SPESIFIKASI TEKNIS PERANCANGAN Spesifikasi HRSG yang direncanakan

Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010.

BAB III PERHITUNGAN TERMODINAMIKA

3.1. SPESIFIKASI TEKNIS PERANCANGAN

Parameter rancangan mengenai turbin gas pada perencanaan ini mengacu dari hasil data survey yang dilakukan di PT. PLN Persero sector Belawan PLTG Paya Pasir. Adapun spesifikasi tugas rancangan masing-masing unit turbin gas yang direncanakan adalah :  Unit I dan Unit II : • Daya maksimum turbin gas : 14.466 kW • Bahan Bakar : HSD High Speed Diesel • Putaran Turbin : 4830 rpm • Tipe turbin : Aksial • Perbandingan tekanan pada kompressor : 7 • Temperatur masuk compressor : 30 o C • Tekanan barometer : 1,013 bar • Effisiensi isentropik kompressor aksial : 0,86 buku manual • Effisiensi isentropic turbin gas : 0,9 buku manual  Unit III dan Unit IV : • Daya maksimum turbin gas : 20.100 kW • Bahan Bakar : HSD High Speed Diesel • Putaran Turbin : 5100 rpm • Tipe turbin : Aksial • Perbandingan tekanan pada kompressor : 7,15 • Temperatur masuk compressor : 30 o C • Tekanan barometer : 1,013 bar • Effisiensi isentropik kompressor aksial : 0,86 buku manual • Effisiensi isentropic turbin gas : 0,90 buku manual  Unit V : • Daya maksimum turbin gas : 21.350 kW • Bahan Bakar : HSD High Speed Diesel Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. • Putaran Turbin : 5100 rpm • Tipe turbin : Aksial • Perbandingan tekanan pada kompressor : 7,15 • Temperatur masuk compressor : 30 o C • Tekanan barometer : 1,013 bar • Effisiensi isentropik kompressor aksial : 0,86 buku manual • Effisiensi isentropic turbin gas : 0,90 buku manual

3.2. ANALISA TERMODINAMIKA TURBIN GAS

Siklus turbin gas yang digunakan adalah siklus Brayton sederhana tanpa reheating dan heat exchanger seperti gambar dibawah ini : Gambar 3.1. Diagram Alir Turbin Gas 4 GAS BUANG 1 KOMPRESSOR GENERATOR TURBIN GAS ~ 2 3 RUANG BAKAR BAHAN BAKAR UDARA MASUK Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. T o C 3 2 4 2 4 1 s kJ kg.K Gambar 2.3. Diagram T-s Sistem turbin gas dianalisa dengan menganalisis titik-titik pada gambar, analisa ini didukung dengan menentukan beberapa harga yang ditentukan dengan mengacu pada effesiensi yang ada.

3.2.1. Kompresor 

Unit I dan Unit II • Keadaan pada titik 1, dimana : T 1 = 30 o C = 30 + 273,15 = 303,15 K P 1 = 1,013 bar Dari tabel udara diperoleh : h 1 = 304,06 kJkg • Keadaan pada titik 2, dimana : r pK = 7 data dari survei P 2 = P 1 . r pK = 1,013 bar . 7 Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. P 2 = 7,091 bar T 2 = T 1 r pK y y 1 − T 2 = 303,15 7 4 , 1 1 4 , 1 − = 530,538 K Sehingga harga h 2 dapat diperoleh dari tabel udara lampiran III yakni sebesar 535,482 kJkg. • Maka dapat dihitung kerja spesifik kompressor W K W K akt = K h h η 1 2 − = 86 , 06 , 304 482 , 535 kg kJ kJ − = 269,095 kJ kg • Kondisi aktual perencanaan ini 2 h 2 = W K akt + h 1 h 2 = 269,095 kJkg + 304,06 kJkg h 2 = 573,155 kJkg dari tabel udara dapat diperoleh : T 2 = 293,62 o C  Unit III, unit IV dan unit V  Keadaan titik 1 Perhitungan termodinamika untuk titik 1 sama untuk semua unit turbin gas, karena suhu udara masuk kompressor pada semua unit sama, yakni sebesar 30 o C.  Keadaan titik 2, dimana : r pK = 7,15 P 2 = 1,013 x 7,15 P 2 = 7,243 bar  W K akt = 86 , 06 , 304 834 , 538 kg kJ − = 272,99 kJkg  h 2 = 272,99 kJkg + 304,06 kJkg = 577,05 kJkg T 2 = 297,37 o C Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010.

