SPESIFIKASI TEKNIS PERANCANGAN Spesifikasi HRSG yang direncanakan Daya yang dibangkitkan HRSG

Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 2 TURBIN GAS KOMPRESOR RUANG BAKAR GENERATOR BAHAN BAKAR 1 3 HRSG Air 4 Beberapa parameter desain yang penting berkaitan dengan turbin uap adalah tekanan uap masuk turbin. Mengambil tekanan uap masuk lebih tinggi akan menguntungkan, karena ukuran sudu-sudu akan menjadi lebih kecil, namun tekanan yang terlalu tinggi efisiensi akan menurun. Parameter lain yang penting dari turbin uap adalah tekanan kondensor, dalam hal ini turbin uap dan kondensor akan disesuaikan dengan HRSGnya

BAB III PERHITUNGAN TERMODINAMIKA

3.1. SPESIFIKASI TEKNIS PERANCANGAN

Parameter rancangan mengenai HRSG pada perencanaan ini mengacu dari hasil data survey yang dilakukan di PT. PLN Persero unit bisnis pembangkitan dan penyaluran Sumatera Bagian Utara Sektor Belawan. Adapun spesifikasi data-data yang diperoleh dari hasil survey yang digunakan dalam perencanaan HRSG adalah: • Daya maksimum turbin gas : 117,5 MW 117.500 kW • Bahan baker : HSD High Speed Diesel • Temperatur tangki air umpan : 161,2 o C • Perbandingan tekanan pada kompresor : 9,47 • Temperatur masuk kompresor : 30 o C • Tekanan barometer : 1,013 bar • Tipe turbin : Aksial • Temperatur masuk turbin gas : 970 o C • Temperatur keluar turbin gas : 527 o C

3.2. ANALISA TERMODINAMIKA TURBIN GAS

Siklus turbin gas yang digunakan adalah siklus brayton sederhana tanpa reheating dan heat exchanger seperti gambar dibawah ini : Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 1 2 3 4 T s 1 2 4 s o C kJ kg.K Gambar 3.1. Diagram Alir Turbin Gas Gambar 3.2. Diagram T – s Sistem turbin gas dianalisa dengan menganalisis pada titik pada gambar, analisa ini didukung dengan menentukan beberapa harga yang ditentukan dengan mengacu pada effisiensi yang ada.

3.2.1. Kompresor

Perhitungan termodinamika pada Kompresor • Keadaan pada titik 1, dimana : T 1 = 30 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 : Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 r pk = 9,47 data dari survey P 2 = P 1 . r pk ……………….Lit. 3 hal 472 = 1,013 bar . 9,47 P 2 = 9,593 bar T 2 = T 1 r pk γ γ 1 − T 2 = 303,15 9,47 4 , 1 1 4 , 1 − = 576,25 K Sehingga harga h 2 dapat diperoleh dari tabel udara lampiran III yakni sebesar 579,77 kJkg. • Maka dapat dihitung kerja spesifik kompresor W K W K akt = K h h η 1 2 − ………….Lit. 3 hal 476 = 85 , 36 , 303 77 , 579 kg kJ kg kJ − = 325,188 kJ kg • Kondisi aktual perencanaan ini 2 h 2 = W K akt + h 1 h 2 = 325,188 kJkg + 303,36 kJkg h 2 = 628,55 kJkg dari tabel udara dapat diperoleh : T 2 = 620,086 K

