PENGARUH VARIASI BEBAN PLTG
TERHADAP KINERJA HRSG DARI PLTGU Amiral Aziz0 dan Suwarna 2)
ABSTRACT
In a combined cycle power plant without supplementary firing, the efficiency ofthe plant depends mainly on the efficiency ofgas turbine powerplant. The power plant will be able to run over awide range i.e runfew gas turbines and opearting the remaining gas turbine at the highest efficiency close to thefull load. This paper presents some results ofstudy that carried out to evaluate the effect ofload variation ofthe Gas
Turbine Power Plant on the performance ofHeat Recovery Steam Generator ofthe combined cycle power
plant.
'
y
Kata kunci: gas turbin, efficiency, Heat Recovery Steam Generator PENDAHULUAN
Kebutuhan tenaga listrik di Indonesia
waktu demi waktu meningkat, sedangkan potensi sumberdaya energi semakin menipis sehingga program penghematan energi menjadi factor yang sangat penting diperhatikan dalam program pennyediaan tenaga listrik. Salah satu
cara untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik dan secara simultan menghemat penggunaan sumberdaya energi adalah dengan memanfaatkan energi yang terkandung dalam gas buang (exhaust gas) dari Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG). Pemanfaatan
energi gas buang tersebut dilakukan dengan mengkombinasikan sistem PLTG dengan
sistem PLTU sehingga menjadi Pembangkit Listrik Tenaga Gas-Uap (PLTGU).
Dalam kombinasi tersebut, turbin gas sebagai penyuplai energi termal berupa gas
Recovery Steam Generator (HRSG) guna menghasilkan uap sebagai penggerak turbin uap. Penggabungan
dimaksudkan
kedua
sistem
tersebut
untuk mendapatkan efisiensi
termal yang tinggi.
Dalam termal
dari
pengoperasiannya, PLTG,
PLTU
dan
efisiensi PLTGU
dipengaruhi oleh variasi beban, kerugian energi yang terjadi pada instalasi-instalasi termal.
Karena pengopersian sehari-hari beban yang dibutuhkan selalu berubah-ubah tergantung dari permintaan pusat pengaturan beban, maka
variasi beban tersebut juga mempengaruhi parameter kinerja dari HRSG
Tulisan ini membahas beberapa hasil penelitian yang dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi beban PLTG terhadap beberapa parameter operasi dan kinerja HRSG dari PLTGU.
panas pembuangan yang dialirkan ke Heal
0 Peneliti Bidang Konversi dan Konservasi Energi BPPTeknologi, Gedung II BPPTeknologi Lantai 19 Jl. M. H. Thamrin 8 Jakarta 10340
2) PT. PLN unit Tanjung Periuk Pengaruh variasi beban PLTG terhadap kinerja HRSG dari PLTGU (Amiral Aziz dan Suwarna)
109
TINJAUAN PUSTAKA
rj2K, =
Pada
kondisi
ideal,
efisiensi
termal
sistem PLTGU (CC) tanpa supplementary firing [11] sekitar 1,5 x efisiensi termal turbin gas (GT). Oleh karena itu Daya listrik (MW) setiap blok PLTGU seharusnya adalah 61,5 x daya listrik (MW) GT terkait [11]. Efisiensi termal dari sistem turbin gas, sistem turbin uap dan sistem PLTGU diberikan pada persamaan 1,2 dan 3 yaitu [10]:
(Pe) a r
(1)
Var =
Pg.2gl
Pgl + Pg2
Qin,2gt
Qinl + Qin2
_ r|gtl.Qinl +T|gt2.Qin2
Jika kedua turbin beroperasi pada beban yang sama, untuk praktisnya dapat diasumsikan Qini = Qin2; maka,
T|2gi =
Qin(r|Bti+r|gf2) (t|g.i +r|g»2)
(Pe) ST
7.ST =
Uexhausl.GT
(*
VliT) XQliT
(Pe)GT+(Pe),.S7' Vcc =
(2)
=
2Qin
Oar (Pe) sr
(5)
Qinl + Qin2
2
(6)
Untuk pola kombinasi dengan 3 turbin gas rumusnya menjadi:
=fa1 +n»* +r?#>)
(7)
(3)
Oar
Dengan mensubstitusikan persamaan (1) dan (2) ke persamaan (3) maka didapat:
tf«:=?0T+*7srx(1-7«r)
(4)
Konsumsi bahan bakar spesifik (specific fuel consumption) dari PLTG adalah :
SPC = -t (Pe)ai
(8)
Jika sistem beroperasi hanya sebagai siklus turbin gas maka terdapat tiga pola pengoperasian yaitu : 1. Pola dengan 1 turbin gas 2. Pola kombinasi dengan 2 turbin gas 3. Pola kombinasi dengan 3 turbin gas
Efisiensi termal HRSG diberikan pada persamaan berikut:
Untuk itu, perlu mendapatkan persamaan untuk mencari efisiensi total termal jika turbin gas beroperasi dengan pola kombinasi (2 atau 3 turbin gas).
