2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019 ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak) ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online) W.Djoko Yudisworo 1 , Junial Heri 2 : Proses Isolasi Dan Normalisasi Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw www.conference.upstegal.ac.id PROSES ISOLASI DAN NORMALISASI PERBAIKAN LOW PRESSURE FEED WATER HEATER PLTU CIREBON 1 X 660 MW W.Djoko Yudisworo 1 , Junial Heri 2 1 Prodi Teknik Mesin Untag Cirebon *[email protected]ARTICLE INFO ABSTRACT Article History: Received Accepted Available online PT. Cirebon Power Services (CPS) merupakan anak perusahaan dari PT Cirebon Electric Power (CEP) sebagai pemilik (Owner) PLTU Cirebon 1x 660 MW. PT Cirebon Electric Power (CEP) sendiri terbentuk dari 4 investor asing (shared holder) yang menanam saham untuk pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) di daerah cirebon yaitu terdiri dari MARUBENI dari Jepang (32,5%) , KOMIPO dari Korea (27,5 %) , SAMTAN dari Korea (20%) ,dan INDIKA ENERGY dari Indonesia(20%) . PT Cirebon Power Services (CPS) salah satu perusahaan pengoperasian pembangkit listrik di Indonesia yang terletak di desa Kanci Kulon Kecamatan Astana Japura Kabupaten Cirebon Provinsi Jawa Barat. Masyarakat umum biasanya menyebut dengan PLTU Cirebon. Di PLTU Cirebon pada sistem kondensat (condensate sytem) air kondensat dipasok dari hotweell bersumber di kondensor menuju deaerator dibantu oleh Condensate Operation Pump (COP) dan Condensate Booster Pump (CBP) mengalir menuju sisi tube Low Pressure Feed Water Heater. Suatu penukar panas dimana media pemanas yaitu dari uap diambil dan di sadap (extraction) dari turbin bertekanan rendah (Low Pressure Turbine) mengalir pada sisi shell, uap dan memanaskan air kondensat yang mengalir di dalam sisi pipa (tube). Low Pressure Feed Water # 1A dan B horizontal terhubung dan dipasang di dekat kondensor langsung. Low Pressure Feed Water # 1 pemanas saluran pendingin terpisah dan dipasang didepan Low Pressure Feed Water # 1 . Low Pressure Feed Water # 2, 3 dan 4 dipasang sebagai pemanas tunggal. Aliran uap ke shell dipasok ke pemanas bawah dan ventilasi shell terhubung ke kondensator. Ada empat (4) low pressure feed water heater yang disediakan di jalur antara Condensate Booster Pump (CBP) & Deaerator. Low pressure feed water heater No 1A, 1B terletak di dekat kondensor untuk memperpendek panjang garis uap ekstraksi besar dan mengurangi luas bangunan turbin. Pendingin menguras terletak eksternal untuk pemanas. HEI standar untuk pemanas air umpan tertutup dan berbentuk horisontal, shell tunggal, jenis U-tube. Total penurunan tekanan di semua pemanas air umpan Low pressure feed water heater pada 4 kg/cm 2 .Low pressure feed water heater dirancang untuk terus beroperasi tanpa adanya getaran atau keadaan tidak normal lainnya karena; a) Terus beroperasi dari semua feed water heater pada beban penuh (full load). b) Perubahan mendadak dalam aliran, suhu dan tekanan karena perubahan beban pabrik. Keywords: low pressure feed water heater
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
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
PROSES ISOLASI DAN NORMALISASI PERBAIKAN LOW PRESSURE FEED
WATER HEATER PLTU CIREBON 1 X 660 MW
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2 1 Prodi Teknik Mesin Untag Cirebon *[email protected]
ARTICLE INFO ABSTRACT
Article History: Received Accepted Available online
PT. Cirebon Power Services (CPS) merupakan anak perusahaan
dari PT Cirebon Electric Power (CEP) sebagai pemilik (Owner) PLTU Cirebon 1x 660 MW. PT Cirebon Electric Power (CEP) sendiri
terbentuk dari 4 investor asing (shared holder) yang menanam saham
untuk pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) di daerah
cirebon yaitu terdiri dari MARUBENI dari Jepang (32,5%) , KOMIPO
dari Korea (27,5 %) , SAMTAN dari Korea (20%) ,dan INDIKA
ENERGY dari Indonesia(20%) . PT Cirebon Power Services (CPS) salah
satu perusahaan pengoperasian pembangkit listrik di Indonesia yang
terletak di desa Kanci Kulon Kecamatan Astana Japura Kabupaten
Cirebon Provinsi Jawa Barat. Masyarakat umum biasanya menyebut
dengan PLTU Cirebon.