3.2.2. Turbin Gas

Analisa termodinamika pada turbin gas dalam hal ini dimaksudkan untuk menentukan temperatur keluar turbin. Berbagai pertimbangan metallurgi 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 Lit. 10 hal 765. Hal ini untuk menghindari kerusakan sudu akibat kelebihan temperatur. Dari hasil survey pada PT. PLN Persero sektor Belawan PLTGU P. Sicanang didapat bahwa temperatur gas buang turbin gas adalah sebesar 527 Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 o C. Adanya kerugian tekanan dalam ruang bakar akan mempengaruhi unjuk kerja turbin saat beroperasi. Menurut Richard Harman Lit. 6 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 dengan alasan tekanan gas buang yang akan dihasilkan lebih besar dari tekanan atmosfer. Perhitungan termodinamika pada Turbin Gas • Temperatur gas aktual keluar turbin T 4 T 4 = 527 + 273,15 T 4 = 800,15 K, diperoleh 115 , 822 4 = h kJkg • 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 faktor penurunan tekanan sebesar 0,03 pada ruang bakar [14]: P 3 = P 2 1 – P rb = 9,593 bar 1 – 0,03 P 3 = 9,305 bar • Sehingga diperoleh harga rasio tekanan pada turbin : r p T = 4 3 P P r p T = 1143 . 1 305 , 9 = 8,351 • Kondisi pada titik 3 4 : T 3 =                         − − − γ γ η 1 3 4 3 1 1 P P T T ………………………Lit. 12 hal 201 Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 T 3 =                         − − − 3507 , 1 1 3507 , 1 305 , 9 1143 , 1 1 9 , 1 15 , 833 = 1,3507 T 3 = 1292,371 K Dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : h 3 = 1386,92 kJkg. • Jadi diperoleh W T akt sebesar : W T akt = h 3 - h 4 = 1386,92 kJkg - 822,115 kJkg W T akt = 564,805 kJ kg

3.2.3. Proses Pada Ruang Bakar.

Analisa termodinamika pada ruang bakar ini dipergunakan untuk menentukan perbandingan bahan bakar dengan udara aktual 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 : Perhitungan termodinamika pada Ruang Bakar q rb = h 3 – h 2 = 1386,92 kJkg – 628,55 kJkg = 758,37 kJkg Dari data survey diperoleh LHV bahan bakar gas adalah 45.700 kJkg, maka perbandingan bahan bakar terhadap udara adalah : q rb = LHV . FAR akt . rb FAR akt = rb rb LHV q η. = 98 , . 45700 37 , 758 kg b.bakar kg udara FAR akt = 0,016933 kg b.bakar kg udara Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 Daya Nyata kW D aya R eakt if kV A R Day a S em u k VA f Jadi perbandingan udara dengan bahan bakar adalah sebesar : AFR akt = 59,056 udara kg b.bakar

3.2.4. Effisiensi Thermal

th = 100 x q W W rb K akt T akt − th = 100 37 , 758 188 , 325 805 , 564 x − th = 31,59

3.2.5. Generator

Didalam suatu proses perubahan arus bolak-balik ada 2 unsur yang terlibat pada proses konversi dasar, yaitu : 1. Daya nyata V I cos l diukur dengan Watt, besaran inilah yang terlihat pada proses konversi dasar. 2. Daya reaktif V I sin l , 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 Daya yang dibutuhkan generator adalah daya buta P G Volt Ampere dan daya keluaran adalah P daya nyata . P = P G . cos P G = ϕ cos P Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 = 80 , 5 , 117 MW P G = 145,875 MVA Maka daya yang harus disuplai turbin ke generator adalah P T Nett : P T Nett = tr G G P η η Dimana : G = effisiensi generator direncanakan 0,98 tr = effisiensi 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 = 1 . 80 , . 92 , 875 , 145 MW P T net = 199,56 MW

3.2.6. Laju Aliran Massa Udara Dengan Bahan Bakar.

Dengan diperolehnya harga P T net = 199,56 MW, maka untuk menghitung laju aliran massa udara dan bahan bakar dihitung dengan menggunakan prinsip kesetimbangan energi daya instalasi. P T net = m  g W T - m  a . W K m  a = K T a f T W W m m P nett − + . 1   Dimana perbandingan laju aliran bahan bakar dengan laju aliran udara adalah: m  f m  a = FAR akt = 0,016933 kg b.bakar kg udara Sehingga diperoleh : m  a = kg kJ kg kJ s kg kW 188 , 325 805 , 564 . 016933 , 1 199560 − + = 800,86 kg s Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 m  f = m  a . FAR akt = 800,86 kg s . 0,016933 = 13,561 kg s m  g = m  a + m  f = 800,86 kg s + 13,561 kg s = 814,42 kg s Secara analisa termodinamika, maka daya untuk masing-masing instalasi komponen-komponen untuk setiap unit adalah sebagai berikut : 1. Daya Kompresor P K = a m  .W K = 800,86 kgs . 325,188 kJkg = 260430,06 kW = 260,43006 MW 2. Daya Turbin P T = g m  . W T = 814,42 kgs . 564,805 kJkg = 459988,5 kW = 459,9885 MW 3. Panas yang disuplai ruang bakar Q RB = g m  . q rb = 814,42 kgs . 758,37 kJkg = 617631,7 kW = 617,6317 MW

