ANALISA PERFORMANSI KIPAS JUJUT TARIK PRIMARY AIR FAN (PAF) KAPASITAS 65% MCR PADA PT.PLN (PERSERO) PLTU LABUHAN ANGIN
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh MARTHALENA A. ARITONANG NIM : 1105051024
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas segala rahmat dan kasih-nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini dengan baik sesuai dengan waktu yang ditentukan. Laporan Tugas Akhir ini berjudul “ANALISA PERFORMANSI KIPAS JUJUT TARIK PRIMARY AIR FAN KAPASITAS 65% MCR PADA PT.PLN PLTU LABUHAN ANGIN”. Laporan ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. Tentunya rangkaian ucapan terima kasih penulis haturkan teristimewa untuk kedua orang tua penulis, ayahanda dan ibunda tercinta yang tiada henti menyemangati secara moril dan materil kepada penulis sehingga Laporan Tugas Akhir ini bias terselesaikan. Dalam penulisan Tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan hambatan dan tantangan, namun berkat bantuan dari berbagai pihak, penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatani ni pula penulis mengucapkan terimakasih : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Idham Kamil, ST, MT., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 3. Aulia Salman, S.T., M.T., Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 4. Ir. Abdul Razak, Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. 5. Habibolah PLH. Manajer PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Labuhan Angin. 6. Berlison Sihaloho, Asisten manajer Bagian Operasi PT.PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Labuhan Angin. v
7. Rakhmad Sazuli, Agung Prasetyo, Ardhian Hadi Santoso, para Supervisor Bagian Operasi PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkit Labuhan Angin. 8. Seluruh staf pengajar di jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik , penulis ucapkan terima kasih atas semua bimbingan, nasehat, serta didikan yang diberikan kepada penulis selama 3 tahun mengenyam pendidikan di Politeknik Negeri Medan. 9. Seluruh staf dan bagian Operasi Boiler di PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkit Labuhan Angin
yang telah memberikan bantuan dan kerja
sama selama penulis melaksanakan Laporan Tugas Akhir. 10. Saudara-saudara penulis ( Boy sandy Aritonang, Bob Yance Aritonang S.kom, Frisella Aritonang AMF, Novita Aritonang, Bryant Stevent Aritonang) juga semua sepupu penulis. 11. Mahasiswa-mahasiswi seluruhnya teknik konversi energy Mekanik terutama 6A yang hebat terima kasih atas semangat tugas akhir yang kalian torehkan. Walaupun sudah berusaha semaksimal mungkin, penulis menyadari bahwa dalam laporan Tugas Akhir ini masih kurang sempurna dari segi sistematika maupun referensi, disebabkan keterbatasan waktu, pengetahuan, dan tenaga. Untuk itu penulis mengharapkan partisipasi semua pihak dalam menyumbang saran dan kritik yang bersifat membangun kearah yang lebih sempurna. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang menbacanya.
Medan,
Agustus 2014
Hormat Penulis,
Marthalena A.Aritonang NIM 1105051024
vi
DAFTAR ISI JUDUL .......................................................................................................... i SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ................................................................. ii LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................ iii LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... iv KATA PENGANTAR .................................................................................. v DAFTAR ISI ................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vii DAFTAR TABEL ........................................................................................ viii INTISARI ..................................................................................................... x ABSTRACT .................................................................................................. xi
BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pemilihan Judul............................................. 1 B. Batasan Masalah ..................................................................... 3 C. Tujuan Penulisan Laporan Akhir Tugas ................................. 3 D. Manfaat Penulisan Laporan Tugas Akhir ............................... 4 E. Metode Pengumpulan Data .................................................... 4 F. Sistematika Penulisan ............................................................. 5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA A. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ............................... 7 1.
Siklus PLTU .................................................................... 7
2.
Fungsi PLTU ................................................................... 9
3.
Bagian-Bagian Utama PLTU .......................................... 13
B. Bagian Utama Ketel Uap ........................................................ 14 1.
Ruang Bakar .................................................................... 14
2.
Pipa Water Wall .............................................................. 15
3.
