6
2
TURBIN GAS KOMPRESOR
RUANG BAKAR
GENERATOR
SIKLUS GAS
4 BAHAN BAKAR
1 3
waktu singkat dapat dibangun PLTGU secara bertahap. Tahap pertama dibangun PLTG untuk memenuhi lonjakan permintaan, sedangkan HRSG beserta PLTU
dibangun dan dioperasikan kemudian bila permintaan tenaga listrik sudah meningkat. PLTGU dapat dioperasikan sebagai pembangkit untuk beban puncak
maupun untuk beban dasar. Sebagai pembangkit untuk beban dasar yang perlu diperhatikan adalah kontinuitas air pendingin, sedangkan sebagai pembangkit
untuk beban pencak perlu dipertimbangkan waktu start-up dari PLTGU. PLTG mempunyai waktu start-up yang cepat sedangkan untuk PLTU mempunyai waktu
start-up yang lambat bila dalam kondisi cold start-up. Sehingga untuk melayani beban puncak perlu beroperasi secara warm start-up.
Dalam tugas sarjana perancangan ini, dipilih siklus gabungan dengan regenerasi karena siklus ini lebih efisien digunakan dibandingkan dengan siklus
gabungan lainnya dalam menghasilkan daya listrik dengan mempergunakan masing-masing satu turbin gas dan turbin uap. Disamping itu juga, adanya
pemanasan air umpan atau regenerasi akan lebih mengefektifkan kerja HRSG. Pada siklus gabung sederhana, turbin gas terdiri dari kompressor udara,
ruang bakar, turbin gas. Dipadukan dengan mengirim gas buang turbin gas ke HRSG sebagai pembangkit uap. Pembangkit uap satu tekanan terdiri dari
turbin uap, kondensor, pompa kondensat, tangki air umpan. HRSG terdiri dari kondensat preheater, ekonomiser, drum, evaporator dan superheater. Gas keluar
dari HRSG menuju cerobong. Dalam hal ini turbin gas dan turbin uap, keduanya menggunakan generator listrik masing-masing.
2.2. Siklus Turbin Gas
Turbin gas bekerja dengan siklus Brayton. Siklus ideal ini terdiri dari dua proses isobar yang terjadi di ruang bakar dan proses pembuangan gas bekas, serta
dua proses isentropik yang terjadi pada kompressor dan ekspansi gas pada turbin.
7
Gambar 2.2. Siklus Gas Terbuka
1 2
3
4 T
s
Gambar 2.3. Siklus Bryton
1 2
3
4 V
P
Gambar 2.4. Diagram P-V Turbin Gas
Jalannya proses dapat diterangkan sebagai berikut Yunus A Changel, 1998: 1-2
: Merupakan proses kompressi isentropik dalam kompressor, kondisi 1 adalah udara atmosfer, sedangkan temperatur udara
hasil kompressi T
2
dapat diketahui dari hubungan T
2
= T
1
.
γ γ 1
− p
r Dimana : r
p
= rasio tekanan P
2
P
1
Q
in
Q
out
2
’
4
’
8
= perbandingan panas spesifik pada tekanan konstan dan panas spesifik pada volume konstan, untuk
udara = 1,4. 2-3
: Proses penambahan panas pada tekanan konstan dalam ruang bakar, panas yang ditambahkan pada ruang bakar adalah :
Q
in
= C
p
T
3
– T
2
3-4 : Proses ekspansi isentropik dalam turbin, temperatur gas keluar
T
4
dihitung dengan hubungan : T
4
= T
3 γ
γ 1
1
−
p
r 4-1
: Merupakan proses pelepasan kalor ke lingkungan pada tekanan konstan besarnya kalor yang dilepas dihitung dengan rumus :
Q
out
= C
p
T
4
– T
1
Kerja netto turbin W
net
merupakan kerja berguna yang dihasilkan turbin setelah kerja ekspansi dikurangi dengan kerja kompresi. Besar kerja netto turbin
adalah Vincent C, 1979: W
net
= W
T
– W
K
= h
3
– h
4
– h
2
– h
1
Daya netto turbin merupakan daya keluaran turbin daya yang dibutuhkan generator setelah memperhatikan kerugian-kerugian, maka daya
netto turbin adalah P.K Nag, 2002: P
net
=
m
g
.W
T
–
m
g
.W
K
Perbandingan kompresi optimum dicari untuk menghasilkan efisiensi termal yang maksimum atau kerja netto yang maksimum. Perbandingan kompresi
optimum dapat diketahui dengan menggunakan rumus P.K Nag, 2002: r
p max
=
−
− +
1 1
1 1
1 3
1 .
3 T
K
T T
T T
η η
Perbandingan kompresi untuk menghasilkan kerja netto maksimum, maka besarnya kompresi optimum adalah P.K Nag, 2002:
9
r
p opt
=
1 2
1 1
3 −
γ
η η
T T
K T
ketidakidealan yang terjadi menyebabkan adanya tekanan jatuh pada ruang bakar dan tekanan keluar turbin lebih besar dari tekanan atmosfer. Dengan kata lain,
rasio tekanan melintas kompresor akan lebih besar daripada rasio tekanan melintas turbin. r
pK
r
pT
. Kedua rasio tekanan optimum, yaitu untuk daya dan efisiensi tidak sama,
sehingga dalam perancangan perlu dicari komprominya. Kalor spesifik adalah selisih antara kalor yang dimasukkan dengan kalor
yang keluar, secara matematis dapat dituliskan P.K Nag, 2002: q
eff
= q
in
- q
out
= h
3
– h
2
– h
4
– h
1
Kerja spesifk siklus bersih W
net
adalah selisih kerja yagn dihasilkan turbin dengan kerja yang dibutuhkan kompressor tiap kg gas, yang secara
matematis dapat dtuliskan Vincent C, 1979: W
net
= W
T
– W
K
= h
3
– h
4
’ – h
2
’– h
1
= h
3
– h
2
’ – h
4
’– h
1
Efisiensi Siklus Merupakan perbandingan antara jumlah kalor yang efektif dengan kalor yang
dimasukkan ke sistem yaitu Yunus A Changel, 1998: η
sik
=
in net
q W
= h
3
– h
2
’ – h
4
’ – h
1
h
3
– h
2
’ = 1 -
− −
1 2
3 1
1 4
h h
h h
2.3. Heat Recovery Steam Regenerator HRSG
