BAB III SISTEM PLTGU UBP TANJUNG PRIOK

Tugas Akhir

BAB III SISTEM PLTGU UBP TANJUNG PRIOK

3.1 Konfigurasi PLTGU UBP Tanjung Priok Secara sederhana BLOK PLTGU UBP Tanjung Priok dapat digambarkan sebagai berikut: deaerator Low pressure LP Header High pressure HP header ST HP HRSG 1.1

HRSG

ST LP

G

HRSG 1.3

1.2

Kondensor RB K

RB

RB GT 1.1

G

K

GT 1.2

Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana

G

K

GT 1.3

G

27

Tugas Akhir PLTGU Tanjung Priok terdiri dari dua blok yang setiap bloknya terdiri dari 3 unit Turbin Gas buatan Asian Brown Bovery (ABB) dengan kapasitas beban sebesar 3 x 130 MW, 3 unit HRSG buatan Austrian Energy & Environmental (AE & E), 1 unit Turbin Uap buatan Asian Brown Bovery (ABB) dengan kapasitas beban 1 x 200 MW dan peralatan bantu lainnya.

3.2

Proses Heat Balance di HRSG Pada tiap blok terpasang masing-masing 1 HRSG untuk tiap-tiap turbin

gas. HRSG merupakan susunan dari tube-tube pada duct gas buang turbin gas yang berfungsi untuk memanfaatkan panas dari gas buang yang berasal dari turbin gas. Panas tersebut dipergunakan untuk memanaskan air dan mengubahnya menjadi fasa uap yang kemudian dipergunakan untuk menggerakkan turbin uap. Masing-masing HRSG menghasilkan uap Superheated yang digunakan untuk memutar turbin tekanan tinggi, sedangkan uap saturated digunakan untuk memutar turbin tekanan rendah. Pada gambar 3.3 menampilkan gambaran umum dari aliran dan pola penyerapan panas flue gas pada masing-masing HRSG.


28

Tugas Akhir

STACK Q5 ECONOMIZER LP

Q4

EVAPORATOR LP

Q3

ECONOMIZER HP

Q2

EVAPORATOR HP

Q1 SUPERHEATER HP

Q0

Gambar 2.9 Gambar Aliran Fluegas Pada HRSG

3.2.1

Diagram Temperatur (T) – Heat transfer (Q) Bentuk diagram T-Q digunakan untuk mendapatkan disain yang paling

ekonomis sehingga parameter-parameter berikut perlu diperhatikan: Superheater approach : 22 – 40 0C Pinch point : 11 – 18 0C Stack temperature : Minimum 135 0C jika PLTG memakai bahan bakar gas Minimum 150 0C jika PLTG memakai bahan bakar HSD


29

ea rh pe Su

Temperatur

Tugas Akhir

te r

Ex ha us t

ga s

Evaporator

om on Ec e iz r

Heat transfer

Gambar 2.10 Diagram Temperatur ( T ) vs Heat transfer ( Q ) ( Rolf Kehlhofer, Combined cycle gas & steam turbine power plant )

3.2.2

Proses di HRSG Effisiensi HRSG didapat dari banyaknya panas yang diserap oleh

komponen-komponen utama di HRSG dibagi dengan panas yang masuk kedalam HRSG. Rumus mencari effisiensi :

ηHRSG =

Qoutput HRSG Qinput HRSG

x 100 % ………………………….