dimana:
Untuk pola kombinasi dengan 2 turbin gas efisiensi totalnya adalah : 110
Vmtsa ~
Qhp : Qlp :
Qhp+Qw-Qd Q
(10)
panas yang diserap bagian tekanan tinggi panas yang diserap bagian tekanan rendah
Qd : Qgb:
panas yang diberikan air umpan panas gas buang turbin gas.
MESIN, Volume 8 Nomor 2. Mei 2006, 109 - 120
DISKRIPSI SISTEM PLTGU TANJUNG PERIUK
PLTGU Priok terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu:
Penelitian ini dilakukan pada PLTGU yang bekerja dengan menggunakan siklus gabungan (combined cycle), yaitu
•
Pabrik : ABB Krafwerke AG-Jerman
penggabungan silklus PLTG dan siklus PLTU
•
Jumlah sudu : 5 tingkat, reaksi
•
Putaran : 3000 rpm
•
Suhu masuk pada beban dasar = 1070°C dan pada beban puncak =1115°C
•
Suhu gas buang pada beban dasar = 527°C dan pada Beban Puncak = 554 °C
•
Tahun Pembuatan : 1992
(Pembangkit Listrik Tenaga Uap). PLTGU Priok merupakan salah satu pembangkit listrik terbesar di bawah PT. Indonesian Power yang
a. Turbin Gas
terletak di daerah utara Jakarta.
PLTGU ini mempunyai daya terpasang total 1080 MW yang dibagi atas 2 blok. Setiap blok terdiri atas 4 komponen utama,yaitu : 1. Turbin gas (3 unit)
2. Ketel uap pemulih kalor/HRSG (3 unit) 3. Turbin uap (1 unit), terdiri atas turbin tekanan tinggi dan turbin tekanan rendah. 4. Generator (4 unit), 3 unit untuk turbin gas dan 1 unit untuk turbin uap.
Setiap unit turbin gas menghasilkan daya sebesar 130 MW pada beban dasar (base load). Dan turbin uap dengan daya 200 MW (base load). Dalam
b. Kompresor •
Jenis : Aksial, 21 tingkat.
•
Rasio tekanan 13,8, poros tunggal
c. Ruang Bakar
•
Jenis : Tunggal (Verticsing)
•
Bahan bakar : Gas Alam, Solar (High Speed Diesel)
pengoperasian sehari-hari PLTGU ini menggunakan bahan bakar gas alam, sedangkan bahan bakar minyak solar atau HSD (High Speed Diesel) digunakan hanya pada keadaan "darurat", pada saat karena sesuatu hal persediaan gas alam habis atau
tidak
mencukupi.
Penggunaan
PLTGU dengan bahan bakar utama gas alam sangat cocok untuk daerah-
daerah yang padat penduduknya, hal ini dikarenakan gas buang hasil pembakarannya memiliki tingkat
Gambar
• GT
= Turbin Gas
= Ketel uap pemulih kalor (Heat Recovery Steam Generator) • STI.ST2 = Turbin uap tekanan tinggi dan • HRSG
pencemaran yang rendah.