Di PLTU Cirebon pada sistem kondensat (condensate sytem) air kondensat dipasok dari hotweell bersumber di kondensor menuju
deaerator dibantu oleh Condensate Operation Pump (COP) dan
Condensate Booster Pump (CBP) mengalir menuju sisi tube Low
Pressure Feed Water Heater. Suatu penukar panas dimana media
pemanas yaitu dari uap diambil dan di sadap (extraction) dari turbin
bertekanan rendah (Low Pressure Turbine) mengalir pada sisi shell, uap
dan memanaskan air kondensat yang mengalir di dalam sisi pipa (tube).
Low Pressure Feed Water # 1A dan B horizontal terhubung dan dipasang
di dekat kondensor langsung. Low Pressure Feed Water # 1 pemanas
saluran pendingin terpisah dan dipasang didepan Low Pressure Feed
Water # 1 . Low Pressure Feed Water # 2, 3 dan 4 dipasang sebagai pemanas tunggal. Aliran uap ke shell dipasok ke pemanas bawah dan
ventilasi shell terhubung ke kondensator.
Ada empat (4) low pressure feed water heater yang disediakan
di jalur antara Condensate Booster Pump (CBP) & Deaerator. Low
pressure feed water heater No 1A, 1B terletak di dekat kondensor untuk
memperpendek panjang garis uap ekstraksi besar dan mengurangi luas
bangunan turbin. Pendingin menguras terletak eksternal untuk pemanas.
HEI standar untuk pemanas air umpan tertutup dan berbentuk horisontal,
shell tunggal, jenis U-tube. Total penurunan tekanan di semua pemanas
air umpan Low pressure feed water heater pada 4 kg/cm2.Low pressure
feed water heater dirancang untuk terus beroperasi tanpa adanya getaran
atau keadaan tidak normal lainnya karena; a) Terus beroperasi dari semua feed water heater pada beban penuh (full
load).
b) Perubahan mendadak dalam aliran, suhu dan tekanan karena
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
I. PENDAHULUAN
1.1 PT CIREBON POWER SERVICES
1.1.1 Gambaran Umum Perusahaan PT. Cirebon Power Services (CPS)
merupakan anak perusahaan dari PT Cirebon
Electric Power (CEP) sebagai pemilik (Owner) PLTU Cirebon 1x 660 MW. PT Cirebon Electric Power (CEP) sendiri terbentuk dari 4
investor asing (shared holder) yang menanam saham untuk pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) di daerah cirebon yaitu terdiri dari MARUBENI dari Jepang (32,5%) , KOMIPO dari Korea (27,5 %) , SAMTAN dari Korea (20%) ,dan INDIKA ENERGY dari Indonesia(20%) . PT Cirebon Power Services (CPS) salah satu perusahaan pengoperasian
pembangkit listrik di Indonesia yang terletak di desa Kanci Kulon Kecamatan Astana Japura Kabupaten Cirebon Provinsi Jawa Barat. Masyarakat umum biasanya menyebut dengan PLTU Cirebon.
PT. Cirebon Power Services (CPS) merupakan perusahaan yang lahir karena adanya kebijakan pemerintah mengenai energi mengenai proyek pembangkit listrik 10.000 MW untuk menangani kekurangan listrik di
Indonesia terutama Pulau Jawa , Madura dan Bali serta merupakan Perusahaan Produksi Listrik Sendiri atau sering dikenal istilah IPP
(Independent Power Producer) dimana PLN yang membeli listrik yang di produksi PLTU Cirebon kemudian PLN yang mengatur kebutuhan listrik ke konsumen sesuai kontrak yang disepakati. PT Cirebon Power Services (CPS) beralamat di Jalan Raya Cirebon - Tegal KM 8,5 Astanajapura, Kanci Kulon Kabupaten Cirebon Jawa Barat. Perusahaan ini berdiri pada tanggal 15 Februari 2010.
PT. Cirebon Power Services adalah perusahaan yang bergerak untuk sisi
pengoperasian (operational) dan perawatan
(maintenance) pembangkit listrik tenaga uap didaerah Cirebon. Ada sekitar 200 karyawan yang berada dibawah naungan PT. Cirebon Power Services (CPS). PLTU Cirebon menghasilkan listrik sebesar 660 MW yang akan disalurkan melalui PLN ke wilayah Jawa-Bali melalui Gardu Induk Sunyaragi Cirebon dan Gardu Induk Brebes.
