinjeksi, ke kondenser dan ke auxillary cooling water pump (pompa air
pendingin tambahan).
9 Non-condensable gas (ncg) dari kondenser akan dialirkan dalam fase gas
menuju steam jet ejector. Hal ini dikarenakan (ncg) tidak dapat ikut
dikondensasikan dengan fluida gas sebelumnya menjadi air.
10 Uap panas non-condensable gas (ncg) sisa yang telah dimanfaatkan pada
turbin, dimasukan pada ejector condenser.
11 Merupakan hasil keluaran dari steam jet ejector. Dimana alat ini
menggunakan campuran ncg dan uap panas berfase gas yang berasal dari
separator pertama untuk menghasilkan campuran gas dan uap air.
(Suwandaru, RB, 2006, Pertamina)
12 Air yang terkondensasi hasil dari ejector condenser. Dimasukkan ke dalam
kondenser sebagai bantuan dalam proses kondensasi.
22
13a Non-condensable gas yang dikeluarkan sebagai hasil dari poses kondensasi
uap panas pada ejector kondenser.
13b Saluran yang dalam kondisi kerja selalu ditutup dengan menggunakan gate
valve normally closed (NC). Namun, dimaksudkan untuk menyalurkan
non-condensable gas dari ejector condenser menuju liquid ring vacuum
pump. Gate valve dibuka saat diperlukan saja.
13c Saluran yang berfungsi menyalurkan sisa non-condensable gas (ncg) dari
separator menuju cooling tower agar dapat disirkulasi kembali untuk
diproses pada ejector condenser.
14 Air dari cooling tower sebagian besar dialirkan untuk membantu dalam
proses pendinginan pada kondenser dan ejector kondenser. Air yang keluar
dari cooling water ini, memiliki tekanan dan temperatur pada suhu kamar,
yaitu 1 atm dan 30 0C.
15 Air mengalir menuju kondenser dengan tujuan membantu proses
kondensasi. Pada proses kondensasi tersebut diperlukan laju aliran air yang
cukup besar.
16 Air mengalir menuju pompa air pendingin tambahan. Air tersebut juga
memiliki propertis seperti propertis pada suhu kamar.
17 Saluran yang dalam kondisi kerja selalu ditutup dengan menggunakan gate
valve normally closed (NC). Namun merupakan saluran air yang
dipompakan dari cooling tower yang digunakan untuk mengisi liquid ring
vacuum pump. Gate valve dibuka saat diperlukan saja.
23
18 Air yang dipompakan dari cooling tower untuk membantu
mengondensasikan uap panas non-condensable gas (ncg) pada ejector
condenser.
19 Air yang terkondensasi hasil dari separator. Dimasukkan ke dalam
kondenser sebagai bantuan dalam proses kondensasi
Tabel 3.3 Keterangan Flow Diagram
3.2 Perhitungan Heat and Mass Balance
Kemudian dilakukan perhitungan heat & mass balance, dengan
tujuan untuk mengetahui kondisi tiap bagian flow diagram. Baik berupa
propertis tekanan maupun temperatur serta aliran massa. Untuk
mengetahui jenis dan spesifikasi equipment, maka perlu dilakukan
penghitungan heat and mass balance. Dengan melakukan penghitungan
ini, didapatkan kondisi aliran uap panas yang akan melewati equipment
tersebut. Kondisi atau propertis yang dicari yaitu temperatur, tekanan dan
flow rate dari uap panas tersebut. Juga perlu diperhitungkan adanya
perubahan wujud zat dari gas ke cair. Hal ini berpengaruh tehadap flow
rate yang terjadi.
Untuk memulai penghitungan, perlu diambil sampel pada
sumur produksi yang akan dimanfaatkan. Dari data sampel pada tabel 3.1
dan tabel 3.2, dapat diketahui sebagai berikut :
24
(3.3)
(3.4)
(3.5)
No. ITEM SATUAN JUMLAH KANDUNGAN
1 P –LINE (Tekanan Pipa) Bar a 11,86
2 Temperatur oC 185,7
3 Flowrate Steam + water + gas kg/s 9,17
4 Steam wetness % 0,0223
Tabel 3.4 Keadaan sumur produksi
Dari data di atas, dicari kondisi fluida di beberapa tempat sesuai
dengan gambaran flow diagram sebagai berikut:
Pada separator
P1b =P2 = Pseparator
Kualitas uap sebelum masuk separator = 0,977.
Asumsi kualitas uap yang keluar dari separator = 0,99.
Untuk mencari mass flowrate yang keluar dari separator :
Pada Turbine
Isentropic efficiency pada turbine :
Mass flowrate uap panas yang masuk ke turbin :
Kerja turbin yang dihasilkan yaitu :
(3.1)
(3.2)
25
(3.6)
(3.7)
(3.8)
(3.9)
(3.10)
(3.11)
(3.12)
Kerja yang dihasilkan generator :
Efisiensi turbin diasumsikan sebesar 0.85 dan efisiensi generator
diasumsikan sebesar 0.75. (Suwandaru, RB, 2006, Pertamina)
Kondenser
Dimana = Kondenser heat load (kJ);
= Entalpi pada titik 6 setelah iterasi dengan Pcon,x
= Mass flowrate pada kondisi 3 setelah dikurangi aliran
massa steam ejector.
Mass flowrate dari cooling water untuk kondenser :