Drum Uap ........................................................................ 15
4.
Pemanas Lanjut ............................................................... 16
5.
Pemanas Udara (Air Heater) ........................................... 16
6.
Feed Water Tank ............................................................. 16
vii
7.
Pompa Air Pengisi Boiler ................................................ 16
8.
Pipa-Pipa Api .................................................................. 16
9.
Burner .............................................................................. 16
10. Blowdown ....................................................................... 17 11. CerobongAsap ................................................................. 17 12. Pipa Bangku Pas .............................................................. 18 13. Economizer ...................................................................... 18 14. Blower Hembus ............................................................... 18
BAB III Kipas Jujut Tarik Primary Air Fan A. Sistem Udara Pada PLTU ........................................................ 19 1. Prymari Air Fan (PAF) ...................................................... 20 2. Induced Draft Fan (IDF) .................................................... 22 3. High Pressure Air Fan (HPAF) ......................................... 23 4. Secondary Air Fan (SAF) .................................................. 23 5. Force Draft Fan (FDF) ....................................................... 24 B. Gambar Teknik Primary Air Fan ............................................. 26 C. Sistem Gas Buang Pada PLTU ................................................ 28 D. Performansi Primay Air Fan .................................................... 30 1. Perhitungan Berat Jenis Udara pembakaran ...................... 30 2. Perhitungan kecepatan udara Pembakaran ........................ 30 3. Perhitungan Volume Aliran udara pembakaran ................ 30 4. Perhitungan Efisiensi Fan .................................................. 31 5. Perhitungan Pemanfaatan Energi Panas Gas Buang.......... 31
BAB IV ANALISA PERFORMANSI KIPAS JUJUT TARIK PRIMARY AIR FAN A. Data Spesifikasi Kipas Jujut Tarik Primary Air Fan ............... 32 B. Analisa PerhitunganBerat Jenis Udara Pembakaran .............. 33 C. Analisa Perhitungan Kecepatan Udara Pembakaran ............... 33
viii
D. Analisa Perhitungan Volume Aliran Udara Pembakaran ........ 34 E. Analisa PerhitunganEfisiensi Fan ........................................... 34 F. Analisa Perhitungan PemanfaatanEnergi Gas ........................ 34
BAB IV PENUTUP A. Simpulan .................................................................................. 36 B. Saran
.................................................................................. 37
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. xiv
ix
1
DAFTAR GAMBAR Gambar 1
Siklusdan diagram T-S siklusrankine ..................................... 6
Gambar 2
Proses konversienergipada PLTU .......................................... 8
Gambar 3
Siklusfluidakerjasederhanapada PLTU .................................. 9
Gambar 4
Diagram T – s Siklus PLTU (SiklusRankine) ........................ 9
Gambar 5
Tata Letak Batubara ............................................................... 11
Gambar 6
Filter Primary Air Fan ............................................................ 19
Gambar 7
Kipas Primary Air Fan............................................................ 19
Gambar 8
Damper Primary Air Fan ........................................................ 20
Gambar 9
Regulasi Damper Primary Air fan .......................................... 20
Gambar 10 Motor listrik Primary Air Fan................................................. 21 Gambar 11 Bearing Primary Air Fan ........................................................ 21 Gambar 12 Back Stop Primary Air Fan .................................................... 22 Gambar 13 Kipas Induced Draft Fan ........................................................ 22 Gambar 14 Kipas High Pressure Air Fan .................................................. 23 Gambar 15 Kipas Secondary Air Fan........................................................ 24 Gambar 16 Kipas Force Draft Fan ............................................................ 24 Gambar 17 GambarTeknik Primary Air Fan ............................................. 26 Gambar 18 GambarTeknik Coupling Spacer Primary Air Fan ................. 27 Gambar 19 Sirkulasi Udara Pembakaran .................................................. 29
X
DAFTAR TABEL Tabel
1
Letakperbedaanpenggambaransiklus Carnot danRankine ...... 6
Tabel
2
Data Spesifik Primary Air Fan ............................................... 32
xi
INTISARI
Kipas (fan) digunakan dalam peningkatan efisiensi pembangkit karena fan dapat memaksimalkan tenaga dorong pada saluran inlet bahan bakar, menghemat bahan bakar dan membantu pembakaran agar prosesnya sempurna. Karena tanpa adanya fan, akan sulit di dapatkan efisiensi thermal dalam ketel. Kipas jujut tarik Primary Air Fan berfungsi sebagai penggerus batubara kasar yang disuplai oleh Coal Feeder menjadi serbuk batubara yang sangat halus sebelum disalurkan ke burner dan berfungsi sebagai penghasil udara primer (Primary Air) yang digunakan sebagai udara pengangkut serbuk batubara dari Pulverizer menuju Burner untuk dibakar di Furnace Boiler (ruangan yang berisi pipa-pipa boiler yang digunakan untuk tempat pembakaran). Kipas jujut tarik primary air fan dengan kapasitas 65% MCR, merupakan double inlet sentrifugal fan dengan penggerak motor listrik memiliki kecepatan aliran gas sebesar 62,4359
⁄ , volume aliran gas sebesar 2.0277
heater adalah 609.600
/s, energy panas yang termanfaat ke air
, daya masukan fan 800kW
dan efisiensi 82 %.