Visi dari PT. Cirebon Power Services (CPS) adalah menjadi perusahaan pembangkit
listrik terbaik di Indonesia (The Best Power
Company in Indonesia) dan misinya yaitu biaya efektif dan pengoperasian dengan lingkungan
Performance & Prosperity. PLTU Cirebon 1 x 660 MW mulai
beroperasi secara komersil (COD/ Commercial
Operation Date) pada tanggal 27 Juli 2012 dimana proses konstruksi berlangsung kurang
lebih 5 tahun dari penandatangan Kontrak EPC tanggal 1 September 2007.
Gambar 1.1
Peta Letak-letak Pembangkit Besar di Jawa dan Bali
1.1.2 Gambaran Khusus
Kebutuhan energi di Indonesia terutama listrik terus bertambah tetapi tidak di imbangi jumlah pembangkit listrik yang ada. Oleh karena itu pembangkit listrik tenaga uap menjadi solusi untuk mengatasi kebutuhan listrik di Indonesia. Pada dasarnya semua pembangkit mengubah energi dari satu bentuk
ke bentuk lainnya (conversion energy). Didalam
unit pembangkit thermal terjadi konversi energi
dari energi panas (thermal) menjadi energi mekanik dan kemudian menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan selanjutnya disalurkan melalui sistem transmisi ke pelanggan. Lebih dari 70% listrik yang dibangkitkan oleh PLN dihasilkan dari unit
pembangkit thermal.
Unit pembangkit thermal terdiri dari beberapa jenis, yaitu :
1. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) 2. PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas) 3. PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas-
Uap)
4. PLTPB (Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi)
Pada pembangkit listrik tenaga uap
mengunakan siklus tertutup (close cycle), artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus rankine yaitu dimana air pada siklus 1 dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1 = s2 masuk ke boiler dengan tekanan yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi boiler menyerap panas sedangkan kondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi super panas s3 = s4 dan keluaran dari
turbin berbentuk uap jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke turbin sama dengan laju aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan menggunakan diagram T–S.
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
Menurut Hukum Pertama Termodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu proses siklus adalah sama dengan jumlah perpindahan kalor pada fluida kerja selama proses siklus tersebut berlangsung. Jadi untuk proses Siklus 1 – 2 – 2’ – 3 – 3’ – 4 – 1
Dalam kenyataan siklus sistem turbin uap menyimpang dari siklus ideal yaitu siklus rankine karena faktor dibawah ini :
1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya.
2. Kerugian tekanan dalam ketel uap. 3. Kerugian energi didalam turbin karena
adanya gesekan pada fluida kerja dan bagian-bagian dari turbin. Dan siklus rankine yang berlaku di PLTU
Cirebon 1 x 660 MW yaitu siklus rankine
reheater superheater karena uap panas lanjut
(superheated) dari boiler masuk turbin pertama
yang disebut dengan HP (High Pressure) turbin kemuadian keluaran uap akan dipanaskan
kembali oleh reheater di boiler untuk kemudian dikembalikan kembali untuk memutar turbin IP
(Intermediate Pressure) dan terakhir uap masuk
ke LP (Low Pressure) turbin kemudian bersirkulasi menjadi air dan di proses kembali menjadi uap yang akan memutar turbin. Pemanfaatan reheater untuk meningkatkan
efisiensi pembangkit listrik tersebut.
Gambar 1.3
Siklus rankine reheater superheater
PLTU menggunakan fluida kerja air uap yang bersirkulasi secara tertutup. Siklus tertutup artinya menggunakan fluida yang sama secara berulang-ulang. Urutan sirkulasinya secara
singkat adalah sebagai berikut : Pertama air diisikan ke boiler hingga mengisi
penuh seluruh luas permukaan pemindah panas. Didalam boiler air ini dipanaskan dengan gas
panas hasil pembakaran bahan bakar dengan
udara sehingga berubah menjadi uap. Kedua, uap hasil produksi boiler dengan
tekanan dan temperatur tertentu diarahkan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan daya mekanik berupa putaran. Generator yang dikopel langsung dengan turbin berputar menghasilkan energi listrik sebagai hasil dari perputaran medan magnet dalam kumparan.