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 akan digunakan. Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 Laju Pindahan Panas MW o T em per at ur C Gas buang a b y x Evaporator Superheater Ekonomiser Kondensat Preheater Air Uap

3.3.1. 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 Lit. 10 hal 113. Pada perancangan ini diambil titik penyempitannya pinch point sebesar 25 o C. Gambar 3-4. Profil Diagram Temperatur Gas Buang dan Uap Temperaatur gas buang sebesar 527 o C 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 = 527 o C x 0,98 = 516,64 o C Sesuai dengan hal diatas temperatur uap yang dihasilkan HRSG Superheater dengan pinchpoint 25 o C, adalah : Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 T uap yang dihasilkan HRSG = 516,64 o C – 25 o C = 491,46 o C Dengan memperhitungkan adanya kehilangan panas sepanjang penyaluran uap dari HRSG hingga masuk turbin uap sebesar 0,97 ÷ 0,98 , maka temperatur uap masuk turbin adalah : T masuk turbin uap = 0,98 . 491,46 o C = 481,63 o C = 480 o C diambil Turbin uap yang digunakan adalah turbin uap dengan kondensasi, dimana hasil ekspansi turbin uap akan dikondensasikan pada kondensor. Besarnya tekanan uap hasil ekspansi masuk kondensor menurut Lit. 4 hal 75 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 10kPa, T sat = 45,759 o C. Parameter yang lain mengenai turbin uap menurut Lit. 10 hal 47, 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 83. Dari data diatas : T masuk turbin = 480 o C P masuk kondensor = 0,1 bar X kualitas uap = 83 kondisi ideal. T = 85 maka dari diagram Mollier didapat P max tekanan masuk turbin sebesar 56,2 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 56,2 bar = 59,16 bar Sehingga dalam perancangan ini diperoleh : 1. Temperatur gas masuk superheater = 516,46 o C Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 2. Uap yang dihasilkan HRSG a. Temperatur = 491,46 o C b. Tekanan = 59,16 bar 3. Kondisi uap masuk turbin a. Temperatur = 480 o C b. Tekanan = 56,2 bar 4. Kondisi uap hasil ekspansi turbin masuk kondensor a. Temperatur = 45,81 o C b. Tekanan = 0,1 bar 5 7 T o C s kJ kg.K 1 2 3 4 6 8 9a 9 0.1 bar 59,16 bar X=0,83 56,2 bar Gambar 3.5. Diagram T-s yang direncanakan • Keadaan titik 1 : P 1 = 0,1 bar h 1 = 191,83 kJkg v 1 = 0,0010102 m 3 kg • Keadaan titik 2 : W p = v 1 . P 2 – P 1 = 0,0010102 m 3 kg . 637,6 – 10 kPa Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 = 0,634 kJkg h 2 = W p + h 1 = 0,634 kJkg + 191,83 kJkg = 192,464 kJkg • Keadaan titik 3 : P 3 = 6,376 bar h 3 = 680,87 kJkg v 3 = 0,0011033 m 3 kg • Keadaan titik 4 : W p = v 3 . P 4 – P 3 = 0,0011033 m 3 kg . 5916 – 637,6 kPa = 5,029 kJkg h 4 = W p + h 3 = 5,029 kJkg + 680,87 kJkg = 685,899 kJkg • Keadaan titik 5 : P 5 = 59,16 bar h 5 = h f = 1165,82 kJkg • Keadaan titik 6 : P 6 = 59,16 bar h 6 = h g = 2785,14 kJkg • Keadaan titik 7 : T 7 = 491,46 o C P 7 = 59,16 bar h 7 = 3402,64 kJkg • Keadaan titik 8 : P 8 = 56,2 bar T 8 = 480 o C h 8 = 3378,87 kJkg • Keadaan titik 9kondisi ideal : P 9s = 0,1 bar, dari table lampiran V diperoleh : Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 h f = 191,83 kJkg dan fg h = 2392,8 kJkg X kualitas uap = 0,83 Maka : fg f h x h h . 9 + = kg kJ kg kJ h 854 , 2177 8 , 2392 . 83 , 83 , 191 9 = + = • Keadaan titik 9a kondisi aktual : P 9 = 0,1 bar dan 85 , = T η 9 9 h h h h g a g T − − = η Maka : [ ] 9 8 8 9 h h h h T a − − = η = a h 9 3378,87 – [ 0,853378,87 – 2177,854 ] = 2358,0064 kJkg Maka : kg kJ kg kJ h h h x fg f a 8 , 2392 83 , 191 0064 , 2358 9 − = − = = 0,905 = 90,5