Sketsa lengkap dari PLTGU ini diperlihatkan
Keterangan
turbin tekanan rendah
sistem
• G
= Generator listrik
pada
1. Instalasi turbin gas di
Gambar 1. Skema Sederhana PLTGU Priok untuk 1 blok
Pengaruhvariasi beban PLTG terhadap kinerja HRSG dari PLTGU (Amiral Aziz dan Suwarna)
111
•
Penggerak mula
Starting Frequency
•
Data- data beban dan efisiensi diambil pada
beberapa beban tertentu (titik tertentu), ' data-data yang diambil pada setiap
Converter (SFC).
beban/titik
METODOLOGIPENELITIAN/TATA KERJA
Terdapat beberapa kondisi acuan yang dapat digunakan dalam perhitungan unjuk kerja suatu PLTGU. Pada penelitian ini digunakan
diantaranya adalah:
•
Temperatur
udara
masuk
kompresor
dilakukan
minimal
diurutkan dalam bentuk tabel.
•
Data-data yang telah diurutkan dalam tabel ini, kemudian dengan menggunakan MS.Excel1 dibuat kurva
bentuk
metoda berdasarkan standard ISO 2314, 1989,
mengenai "Gas Turbine Acceptance Test". Beberapa hal yang diambiI sebagai acuan,
tertentu
sebanyak 5 kali dalam waktu 5 menit, Datadata yang telah dihitung rata-ratanya, lalu
beban Vs efisiensi.
•
Dari kurva beban Vs efisiensi yang dibuat, dapat dicari persaman garisnya dengan menggunakan program MS.ExcelI.
To=15°C(288°K)
• • •
Tekanan masuk kompresor Po = 101,3 kPa
Alat-Alat Ukur Yang Digunakan
(760 mm Hg)
Alat ukur yang digunakan pada penelitian ini diberikan pada Tabel 1. Datadata pengukuran yang dikirim ke layar monitor yang terdapat pada ruang kontrol pembangkit.
Tekanan Statis gas buang Po = 101,3 kPa Temperatur masuk air pendingin T = 15°C (288 °K),
•
Tekanan masuk air pendingin, P = 101,3 kPa
• •
Daya keluaran terukur pada generator Kondisi Pengukuran berbagai parameter operasi dengan batasan kesalahan seperti tertuang pada tabel berikut
Cara Pengambilan dan Pengolahan Data
Agar penelitian dapat lebih akurat hasilnya, ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses pengambilan dan pengolahan data, diantaranya adalah : •
•
112
Data-data diambil secara langsung sewaktu
turbin gas dan turbin uap dalam keadaan operasi Data-data yang diambil disalin langsung dari data-data yang tertera pada layar monitor yang terdapat di ruang kontrol pusat (CCR/Central Control Room) atau di ruang kontrol masing-masingturbin gas.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Beban Turbin Gas terhadap Efisiensi PLTG
Gambar 3 memperlihatkan pengaruh variasi beban turbin gas terhadap efisiensi termal dari turbin gas.. Semakin tinggi beban turbin gas semakin tinggi pula efisiensi sub sistem turbin gas dan akhirnya akan meningkatkan efisiensi sistem PLTGU. Oleh karena itu pada operasi beban sebagian (part load), pengoperasian PLTG pada variasi beban tertentu dengan jumlah turbin gas yang
beroperasi akan berdampak langsung terhadap efisiensi termal dari sistem PLTGU. Naiknya efisiensi termal dari turbin gas pada
peningkatan beban ini disebabkan karena semakin tinggi beban yang diberikan pada turbin gas semakin tinggi pula temperatur gas masuk turbin gas. Hal ini sesuai dengan hasil penelitianyang dilakukan oleh Amiral Aziz [1]. MESIN. Volume 8 Nomor 2, Met 2006. J09 - 120
Tabel 1. Alat Ukur yang Digunakan No
Alat Ukur
Parameter
1
Ambienttemperature
4 Mercury thermometers
2
Ambient Pressure
I Precision barometer
3
Tekanan keluar kompresor
2 Precision pressure gauge
4
Laju aliran volume bahan bakar
Flor meter
5