Ketiga, uap bekas keluar turbin masuk ke kondensor untuk didinginkan dengan airpendingin sehingga berubah kembali menjadi
air. Air kondensat hasil kondensasi uap kemudian digunakan lagi sebagai air pengisi boiler. Demikian siklus air uap sebagai fluida kerja ini berlangsung secara berulang-ulang dan terus menerus.
Gambar 1.4
Siklus Sederhana PLTU Adapun sisa uap pada turbin akan
dikondensasikan di kondenser untuk
dimanfaatkan lagi pada siklus tersebut. Setelah uap turbin terkondensasi maka air kondensat tersebut akan dipompakan menuju pemanas air
pengisi (feed water heater) untuk dilakukan pemanasan awal air
kondensate dengan memanfaatkan uap
ekstraksi dari turbin sebelum masuk kedalam
boiler. Proses ini terjadi terus menerus sehingga membentuk sebuah siklus tertutup.
Pada penjelasan tentang siklus diatas telah
disebutkan bahwa air sebelum masuk kedalam
boiler akan dipanaskan terlebih dahulu di
feedwater heater. Pemanasan awal air pengisi
boiler ini bertujuan untuk meningkatkan efisiensi
thermal dari siklus pembangkit secara keseluruhan.
Feedwater heater adalah sejenis penukar
kalor (heat exchanger) yang dapat dibedakan
menjadi dua macam yaitu closed dan open
feedwater heater. Closed feedwater heater
contohnya yaitu shell and tube heat exchager yang diklasifikasikan menjadi dua macam di PLTU
yaitu LPH (Low Pressure Heater) dan HPH (High
Pressure Heater). LPH dan HPH memiliki fungsi
utama yang sama yaitu memanaskan air sebelum
masuk boiler agar kerja boiler tidak terlalu berat
sehingga tidak membutuhkan bahan bakar lebih
banyak atau dengan kata lain akan meningkatkan
efisiensi siklus secara keseluruhan. Yang
membedakan antara LPH dengan HPH adalah
ekstraksi uapnya, untuk uap ekstraksi pada LPH
berasal dari LP (Low Pressure) turbin sedangkan pada HPH ekstraksi uapnya berasal dari HP (High
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
Pressure) turbin dan IP (Intermediate Pressure)
turbin. Sedangkan open feedwater heater contoh di PLTU yaitu deaerator merupakan pemanas dengan
kontak langsung dimana diberi pemanas berupa
uap ke air pengisi (heat exchanger direct contact
type) serta berfungsi untuk memanaskan air setelah
dari LPH dan memisahkan antara oksigen dengan
air. Pada PLTU Cirebon terdapat delapan buah
feedwater heater yaitu empat buah LPH(Low
Pressure Heater), tiga buah HPH(High Pressure
Heater), dan sebuah deaerator. Jika kerusakan
terjadi pada sebuah LPH maupun HPH maka akan
menyebabkan turunnya efisiensi dari siklus secara
keseluruhan. Seperti yang telah terjadi pada PLTU Cirebon, telah terjadi kerusakan pada sisi air
kondensat pada tube Low Pressure Feedwater
Heater 3 dimana dapat di lihat pada gambar dan
trending data di bawah ini.
Gambar 1.5
Condensate System PLTU Cirebon
Gambar 1.6 Trending Abnormal Feed Water Heater PLTU Cirebon
Dari trending data di atas, dapat di
jelaskan secara aktual pada unit PLTU Cirebon
berbeban 100% (full load) atau sekitar 660 MW,
level air disisi shell feed water heater 3 yang
berupa uap ekstraksi yang terkondensasi menjadi
air secara cepat terisi air serta mendapat air dari kondensasi dari shell feed water heater 4,
kemungkinan besar ada pipa (tube) yang bocor di
dalam Low Pressure Feedwater Heater 3 tersebut
karena katup pengontrol level (Level Control Valve
Cascade Drain) dari membuang isi air dari Low
Pressure Feedwater Heater 3 menuju Low
Pressure Feedwater Heater 2 sudah 100%
membuka, tetapi tidak dapat mengatasi level air kondensat di dalam Low Pressure Feedwater
Heater 3 yang semakin bertambah sehingga
Emergency Drain Valve Low Pressure Feedwater
Heater 3 yang menuju kondensor membuka
mengkonvensasi level air di dalam Low Pressure
Feedwater Heater 3, itu sangat merugikan karena
aliran air kondensate dari Condensate Operation
Pump akan berkurang menuju Dearator, dan Level
Control Valve Full Load yang menuju Feed Water
Tank akan terus membuka mengejar perbandingan
air yang masuk ke dearator dan keluar dari
dearator sebagai proses selanjutnya di dalam PLTU Cirebon, serta tekanan vakum pada
kondensor juga akan berkurang karena air
kondensat yang sudah panas masuk ke kondensor
mengurangi kevakuman kondensor berakibat kerja
turbin dan boiler semakin berat.