3.2.2 Turbin Gas

Analisa termodinamika pada turbin gas dalam hal ini dimaksudkan untuk menentukan temperatur keluar turbin. Berbagai pertimbangan mettalurgi membatasi temperatur pemasukan turbin bekerja pada sekitar 970 o C 1243 K sampai dengan 1080 o C 1353 K , walaupun ada beberapa turbin gas dengan pendinginan sudu yang dapat beroperasi sampai temperatur 1350 o C 1623 K . Hal ini untuk menghindari kerusakan sudu akibat kelebihan temperatur. Dari hasil survei ruang kontrol pada PT. PLN Persero sektor Belawan PLTG Paya Pasir didapat bahwa temperatur gas buang turbin gas untuk unit I dan II adalah sebesar 575 o C dan untuk unit III, unit IV dan unit IV adalah 513 o C. Adanya kerugian tekanan dalam ruang bakar akan mempengaruhi unjuk kerjaturbin saat beroperasi. Dari literatur 4 hal 37 diketahui bahwa perbandingan antara tekanan keluar turbin dengan udara atmosfer pada instalasi turbin gas siklus terbuka adalah 1,1 ÷ 1,2. Dalam perhitungan termodinamika ini diasumsikan 1,1.  Unit I dan Unit II • Temperatur gas actual keluar turbin T 4 T 4 = 575 + 273,15 T 4 = 848,15 K • Perbandingan antara tekanan keluar turbin dengan tekanan udara atmosfer pada instalasi turbin gas siklus terbuka diasumsikan 1,1, maka : P 4 = P 1 . 1,1 = 1,013 . 1,1 P 4 = 1,1143 bar • Diperkirakan terjadi penurunan tekanan sebesar 0,02 pada ruang bakar lit.3 hal.200 : P 3 = P 2 . 1 - P rb = 7,091 bar . 1 – 0,02 P 3 = 6,95 bar • Sehingga diperoleh harga rasio tekanan pada turbin : r pT = 4 3 p p r pT = 236 , 6 1143 , 1 95 , 6 = • Kondisi pada titik 3 : Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. T 3 =                         − − − y y r P P T 1 3 4 3 1 1 η ………………… lit.3 hal 201 T 3 =                         − − − 3492 , 1 1 3492 , 1 95 , 6 1143 , 1 1 9 , 1 15 , 848 = 1,3492 T 3 = 1284,297 K Dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : h 3 = 1385,056 kJkg dan pada T 4 = 848,15 K diperoleh h 4 = 876,235 kJkg • Jadi diperoleh W T akt sebesar : W T akt = h 3 – h 4 = 1281,244 kJkg – 807,842 kJkg W T akt = 473,403 kJkg  Unit III, unit IV dan unit V • Temperatur gas aktual keluar turbin T 4 T 4 = 513 + 273,15 T 4 = 786,15 K • Perbandingan antara tekanan keluar turbin dengan tekanan udara atmosfer pada instalasi turbin gas siklus terbuka untuk unit semua unit sama sehingga : P 4 = 1,1143 bar • Dengan perkiraan terjadinya penurunan tekanan sebesar 0,02 pada ruang bakar : P 3 = 7,243 1 – 0,02 P 3 = 7,098 bar • Harga rasio tekanan pada turbin untuk semua unit sama, karena harga P 3 dan P 4 untuk semua unit sama . R PT = 6,37 • Kondisi pada titik 3 : Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. T 3 =                         − − − 3553 , 1 1 3553 , 1 098 , 7 1143 , 1 1 9 , 1 15 , 786 = 1,355 T 3 = 1202,245 K Dari tabel udara diperoleh : h 3 = 1281, 244 kJkg dan pada T 4 = 786,15 K diperoleh : h 4 = 807,842 kJkg • Jadi diperoleh W T akt sebesar : W T akt = h 3 – h 4 = 1281,244 kJkg – 807,842 kJkg W T akt = 473,403 kJkg