Temperatur bahan bakar
1 RTD (resistance temperature detector)
6
Active Power pada generator
1 unit kWh meter
7
Reactive Power pada generator
1 unit kWh arh meter
8
Auxiliary power consumption usedfor GT
1 unit kWh meter
9
Frequency/speed
EGATROL monitor or digital speed indicator
10
Turbine inlettemperature
EGATROL monitor or digitalspeed indicator
11
Turbine exhaust temperature
Permanent installed thermocoupleswith instrument
12
Permanent installed thermocoupleswith
Steam Temperature
instrument
Keterangan: Pengukuran temperatur masuk kompresor Pengukuran tekanan ambient Pengukuran tekanan keluar kompresor Pengukuran laju aliran bahan bakar Pengukuran temperatur gas buang turbin gas Pengukuran tekanan gas buang turbin gas Pengukuran temperatur uap Pengukuran tekanan uap
1 2 3 4 5 6 7 8
= = = = = = = =
9 10 11 12 13
Pengukuran laju aliran uap Pengukuran temperaturkeluar HPSteam Turbine Pengukuran tekanan keluar HP Steam Turbine Pengukuran temperatur keluar LP Steam Turbine = Pengukuran tekanan keluar LP Steam Turbine = = = =
Gambar 2 Posisi Alat-alat Ukur pada PLTGU Pengaruh variasibeban PLTG terhadap kinerja HRSG dari PLTGU (Amiral Aziz dan Suwarna)
13
Temperatur masuk turbin yang makin tinggi akan mengurangi ireversibilitas (energy losses) di dalam ruang bakar dan akhirnya akan menaikan efisiensi termal dari turbin gas. Pengaruh Pola Kombinasi terhadap Efisiensi Termal Sistem Turbin Gas
Tabel 2 dan 3 dan 4 serta Gambar 4 dan
Gambar 5 memperlihatkan pengaruh pola kombinasi terhadap efisiensi termal dari sistem PLTG dan PLTGU. Pola 1-1-1 maksudnya 1 turbin gas, 1 HRSG dan 1 turbin uap. Pola 2-21 maksudnya 2 turbin gas, 2 HRSG dan I turbin uap. Pola 3-3-1 maksudnya 3 turbin gas,
3 HRSG dan 1 turbin uap. Efisiensi total pola kombinasi dengan 2 turbin gas dipengaruhi oleh efisiensi masing-masing turbin gas (r|gt| dan rjet2). Semakin tinggi efisiensi masingmasing turbin gas, semakin tinggi pula efisiensi total pola 2 turbin gas. Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi, masing-masing turbin gas harus beroperasi pada beban setinggi mungkin.Untuk itu pola 2 TG paling baik digunakan untuk beban total 180 MW-260 MW, dengan daya masing-masing turbin antara
Berdasarkan data-data yang ada untuk pola 2 TG terdapat 3 pasangan TG. 1. TG 1.2 dioperasikan dengan TG 1.3. Karena kedua turbin tersebut mempunyai efisiensi yang paling baik dibanding TG 1.1. Kombinasi ini mempunyai efisiensi total yang paling besar. 2. TG 1.3 dengan TG 1.1, kombinasi ini mempunyai efisiensi total tertinggi kedua, setelah pola pada no 1. 3. TGI.2 dengan TG 1.1., kombinasi ini
mempunyai efisiensi total yang paling rendah.
Karena itu untuk pola 2 TG dapat dioperasikan sesuai dengan urutan di atas.
Kombinasi dengan 3 TG maka efisiensi termal kombinasinya dapat dihitung dengan persamaan :
Tjlotal =
T|gtl + T|gt2 + T]gt3
90-130 MW.
Maka efisiensi total pola 3 TG sebagaimana halnya pola 2 TG sangat dipengaruhi oleh efisiensi masing-masing turbin gasnya. Semakin besar efisiensi masingmasing TG maka efisiensi total pola 3 TG akan semakin tinggi.Untuk itu maka masing-masing turbin harus dioperasikan pada beban setinggi mungkin.Pola 3 TG paling baik dioperasikan
30.5 30.0
J 29.5 1 29.0 .2
1 28.5
dengan beban total berkisar 270-390 MW, dengan daya masing-masing turbin antara
-0.0016x2+0.4559x-1.747 28.0
R2-0.999
90-130 MW.