Apabila terjadi seperti itu maka harus di
lakukan pengecekan ataupun perbaikan pada Low
Pressure Feedwater Heater 3 tersebut, dimana
pihak operator melaporkan (defect) keadaan
tersebut, kemudian membuat Work Order (WO) ke
pihak Pemeliharaan dan Perbaikan (Maintenace) dan di perlukan suatu ijin kerja serta prosedur
mengisolasi jika akan melakukan pengecekan
maupun perbaikan dan normalisasi jika sudah
dilakukan perbaikan pada Low Pressure
Feedwater Heater 3 tersebut.
1.2.Tujuan Penulisan a. Untuk mempelajari proses-proses yang
terjadi pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap terutama di PLTU Cirebon.
b. Untuk memperoleh pengalaman operasional dari suatu industri Pembangkit Listrik Tenaga Uap di Cirebon dalam penerapan, rekayasa, dan ilmu pengetahuan dan teknologi.
c. Mengetahui ijin kerja (Permit To Work) yang berlaku di PLTU Cirebon.
d. Untuk mengetahui prosedure proses isolasi dan normalisasi dalam inspeksi
dan Perbaikan Low Pressure Feed Water
Heater 3 di PLTU Cirebon. e. Mengetahui dampak dan bahaya yang
di timbukan dalam proses isolasi dan normalisasi dalam pengecekan dan
Perbaikan Low Pressure Feed Water
Heater 3 di PLTU Cirebon.
1.3.Ruang Lingkup Ruang lingkup dari laporan ini membahas
rencana kerja sesuai prosedur dan pemecahan masalah diantaranya yaitu
1. Pengambilan data Low Pressure Feed
Water 3 pada beban maksimal (Full
Load) pada kondisi normal, abnormal, bypass, isolasi, normalisasi.
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
2. Melakukan pembelajaran tentang
spesifikasi dan komponen-komponen
apa sajakah yang penting pada Low
Pressure Feed Water Heater 3 serta fungsinya.
3. Prosedure ijin kerja (Permit To Work) yang berlaku.
4. Melakukan proses isolasi dan
normalisasi pada Low Pressure Feed
Water Heater 3 tersebut.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
2.1.2 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap
(PLTU)
Pada dasarnya prinsip pembangkit listrik
tenaga uap adalah dengan memanfaatkan energi potensial panas dari uap air untuk memutar turbin uap yaitu merubah energi potensial panas uap menjadi energi mekanik berupa putaran, turbin akan memutar generator yang kemudian menghasilkan energi listrik.
Konversi energi pada PLTU ini menggunakan prinsip kesetimbangan energi yang dirumuskan oleh rankine, diagram rankine luas digunakan dalam pembangkitan energi listrik yang
menggunakan media steam/uap sebagai fluida kerjanya. Diagram rankine ini terdiri dari beberapa tahapan yang dijelaskan dalam gambar berikut.
Gambar 2.1
Diagram T-S Supercritical Rankine Diagram Dari gambaran diatas dapat dijelaskan
siklus fluida dan energi yang terjadi yaitu sebagai berikut:
1) Air akan dipompa dengan memberikan tekanan tertentu menuju kedalam boiler.
2) Air akan dipanaskan dan dirubah fasanya
menjadi uap lanjut (superheated steam) dalam boiler dengan proses penyerapan energi panas dari bahan bakar.
3) Uap Lanjut (Superheated steam) yang terbentuk akan dialirkan menuju turbin, energi potensial panas dan tekanan steam ini akan berpotongan dengan sudu-sudu turbin dan akan terekspansi sehingga menimbulkan energi kinetik untuk memutar poros turbin.
4) Uap yang terekspansi akan berubah fasa kembali dalam kondenser, dan panas yang
tersisa akan dibuang melalui cooling tower.
5) Uap yang telah berubah fasa kembali
menjadi air akan dialirkan kembali oleh pompa menuju boiler.
