Nilai panas jenis udara merupakan fungsi integral terhadap suhu, nilai Cp dapat dihitung dengan menggunakan tabel Heat Capacity for Inorganic Compounds and Elements .
3. Energi air umpan boiler
Kebutuhan energi air umpan boiler dalam proses produksi steam dapat dihitung dalam persamaan berikut :
E
air
= M
air
Dimana : E
air
= energi air umpan ketel KJjam C
pa
= panas jenis air umpan ketel KJKg.mol T
1
= suhu reference 298
o
K T
2
= suhu air umpan ketel
o
K Nilai panas jenis air umpan boiler merupakan fungsi integral terhadap suhu, nilai Cp
dapat dihitung dengan menggunakan tabel Heat Capacity for Inorganic Compounds and Elements
.
4. Energi uap
Energi uap yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan berikut :
E
s
= M
s
h
Dimana : E
s
= Energi uap KJjam M
s
= laju aliran massa uap Kgjam h = Entalpi uap pada tekanan dan suhu tertentu KJKg
5. Efisiensi penggunaan energi
Efisiensi penggunaan energi dalam proses produksi uap panas steam adalah sebagai berikut :
a. Efisiensi rill
Efisiensi rill yaitu perbandingan antara jumlah energi berguna dengan jumlah energi input. Energi rill dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
= E
berguna
E
in
x 100 Dimana :
= efisiensi rill
E
berguna
= Energi berguna KJjam E
in
= Energi input KJjam
b. Efisiensi teknis
Efisiensi teknis yaitu perbandingan efisiensi terukur dengan efisiensi
alatmesin terpasang. Efisiensi teknis dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
x 100 Dimana :
= Efisiensi teknis
= Efisiensi alat mesin menurut spesifikasi
= Efisiensi rill
30
Setelah itu dilakukan perhitungan untuk mengetahui tingkat efisiensi boiler berdasarkan tingkat kehilangan losses panas dalam boiler. Terdapat beberapa tahapan proses yaitu :
Tahap 1 . Menghitung kebutuhan udara teoritis
=[11,43 x C+{34,5 x H
2
-028}+4,32 x S]100 KgKg bahan bakar
Tahap 2 . Menghitung persen kelebihan udara yang dipasok EA
=persen O
2
x 10021-persen O
2
Tahap 3 . Menghitung massa udara sebenarnya yang dipasok Kg bahan bakar AAS
={1 + EA100} x udara teoritis
Tahap 4 . Menghitung seluruh kehilangan panas
i. Persentase kehilangan panas yang diakibatkan oleh gas buang yang kering
= m x C
p
x T
f
-T
a
x 100 CGV bahan bakar Dimana
: m = massa gas buang kering dalam KgKg bahan bakar m = massa hasil pembakaran kering Kg bahan bakar +
massa N
2
dalam massa udara pasokan yang sebenarnya. Cp = Panas jenis gas buang 0.23 kkalkg
ii. Persen kehilangan panas karena penguapan air yang terbentuk karena adanya H
2
dalam bahan bakar =[9 x H
2
{584+CpT
f
-T
a
} x 100] GCV bahan bakar Dimana
: H
2
= Persen H
2
dalam 1 Kg bahan bakar Cp = panas jenis superheated steam 0,45 KkalKg
iii. Persen kehilangan panas karena penguapan kadar air dalam bahan bakar
=[M {584 + Cp T
f
-T
a
} x 100] GCV bahan bakar Dimana
: M = persen kadar air dalam 1 Kg bahan bakar Cp = panas jenis steam lewat jenuh superheated steam 0.45
KkalKg iv.
Persen kehilangan panas karena kadar air dalam udara = [AAS x faktor kelembaban x Cp T
f
-T
a
x 100] GCV bahan bakar Dimana
: Cp = panas jenis steam lewat jenuh superheated steam 0.45 KkalKg
v. Persen kehilangan panas karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu
terbang fly ash = [Total abu terkumpul Kg bahan bakar yang terbakar x GCV abu terbang x
100] GCV bahan bakar 31
x 100
vi. Persen kehilangan panas karena bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu
bawah bottom ash = [Total abu terkumpul per Kg bahan bakar terbakar x GCV abu bawah x 100]
GCV bahan bakar vii.