3.2.3. Proses Pada Ruang Bakar.

Analisa termodinamika pada ruang bakar ini dipergunakan untuk menentukan perbandingan bahan bakar dengan udara actual FAR akt . Perhitungan proses pada ruang bakar, diasumsikan effisiensi ruang bakar rb adalah 0,98 dan kondisi masuk ruang bakar dianggap sama dengan kondisi keluar kompresor, maka panas yang disuplai adalah :  Unit I dan Unit II • q rb = h 3 – h 2 = 1385,056 kJkg – 573,155 kJkg = 811, 9 kJkg Dari data survei diperoleh LHV bahan bakar gas adalah 42.900 kJkg, maka perbandingan bahan bakar terhadap udara adalah : q rb = LHV . FAR akt . rb FAR akt = rb rb LHV q η = 98 , . 42900 9 , 811 kg b.bakar kg udara FAR akt = 0,0193 kg b.bakar kg udara Unit III, unit IV dan unit V Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. • q rb = h 3 – h 2 = 1281,245 – 577045 kJ kg = 704,2 kJ kg Dari data survei diperoleh LHV bahan bakar gas adalah 42.900 kJ kg, maka perbandingan bahan bakar terhadap udara adalah : q rb = LHV . FAR akt . rb FAR akt = rb rb LHV q η = 98 , . 42900 2 , 704 kg b.bakar kg udara FAR akt = 0,01675 kg b.bakar kg udara Jadi perbandingan udara dengan bahan bakar adalah sebesar : AFR akt = 59,702 kg udara kg b.bakar

3.2.4. Generator

Didalam suatu proses perubahan arus bolak balik ada 2 unsur yang terlibat pada proses konversi dasar, yaitu : 1. Daya nyata V I cos diukur dengan Watt, besaran inilah yang terlihat pada proses konversi dasar. 2. Daya rea ktif V I cos , tidak mempengaruhi proses konversi daya, tetapi suatu kebutuhan yang harus dilayani. Gambar dibawah ini menunjukkan daya yang bekerja pada generator AC Gambar 3.3. Daya Pada Generator Unit I dan Unit II Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. Daya yang dibutuhkan generator adalah daya semu P G Volt Ampere dan daya keluaran adalah P daya nyata . P = P G . cos P G = ϕ cos P = 85 , 14466 P G = 17018,824 kVA Maka daya yang harus disuplai turbin ke generator adalah P T Nett : P T Nett = TR G G P η η Dimana : G = effesiensi generator direncanakan 0,98 tr = effesiensi transmisi = 1 Transmisi yang digunakan untuk menyatukan poros turbin gas dengan poros generator adalah kopling tetap jenis kopling flens, diasumsikan tidak ada kehilangan kerja antara poros generator dengan poros turbin gas. Maka : P T net = 98 , 824 , 17018 P T net = 17366,147 kW  Unit III dan unit IV Daya yang harus disuplai turbin ke generator adalah P T net : P T Nett = 1 . 98 , 25125 P T Nett = 25637,755 kW

