STUDI PADA PENGARUH FEEDWATER HEATER 7 TERHADAP EFISIENSI DAN BIAYA KONSUMSI BAHAN BAKAR PLTU DENGAN PEMODELAN GATECYCLE

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 2301-9271

1

STUDI PADA PENGARUH FEEDWATER HEATER 7 TERHADAP EFISIENSI DAN BIAYA KONSUMSI BAHAN BAKAR PLTU DENGAN PEMODELAN GATECYCLE Sori Tua dan Ary Bacthiar Krishna P. Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: [email protected]

Abstrak-Kerusakan feedwater heater di sistem pembangkit listrik, pada umumnya akan berdampak pada efisiensi sistem dan kebutuhan bahan bakar dalam boiler[1]. Feedwater heater 7 (FWH7) atau feedwater heater terakhir sebelum fluida memasuki boiler pada PLTU Suralaya mengalami kerusakan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh feedwater heater 7 pada pembangkit listrik di Suralaya. Pembuatan pemodelan powerplant Suralaya dengan kondisi awal feedwater heater 7 off mula-mula dan penambahan komponen bypass. Pemodelan powerplant dilakukan supaya diketahui efisiensi dan biaya konsumsi bahan bakar pada kondisi bypass dengan normal satu dan bypass dengan normal dua. Kondisi normal satu adalah kondisi dimana pembangkit dalam keadaan normal dengan laju aliran massa masukan pada turbin pertama sama dengan kondisi saat bypass. Kondisi normal dua adalah kondisi dimana pembangkit dalam keadaan normal dengan penambahan dari laju aliran massa masukan turbin pertama saat kondisi bypass dan jumlah ekstrasi steam menuju FWH 7 saat kondisi normal satu. Pemodelan powerplant Suralaya menggunakan software GateCycle, sedangkan perhitungan manual menggunakan data heat and mass balance saat kondisi FWH 7 off. Dari penelitian ini didapatkan bahwa unjuk kerja sistem pembangkit bypass jika dibanding dengan kondisi normal 1 yaitu efisiensi mengalami penurunan 0.78 %, kebutuhan kalor mengalami 39,955,904 kcal/hr, kebutuhan bahan bakar kenaikan mengalami kenaikan 225,874.13 kg/D, biaya kerugian 17,672.39 (US$/D). Jika dibanding kondisi normal 2, efisiensi mengalami penurunan 0.41 %, kebutuhan kalor mengalami penurunan 59,975,460 kcal/hr, kebutuhan bahan bakar mengalami penurunan 376,351.88 kg/D, biaya penghematan 11,773.38 (US$/D). Kata Kunci: PLTU, Feedwater heater, GateCycle, Kebutuhan bahan bakar.

