Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
Keadaan titik 10 kondisi ideal : P
10
= 0,1 bar h
f
= 191,83 kJkg dan h
fg
= 2392,8 kJkg X kualitas uap = 0,83
Maka : h
10
= h
f
+ x . h
fg
= 191,83 + 0,83 x 2392,8 kJkg = 2177,854 kJkg
Keadaan titik 10 ′ kondisi aktual :
P
10
′ = 0,1 bar
T
= 85
T
=
10 5
10 5
h h
h h
− −
h
10
′ = h
5
′ – [
T
. h
5
′ – h
10
] = 2836,86 kJkg – [ 0,85 . 2836,86 – 2177,854 kJkg ]
= 2276,7 kJkg
3.3. Kesetimbangan Energi
Laju aliran massa uap dapat diperoleh dari hukum kesetimbangan kalor, di mana : Q
uap
= Q
gas
3.3.1. Kesetimbangan energi pada sistem uap tekanan tinggi HP Q
uap
= Q
gas u
m
.
h
9
– h
7
=
g
m
.
h
a
– h
c
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
a c
9 8
7 HP
eva
HP sup
b
Gambar 3.4. Diagram Analisa Kesetimbangan Energi pada Uap Tekanan Tinggi Keterangan gambar 3.4. :
a = gas buang masuk HP superheater c = gas buang melewati HP evaporator
Titik 7 – 8 = Kondisi pada HP evaporator Titik 8 – 9 = Kondisi pada HP superheater
Kondisi titik c gas buang melewati HP evaporator : T
c
= T
8
+ 35
o
C = 287,35 + 35
o
C = 322,35
o
C h
c
= 323,86 kJkg h enthalpi gas buang diambil dari tabel sifat – sifat udara atau dapat
diperoleh pada kalkulator sifat gas buang di www.hrsgdesign.co
dengan memasukkan temperatur yang diperoleh dari hasil perencanaan dan massa
kandungan gas buang dalam dari hasil survei yaitu : m
N
2
= 72,442 O
2
= 15,175 CO
2
= 5,337 H
2
O = 5,833 AR = 1,211
SO
2
= -
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
Kondisi titik a gas buang masuk melewati superheater : T
a
= 565,7
o
C h
a
= 596,36 kJkg Maka laju aliran uap tekanan tinggi HP dapat diperoleh sebesar :
u
m
.
=
7 9
.
h h
h h
m
c a
− −
= kg
kJ kg
kJ s
kg 79
, 1274
212 ,
3554 86
, 323
36 ,
596 9
, 565
− −
= 67,65 kgs a.
HP superheater Uap panas lanjut yang dihasilkan HP superheater, yaitu pada tekanan
71,57 bar dan temperatur 530,7
o
C. Maka kalor yang diserap pada HP superheater adalah :
Q
uap
=
u
m
.
h
9
– h
8
= 67,65 kgs . 3554,212 – 2769,88 kJkg = 53060,06 kJs
= 53060,06 kW Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q
gas
adalah sebesar 53060,06 kW.
Q
gas
=
g
m
.
h
in
– h
out
53060,06 kW = 565,9 kgs . 596,36 kJkg – h
out
h
out
= 502,59 kJkg T
out
= 483,36
o
C Maka temperatur gas buang keluar HP superheater adalah 483,36
o
C dan gas buang akan masuk ke HP evaporator.
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
b. HP evaporator
Pada tekanan 71,57 bar, dari tabel sifat uap jenuh diperoleh temperatur air mendidih pada 287,32
o
C. Air akan mengalami penguapan pada HP evaporator. Besarnya kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan air adalah :
Q
uap
=
u
m
.
h
8
– h
7
= 67,65 kgs . 2769,88 – 1274,79 kJkg = 101142,83 kW
Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q
gas
adalah sebesar 101142,83 kW.
Q
gas
=
g
m
.
h
in
– h
out
101142,83 kW = 565,9 kgs . 502,59 kJkg – h
out
h
out
= 323,86 kJkg T
out
= 322,34
o
C Maka temperatur gas buang keluar HP evaporator adalah 322,34
o
C dan gas buang akan masuk ke HP ekonomiser.
c. HP ekonomiser
Air yang masuk ke HP ekonomiser adalah air yang telah dipanaskan dari pemanas awal kondensat condensate preheater atau CPH kemudian dipompakan
hingga tekanan 71,57 bar kemudian dipanaskan di HP ekonomiser hingga suhu 287,35
o
C. Jumlah kalor yang dibutuhkan yaitu : Q
uap
=
u
m
.
h
7
– h
6
= 67,65 kgs . 1274,79 – 659,97 kJkg = 41592,573 kW
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q
gas
adalah sebesar 41592,573 kW.