3.2.6 Laju Aliran Massa Udara Dengan Bahan Bakar.

 Unit I dan unit II Dengan diperolehnya harga P T Nett = 17366,147 kW, maka untuk menghitung laju aliran massa udara dan bahan bakar dihitung dengan menggunakan prinsip kesetimbangan energi daya instalasi. Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. P T Nett = K a T g W m W m . . . − = K T a f Tnett W W m m P −       + . . . 1 · · Dimana : a f m m . . = FAR akt = 0,0193 kg b.bakar kg udara Sehingga diperoleh : a m . = kg kJ kJ s kg kW 09 , 269 82 , 508 . 0193 , 1 147 , 17366 − + = 69,589 kg s f m . = a m . . FAR akt = 69,589 kgs . 0,0193 = 1,344 kgs g m . = a m . + f m . = 70,933 kgs Jadi laju aliran gas untuk unit I dan II adalah sebesar 2 x 70,933 kgs = 141,866 kgs.  Unit III dan unit IV Dengan diperolehnya harga P T net = 25637,755 kW, maka untuk menghitung laju aliran massa udara dan bahan bakar dihitung dengan menggunakan prinsip kesetimbangan energi daya instalasi. a f m m . . = FAR akt =0,01675 kg b.bakar kg udara Maka diperoleh : a m . = kg kJ kg kJ s kg kW 99 , 273 42 , 473 . 01675 , 1 755 , 25637 − + = 123,058 kg s f m . = a m . . FAR akt = 123,058 kg s . 0,01675 kg b.bakar kg udara = 2,061 kg s g m . = a m . + f m . Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. = 123,058 + 2,061 kg s = 125,119 kg s Jadi laju aliran gas untuk unit III dan unit IV adalah sebesar 2 x 125,119 kgs = 250,238 kgs.  Unit V Dengan diperolehnya harga P T net = 27232,653 kW, maka untuk menghitung laju aliran massa udara dn bahan bakar dihitung dengan menggunakan prinsip kesetimbangan energi daya instalasi. a f m m . . = FAR akt = 0,01675 kg b.bakar kg udara Maka diperoleh: a m . = kg kj kg kJ s kg kW 99 , 272 4 , 473 . 01675 , 1 653 , 27232 − + = 130,711 kg s f m . = a m . . FAR akt = 130,711 kg s . 0,01675 kg b.bakar kg udara = 2,189 kg s g m . = a m . + f m . = 130,711 + 2,189 kg s g m . = 132,9 kg s Jadi laju aliran gas untuk unit V adalah sebesar 132,9 kg s. Total laju aliran gas dari kelima unit tersebut dapat diperoleh dengan menjumlahkan laju aliran gasnya yakni m g1 + m g2 + m g3 + m g4 + m g5 = 70,933kg s + 70,933 kgs + 125,119 kgs +125,119 kgs + 132,9 kgs = 525 kgs. Secara analisa termodinamika, maka daya untuk masing-masing instalasi komponen- komponen untuk setiap unit adalah sebagai berikut :  Unit I dan Unit II 1 Daya kompresor P K = a m . . Wk = 69,589 kgs . 269,095 kJkg = 18726,146 kW Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. 1 Daya Turbin P T = g m . . W T = 70,933 kgs . 508,821 kJkg = 36092,29 kW 1 Panas yang disuplai ruang bakar Q RB = g m . . q RB = 70,933 kgs . 811,9 kJkg = 57590,677 kW  Unit III dan Unit IV 1. Daya kompresor P K = 123,058 kgs . 272,99 kJkg = 33594,064 kW 2. Daya Turbin P T = 132,9 kgs . 473,40281 kJkg = 62915,38813 kW 3. Panas yang disuplai ruang bakar Q RB = 132,9 kgs . 704,191 kJkg = 93587,23 kW