27.5
90
100
110
120
130
140
Beban TG(MW)
Gambar 3. Pengaruh Beban Turbin Gas tehadap Efisiensi Termis PLTG
114
Dari Pola 2 TG dan 3 TG dinyatakan bahwa efisiensi total pada pola tersebut merupakan fungsi dari masing-masing TG. Semakin tinggi masing-masing TG semakin tinggi efisiensi totalnya.
dapat kedua beban beban pula
MESIN, Volume 8 Nomor 2, Met 2006, 109- 120
48
32
47
- - 30 46 45
O28
3
O
Q. 26 '55
44 43
c
42
.2 24 CO
•F0LA2TC-
«:
41
•FOLA3TC
111 22
40 39
20
120
180
240
300
360
38
420
50
Beban TG (MW)
150
250
350
450
550
(><()
Beban PLTGU (MW)
Gambar 4. Pola Kombinasi 2 Turbin Gas
Gambar 5. Pengaruh Pola kombinasi terhadap dan Efisiensi Termal PLTGU
Tabel. 2. Beban dan efisiensi Pola 1 Beban PLTG
MW
Beban PLTU
MW
32
38
41
Beban PLTGU
MW
102
117
131
Efisiensi. PLTG
% %
Efisiensi. PLTGU
%
27,4 16,62 39,46
29
Efisiensi. PLTU
25,6 15,7 37,28
30,4 17,81 42,79
70
80
90
17,07 41,12
100
110
120
130
46
51
55
60
146
161
175
190
31,6 18,14 43,78
32,7 19,11 45,56
33,6 19,82
46,76
220
240
260
Tabel 3. Beban dan efisiensi Pola 2.2.1 Beban PLTG
MW
140
160
180
200
Beban PLTU
MW
64
74
83
92
101
110
120
Beban PLTGU
MW
204
234
263
292
321
350
380
25,26 20,37 40,48
26,65 21,70 42,56
27,86
28,89 23,95 45,92
29,74 25,0 47,3
30,39 26,0 48,48
30,89 27,86 50,48
330
360
390
Efisiensi. PLTG
%
Efisiensi. PLTU
%
Efisiensi. PLTGU
%
22,85 44,34
Tabel 4. Beban dan efisiensi Pola 3.3.1 Beban PLTG
MW
Beban PLTU
MW
97
110
124
138
152
166
179
Beban PLTGU
MW
307
350
394
438
482
526
569
26,22 26,00 45,4
27,42 27,46 47,35
28,54 28,81 49,12
29,50 30,04 50,67
30,23 31,15 51,96
30,75 32,07 52,95
210
Efisiensi. PLTG
%
24.89
Efisiensi. PLTU
%
Efisiensi. PLTGU
%
24,54 43,32
240
Pengaruh variasi beban PLTG terhadap kinerja HRSG dari PLTGU (AmiralAziz dan Suwarna)
270
300
15
Perbandingan Pola 3 TG dengan Pola 2 TG Dari penjelasan di atas dapat diketahui
apa yang terjadi pada turbin gas pada saal beban naik dan faktor-faktor apa saja yang menyebakan efisiensi naik. Dari Tabel 3 dan 4 mengenai pola kombinasi, disitu dapat dilihat bahwa pola beban dengan 2 turbin gas lebih menguntungkan dibanding dengan poln 1 turbin gas pada bcbau (olal yang sama. Rluisusnyu terjadi pada beban total PLTG antara 200 - 260 MW. Jika pada beban total 240 MW digunakan
pola 3 turbin gas, efisiensi total PLTG yang diperoleh sekitar 26,22 %, sedangkan jika dipakai pola 2 turbin gas efisiensi total PLTG yang diperoleh sekitar 30,39 %. Bisa dilihat bahwa hanya karena salah menerapkan pola pembebanan kerugian efisiensi yang dialami dapat mencapai 4,17 %, hali ini sangat merugikan terutama sekali dari segi ekonomis (biaya produksi).