3.3.2. Kesetimbangan Energi :

Laju aliran massa uap dapat diperoleh dari hukum kesetimbangan kalor, dimana : Q uap = Q gas u m  h 7 – h 5 = g m  h b – h a Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 b a 5 7 ` T o C s kJ kg.K Gambar 3.6. Diagram Analisa Kesetimbangan Energi Dimana : a-b = aliran gas buang 5-7 = aliran uap a-5 = pinch point antara suhu masuk evaporator dan suhu gas buang. b-7 = pinch point antara suhu masuk superheater dan suhu gas buang. • Kondisi titik a : T a = T 5 + 25 o C T 5 = 274,66 o C, diperoleh dari tabel sifat uap jenuh pada tekanan 59,16 bar T a = 274,66 + 25 o C = 299,66 o C h a = 578,53 kJ kg • Kondisi titik b : T b = 516,46 o C h b = 810,56 kJ kg jadi laju aliran massa uap dapat diperoleh sebesar : u m  = g m  h b – h a h 7 – h 6 = kg kJ kg kJ s kg 82 , 1165 64 , 3402 53 , 518 56 , 810 11 , 647 − − Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 u m  = 67,126 kg s Jadi laju aliran massa uap yang dihasilkan adalah sebesar 67,126 kg s.

3.3.3. Superheater

Uap panas lanjut yang dihasilkan superheater, yaitu pada tekanan 59,16 bar dan temperatur 491,46 o C. Maka kalor yang diserap pada superheater adalah : Q uap = . 6 7 h h m u −  = 67,126 kgs.3402,64 kJkg – 2785,14 kJkg = 41450,305 kW Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan Q gas gas buang adalah sebesar 41450,305 kW. Q gas = out in g h h m −  41450,305 kW = 647,11 kgs 810,56 kJkg – h out h out = 746,51 kJkg dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 457,67 o C Maka temperatur gas buang keluar superheater adalah 457,67 o C dan gas buang akan masuk ke evaporator.

3.3.4. Evaporator

Pada tekanan 59,16 bar, dari tabel sifat uap jenuh diperoleh temperatur air mendidih pada 274,66 o C. Air akan mengalami penguapan pada evaporator. Besarnya kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan air adalah : Q uap = . 5 6 h h m u −  = 67,126 kgs . 2785,14 kJkg – 1165,82 kJkg = 108698,4743 kW Jadi, jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q gas , adalah sebesar 108698,4743 kW. Q gas = out in g h h m −  108698,4743 kW = 647,11 kgs . 746,51 kJkg – h out h out = 578,54 kJkg Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 299,67 o C Maka temperatur gas buang keluar evaporator adalah 299,67 o C dan gas buang akan masuk ekonomiser.

3.3.5. Ekonomiser

Air masuk ke ekonomiser dari tangki air umpan yang dipompakan hingga tekanan 59,16 bar, dengan temperatur 161,2 o C yang akan dipanaskan hingga mencapai air jenuh dengan suhu 274,66 o C. Kalor yang dibutuhkan yaitu : Q uap = . 4 5 h h m u −  = 67,126 kgs . 1165,82 kJkg – 685,899 kJkg = 32215,177 kW Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan Q gas gas buang adalah sebesar 32215,177 kW. Q gas = out in g h h m −  32215,177 kW = 647,11 kgs . 578,54 kJkg – h out h out = 528,757 kJkg dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 251,804 o C Maka temperatur gas buang keluar ekonomiser adalah 251,804 dan gas buang akan masuk kondensat preheater.