I. PENDAHULUAN

P

ENJELASAN dari siklus dari PLTU tersebut dapat dimulai dari boiler. Boiler berfungsi untuk menghasilkan uap fase panas lanjut untuk memutar sudu – sudu turbin. Dengan berputarnya sudu – sudu turbin maka akan menyebabkan poros turbin berputar sehingga generator yang merupakan seporos dengan turbin otomatis akan ikut berputar. Dari generator inilah listrik dapat dihasilkan. 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 feedwaterheater untuk dilakukan pemanasan awal sebelum masuk kedalam boiler. 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 heat exchanger yang dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu closed dan open feedwater heater. Closed feedwater heater merupakan shell and tube heat exchager yang diklasifikasikan menjadi dua macam 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. Ekstraksi uap pada LPH berasal dari LP (Low Pressure) turbin sedangkan pada HPH ekstraksi uapnya berasal dari HP (High Pressure) turbin dan IP (Intermediate Pressure) turbin. Sedangkan open feedwater heater atau yang disebut deaerator merupakan heat exchanger direct contact type yang berfungsi untuk memanaskan air setelah dari LPH dan memisahkan antara oksigen dengan air. Pada PLTU Suralaya terdapat tujuh buah feedwater heater yaitu tiga buah LPH, tiga buah HPH, dan sebuah deaerator. Jika kerusakan terjadi pada sebuah HPH maka akan menyebabkan turunnya efisiensi dari siklus secara keseluruhan. Dengan menurunnya efisiensi dari siklus secara keseluruhan yang disebabkan oleh kerusakan pada HPH seperti yang telah dijelaskan pada paragraf di atas, tentu saja akan membawa kerugian yang sangat besar yaitu salah satunya kebutuhan batubara saat pemanasan dalam boiler akan meningkat, yang nantinya terjadinya kenaikan biaya operasional harian dalam pembangkit. Dendi Junaidi, dkk melakukan penelitian tentang Kesetimbangan Massa dan Kalor Serta Efisiensi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Pada Berbagai Perubahan Beban dengan Menvariasikan Jumlah Feedwater Heater[2]. Pada penelitian ini, dengan mendesain suatu instalasi pembangkit listrik memerlukan parameter-parameter yang harus dipertimbangkan. Sehingga aspek ekonomis sangat memegang peranan penting didalam menentukan desain instalasi yang efisien dan menguntungkan bagi investor. Salah satu parameter yang dipertimbangkan adalah berapa jumlah feedwater heater yang harus digunakan demi tercapainya tujuan tersebut. Hasil penelitian menunjukkan kenaikan efisiensi desain ketika feedwater heater ditambah, kenaikan yang signifikan mungkin antara satu sampai empat feedwater heater tetapi pada lima buah feedwater heater sampai tujuh buah feedwater heater akan terlihat kenaikan efisiensi sistem yang cenderung stabil. Jadi seandainya ada penambahan feedwater heater yang melebihi tujuh buah feedwater heater tidak akan memberikan kenaikan pada efisiensi desain instalasi pembangkit listrik secara signifikan. Pada tahun 2011, Cahyo Adi Basuki, dkk melakukan penelitian Analisis Konsumsi Bahan Bakar pada Pembangkit

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 2301-9271 Listrik Tenaga Uap dengan Menggunakan Metode Least Square[3]. Pada penelitian ini, Basuki melakukan perhitungan dengan menggunakan jenis bahan bakar HSD, MFO, LNG, dan batubara untuk beban 140 MW didapatkan hasil bahwa operasional PLTU yang beroperasi dengan menggunakan bahan bakar minyak (HSD dan MFO) mengalami kerugian. Hal ini nampak jelas dari selisih harga yang sangat besar antara biaya bahan bakar HSD dan MFO terhadap produksi energi listrik dibandingkan harga jual listrik rumah tangga. Sedangkan dengan menggunakan bahan bakar LNG atau pun batubara mengalami keuntungan. Hal ini nampak jelas dari selisih harga yang sangat besar antara biaya bahan bakar LNG dan batubara terhadap produksi energi listrik dibandingkan harga jual listrik rumah tangga. Berdasarkan pemaparan diatas jika terjadi kerusakan komponen feedwater heater dapat menurunnya efisiensi sistem powerplant sehingga menjadi suatu masalah yang penting untuk biaya operasionalnya. Dan tugas akhir ini akan membahas lebih lanjut pada pengaruh feedwater heater 7 terhadap efisiensi dan biaya kebutuhan bahan bakar dengan pemodelan GateCycle.

b.

2 Perhitungan Daya yang Dihasilkan Steam Turbin 𝑊̇𝑇1 = (ℎ1 − ℎ2 ) 𝑚̇1

𝑊̇𝑇2 = (ℎ4 − ℎ5 ) + (1 − 𝑦1′ )(ℎ5 − ℎ6 ) 𝑚̇1 +(1 − 𝑦2′ − 𝑦1′ )(ℎ6 − ℎ7 )

𝑊̇𝑇3 𝑚̇1

( ( 𝑊̇𝑇4 𝑚̇1

ℎ21 − (1 − 𝑦3′ − 𝑦2′ − 𝑦1′ )ℎ20 − (𝑦3′ +𝑦2′ + 𝑦1′ )ℎ31 (ℎ8 − ℎ20 )

(1 − 𝑦4′ − 𝑦3′ − 𝑦2′ − 𝑦1′ )(ℎ20 − ℎ19 ) ℎ9 − ℎ32 (1 − 𝑦4′ − 𝑦3′ − 𝑦2′ − 𝑦1′ )(ℎ19 − ℎ18 ) + 𝑦5′ (ℎ34 − ℎ33 ) ′ 𝑦6 = ℎ10 − ℎ34