3.3. Parameter Dasar Perencanaan

Dalam perencanaan pemanfaatan gas buang dari turbin gas ini direncanakan menggunakan satu jenis tingkat tekanan. Parameter temperatur dan tekanan uap yang akan dihasilkan harus sesuai dengan kondisi gas buang turbin gas yang ada dan penentuan turbin uap yang digunakan. Perhitungan Uap Temperatur uap yang akan dihasilkan harus sesuai dengan temperatur gas buang. Perbedaan temperatur yang terkecil antara 2 aliran gas dengan uap, yang biasa disebut dengan titik penyempitan pinch point a-x dan b-y gambar 3-4 minimum 20 o C. Pada perancangan ini, diambil pinch point sebesar 35 o C. Gas buang x T em pe ra tur o C Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. Laju Pindahan Panas Q MW Gambar 3.4. Profil Diagram Temperatur Gas Buang dan Uap Dengan menggabungkan gas buang dari turbin gas kelima unit tersebut maka suhu rata- rata diperoleh dengan hukum kesetimbangan energi : Q dilepas = Q diterima II g m , 1 . . c rata rata II I II PI T T − − , , = V IV gIII m , , . . c V IV III rata rata V IV pIII T T , , , , − − Dari tabel udara, diperoleh : c II PI , = 1,1098 kJkg.K c V IV PIII , , = 1,096 kJkg.K 141,866 · 575 – T rata-rata = 383,1388 · 1,096 · T rata-rata – 513 T rata-rata = 244 , 577 959 , 305887 = 529,91 o C Temperatur gas buang yang masuk ke superheater diperkirakan akan mengalami penurunan sebesar 2 karena adanya kerugian yang terjadi pada saluran dari turbin gas ke superheater. Maka temperatur gas buang masuk superheater diperkirakan : T = 529,91 o C x 0,98 = 519,31 o C Sesuai dengan hal diatas temperatur uap yang dihasilkan HRSG Superheater dengan pinchpoint 35 o C, adalah : T uap yang dihasilkan HRSG = 519,31 o C - 35 o C = 484,31 o C Evaporator Air Uap Superheater Ekonomiser Kondensat Preheater Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. Dengan memperhitungkan adanya kehilangan panas sepanjang penyaluran uap dari HRSG hingga masuk turbin uap sebesar 0,97 ÷ 0,98 , maka temperature uap masuk turbin adalah : T masuk turbin uap = 0,97 ÷ 0,98 484,31 o C = 470 o C Turbin uap yang digunakan adalah turbin uap dengan kondensasi, dimana hasil ekspansi turbin uap yang akan dikondensasikan pada kondensor. Besarnya tekanan uap hasil ekspansi masuk kondensor adalah dibawah tekanan atmosfer, yaitu berkisar pada 0,04 ÷ 0,1 bar. Dalam hal ini, media pendingin yang akan digunakan adalah air dengan suhu 30 o C. Temperatur uap hasil ekspansi turbin masuk kondensor direncanakan diatas 40 o C dari tabel dengan tekanan 7,5 kPa, T sat = 40,29 o C . Parameter yang lain mengenai turbin uap, yaitu derajat kebasahan yang dapat diterima sehubungan dengan terjadinya erosi pada sudu, adalah sekitar 12, yang artinya kualitas uap masuk kondensor keluar turbin sebesar 88, dengan mempertimbangkan keamanan sudu turbin pada perencanaan ini kualitas uap masuk kondensor diambil 90. Dari data diatas : T masuk turbin = 470 o C P masuk kondensor = 0,075 bar X kualitas uap = 90 T = 85 maka dari diagram Mollier didapat P max tekanan masuk turbin sebesar 35,714 bar. Dengan mempertimbangkan adanya penurunan tekanan sepanjang penyaluran uap mulai dari HRSG hingga masuk turbin sebesar 5 , maka dalam perencanaan ini tekanan HRSG, yaitu : P HRSG = 100 95 x 35,714 bar = 37,594 bar Sehingga dalam perancangan ini diperoleh : 1. Temperatur gas masuk superheater = 519,31 o C 2. Uap yang dihasilkan HRSG a. Temperatur = 484,31 o C b. Tekanan = 37,594 o C 3. Kondisi uap masuk turbin a. Temperatur = 470 o C b. Tekanan = 35,714 o C 4. Kondisi uap hasil expansi turbin masuk kondensor a. Temperatur = 40,29 o C b. Tekanan = 0,075 o C Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. T o C 0.075 bar X = 0,9 s kJ kg.K Gambar 3.5. Diagram T-s Yang Direncanakan • Keadaan titik 1 : P 1 = 0,075 bar h 1 = 168,79 kJkg v 1 = 0,001008 m 3 kg • Keadaan titik 2 : W P = v 1 . P 2 – P 1 = 0,001008 m 3 kg . 398,3 – 7,5 kPa = 0,394 kJkg h 2 = W P + h 1 = 0,394 kJkg + 168,79 kJkg = 169,184 kJkg • Keadaan titik 3 : P 3 = 3,983 bar h 3 = 604,045 kJkg v 3 = 0,001084 m 3 kg • Keadaan titik 4 : W P = v 3 . P 4 – P 3 = 0,001084 m 3 kg . 3759,4 – 398,3 kPa = 0,3643 kJkg h 4 = W P + h 3 1 2 3 4 5 6 7 8 35,714 bar 3.983 bar 37,594 bar 9 9a Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. = 3,643 kJkg + 604,045 kJkg = 607,688 kJkg • Keadaan titik 5 : P 5 = 37,594 bar h 5 = h f = 1069,236 kJkg • Keadaan titik 6 : P 6 = 37,594 bar h 6 = h g = 2802,36 kJkg • Keadaan titik 7 : T 7 = 484,31 o C P 7 = 37,594 bar h 7 = 3412,11 kJ kg • Keadaan titik 8 : P 8 = 35,714 Mpa T 8 = 470 o C h 8 = 3381,77 kJ kg • Keadaan titik 9a : P 9a = 0,075 bar X kualitas uap = 0,9 h 9a = 2334,19 kJ kg • Keadaan titik 9s : P 9s = 0,075 bar Dari diagram Mollier diperoleh : h 9s = 2149,32 kJ kg