3.3.6. Preheater

Air masuk kondensat preheater merupakan air kondensat yang dipompakan hingga tekanan 6,376 bar dengan suhu 45,81 o C, dipanaskan hingga keadaan jenuh tangki air umpan dengan suhu 161,2 o C. Q uap = . 2 3 h h m u −  = 647,126 kgs . 680,87 kJkg – 192,464 kJkg = 32784,741 kW Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan Q gas gas buang adalah sebesar 32784,741 kW. Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 Q gas = out in g h h m −  32784,741 kW = 647,11 kgs . 528,76 kJkg – h out h out = 478,097 kJkg dari tabel udara lampiran 3 diperoleh : T out = 202,56 o C Maka temperatur gas buang keluar preheater adalah 202,56 o C dan gas buang akan menuju cerobong.

3.4. Spesifikasi HRSG yang direncanakan

Dari perhitungan dan beberapa penentuan yang menjadi pertimbangan dalam rancangan 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 satu unit turbin gas. a. Temperatur gas masuk superheater = 516,46 o C b. Laju aliran massa gas buang masuk HRSG = 647,11 kg s 3. Uap yang dihasilkan HRSG : a. Temperatur = 491,46 o C b. Tekanan = 59,16 bar c. Laju aliran massa uap = 67,126 kg s 4. Temperatur di tiap titik komponen HRSG : • Temperatur gas buang masuk superheater = 516,46 o C • Temperatur gas buang masuk evaporator = 457,67 o C • Temperatur gas buang masuk ekonomiser = 299,67 o C • Temperatur gas buang masuk preheater = 251,804 o C • Temperatur gas buang keluar preheater = 202,56 o C

3.5. Daya yang dibangkitkan HRSG

Berdasarkan uap yang dihasilkan HRSG, maka daya yang dihasilkan turbin uap tersebut adalah : P T = . T η u m  h 8 – h 9 = 0,85.67,126 kgs 3378,87 kJkg – 2358,0046 kJkg Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009. USU Repository © 2009 = 58247,52 kW = 58,24752 MW Jadi daya yang dihasilkan turbin uap adalah sebesar 58,24752 MW. P1 TURBIN UAP GENERATOR GENERATOR TURBIN GAS KOMPRESOR RUANG BAKAR UDARA ATMOSFER SH SIKLUS UAP SIKLUS GAS GAS BUANG BAHAN BAKAR EVA EKO CPR FWT P2 HRSG SD Keterangan : LPH HPH P SH EVA EKO CPR FWT SD 527 o C 516,46 C o 457,67 o C 299,67 o C 251,81 C o 202,56 o C o Gambar 3.7. Siklus gabungan yang direncanakan

BAB IV UKURAN-UKURAN UTAMA

4.1. Perhitungan Parameter Pipa HP Superheater

Superheater adalah pipa-pipa pemanas yang berfungsi untuk memanaskan uap yang berasal dari drum uap menjadi uap panas lanjut. Superheater ini terletak pada bagian bawah sekali daripada susunan komponen alat penukar kalor yang ada pada HRSG. Sistem perpindahan panasnya adalah sistem konveksi berlawanan arah. Dimana uap mengalir dari atas ke bawah sementara gas buang mengalir dari bawah ke atas. Pada sistem perpindahan panas konveksi berlawan arah luas perpindahan panas yang dibutuhkan akan lebih kecil bila dibandingkan dengan sistem konveksi satu arah, karena untuk kondisi kapasitas dan temperatur yang sama besarnya harga beda suhu rata-rata logaritma LMTD pada sistem konveksi arus berlawanan arah adalah lebih besar daripada konveksi searah. Besarnya luas permukaan perpindahan panas yang dibutuhkan diperoleh dari persamaan berikut : A = .LMTD U Q …………………..Lit. 7 hal 490 Dimana : A = Luas permukaan perpindahan kalor m 2 Q = Besar perpindahan kalor Js U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh Wm 2 o C LMTD = Beda suhu rata-rata logaritma o C Besarnya harga LMTD sistem perpindahan panas pada superheater ini adalah seperti ditunjukkan pada gambar berikut :