𝑦5′ =

𝑦7′ =

(1−𝑦6′ − 𝑦5′ − 𝑦4′ − 𝑦3′ − 𝑦2′ − 𝑦1′ )(ℎ15 − ℎ14 ) + ℎ11 + ℎ15 − ℎ16 − ℎ14 (𝑦6′ + 𝑦5′ )(ℎ16 − ℎ35 ) ℎ11 + ℎ15 − ℎ16 − ℎ14

) (ℎ7 − ℎ8 ) +

2

) (ℎ8 − ℎ9 )+

2

)(ℎ9 − ℎ10 )+

2 1−𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

) (ℎ7 2 1−𝑦4′ −𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

= (

ℎ9 )+( c.

)(ℎ9 − ℎ11 )+

𝑦7′ )(ℎ11

= (1 − 𝑦7′ − 𝑦6′ − 𝑦5′ − 𝑦4′ − 𝑦3′ − 𝑦2′ − 𝑦1′ )(ℎ14 − ℎ13 )

𝑊̇𝑝2 = (𝑦7′ + 𝑦6′ + 𝑦5′ )(ℎ17 − ℎ16 ) 𝑚̇1 𝑊̇𝑝3 = (ℎ22 − ℎ21 ) 𝑚̇1 Perhitungan Kalor yang Dibutuhkan Boiler 𝑄̇𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 = (ℎ1 − ℎ25 ) 𝑚̇1 𝑄̇𝑟𝑒ℎ𝑒𝑎𝑡 = (1 − 𝑦1′ )(ℎ4 − ℎ2 ) 𝑚̇1 𝑄̇𝑖𝑛 𝑚̇1

e.

− ℎ8 ) +

− − ℎ12 ) ( 2 Perhitungan Daya yang Dibutuhkan Pompa 𝑚̇1

d.

− 𝑦6′ )(ℎ10 − ℎ12 )

) (ℎ8 − 2 1−𝑦5′ −𝑦4′ −𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

2 1−𝑦5′ −𝑦4′ −𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

Pada Tugas akhir ini tahapan-tahapan yang harus dilakukan sebelum melakukan pengujian adalah sebagai berikut :

𝑦4′ =

2

1−𝑦4′ −𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

1−𝑦5′ −𝑦4′ −𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

(

II. URAIAN PENELITIAN

B. Heat and Mass Balance Tahap hasil perhitungan yaitu berupa kerja yang dihasilkan pada semua turbin, panas yang dibutuhkan dalam boiler, kerja netto siklus, dan efisiensi sisklus[4]-[5]. Perhitungan dilakukan untuk sebagai acuan sebuah pemodelan dalam GateCycle sudah tepat dan benar. a. Perhitungan Fraksi Massa pada Feedwater Heater 𝑦1′ = 0 (ℎ24 − ℎ23 ) − 𝑦1′ (ℎ28 − ℎ27 ) 𝑦2′ = ℎ5 − ℎ28 ′ ′ ℎ − ℎ 23 22 + (𝑦2 +𝑦1 )(ℎ30 − ℎ29 ) 𝑦3′ = ℎ6 − ℎ30

1−𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

1−𝑦5′ −𝑦4′ −𝑦3′ −𝑦2′ −𝑦1′

(

𝑊̇𝑝1

A. Studi Literatur dan Survei Pengambilan Data Heat and Mass Balance Studi literatur ini dilakukan agar dapat menambah wawasan, pengetahuan penulis terhadap materi yang akan dibahas pada tugas akhir ini. Pada tahap studi literatur penulis melakukan kajian dan mengambil beberapa teori penunjang dari buku-buku, artikel, jurnal ilmiah, dan tugas akhir terdahulu. Diharapkan dari hasil studi literatur ini, penulis dapat menganalisa hasil dari pengujian yang dilakukan. Tahap survei pengambilan data heat and mass balance dilakukan di PLTU Suralaya pada saat kondisi feedwater heater 7 off. Data yang dibutuhkan adalah data inlet dan outlet setiap komponen yang ada seperti boiler, turbin, condenser, pompa serta feedwater heater. Simulasi yang digunakan adalah software GateCycle yang dibuat oleh GE Software Coompany.