(1)

Dimana :


30

Tugas Akhir 1. Panas yang masuk HRSG (Q input HRSG) didapat dari panas yang terkandung didalam gas asap keluar turbin gas, untuk menghitung

Q

input HRSG

digunakan persamaan sebagai berikut :

Q input HRSG = m x Cp x ∆T ……………………………

(2)

= m x ∆h …………………………………

(3)

Dimana : Qinput HRSG

= Panas masuk HRSG (kJ/s)

M

= Massa aliran gas asap (kg/s)

Cp

= Panas jenis gas asap tekanan konstan (kJ/kg.oC)

∆T

= Selisih antara temperatur gas asap masuk HRSG dengan temperatur udara diluar HRSG (oC)

∆h

= Enthalpy gas asap masuk HRSG dikurangi dengan enthalpy gas asap keluar HRSG (kJ/kg)

2. Panas yang dibutuhkan untuk memanaskan air di economizer, penguapan di evaporator serta penguapan lanjut di superheater merupakan panas (Q) output dari HRSG. Adapun rumus untuk menghitung Q output HRSG adalah sebagai berikut :

Q output HRSG = QSH + Q Eva + QEco …………………

(4)

Dimana : a. Economizer Panas di economizer (QEco), dihitung dengan persamaan sebagai berikut:


31

Tugas Akhir

QEco = m x Panas jenis air x ∆T …………

(5)

Dimana : m = Massa aliran air masuk economizer (kg/s) Panas jenis air ∆T = Temperatur air masuk economizer dikurangi dengan temperatur air keluar economizer (oC) b. Evaporator Panas di evaporator (QEva), dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

QEva = m x ∆h ………………………………

(6)

Dimana : m = Massa aliran air masuk evaporator (kg/s) ∆h = Enthalpy uap jenuh keluar evaporator dikurangi dengan enthalphy air masuk evaporator (kJ/kg) c. Superheater Panas di superheater (QSH), dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

QSH = m x Cp x ∆T …………………………

(7)

QSH = m x ∆h ……………………………….

(8)

Dimana : m = Massa aliran uap jenuh masuk SH (kg/s) Cp = Panas jenis uap pada tekanan konstan (kJ/kg.oC )


32

Tugas Akhir ∆T = Temperatur uap lanjut keluar SH dikurangi dengan temperatur uap jenuh masuk SH (oC) ∆h = Enthalpy uap lanjut keluar SH dikurangi dengan enthalpy uap jenuh masuk SH (kJ/kg)

3.2.3

Proses di Steam Turbine Setiap steam turbine terdiri dari 1 HP ST dan 2 LP ST yang terkopel

dalam satu sumbu dengan generator exciter. Pada siklus HP ST, uap superheated dari masing-masing HRSG bermuara pada HP steam header dan disalurkan ke steam turbine melalui sistem pipa uap HP. Pada siklus LP ST, uap saturated dari LP drum masing-masing HRSG bermuara pada LP steam header dan disalurkan ke steam turbine melalui sistem pipa uap LP serta sebagian disalurkan ke deaerator sebagai penghembus (pegging). Energi thermal dari LP dan HP steam tersebut kemudian diubah menjadi energi mekanik yang dipergunakan untuk menggerakkan generator. Daya mampu steam turbine dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Woutput = ηST=

ST.Winput ...............................................................

W output W input

x 100% ……………………………………….

(9)

(10)

dimana: Woutput = Daya yang dihasilkan oleh Steam turbine (kW) ST

= Efisiensi steam turbine (%)


33

Tugas Akhir Winput = Energi masuk ke dalam steam turbine (kW) Besarnya daya yang dihasilkan steam turbine (Wout ) diperoleh dari persamaan :

ηGenerator =

WSteam turbine=

WGenerator ………………………………….. WSteam turbine WGenerator

…………………………………..

(11)

(12)

Generator

Dimana: ηGenerator

= Efisiensi generator

WGenerator

= Daya yang dihasilkan oleh generator (kW)

WTurbin uap (out) = Daya yang dihasilkan oleh steam turbine (kW) Besarnya energi masuk ke steam turbine (Win) diperoleh dari persamaan :

Win = Win_hp + Win_lp

…………………………………

(13)

dimana : Win HP : Energi masuk yang berasal dari sistem HP (kW) Win LP : Energi masuk yang berasal dari sistem LP (kW)


34

Tugas Akhir 3.3 Spesifikasi Mesin Data – data mesin pada PLTGU priok adalah data yang diperoleh dari manual book, name plat dan parameter mesin itu sendiri, dan data hasil tes mesin.