3.3.2. Kesetimbangan Energi

Laju aliran massa uap dapat diperoleh dari hukum kesetimbangan kalor, dimana : Q gas = Q uap m u h 7 - h 5 = m g h b - h a ` T o C 7 a b Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. Gambar 3.6. Diagram Analisa Kesetimbangan Energi Dimana : a - b = aliran gas a - 5 = pinch point antara suhu masuk evaporator dengan suhu gas. b - 7 = pinch point antara suhu masuk superheater dengan suhu gas. 5 – 7 = aliran uap • Kondisi titik a : T a = T 5 + 30 o C = 246,646 + 30 o C = 276,646 o C T a = 276,646 o C h a = 555,507 kJkg • Kondisi titik b : T b = 519,31 o C h b = 814,78 kJkg jadi laju aliran massa uap dapat diperoleh sebesar : u m . = g m . h b - h a h 7 - h 6 = kJkg kg kJ s kg 24 , 1069 11 , 3412 51 , 555 776 , 814 525 − − u m . = 58,098 kgs Jadi laju aliran massa uap yang dihasilkan adalah sebesar 58,098 kgs. 5 Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010.

3.3.3 Superheater

Uap panas lanjut yang dihasilkan superheater, yaitu pada tekanan 37,594 bar dan temperatur 484,31 o C. Maka kalor yang diserap pada superheater adalah : Q uap = u m . · h 7 - h 6 = 58,098 kgs · 3412,11 kJkg – 2802,36 kJkg = 35425,45 kW Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan Q gas gas buang adalah sebesar 35425,45 kW. Q gas = g m . h in - h out 35425,45 kW = 525 kgs 814,776 kJkg - h out h out = 747,3 kJkg dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 457,435 o C Maka temperatur gas buang keluar superheater adalah 457,435 o C dan gas buang akan masuk ke evaporator.