=(

=

𝑄̇𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 𝑚̇1

+

𝑄̇𝑟𝑒ℎ𝑒𝑎𝑡 𝑚̇1

Perhitungan Efisiensi Sistem ( 𝜂=

𝑊̇ 𝑊̇ 𝑊̇𝑝1 𝑊̇𝑇1⁄ 𝑊̇𝑇2⁄ 𝑊̇𝑇3⁄ 𝑊̇𝑇4⁄ ⁄ + 𝑝2⁄ + 𝑝3⁄ ) 𝑚̇1 𝑚̇1 𝑚̇1 + 𝑚̇1 + 𝑚̇1 + 𝑚̇1 ) − ( 𝑚̇1 𝑄̇𝑖𝑛⁄ 𝑚̇1

C. Pemodelan GateCycle GateCycle adalah software yang digunakan untuk menganalisa unjuk kerja dari sebuah power plant. Gate Cycle menggunakan proses termodinamika, perpindahan dan mekanika fluida dalam menjalankan perhitungan simulasinya. Gate cycle yang digunakan dalam penelitian ini adalah versi 5.61.0.r tahun 2004[6]. Software ini dapat membuat sebuah pembangkit listrik dengan desain yang kita inginkan ataupun sesuai template yang sudah disediakan oleh Gate Cycle. Selain itu, kita juga dapat menentukan properties yang akan bekerja pada tiap komponen dalam desain pembangkit listrik tersebut. Hasil yang didapatkan dari software Gate Cycle ini antara lain efisiensi, heat rate, load yang dihasilkan, kadar polutan yang dilepas ke udara, losses yang terjadi, konsumsi bahan bakar, suhu, tekanan, kelembaban udara sekitar dan lain-lain. Selain itu juga, kita dapat langsung mendapatkan grafik yang kita inginkan hasil iterasi software Gate Cycle ini[7]-[9]. Selain itu, Gate cycle mempunyai proses yang disebut Cycle Link, dimana proses ini digunakan untuk menentukan input dan output parameter apa yang ingin diketahui dari power plant yang telah dimodelkan sebelumnya.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 2301-9271

3 Tabel 2. Tabel data dependent

No

Variabel Input

Nama Komponen

1

Boiler

2

FWH 1-6

Data

Metode

Kalor yang dibutuhkan

Heat Load, LHV Accept incoming steam Drain Colling approach temperature

3

4

FWH 7 Aktif

Drain Colling approach temperature Accept incoming steam

Non Aktif

Bypass steam flow = 0

Splitter

Remider Flow Specify flow

(a)

E. Variasi Pemodelan GateCycle Pada tahapan pemilihan variasi untuk pemodelan GateCycle kondisi normal bertujuan untuk mengetahui dampak apabila feedwater heart 7 off terhadap sistem. Pemodelan yang digunakan dalam penelitian ini, dibedakan menjadi 3 kondisi seperti kondisi bypass, normal satu, normal dua. Perbedaan data yang digunakan setiap kondisi yaitu pada laju aliran massa (flowrate), berikut ini tabel variasi data pada setiap kondisi : Tabel 3. Variasi data flowrate pada kondisi bypass, normal satu, normal dua di pemodelan GateCycle No

Komponen

1

Turbin 1 Inlet Ekstrasi 1 Turbin 2 Ekstrasi 1 Ekstrasi 2 Turbin 3 Ekstrasi 1 Ekstrasi 2 Ekstrasi 3 Outlet Turbin 4 Ekstrasi 1 Ekstrasi 2 Ekstrasi 3 Outlet

Bypass

(b) Gambar 1 (a) Contoh pemodelan powerplant (b) Contoh display hasil pengerjaan D. Metode Input Pemodelan GateCycle Pada tahapan input dalam pemodelan GateCycle dibedakan menjadi dua, yaitu data dependent dan data independent seperti dalam tabel sebagai berikut : Tabel 1. Tabel data dependent No