3.3.1 Technical Data Gas Turbine ABB CCPP 1. Kompresor Manufacturer

: ABB KRAFWERKE AG-GERMANY

Type

: Axial Flow

Design Air Flow

: 491 kg/s

Ratio

: 13,8

2. Ruang Bakar Manufacturer


Type

: SILO

Max over press

: 16,6 bar at 350 oC

Max temperature

: 453 oC at 12,4 bar

Volume

: 36 m3

3. Gas Turbine Manufacture


Model

: GT 13 E1

Type

: Single Combuster dan Burner

Speed

: 3000 RPM

Power

: 145.000 kW

Stages Compressor/Turbin

: 21 / 5


35

Tugas Akhir Fuel

: Natural Gas dan HSD

TIT (Temp. Inlet Turbin)

: 1070 oC (base) 1115 oC (peak)

TAT (Temp. After Turbin)

: 525 oC (base) 545 oC (peak)

Starting

: SFC (Static Frequency Converter)

Waktu minim start

: 15 menit

Tahun pembuatan

: 1992

4. Generator Manufacture


Rated apperent power

: 210 MVA

Rated active power

: 168 MW

Rated power factor

: 0.80

Rated phase to phase Volt

: 15.750 kV

Voltage operating range

:

Rated current (phase)

: 7698 A / 3 fasa

Rated frequency

: 50 Hz

Air cooled Turbogenerator

: 40 oC

Tahun pembuatan

: 1992

7.5 %

3.1.2 Technical Data Steam Turbine ABB CCPP 1. Steam Turbine Manufacturer


Speed


: 3000 RPM

36

Tugas Akhir Output

: 200 MW

HP live steam pressure

: 60 Bar

HP live stream temperature

: 479 oC

HP live steam flow

: 166 kg/s

HP stages

: 30

2nd admission steam pressure

: 3.3 bar

2nd admission steam temp

: 137 oC

2nd admission steam flow

: 20 kg/s

LP exhaust pressure

: 0.085 bar

LP stages

:2x5

2. Kondensor Manufacture

: ABB

Capacity

: 11000 L

Cooling System

: Sisi A : In : 28,9 oC Out : 35,5 oC Sisi B : In : 18,7 oC Out : 35,6 oC

Pressure

: Sisi A : In : 0,8 bar Out : 0,4 bar Sisi B: In : 18,7 bar Out : 0,4 bar

3. Generator Manufacturer


Rated apperent power

: 236 MVA

Rated active power

: 200.7 MW

Rated phase to phase Volt

: 18.0 kV


37

Tugas Akhir Voltage operating range

:

5%

Rated current (phase)

: 7153 A / 3 fasa

Rated frequency

: 50 HZ

Conection of stator winding

: Star

Tahun pembuatan

: 1992

3.4 Data Operasi PLTGU 1. Data operasi diambil pada tanggal 3- 04-2008 jam 16.00 BLOK 1 Data Operasi HRSG PLTGU Priok

Unit 1.1 Unit 1.2 Unit 1.3

Temperatur air masuk LP Economizer (oC)

78,52

78,62

78,24

Temperatur air keluar LP Economizer (oC)

159,08

162,14

131,74

Massa air di LP(ton/jam)

60,07

63,76

58,61

Tekanan di LP Evaporator (bar)

3,3

3,2

3,2

Massa uap di LP(ton/jam)

59,71

66,47

60,39

Temperatur air masuk HP Economizer I (oC)

78,03

78,83

79,71

Temperatur air keluar HP Economizer I (oC)

143,73

144,71

150,46

Temperatur air masuk HP Economizer II (oC)

143,73

144,71

150,46

Temperatur air keluar HP Economizer II (oC)

271,66

270,57

270,82

Massa air (ton/jam)

163,74

175,26

166,49

Tekanan di HP Evaporator (bar)