3.3.4 Evaporator

Pada tekanan 37,594 bar, dari tabel sifat uap jenuh diperoleh temperatur air mendidih pada 246,646 o C. Air akan mengalami penguapan pada evaporator. Besarnya kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan air adalah : Q uap = u m . · h 6 - h 5 = 58,098 kgs · 2802,36 kJkg – 1069,236 kJkg = 100692,27 kW Jadi, jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q gas , adalah sebesar 100692,27 kW. Q gas = u m . · h in – h out 100692,27 kW = 525 kgs . 747,3 kJkg - h out h out = 555,51 kJkg dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 276,65 o C Maka temperatur gas buang keluar evaporator adalah 276,65 o C dan gas buang akan masuk ekonomiser.

3.3.5. Ekonomiser

Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010. Air masuk ke ekonomiser dari tangki air umpan yang dipompakan hingga tekanan 37,594 bar, dengan temperatur143,47 o C yang akan dipanaskan hingga mencapai air jenuh dengan suhu 246,646 o C. Kalor yang dibutuhkan yaitu : Q uap = u m . · h 5 – h 4 = 58,098 kgs · 1069,236 kJkg – 607,688 kJkg = 26815,328 kW Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan Q gas gas buang adalah sebesar 26815,328 kW. Q gas = g m . · h in – h out 26815,328kW = 525kgs . 555,51 kJkg - h out h out = 504,43 kJkg dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 227,3 o C Maka temperatur gas buang keluar ekonomiser adalah 227,3 o C dan gas buang akan masuk kondensat preheater.

3.3.6. Preheater

Air masuk kondensat preheater merupakan air kondensat yang dipompakan hingga tekanan 3,983 bar dengan suhu 40,29 o C, dipanaskan hingga keadaan jenuh tangki air umpan dengan suhu 143,47 o C. Q uap = u m . · h 3 – h 2 = 58,098 kgs . 604,05 kJkg – 169,184 kJkg = 25264,83 kW Dengan demikian junlah kalor yang harus disediakan Q gas gas buang adalah sebesar 25264,83 kW. Q gas = g m . · h in – h out 25264,83 kW = 525 kgs . 504,43 kJkg - h out h out = 456,31 kJkg dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 180,4 o C Maka temperatur gas buang keluar preheater adalah 180,4 o C dan gas buang akan menuju cerobong. Parlindungan Simanjuntak : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Kapasitas 209 Ton Uap Jam Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Lima Unit Turbin Gas, 2010.

3.4. Spesifikasi HRSG yang direncanakan

Dari perhitungan dan beberapa penentuan yang menjadi pertimbangan dalam perancangan diambil spesifikasi, yaitu : 1. Jenis HRSG yang direncanakan adalah HRSG pipa air sirkulasi alami. 2. Sumber panas pada HRSG berasal dari panas gas buang dari lima unit turbin gas, dimana gas buang dari kelima unit turbin gas tersebut digabung dialirkan kedalam HRSG secara bersamaan. a. Temperatur gas masuk superheater = 519,31 o C b. Laju aliran massa gas buang masuk HRSG = 525 kgs 3. Uap yang dihasilkan HRSG a. Temperatur = 484,31 o C b. Tekanan = 37,594 bar c. Laju aliran massa uap = 58,098 kgs 4. Temperatur di tiap titik komponen HRSG : • Temperatur gas buang masuk superheater = 519,31 o C • Temperatur gas buang masuk evaporator = 457,435 o C • Temperatur gas buang masuk ekonomiser = 276,65 o C • Temperatur gas buang masuk preheater = 227,3 o C • Temperatur gas buang keluar preheater dan masuk cerobong = 180,4 o C

3.5. Daya yang dibangkitkan HRSG