Nama Komponen HP,IP,LP1,LP2 (Turbine)

Variabel Input

2

Boiler

Data Tekanan Input,ekstrasi,Outlet Entalphi input, ekstrasi,Outlet Laju aliran massa ekstrasi Entalphi keluaran

3

Pump I,II,III

Tekenan Ouput

4

Condenser

Tekanan

5

System

436968 KW (kondisi FWH 7 Off)

1

Metode Input inlet pressure

2

3

4

Kondisi Flowrate (Kg/hr) Normal 1 Normal 2

1,220,540 0

1,220,540 128,749

1,349,289 128,749

64,278 58,415

55,042 50,182

64,278 58,415

328,805 30,929 34,914 451,485

27,657 27,258 30,770 407,432

328,805 30,929 34,914 451,485

328,805 30,929 30,190 451,485

27,657 27,258 25,280 407,432

328,805 30,929 30,190 451,485

Input exit entalphies

Steam Outlet Entalphy Fiixed Control Valve Outlet Pressure Desired Pressure

F. Pengolahan Data Simulasi Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah sehingga hasil pengujian ditunjukkan dalam cylinder chart daya, efisiensi, kalor, jumlah kebutuhan bahan bakar, biaya kebutuhan bahan bakar serta biaya akibat feedwater heater 7 off.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 2301-9271 III. HASIL DAN ANALISA A. Perhitungan Heat and Mass Balance a. Perhitungan Fraksi Massa pada Feedwater Heater 𝑦1′ = 0 𝑦2′ = 0.05085 𝑦3′ = 0,046216 𝑦4′ = 0.052 𝑦5′ = 0.0489 𝑦6′ = 0.02763 𝑦7′ = 0.02489

C. Hasil Pemodelan GateCycle a. Cylinder Chart Beda Daya Serta Effisiensi Sistem Pembangkit di Berbagai Kondisi pada Pemodelan GateCycle Cylinder Chart Daya Vs F (Kondisi) 460.095 Daya (MW)

b.

4

Perhitungan Daya yang Dihasilkan Steam Turbin 𝑊̇𝑇1 𝑚̇1

= 73 kcal/kg

Bypass

𝑊̇𝑇2 = 92.722 kcal/kg 𝑚̇1 𝑊̇𝑇3 = 74.213 kcal/kg 𝑚̇1 𝑊̇𝑇4 = 75.02859 kcal/kg 𝑚̇1

Perhitungan Daya yang Dibutuhkan Pompa

Perhitungan Kalor yang Dibutuhkan Boiler

= 104.2 kcal/kg

𝑄̇𝑖𝑛 = 701.2 kcal/kg 𝑚̇1

e.

40.47

41.0 40.6 40.2 39.8 39.4 39.0

40.10 39.70

Bypass

𝑄̇𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 = 597 kcal/kg 𝑚̇1 𝑄̇𝑟𝑒ℎ𝑒𝑎𝑡 𝑚̇1

Normal 2

Cylinder Chart Efisiensi Vs F (Kondisi)

𝑊̇𝑝1 = 0.102343 kcal/kg 𝑚̇1 𝑊̇𝑝2 kcal = 0,01369 𝑚̇1 kg 𝑊̇𝑝3 = 7 kcal/kg 𝑚̇1

d.

Kondisi Normal 1

(a)

Efisiensi (%)

c.

436.986 417.289

460 448 436 424 412 400

Perhitungan Efisiensi Sistem 𝜂 = 0.439 = 43.9%

B. Perbandingan Perhitungan dan Pemodelan GateCycle Perhitungan heat and mass balance ini bertujuan untuk membandingkan pemodelan GatcCycle sudah baik dan benar untuk kondisi feedwater heater 7 off dalam table sebagai berikut : Tabel 4. Perbandingan sistem pembangkit dengan hasil pemodelan GateCycle dan heat balance pada kondisi feedwater heater 7 off Gate cycle