Apa yang menyebabkan pola 2 turbin gas memiliki efisiensi total yang lebih tinggi dibanding pola 3 turbin gas ?. Pada pola kombinasi dengan 2 turbin gas, masing-masing turbin gas beroperasi pada beban 120 MW, sedangkan pada pola 3 turbin gas masingmasing turbin menghasilkan daya 80 MW. Jika berpedoman pada analisa awal pembahasan, maka semakin tinggi beban efisiensi turbin gas juga semakin besar, hal ini tentu saja menyebabkan pola 3 turbin gas dengan daya masing-masing 80 MW, mempunyai efisiensi yang lebih rendah dibanding pola 2 turbin gas dengan daya masing-masing 120 MW. Sehingga jika beban total yang dibutuhkan bekisar 200-260 MW, lebih baik digunakan pola dengan 2 turbin gas beroperasi dan 1 turbin gas lainnya dapat dimatikan. Pengaruh Beban Turbin Gas terhadap Temperatur Gas Buang Turbin Gas
116
Gambar 6 memperlihatkan pengaruh variasi beban turbin gas terhadap temperatur gas buang keluar turbin gas. atau masuk HRSG Semakin tinggi beban semakin tinggi temperatur gas buang keluar turbin. Dari analisa eksergi yang dilakukan oleh Amiral
Aziz [1] didapat bahwa ada dua efek yang saling berlawanan dengan naiknya temperatur gas huang Imbin gas. Semakin linggi temperatur keluar turbin gas semakin tinggi efiisiensi turbin gas namun akan menurunkan efisiensi sistem turbin uap. Efek peningkatan efisiensi sistem turbin gas terhadap efisiensi PLTGU lebih dominan dibandingkan efek penurunan efisiensi sistem turbin uap terhadap
efisiensi PLTGU. Kenaikan temperatur gas buang akan menaikan produksi uap dan kualitas air pengisi. Semakin naik kualitas air pengisi, semakin naik heat sink ekonomiser sehingga menurunkan ireversibilitas (exergy losses) dari "stack gas*' yang keluar dari Heat Recovery Steam Generator. Efisiensi turbin gas akan mencapai nilai optimal untuk temperatur gas keluar turbin uap pada nilai tertentu dan akan menurun seiring dengan meningkatnya temperatur gas buang keluar turbin gas.
Pengaruh Beban terhadap Konsumsi Bahan Bakar
Gambar 7 memperlihatkan pengaruh variasi beban terhadap laju aliran bahan bakar dan konsumsi bahan bakar spesifik. Pada beban tinggi laju aliran bahan bakar cendrung meningkat namun sebaliknya konsumsi bahan bakar spesifik cendrung menurun. Hal ini dapat dijelaskan bahwa, naiknya beban disamping meningkatkan laju aliran bahan bakar juga menyebabakan naiknya tenaga listrik yang yang dihasilkan. Pengaruh naiknya tenaga listrik terhadap penurunan pemakain bahan bakar spesifik lebih dominan dibandingkan peningkatan pemakain abahan bakar spesifik akibat naiknya laju aliran bahan bakar. MESIN, Volume 8 Nomor 2, Met 2006, 109 - 120
pembebanan turbin gas tidak mempengaruhi faktor penyerapan panas pada HRSG. Dari Gambar 7 terlihat bahwa, semakin tinggi beban yang dioperasikan pada GT maka semakin sedikit panas buang yang mengalir ke HRSG namun Gambar 8 memperlihatkan bahwa semakin sedikit jumlah gas buang yang mengalir maka panas yang terkandung didalamnya semakin tinggi.