2.1.2.Proses Air dan Uap di PLTU Cirebon
Gambar 2.2
Siklus air dan uap pada PLTU Cirebon
Urutan dari air menjadi uap di PLTU
Cirebon ini dapat diuraikan secara sederhana sebagai berikut :
1. Pertama–tama air laut dialirkan dan
mengalami proses secara kimia (chemical
water treatment) yang telah memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai air demin untuk di jadikan uap di dalam boiler.
2. Air demin dipompakan ke tangki air
pengisian awal atau dikenal hotwell di
kondensor dengan bantuan demin pump, kemudian air pengisi alirkan dengan
bantuan Condensat Operation Pump (COP) ke
Gland Steam Condensor (GSC) air pengisi dipanaskan dengan memanfaatkan panas
dari Seal Steam Turbine , kemudian air kondensat dianalisa dan diinjekan bahan kimia seperti amonia untuk mengetahui
kandungan koduktiviti di Condensat Polishing
Plant (CPP) dan air dari CPP akan di
alirkan kembali dengan Condesate Booster
Pump (CBP) menuju Drain Cooler air pengisi dipanaskan dengan memanfaatkan panas
dari buangan uap (drain steam)yang menuju kondensor , air kembali mengalir dan
dipanaskan menuju Low Pressure Heater 1
(LPH 1), mengalir menuju Low Pressure
Heater 2 (LPH 2), mengalir menuju Low
Pressure Heater 3 (LPH), mengalir menuju
Low Pressure Heater 4 (LPH 4) dengan media pemanasnya yaitu uap air ekstraksi yang di
sadap dari turbin (extraction steam) melaui
media heat exchanger shell and tube, kemudian
air kondensat ini mengalir ke Dearator, di PLTU Cirebon siklus air kondensat ini di
sebut Condensate System.
Dearator ini berfungsi untuk memisahkan gas-gas yang terkandung di dalam air yang tidak dibutuhkan untuk air boiler seperti oksigen yang terlarut di dalamnya. Dalam hal
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
ini cara yang dipergunakan untuk mengeluarkan gas- gas tersebut yaitu dengan cara menaikan temperatur air hingga mencapai titik didih dengan mengalirkan uap ekstraksi yang berlawanan arah dengan aliran pengisian yang jatuh melalui kisi- kisi, sehingga gas yang ada di dalam air akan ikut tercampur bersama uap yang bertekanan kemudian dikeluarkan ke
udara secara kontinyu dengan aliran yang tidak begitu besar.
Air dari Dearator akan mengalir secara
grafitasi menuju Feed Water Tank (FWT). Sebelum masuk ke boiler, air pengisi
dipompakan ke Economizer melalui Boiler Feed
Pump (BFP) baik dari Boiler Feed Pump Motor (BFPM) yang digerakan motor listrik maupun
Boiler Feed Pump Turbine (BFPT) yang digerakan turbin dimana turbin tersebut di
gerakan dari uap ekstraksi juga. Air pengisi terlebih dahulu mengalami proses pemanasan kembali pada alat pemanas separti halnya di
Low Pressure Heater tetapi dengan tekanan tinggi
HPH (High Pressure Heater) 6, HPH
3. (High Pressure Heater) 7, HPH (High Pressure
Heater) 8, media panas yang digunakan
ialah uap dari turbin (extraction steam) untuk efisiensi agar kerja boiler tidak terlalu berat dan hemat bahan bakar serta mengurangi
thermal stress. di PLTU Cirebon siklus air
pengisi ini di sebut Feedwater System. Setelah
masuk HPH air masuk ke Economizer dimana air pengisi akan di panaskan melalui gas bekas pembakaran dari boiler yang dibuang menuju cerobong.
4. Air pengisi dari Economizer masuk ke boiler, terjadi proses pemanasan air dari panas yang berasal dari ruang bakar, sehingga menyebabkan temperatur naik menyebabkan perubahan berat jenis dari air menjadi uap. Uap air tersebut akan naik ke atas yang dipengaruhi pengisian air yang
baru dari bawah pipa dan ini merupakan sirkulasi alami perbedaan berat jenis.
5. Untuk memisahkan antara uap terdapat separator, butir- butir air, dan campuran uap dan air di sirkulasikan dan dipanaskan kembali dalam boiler, tetapi di PLTU
Cirebon menggunakan boiler once trough dimana air pengisi yang masuk ke boiler sama dengan uap yang keluar dari boiler pada beban diatas 30%, uap yang naik
dialirkan ke pemanas uap lanjut (superheater) yang ditempatkan di atas ruang bakar.