Heat And Mass Balance

No

Komponen

Satuan

1

Steam turbin 1 (HP)

kW

104,068.58

103,622.63

2

Steam turbin 2 (IP)

kW

131,269.50

131,617.74

3

Steam turbin 3 (LP)

kW

104,866.33

105,344.57

4

Steam turbin 4 (LP)

kW

105,868.57

106,502.19

5

Pump 1

kW

-145.76

-145.27

6

Pump 2

kW

-19.74

-19.44

7

Pump 3

kW

-9,981.01

-9,936.42

8

Mass. Flowrate

kg/hr

1,220,561

1,220,540

Kondisi Normal 1

Normal 2

(b) Gambar 2. Cylinder chart (a) daya dan (b) efisiensi fungsi semua kondisi di pemodelan GateCycle Dengan menjadikan kondisi bypass sebagai parameter acuan, maka dari cylinder chart diatas terlihat bahwa daya netto sistem pembangkit saat kondisi variasi normal satu lebih kecil dengan selisih 19.697 MW dan pada saat kondisi variasi normal dua lebih besar dengan selisih 23.109 MW. Selanjutnya effisiensi pada sistem pembangkit saat kondisi variasi normal satu lebih besar dengan selisih 0.78 % dan pada saat kondisi variasi normal dua lebih besar dengan selisih 0.41 %. Pada penjelasan cylinder chart daya diatas adanya pengaruh jumlah laju aliran massa pertama masukan turbin pertama sehingga mempengaruhi besarnya daya yang keluar pada sistem pembangkit. Sedangkan untuk penjelasan efisiensi akan lebih besar saat kondisi normal dibanding saat kondisi bypass dikarenakan FWH 7 membantu pemanasan fluida feedwater yang akan menuju boiler sehingga beban kalor yang akan diberikan akan berkurang. Pada sub bab berikutnya, akan dijelaskan serta memperlihatkan perbedaan 𝑄̇ yang masuk pada boiler dan besarnya kebutuhan bahan bakar yang digunakan berupa batubara pada boiler. b. Cylinder chart beda 𝑄̇ boiler dan Jumlah Kebutuhan Bahan Bakar Sistem Pembangkit di Berbagai Kondisi pada Pemodelan GateCycle Cylinder Chart Q boiler (kcal/hr) Vs F (Kondisi) Q boiler (kcal/hr)

986,430,064 1,000,000,000 970,000,000 940,000,000 910,000,000 880,000,000 850,000,000 Bypass

9

Q boiler

kcal/hr

10

effisiensi

%

Cycle nett.

MW

946,474,160

949,382.528

39.70

43.90

436.986

436.986

946,474,160 886,498,700

Kondisi Normal 1

Normal 2

Gambar 3 Cylinder chart 𝑄̇ boiler pada semua kondisi di pemodelan GateCycle

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 2301-9271

5

Cylinder Chart Konsumsi (Kg/D) Vs F (Kondisi)

Cyclinder Chart Biaya ($/D) Vs F (Kondisi)

Konsumsi (Kg/D)

3,714,998.63

$278,888.11

3,720,000 3,650,000 3,580,000 3,510,000 3,440,000 3,370,000 3,300,000

3,564,520.88

Kondisi

$261,215.72 $290,661.49

3,338,646.75

Bypass

$260,000 $269,000 $278,000 $287,000 $296,000 Bypass

Kondisi Normal 1

Normal 2

Gambar 4. Cylinder chart konsumsi bahan bakar pada semua kondisi di pemodelan GateCycle Dengan menjadikan kondisi bypass sebagai parameter acuan, maka dari cylinder chart diatas terlihat bahwa kalor yang dibutuhkan dalam boiler pada sistem pembangkit saat kondisi variasi normal satu lebih kecil dengan selisih 59,975.460 kcal/hr dan pada saat kondisi variasi normal dua lebih besar dengan selisih 39,955,904 kcal/hr. Selanjutnya jumlah kebutuhan bahan bakar pada sistem pembangkit saat kondisi variasi normal satu lebih kecil dengan selisih 225,874.13 kg/D dan pada saat kondisi variasi normal dua lebih besar dengan selisih 376,351.88 kg/D. Pada penjelasan cylinder chart Q boiler diatas adanya pengaruh jumlah laju aliran massa pertama masukan turbin pertama sehingga mempengaruhi besarnya daya yang keluar pada sistem pembangkit. Sedangkan untuk penjelasan kalor yang dibutuhkan dalam boiler akan lebih besar saat kondisi normal dibanding saat kondisi bypass dikarenakan FWH 7 membantu pemanasan fluida feedwater yang akan menuju boiler sehingga beban kalor yang akan diberikan akan berkurang. Hubungan antara kalor yang dibutuhkan boiler dengan jumlah kebutuhan bahan bakar akan sebanding lurus. Maka dengan perumusan secara termodinamika dapat disesuaikan menjadi 𝑄̇ ̇ = 𝑚̇ ̇bahan bakar x LHVbahan bakar. D. Biaya Akibat Feedwater Heater 7 Off Pada tahapan perhitungan ini berfungsi untuk mengetahui biaya operasional system pembangkit listrik khususnya berbahan bakar batubara[11]. Dapat diketahui biaya operasional yang dimodelkan dalam GateCycle pada setiap kondisi : Cyclinder Chart Resiko Biaya ($/D) Vs F (Bypass)

