Pandangan Umum Siklus Gabungan Tinjauan Termodinamika Siklus Gabungan untuk PLTGU

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pandangan Umum Siklus Gabungan

Pembangkit daya siklus gabungan pada dasarnya terdiri dari dua siklus utama, yakni siklus Brayton siklus gas dan siklus Rankine siklus uap dengan turbin gas dan turbin uap yang menyediakan daya ke jaringan. Dalam pengoperasian turbin gas, gas buang sisa pembakaran yang keluar mempunyai suhu yang relatif tinggi yaitu 1100 - 1650 o C sehingga jika dibuang langsung ke atmosfer merupakan kerugian energi. Oleh karena itu, panas hasil buangan turbin gas tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber panas ketel uap yang dalam hal ini disebut Heat Recovery Steam Generator HRSG, seperti gambar 2.1 berikut : Keterangan : P = Pompa HRSG = Heat Recovery Steam Generator TU = Turbin Uap C = Condensor K = Kompresor RB = Ruang Bakar TG = Turbin Gas K TG RB HRSG TU C P 6 7 8 9 1 2 3 4 Gambar 2.1 Pembangkit daya siklus gabungan Universitas Sumatera Utara Pembangkit daya seperti gambar 2.1 diatas, disamping menghasilkan efisiensi yang tinggi dan keluaran daya yang lebih besar, siklus gabung besifat luwes, mudah dinyalakan dengan beban tak penuh, cocok untuk operasi beban dasar dan turbin bersiklus dan mempunyai efisiensi yang tinggi dalam daerah beban yang luas. Kelemahannya berkaitan dengan keruwetannya, karena pada dasarnya instalasi ini menggabungkan dua teknologi di dalam satu kompleks pembangkit daya. 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.

2.2 Tinjauan Termodinamika Siklus Gabungan untuk PLTGU

Dari turbin uap juga dapat dijelaskan proses yang terjadi pada kedua siklus, yaitu yang pertama untuk siklus gas atau siklus Brayton : pertama-tama udara atmosfer dikompresikan oleh kompresor sehingga terjadi perubahan tekanan dari P 21 ke P 22 dan kemudian mengalirkannya ke dalam ruang bakar dimana ke dalamnya diinjeksikan bahan bakar sehingga dengan adanya suhu dan tekanan ruang bakar yang telah mencapai titik nyala bahan bakar maka terjadilah pembakaran. Pembakaran terjadi pada tekanan konstan P 22 dari temperatur T 22 hingga T 23 . Gas hasil pembakaran yang mencapai temperatur T 23 berekspansi pada sudu-sudu turbin gas sehingga menghasilkan kerja, dimana sebagian kerja tersebut dipergunakan untuk menggerakkan kompresor dan sisanya merupakan kerja berguna untuk memutar beban dalam hal ini generator listrik. Universitas Sumatera Utara Kemudian untuk siklus uap atau siklus Rankine terjadi proses : gas buangan dari siklus gas masuk ke HRSG untuk mengubah air umpan menjadi uap kering yang akan digunakan untuk memutar sudu-sudu turbin uap hingga dapat memutar beban dalam hal ini generator listrik. Setelah melalui beberapa tingkatan sudu turbin sebagian uap diekstraksikan ke dua pemanas awal tekanan tinggi dan pemanas tekanan rendah, sedangkan sisanya masuk ke kondensor dan dikondensasikan di kondensor, selanjutnya air dari kondensor dipompakan ke deaerator setelah melalui dua pemanas air tekanan rendah, kemudian dari deaerator air dipompakan kembali ke HRSG melalui dua pemanas air tekanan tinggi, dari HRSG ini air umpan yang sudah menjadi uap kering dialirkan kembali turbin. Deaerator bertujuan untuk membuang gas-gas yang tidak terkondensasi sehingga pemanasan pada HRSG dapat berlangsung efektif. Untuk lebih jelasnya proses tersebut dapat dilihat diagram T-s seperti gambar 2.2 berikut ini : Universitas Sumatera Utara SIKLUS UAP 12 13 13 11 7 17 17 18 s 14 15 16 18 T 5 4 4 19 3 2 1 6 20 19 20 8 9 10 10 SIKLUS GAS 21 22 23 24 25 Gambar 2.2 Diagram T-s Siklus Gabungan dengan Regenerasi untuk PLTGU Untuk siklus uap dipakai empat buah ekstraksi dan sistem pemanas air umpan jenis tertutup dengan kurasan berjenjang mundur dimana empat buah ektraksi ini bertujuan untuk lebih mengefektifkan kerja HRSG sedangkan sistem pemanasan air umpan jenis tertutup dengan kurasan berjenjang mundur dipandang merupakan jenis yang paling sederhana dan paling banyak dipakai dalam instalasi daya dibandingkan dengan jenis pemanas air umpan lainnya. Jenis pemanas air umpan yang dipakai dalam instalasi PLTGU ini merupakan penukar kalor jenis shell and tube selongsong dan tabung, dimana air umpan dilewatkan melalui tabung dan uap bocoran berada pada sisi selongsong yang akan memberikan 22 21 Universitas Sumatera Utara energinya pada air umpan tersebut lalu terkondensasi. Uap yang terkondensasi ini tentu tidak bisa dibiarkan mengumpul dalam masing-masing pemanas air umpan dan harus dikeluarkan dan diumpankan kembali ke dalam sistem dengan cara mengumpankannya ke tekanan yang lebih rendah melalui proses pencekikan throttling. Jadi dapat dilihat suatu jenjangan dari pemanas tekanan tinggi hingga kondensor, karena itulah pemanas ini disebut pemanas air umpan jenis tertutup dengan kurasan berjenjang mundur.

2.3 Prinsip Dasar Desain Turbin Uap