Kata kunci: Primary Air Fan, SistemUdaraPembakaran
xii
ABSTRACT
Fan used in increasing plant efficiency because the fan can maximize the thrust force on the fuel in let line, save fuel and help the combustion process in order toperfect. Because without the fans, will be difficult to obtainin the boiler ther mal efficiency. Primary Air Fan. Fan jujut drag serves as arough grind in go fcoal supplied by Coal Feeder coal into very fine powder before it is piped to the burner and serves as a producer of primary air which is use das an air carrier of Pulverizer coal powder to the Burner to burn in Furnace boiler (room containing a boiler pipes are used for kiln). Fan jujut primary pull water fan with a capacity of 65%MCR, a double inlet centrifugal fan with an electric motor has a speed of 62.4359 m/s gas flow, gas flow volume of 2.0277 m3/s, the heat energy to water termanfaa the a teris 609.600 kj/jam, 800kW fan input power and efficiency is 82%.
Keywords: Primary Air Fan, Combustion Air System
xiii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Pembangkit listrik tenaga uap adalah mengubah air menjadi uap yang digunakan untuk menggerakkan turbin dan kemudian turbin dikopel dengan generator untuk menggerakkan listrik.pembakaran pada boiler dipengaruhi oleh beberapa factor diantarnya adalah tekanan yang diatur oleh furnace pressure control berfungsi menjaga tekanan pembakaran boiler tetap di bawah tekanan atmosfer ( slight negative) serta mengeluarkan gas hasil pembakaran (flue gas) boiler ke udara bebas eleh kipas (FAN). Kipas digunakan dalam peningkatan efisiensi pembangkit karena fan dapat memaksimalkan tenaga dorong pada saluran inlet bahan bakar, menghemat bahan bakar dan membantu pembakaran agar prosesnya sempurna. Besarnnya tekanan dan volume flue-gas yang dihisap oleh kipas jujut tarik diatur oleh besarnya sudut blade pitch pada kipas jujut tarik di setiap fan.Semakin besar sudut bukanya maka tekanan yang dihisap semakin besar dan sebaliknya. Jika kipas jujut tarik rusak maka tidak ada yang menarik udara dari ruang bakar ke pulvilizer sehingga menyebakan penunpukan gas buang diruang bakar sehingga pembakaran menjadi lambat dan bila tidak diatasi dapat menyebabkan pembakaran batubara akan berhenti sehingga system PLTU akan berhenti juga.Oleh karana itu saya tetarik untuk memperdalam pengetahuan tentang kipas jujut tarik primary air fan sehingga untuk menyelesaikan perkuliahan pada Program Studi Teknik Konversi Energi jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan maka saya memilih tugas akhir dari bidang konversi energy yaitu “ Analisa Perfomansi Kipas Jujut Tarik Primary Air Fan kapasitas 65%MCR pada PT.PLN (Persero) Pembangkit Tenaga Listrik Uap Labuhan Angin”.