Normal 1

Normal 2

Gambar 6. Cylinder chart resiko biaya bahan bakar per hari dengan acuan pemodelan saat kondisi feedwater heater 7 off Dengan menjadikan kondisi bypass sebagai parameter acuan, maka dari cylinder chart diatas terlihat bahwa akibat FWH 7 off dengan selisih biaya yang dikeluarkan pada sistem pembangkit kondisi normal menggunakan variasi normal pertama adalah 17,672.39 (US$/D) dengan mengarah ke kiri yang artinya pemilihan variasi normal pertama akan rugi jika FWH 7 off dan akibat FWH 7 off dengan selisih biaya yang dikeluarkan pada sistem pembangkit kondisi normal menggunakan variasi normal kedua adalah 11,773.38 (US$/D) dengan mengarah ke kanan yang artinya pemilihan variasi normal kedua akan relatif lebih menghemat jika FWH 7 off dengan dampak daya netto akan berkurang. IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Dari studi yang dilakukan serta pembahasan terhadap data yang didapatkan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Pemodelan sistem pembangkit pada Gate Cycle di setiap komponen adalah convergent. 2. Data hasil simulasi Gate Cycle di setiap komponen pada semua kondisi sebagai berikut : Bypass

Kondisi Normal 1

Normal 2

kW

104,068.58

107,687.31

118,700.34

Steam turbin 2

kW

131,269.50

123,739.85

136,726.56

3

Steam turbin 3

kW

104,866.33

98,309.77

108,125.41

4

Steam turbin 4

kW

105,868.57

96,220.29

106,102.26

5

Pump 1

kW

-145.76

-131.40

-146.66

6

Pump 2

kW

-19.74

-17.19

-19.74

7

Pump 3

kW

-9,981.01

-8,485.76

-9,991.01

8

Mass. Flowrate

kg/hr

1,220,561

1,220,561

1,349,310

No

Nama Komponen

Satuan

1

Steam turbin 1

2

$$(17,672.39)

$11,773.38 $(18,000) $(11,000) $(4,000) Bypass

$3,000

Normal 1

$10,000

Normal 2

Gambar 5. Cylinder chart biaya bahan bakar per hari pada semua kondisi di pemodelan GateCycle

3. Beberapa hasil pemodelan sistem pembangkit di Gate Cycle yang penulis buat : • Kondisi bypass Daya : 436,986 kW Effisiensi sistem pembangkit : 39.69 % Q boiler yang dibutuhkan : 946,474,160 kcal/kg Kebutuhan bahan bakar : 3,564,520.88 kg/D Biaya bahan bakar : 278,888.11 US$/D