6. Uap basah yang keluar dari separator mula–mula masuk menuju ke pipa–pipa
penggantung bagian belakang atau Low Temperature Superheater (LTSH) dan
mengalir ke pipa pengumpul superheater
(Division Panel), selanjutnya ke superheater bagian depan lalu melalui pipa saluran,
yaitu saluran pipa superheater terakhir (Final
Superheater) dari memanfaatkan gas buang dari boiler dngan perpindahan panas secara
konveksi. Uap keluar dari Final Superheater ini dengan temperatur 560˚ C dan tekanan sekitar 250 Kg/Cm2 kemudian uap baru disalurkan ke Turbin setelah melalui
proses Main Stop Valve (MSV). 7. Sebelum masuk ke turbin, uap mengalir
melalui Main Stop Valve (MSV) pada saluran uap yang ditempatkan dekat Turbin dan kemudian menuju ruang uap. Di ruang uap ini jumlah aliran uap yang masuk ke Turbin dapat diatur oleh empat
buah katup regulasi (Control Valve) yang mengatur jumlah aliran yang dibutuhkan oleh turbin. Energi tersebut dimanfaatkan
untuk memutar sudu- sudu turbin tekanan
tinggi (High Pressure Turbine),
8. Setelah mengalami ekspansi uap dipanaskan kembali ke boiler melalui pipa
Reheater dan uap tersebut masuk ke turbin
tekanan sedang (Intermediate Turbine) dan
masuk ke turbin tekanan rendah (Low
Pressure Turbine) pada sudu tingkat terakhir
kondisi uap sudah mempunyai tekanan dan
temperatur yang cukup rendah atau disebut
sebagai uap bekas yang dimanfaatkan sebagai
air pengisi ketel kembali.
9. Uap bekas yang masuk ke kondensor
dikondensasikan kembali dengan bantuan air
laut, sehingga uap bekas tersebut akan
mengembun menjadi air kondensat dan
dikumpulkan ke Hotwell yang ditempatkan dibawah kondensor begitu selanjutnya siklus
yang terjadi.
Dari uraian di atas disimpulkan bahwa
aliran uap dan air pada PLTU Cirebon dapat
dikatakan suatu aliran siklus tertutup, tetapi tidak
semua air dan uap dapat dimanfaatkan seratus
persen, karena pada instalasi perpipaan mungkin
terdapat kebocoran atau kehilangan karena
penguapan-penguapan dan untuk menjaga agar
jangan sampai terjadi kekurangan air, maka
penambahan air dapat dilakukan secara kontinyu
yang suplainya diperoleh dari sistem tersebut dengan bantuan pompa air dari tangki air demin ke
hotwell kondensor.
2.1.3 Komponen Utama Pembangkit Listrik
Tenaga Uap
1. Boiler
Boiler atau ketel uap atau disebut dengan
pembangkit uap (steam generator) adalah
suatu bejana atau wadah yang di
dalamnya berisi air atau fluida lain untuk
dipanaskan atau berfungsi untuk merubah
air menjadi uap.
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
Gambar 2.3 Boiler Lancashire
Gambar 2.4 Boiler pipa air vertical
2. Turbin Uap
Gambar 2.5
Turbin pada PLTU Cirebon
Gambar 2.6
Rotor Turbin
Gambar 2.7
Rotor Turbin 1 Silinder
Gambar 2.8
Turbin PLTU Cirebon
3. Generator
Gambar 2.9 Generator
4. Kondensor
Gambar 2.10. Kondensor
5. Pompa Air Pengisi (Boiler Feed Pump)
Gambar 2.10 Pompa Air
2.2. Penukar Panas (Heat Exchanger)
2.2.1 Pengertian Penukar Panas (Heat
Exchanger)
Penukar panas atau dalam istilah heat
exchanger (HE), adalah suatu alat yang berfungsi
sebagai pemanas dimana terjadi perpindahan panas
dari suatu fluida yang temperaturnya lebih tinggi
ke fluida yang temperaturnya lebih rendah.
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw
www.conference.upstegal.ac.id
Biasanya pada PLTU di gunakan untuk
memanaskan air pengisi sebelum masuk ke boiler dengan media pemanas yang dipakai adalah
(extraction steam) ataupun untuk mendinginkan
lube oil turbin dengan media air demin. Penukar
panas dapat memindahkan panas dari satu sistem
ke sistem yang lain tanpa terjadi perpindahan
massa dari dari sistem satu ke sistem lainnya.
Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar
perpindahan panas dapat berlangsung secara
efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya
kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang
memisahkannya maupun keduanya bercampur
langsung begitu saja. Adapun tujuan perpindahan panas antara lain:
1. Memanaskan : Menaikkan suhu dan merubah
fase (menguapkan, melarutkan, melelehkan)
serta mempertahan suhu proses (memberi
panas proses yang membutuhkan- endhoterm).
2. Mendinginkan : Menurunkan suhu dan
merubah fase (mengembunkan, membekukan)
serta mempertahan suhu proses (mengambil
panas proses yang menghasilkan panas –
eksotherm).
Proses perpindahan panas tersebut dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung,
maksudnya yaitu :
1. Alat penukar panas kontak langsung(direct
contact), pada alat ini fluida yang panas akan
bercampur secara langsung dengan fluida
dingin dengan tanpa adanya pemisah dalam
suatu bejana atau ruangan, misalnya ejector,
daerator dan lain-lain.
2. Alat penukar panas kontak tak langsung ,pada
alat ini fluida panas tidak berhubungan
langsung (indirect contact) dengan fluida
dingin. Jadi proses perpindahan panasnya itu mempunyai media perantara, seperti pipa,
plat, atau peralatan jenis lainnya. Misalnya
kondensor, ekonomiser, air preheater,
pemanas air pengisi (feed water heater) pada
pltu dan lain-lain.
2.2.2. Prinsip Kerja Penukar Panas (Heat
Exchanger)
2.2.2.1 Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan
Panas
Panas adalah salah satu bentuk energi yang
dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat
lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses,
panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan
suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi
kimia dan kelistrikan. Pada umumnya perpindahan
panas dapat berlangsung melalui tiga cara yaitu
secara konduksi, konveksi, dan radiasi.
a. Konduksi atau hantaran
Merupakan perpindahan panas antara
molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti
oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara
fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda
yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-
getaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan
kepada molekul di sekelilingnya sehingga
menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan
memberikan panas.
Panas dipindahan sebagai energi kinetik dari
suatu molekul ke molekul lainnya, tanpa molekul
tersebut berpindah tempat. Cara ini nyata sekali
pada zat padat.
Daya hantar panas konduksi (k) tiap zat
berbeda-beda. Daya hantar tinggi disebut penghantar panas (konduktor panas) dan yang
rendah adalah penyekat panas ( isolator panas ).
Q = k * A * (T1-T2) / X
A : luas bidang perpindahan panas
X : Panjang jalan perpindahan panas (tebal)
q : panas yang dipindahkan
k : daya hantar konduktor
a. Konveksi atau aliran
Perpindahan panas dari suatu zat ke zat
yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik.
Panas dipindahkan oleh molekul-
molekul yang bergerak atau mengalir. Oleh karena
adanya dorongan bergerak. Disini kecepatan
gerakan atau aliran memegang peranan penting.
Konveksi hanya terjadi pada fluida yaitu
Q = h * A * (T2 – T1)
h = koefisien perpindahan panas suatu lapisan
fluida.
Q = panas yang dipindahkan
A = luas perpindahan panas
Persamaan utama yg menghubungkan besaran –
besaran diatas adalah:
q = A * (T2 – T1) / R = U * A * (T2 – T1)
q = jumlah panas yang dipindahkan
R = tahanan terhadap perpindahan panas
U = 1/R = Koefisien perpindahan panas
keseluruhan, gabungan antara konduksi dan
konveksi (k.W / m2. C )
b. Radiasi atau pancaran
Perpindahan panas tanpa melalui media
atau tanpa melalui molekul. Suatu energi dapat
dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya
atau dari benda panas ke benda yang dingin
dengan pancaran gelombang elektromagnetik
dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah
menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.
Panas dipancarkan dalam bentuk
gelombang elektromagnetik. Perpindahan seperti
ini tidak memerlukan zat antara/media.
Q = σ . T4
Q = jumlah panas yang dipancarkan
2nd Mechanical Engineering National Converence, 2019
ISBN : 978-623-7619-06-2 (Cetak)
ISBN : 978-623-7619-07-9 (Online)
W.Djoko Yudisworo1, Junial Heri2: Proses Isolasi Dan Normalisasi
Perbaikan Low Pressure Feed Water Heater Pltu Cirebon 1 X 660 Mw