555 550 O
545
O
540
CO
§: 535
y=0.0234X2 - 4.1443X+ 691
•§ 530 CO
J 525 Q. 520
E
,2 515 4510
64
505
85
105
115
125
62
135
Beban (MW)
y = 0.0028X2 - 0.8856X + 119.38
£60
R2 = 0.9687
Gambar 6. Pengaruh Beban Turbin Gas terhadap Temperature Gas Masuk HRSG
n
E 56-
>
54 52-
50
80
90
100
110
120
130
140
Beban (MW)
Gambar 8. Pengaruh Beban TG terhadap Jumlah Gas Bekas Masuk HRSG 350 ^4*4 -
95
105
115
125
135
Beban (MW)
Gambar 7. Pengaruh Beban TG terhadap Pemakaian Bahan BakarSpesifik PLTG
^
°*° 1 y =0.0015x2 +0.565x +245.36 340 4
R2 = 0.9778
&335g330-
1325 4 Pengaruh Beban Turbin terhadapGas Panas yang Diserap dan Produksi Uap HRSG
J320-]
£315 • 310-
Gambar
8 dan
9 masing-masing
memperlihatkan pengaruh variasi beban turbin
gas terhadap jumlah panas yang diserap HRSG dan jumlah produksi uap HRSG. Produksi uap yang dibangkitkan HRSG semakin besar seiring dengan meningkatnya beban turbin gas, namun Pengaruh variasi beban PLTG terhadap
kinerja HRSG dari PLTGU (Amiral Aziz dan Suwarna)
305
1
85
95
105
1—
115
125
135
Beban( MW)
Gambar 9. Pengaruh Beban TG terhadap Produksi Uap HRSG 17
Hal
ini
disebabkan
karena
konsumsi
bahan bakar spesifik pada setiap titik pembebanan berbeda-beda. Semakin besar beban GT maka SFC nya semakin kecil sehingga memperkecil jumlah gas buang yang mengalir ke HRSG akan tetapi nilai panas yang terkandung didalamya semakin besar. Penyebab dari semakin tinggi nilai panas tersebut karena faktor kelebihan udara (excess air) pada proses pembakaran semakin kecil sehingga proses pembakaran bahan bakar menjadi lebih sempurna yang mengakibatkan panas jenis gas bekas tersebut juga semakin besar.
energi semaking tinggi sehingga menurunkan efisiensi HRSG. 82
807876O 0} z
74 72
y =-0.0075x2 + 1.3931X +14.781
70
R* = 0.9515
68-1 66 85
variasi beban turbin gas terhadap efisiensi HRSG. Variasi beban turbin gas akan mempengaruhi pemakaian bahan bakar sehingga mempengaruhi jumlah gas bekas masuk HRSG (Gambar 11). Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 7 bahwa peningkatkan beban turbin gas akan menurunkan pemakaian bahan bakar spesifik. Semakin sedikit bahan bakar yang dibakar semakin sedikit pula gas ke
HRSG.
Efisiensi
HRSG
cendrung menurun dengan turunnyajumlah gas bekas masuk HRSG (Gambar 8). Penyerapan
kalor yang dilakukan oleh HRSG tidak maksimal karena adanya kerugian-kerugian sehingga mempengaruhi efisiensi HRSG. Jadi peningkatan beban turbin gas mengakibatkan menurunnya efisiensi HRSG. Jumlah gas yang mengalir kedalam HRSG berbanding terbalik dengan nilai panasnya, semakin sedikit laju aliran gas bekas maka kualitas panasnya semakin tinggi, hal ini mempengaruhi perbedaan temperature gas buang keluar cerobong dengan temperatur air pengisi masuk ekonomiser. Dengan semakin tingginya panas gas bekas keluar cerobong maka kerugian
118
115
125
135
Gambar. 10. Pengaruh Beban TG terhadap Efisiensi HRSG
Gambar 10 memperlihatkan pengaruh
masuk
105
Beban (MW)
Pengaruh Variasi Beban Turbin Gas terhadap Efisiensi HRSG
bekas
95
0.305 0.300 -
^
0.295-
ft
y =0.0002X2 - 0.0228X +0.8595 R2 = 0.9062
0.290 0.285
u u.