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 2301-9271

6 DAFTAR PUSTAKA

• Kondisi normal 1 Daya : 417,289 kW Effisiensi sistem pembangkit : 40.47 % Q boiler yang dibutuhkan : 886,498,700 kcal/kg Kebutuhan bahan bakar : 3,338,646.75 kg/D Biaya bahan bakar : 261,215.72 US$/D • Kondisi normal 2 Daya : 460,095 kW Effisiensi sistem pembangkit : 40.10 % Q boiler yang dibutuhkan : 986,430,064 kcal/kg Kebutuhan bahan bakar : 3,714,998.63 kg/D Biaya bahan bakar : 278,888.11 US$/D 4. Adanya penurunan efisiensi sistem pembangkit bypass jika kondisi normal satu yang digunakan dengan nilai 0.78 %, dan mengalami kenaikan kebutuhan kalor didalam boiler sebesar 39,955,904 kcal/hr sehingga penambahan jumlah kebutuhan bahan bakar yang dibutuhkan sebesar 225,874.13 kg/D dengan biaya kerugian sebesar 17,672.39 (US$/D). 5. Adanya penurunan efisiensi sistem pembangkit bypass jika kondisi normal kedua yang digunakan dengan nilai 0.41 %, namun mengalami penurunan kebutuhan kalor didalam boiler sebesar 59,975,460 kcal/hr sehingga pengurangan jumlah kebutuhan bahan bakar yang dibutuhkan sebesar 376,351.88 kg/D dengan pengurangan biaya sebesar 11,773.38 (US$/D). 6. Ekstrasi steam aliran massa pada FWH 7 yang digunakan sebesar 128749 kg/hr. Karena menggunakan acuan saat laju aliran massa masukan turbin pertama kondisi normal pertama sama dengan kondisi bypass dengan besaran 1220561.25 kg/hr. 7. Pembangkit saat kondisi normal kedua menjadi pilihan yang cukup baik dimana jika FWH 7 mengalami kerusakan kembali maka hanya berdampak pada menurunnya daya sebesar 23.109 MW sedangkan biaya operasional untuk kebutuhan batubara menjadi menurun. LAMPIRAN Harga batubara Acuan (HBA) & Harga Patokan Batubara (HPB) Bulan Juli 2014 Prima Coal : 6.700 CV (kcal/kg) GAR 12 TM (%) 0,6 TS (%, ar) 5 Ash (%, ar) 78.24 HPB Marker (US$/ton) UCAPAN TERIMA KASIH Penulis Sori Tua mengucapkan terima kasih dosen pembimbing dan pembahas yang telah memberikan kritik dan saran untuk penulisan artikel ini. Penulis Juga mengucapkan terima kasih kepada keluarga besar penulis yang telah memberikan dukungan baik secara moral dan finansial.

[1]

Moh Muchlis dan Adhi Darma Permana. Proyeksi Kebutuhan Listrik PLN tahun 2003-2020. ; 2012. [2] Dendi Junaidi, I Made Suardjaja, dan Tri Agung Rohmat. Kesetimbangan Massa dan Kalor Serta Efisiensi Pembangkit Listrik Tenaga Uap Pada Berbagai Perubahan Beban dengan Menvariasikan Jumlah Feedwater Heater, Yogyakarta ; 2011. [3] Cahyo Adi Basuki, Ir. Agung Nugroho dan Ir. Bambang Winardi. Analisis Konsumsi Bahan Bakar pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap dengan Menggunakan Metode Least Square, Semarang ; 2011. [4] Moran MJ, Shapiro HN. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons Inc.; 2006. [5] R K Kapooria, S Kumar, K S Kasana. An analysis of a thermal power plant working on a Rankine cycle: A theoretical investigation, Journal of Energy in Southern Africa Vol.19 No.1; 2008. [6] Gate Cycle Release Version 5.61 Getting Started & Installation, GE Energy, The General Electric Company ; 2004. [7] Anooj G. Sheth, Alkesh M. Mavani. Determining Performance of Super Critical Power Plant with the help of “GateCycleTM” IOSR Journal of Engineering Vol. 2(4) ; 2012. [8] Michael Erbes Enginomix, LLC. GateCycle & CycleLink: Software for Thermal System Design and Analysis, Florida Power & Light. ; 2010. [9] Mirjana, S. Laković, Mladen M. Stojiljković , Slobodan V. Laković , Velimir P. Stefanović , And Dejan D. Mitrović. Impact Of The Cold End Operating Conditions On Energy Efficiency Of The Steam Power Plant, Thermal Science, Vol. 14. ; 2010. [10] Fariz Tirasonjaya, 23 September ; 2012. . [11] Statistic Report Indonesia Power ; 2012.