Persen kehilangan panas karena radiasi
Tahap 5 . Menghitung efisiensi boiler dan rasio penguapan boiler
Efisiensi boiler n = 100 – i + ii + iii + iv + v + vi + vii Rasio penguapan
= panas yang digunakan untuk pembangkitan steam panas yang ditambahkan ke steam.
Tahap 6 . Menghitung efisiensi turbin uap
Efisiensi total =
Dimana : Output turbin
= energi panas yang digunakan turbin Kkaljam Input turbin
= energi panas yang dibutuhkan turbin Kkaljam
Tahap 7 . Menghitung efisiensi generator
Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan dalam menentukan efisiensi generator. Metode yang dipilih tergantung pada kondisi dan data yang tersedia di
lapangan. Beberapa jenis metode tersebut adalah :
= output generator input generator x 100
Dimana : Input generator = output turbin Watt = tekanan Nm
2
x debit uap m
3
s Output generator = daya listrik yang dihasilkan Watt
= output generator input generator x 100
Dimana : Input generator Watt = Torsi N m x rads
Output generator Watt= daya listrik yang dihasilkan
32
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembangkit Listrik Tenaga Uap PLTU Energi Alamraya Semesta adalah PLTU yang menggunakan batubara sebagai bahan bakar. Batubara yang digunakan adalah batubara jenis
bituminus dengan kalori 3575 calg dengan kadar air 43.15. Siklus dasar yang digunakan pada PLTU adalah siklus Rankine, dengan komponen utama
boiler, turbin uap dan generator. Pada siklus Rankine dapat dilihat terjadi proses pemanasan air pada garis saturated yaitu titik 1-2. Lalu air dipanaskan hingga menjadi uap jenuh dan terus dipanaskan
hingga menjadi uap kering 2-3. Setelah menjadi uap kering, uap akan masuk ke turbin dan terjadi penurunan temperatur pada entropi yang sama 3-4. Lalu uap akan didinginkan, pada proses ini
terjadi pelepasan energi ke lingkungan 4-1.
Gambar 29. Siklus Rankine pada PLTU Energi Alamraya Semesta Air yang berasal dari air sungai diproses dalam demineralisasi plant yang berfungsi
mengurangi kadar ion hingga mencapai kadar ion dengan konduktivitas 0.2 μvcm. Air ini ditampung
dalam demin plant dan sebuah stand by yaitu reserved feed water tank dimana sewaktu-waktu air siap disirkulasi ke sistem.
Air ini masuk ke kondensor bercampur dengan uap jenuh yang telah di spray dan telah menjadi air kondensat pada suhu 40
C kemudian air dilewatkan dalam daerator , dimana air diberikan uap panas agar gas oksigen terpisah dan dapat terbuang. Daerator juga memanaskan air hingga 80
C. Kemudian air dipompa oleh boiler feed pump ke economizer. Pada economizer terjadi pemanasan tiga
tingkat yaitu tingkatan pertama air mengalami kenaikan suhu sampai 171 C kemudian 253
C dan 269
C. Pemanasan air di economizer memanfaatkan gas hasil pembakaran yang bertemperatur tinggi. Lalu air dimasukkan ke dalam steam drum. Pada beban 10 MW, turbin membutuhkan uap dengan
flow 57 tonjam. Karena uap yang terbentuk masih berupa uap jenuh maka uap dipanaskan lagi ke
superheater agar menjadi uap kering dengan suhu 450
C dan tekanan 53.7 bar yang siap digunakan untuk memutar turbin.
Uap kering diekspansikan ke high pressure turbine, untuk mengatur putaran pada HP turbine, terdapat valve yaitu governor yang mengatur pendistribusian uap. kecepatan putar turbin adalah 3000
rpm, jika beban naik maka jumlah steam yang dibutuhkan oleh turbin juga akan meningkat untuk menjaga putaran. Setelah memutar turbin HP, uap diekspansikan lagi di intermediate pressure turbine
dan kemudian langsung masuk ke low pressure turbine tanpa adanya pemanasan ulang reheat. Pada sistem turbin PLTU Energi Alamraya Semesta terdapat 2 sistem ekstraksi yaitu ekstraksi 1 yang
terjadi setelah uap memutar turbin HP dan ektraksi 2 yang terjadi setelah uap memutar turbin IP. 33