1
B. Batasan Masalah Pembahasan mengenai boiler ini sangatlah luas, mengigat hal tersebut dalam peran tugas akhir ini penulis akan membatasinya, adapun hal yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Siklus sederhana PLTU Labuhan Angin. 2. Fungsi dan peran kipas jujut tarik primary air fan terhadap ruang bakar boiler 3. Sistem udara pembakaran PLTU Labuhan Angin. 4. Gambar teknik kipas jujut tarik primary air fan. 5. Performansi kipas jujut tarik primary air fan.
C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir Adapun tujuan penulisan dan pembuatan dari laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui dan memahami Siklus sederhana PLTU Labuhan Angin. 2. Mengetahui dan memahami Fungsi dan peran kipas jujut tarik primary air fan terhadap ruang bakar boiler. 3. Mengetahui dan memahami Sistem udara pembakaran PLTU Labuhan Angin. 4. Mengetahui dan memahami Gambar teknik kipas jujut tarik primary air fan. 5. Menghitung Performansi kipas jujut tarik primary air fan.
D. Manfaat Penulisan Laporan Adapun mamfaat dari penulisan dan pembuatan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Bermanfaat terhadap penulis untuk menambah pengetahuan , pengalaman, dan wawasan komprehesif baik secara teori maupun praktek sehingga menjadi bakal untuk memasuki dunia kerja baik industri maupun bidang yang lain, dan juga untuk bidang kewirausahaan. 2. Masukan yang menambah wawasan dan ilmu pengetahuan bagi mahasiswa Politeknik Negeri Medan yang mempelajari materi kipas jujut tarik primary air fan di boiler pada PLTU, khususnya Program Studi Teknik Konversi Energi.
2
E. Metode Pengumpulan Data Data-data yang digunakan dalam tugas akhir ini, dikumpulkan dari beberapa sumber, yaitu sebagai berikut: 1. Membaca dan memahami materi yang terkandung dalam literature yang ada di perpustakaan, buku pegangan, akses internet dan sumber-sumber buku lain. 2. Membaca dan menyadur/mengutip buku manual turbin, pompa dan kompresor. 3. Melakukan asistensi atau diskusi Tanya jawab dengan dosen pembimbing dan dari dosen-dosen pengajar Teknik Konversi Energi. 4. Melakukan diskusi kelompok bersama dengan mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi.
F. Sistematika Penulisan Pada laporan ini penulis akan menguraikan sistematika penulisan yang terdiri dari bab I Pendahuluan, bab II Landasan Teori, bab III Kipas Jujut Tarik Primary Air Fan, bab IV analisa performansi Kipas Jujut Tarik Primary Air Fan dfan bab V penutup. Berikut ini sub-sub sub yang akan diuraikan pada masingmasing bab, sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan Pada bab ini penulis akan menguraikan tentang latar belakang, batasan masalah, tujuanpenulisan laporan tugas akhir. Manfaat penulisan laporan tugas akhir, metode pengumpulan data, sistematika penulisan.
Bab II Landasan Teori Pada bab ini penulis menguraikan tentang pembangkit listrik tenaga uap, bagian utama ketel uap dan alat bantu ketel uap.
3
Bab III Kipas Jujut Tarik Primary Air Fan Pada bab ini penulis akan menguraikan tentang sistem udara pada PLTU Labuhan Angin, sistem udara pembakaran pada PLTU Labuhan Angindan performansi kipas jujut tarik primary air fan.
Bab IV Analisa Performansi Kipas Jujut Tarik Primary Air Fan Pada bagian ini penulis akan menjelaskan tentang data spesifik kipas jujut tarik primary air fan, analisa perhitungan kecepatan aliran gas, analisa perhitungan volume aliran gas buang, analisa daya motor penggerak, analisa perhitungan efisiensi fan.
Bab V Penutup Pada bab ini penulis akan menjelaskan tentang kesimpulan secara menyeluruh dari hasil dan pembahasan serta saran-saran untuk perbaikan tugas akhir ini.
4