48,3

47,9

49,1

272,06

271,29

272,81

Temperatur uap keluar Superheater ( C)

478,14

457,38

481,70

Tekanan di Superheater (bar)

48,3

47,9

49,1

Massa uap (ton/jam)

160,74

167,83

124,38

Temperatur gas asap masuk HRSG (oC)

532,94

529,40

539,71

Temperatur gas asap keluar HRSG (oC)

143,73

119,73

187,93

Massa alir bahan bakar (scm/h)

32,129

31,744

35,07

Massa alir udara (kg/s)

491

491

491

Temperatur uap masuk superheater (°C) o


38

Tugas Akhir

Daya yang di hasilkan generator turbin uap (MW)

150

Tekanan uap masuk turbin HP (bar)

47,6

Temperatur uap masuk turbin HP (°C)

471,33

Tekanan di Kondensor (bar)

0,11

Tekanan sebelum pompa FW (bar)

0,44

Tekanan sesudah pompa FW di bagian HP (bar)

88

Tekanan sesudah pompa FW di bagian LP (bar)

11,2

Tekanan uap masuk turbin LP (bar)

3,1

Sumber data: UBP Priok Tabel 4.1 Data operasi HRSG dan turbin uap PLTGU Priok pada blok I


39

Tugas Akhir 2. Data operasi diambil pada tanggal 7- 04-2008 jam 16.00 BLOK 1 Data Operasi HRSG PLTGU Priok

Unit 1.1 Unit 1.2 Unit 1.3


78,21

78,34

77,84


159,96

161,54

130,08


57,32

58,21

57,35


3,3

3,1

3

Massa uap di LP(ton/jam)

58,62

63,23

59,77

Temperatur air masuk HP Economizer I (oC)

77,43

78,52

80,76


145,07

143,12

149,56


145,07

143,12

149,56

Temperatur air keluar HP Economizer II ( C)

270,37

271,07

269,95

Massa air (ton/jam)

162,71

170,64

163,41


47,1

47,0

47,2

Temperatur uap masuk superheater (°C)

273,46

271,16

272,64

Temperatur uap keluar Superheater (oC)

467,92

455,79

481,57


47,1

47,0

47,2

Massa uap (ton/jam)

157,65

166,11

115,83

Temperatur gas asap masuk HRSG (oC)

527,08

526,17

530,79


142,53

119,65

187,59


31,658

31,164

34,429


491

491

491

o


40

Tugas Akhir


145


46,4


468,67


0,10


0,40


89,1


11,2

Tekanan uap masuk LP (bar)

3,1



41

Tugas Akhir 3. Data operasi diambil pada tanggal 7- 04-2008 jam 4.00 BLOK 1 Data Operasi HRSG PLTGU Priok

Unit 1.1

Unit 1.2

Unit 1.3


75,26

75,15

75,61


156,71

154,87

128,15


52,45

54,62

56,64


3,0

3,0

2,8

55,19

58,92

54,76

Temperatur air masuk HP Economizer I ( C)

75,66

75,81

75,21


142,73

141,12

143,39


142,73

141,12

143,39

Temperatur air keluar HP Economizer II (oC)

257,03

258,63

258,18

Massa air (ton/jam)

155,41

164,08

158,19


41,9

42,3

44,8

Temperatur uap masuk superheater (°C)

270,61

269,89

270,14

Temperatur uap keluar Superheater (oC)

451,09

481,70

481,11


41,9

42,3

44,8

152,41

160,47

111,23

Temperatur gas asap masuk HRSG ( C)

512,78

514,96

519,71


140,86

114,59

186,70


29,864

29,317

31,711


491

491

491

Massa uap di LP(ton/jam) o

Massa uap (ton/jam) o


42

Tugas Akhir


132


41,9


458


0,09


0,40


91,2


11,6

Tekanan LP (bar)

2,7



43

BAB III SISTEM PLTGU UBP TANJUNG PRIOK

Recommend Documents