Q
gas
=
g
m
.
h
in
– h
out
41592,573 kW = 565,9 kgs . 323,86 kJkg – h
out
h
out
= 250,35 kJkg T
out
= 254,47
o
C Maka temperatur gas buang keluar HP ekonomiser adalah 254,47
o
C dan gas buang akan masuk ke LP superheater.
3.3.2. Kesetimbangan energi pada sistem uap tekanan rendah LP Q
uap
= Q
gas u
m
.
h
5
– h
3
=
g
m
.
h
d
– h
f
d f
5 4
3 LP
eva
LP sup
e
Gambar 3.5. Diagram Analisa Kesetimbangan Energi pada Uap Tekanan Rendah Keterangan gambar 3.4. :
d = gas buang masuk melewati LP superheater f = gas buang melewati LP evaporator
Titik 3 – 4 = Kondisi pada LP evaporator Titik 4 – 5 = Kondisi pada LP superheater
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
Kondisi titik f gas buang melewati LP evaporator dengan pinch point yang diambil adalah 16,5
o
C : T
f
= T
3
+ 16,5
o
C = 164,9 + 16,5
o
C = 181,4
o
C h
f
= 172,42 kJkg Kondisi titik d gas buang masuk LP superheater :
T
d
= 254,47
o
C h
d
= 250,35 kJkg Maka laju aliran uap tekanan rendah LP dapat diperoleh sebesar :
u
m
.
=
3 5
.
h h
h h
m
f d
− −
= kg
kJ kg
kJ s
kg 22
, 697
24 ,
2844 42
, 172
35 ,
250 9
, 565
− −
= 20,54 kgs a.
LP superheater Uap panas lanjut yang dihasilkan LP superheater, yaitu pada tekanan 7 bar
dan temperatur 200
o
C. Maka kalor yang diserap pada LP superheater adalah : Q
uap
=
u
m
.
h
5
– h
4
= 20,54 kgs . 2844,224 – 2763,5 kJkg = 1658,07 kW
Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q
gas
adalah sebesar 1658,07 kW.
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
Q
gas
=
g
m
.
h
in
– h
out
1658,07 kW = 565,9 kgs . 250,35 kJkg – h
out
h
out
= 247,95 kJkg T
out
= 252,24
o
C Maka temperatur gas buang keluar LP superheater adalah 252,24
o
C dan gas buang akan masuk ke LP evaporator.
b. LP evaporator
Pada tekanan 7 bar, dari tabel sifat uap jenuh diperoleh temperatur air mendidih pada 164,9
o
C. Air akan mengalami penguapan pada LP evaporator. Besarnya kalor yang dibutuhkan untuk menguapkan air adalah :
Q
uap
=
u
m
.
h
4
– h
3
= 20,54 kgs . 2763,5 – 697,22 kJkg = 42441,39 kW
Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q
gas
adalah sebesar 42441,39 kW.
Q
gas
=
g
m
.
h
in
– h
out
42441,39 kW = 565,9 kgs . 247,95 kJkg – h
out
h
out
= 172,43 kJkg T
out
= 181,4
o
C Maka temperatur gas buang keluar LP evaporator adalah 181,4
o
C dan gas buang akan masuk ke pemanas awal kondensat condensate preheater atau CPH.
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
c. Condensate Preheater CPH
Air yang masuk ke Condensate Preheater CPH adalah uap air buangan turbin uap yang telah dikondensasikan di kondensor kemudian air tersebut
dipompakan hingga tekanan 7 bar kemudian dipanaskan di CPH hingga suhu 164,9
o
C. Jumlah kalor yang dibutuhkan yaitu : Q
uap
=
u
m
.
h
3
– h
2
= 67,65 + 20,54 kgs x 697,22 – 192,527 kJkg = 44508,875 kW
Dengan demikian jumlah kalor yang harus disediakan gas buang Q
gas
adalah sebesar 41077 kW.
Q
gas
=
g
m
.
h
in
– h
out
44508,875 kW = 565,9 kgs . 172,43 kJkg – h
out
h
out
= 93,778 kJkg T
out
= 107
o
C Maka temperatur gas buang keluar CPH adalah 107
o
C dan gas buang akan dibuang melalui cerobong.
Rahmad Sugiharto : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Sistem Tekanan Uap Dua Tingkat Kapasitas Daya Pembangkitan 77 MW, 2010.
1 2
3 4
8
9
5
10
S kJkg.K T
o
C
7
HP
LP
6 a
b c
d e
f
g
Gambar 3.6. Diagram Kesetimbangan Energi Uap dan Gas Buang
3.4. Spesifikasi HRSG yang Direncanakan