CO
0.280
0.275 0.270
50
52
54
56
58
60
62
Gv (nm3/kg.b.bkr)
GambarB. Pengaruh Pemakaian Bahan Bakar terhadap Jumlah Gas Bekas Beban Turbin Gas
KESIMPULAN
Dari pembahasan diatas maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Efisensi PLTGU sangat dipengaruhi oleh beban baik beban PLTG maupun beban PLTU, semakin tinggi beban maka efisiensi MESIN, Volume 8 Nomor 2, Met 2006, 109 - 120
turbin gas juga akan semakin besar. Pada
beban tinggi efisiensi juga tinggi, hal ini disebabkan oleh naiknya rasio tekanan dari kompresor dan turbin yang berakibat pada efisiensi secara keseluruhan.
total.
3. Pada beban 180 MW- s/d 360 MW, pola kombinasi dengan 2 turbin gas memiliki efisiensi total yang lebih tinggi dari pada pola kombinasi 3 turbin gas. Hal ini disebabkan bahwa pada pola dengan 2 turbin gas, masing-masing turbin beroperasi dengan beban yang lebih tinggi dibandingkan dengan pola 3 turbin gas, yang daya masing-masing turbin gasnya lebih rendah..Dengan kata lain pada pola kombinasi efisiensi total sangat dipengaruhi oleh beban masing-masing turbin gas.
82 8078-
CD 76 CO
K
X
74
w
J 72 *
y=-0.1525X2 + 18.015x - 452.41
70
RT= 0.8805
68
66
50
52
54
56
58
2. Untuk pola kombinasi 2 GT dan pola 3 GT, efisiensi total sangat dipengaruhi oleh beban masing-masing turbin. Semakin tinggi beban semakin besar efisiensi term is
60
62
Gv (nm3/kg.b.bkr)
Gambar 11. Pengaruh Jumlah Gas Bekas Masuk HRSG terhadap Efisiensi HRSG
4. Semakin tinggi effisiensi Turbin gas yang dioperasikan pada beban tinggi maka semakin
rendah
efisiensi
HRSG
karena
pengaruh jumlah gas bekas turbin gas TG yang mengalir ke HRSG. 5. Semakin banyak gas bekas yang mengalir
975
kedalam HRSG maka efisiensi HRSG akan semakin besar.
DAFTARPUSTAKA
1. Amiral Aziz, "Exergy Analysis of the Combined Cycle Power Plant' MSc Disertation, UMIST, Manchester, 1991.
2. Amiral Aziz dan Suwarna, Pengaruh variasi Beban Terhadap Kinerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas-Uap, 105
115
125
135
Beban (MW)
Gambar 12. PengaruhBeban Turbin Gas terhadap Panas yang Diserap HRSG
MESIN -
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin,
Fakultas Teknologi Industri - Universitas Trisakti, Jakarta, 2002.
3. H. Cohen, GFC Rogers, and HIH Saravanamuttoo, uGas Turbine Theory", Longman Scientific & Technician, Third edition, 1987.
Pengaruh variasi beban PLTG terhadap kinerja HRSG dari PLTGU (AmiralAzizdan Suwarna)
119
4.
ISO
2314,
"Gas
Turbine-Acceptance
7V?rf".Tahunl989.
5. JB Jones, RE Dugan, "Engineering Thermodynamic", Prentice Hall International Inc, 1996.
6. Michael J Moran, "Fundamental of Engineering Thermodynamic", Willey & Sons Inc, 1991.
7. Nofirman, "Pengaruh Temperatur Udara Luar Terhadap Efisiensi Turbin Gas",
9. Suwarna, Skripsi "Analisa Variasi Beban Terhadap Unjuk Kerja Turbin Uap", ISTN, Jakarta, 2001
10. Rohf Kehlhofer, "Combined Cyle Gas and Steam Turbine", The Fairmont Press Inc, 1991.
11. Tulus
Russeno, "Optimasi Operasional
PLTGU\
PT.PLN
PJB
I
Unit
Pembangkitan Priok, Edisi 1,1999
Laporan Praktek Kerja, ISTN, 2000. 8.
y Skripsi "Analisa Variasi Beban Terhadap Unjuk Kerja Turbin Gas", ISTN, Jakarta, 2000.
120
MESIN. Volume 8 Nomor 2, Met 2006. 109- 120
