9
2.2 PLTU
Pada dasarnya prinsip kerja suatu PLTU adalah mengikuti siklus Rankine
ideal, seperti gambar di bawah ini :
Gambar 2.3 Siklus Rankine teoritis Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompresor
Proses yang terjadi pada siklus Rankine adalah sebagai berikut : a – b
= Kompresi isentropis, terjadi dalam Boiler Feed Pump. b – c
= Pemanasan air pada tekanan konstan, terjadi dalam Economizer. c – d
= Penguapan air sampai menjadi uap jenuh pada tekanan dan temperature konstan, terjadi dalam Evaporator.
d – e = Uap jenuh dikeringkan lebih lanjut sampai menjadi uap panas lanjut
pada tekanan konstan, terjadi dalam Superheater e – f
= Ekspansi Isentropis Adiabatis, terjadi dalam Turbin Uap f – a
= Kondensasi uap pada tekanan dan temperature konstan, terjadi dalam Kondensor.
Universitas Sumatera Utara
10
2.3 PLTGU Combined Cycle 2.3.1 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.
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, disamping menghasilkan efisiensi yang tinggi dan keluaran daya yang lebih besar,
siklus gabung bersifat 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. Kelemahan berkaitan dengan keruwetannya, karena pada dasarnya instalasi ini mengabungkan dua teknologi didalam satu kompleks
pembangkit daya. Pada gambar 2.4 menunjukan gambar pembangkit daya.
Universitas Sumatera Utara
11 Gambar 2.5 Skema Pembangkit daya siklus gabungan 1-1-1
Keterangan gambar 2.4 dan Gambar 2.5 : P
= Pompa HRSG = Heat Recovery Steam Generator
TG = Turbin Gas
C = Condensor
K = Kompresor
RB = Ruang Bakar
TU = Turbin Gas
Proses siklus gabungan dimulai dari siklus Brayton, dimana udara yang sudah dimampatkan oleh kompresor kemudian dibakar bersamaan dengan bahan bakar di
dalam ruang bakar. Hasil dari pembakaran tersebut berupa gas panas yang kemudian diekspansikan untuk menggerakkan sudu – sudu turbin gas.Sisa gas panas yang
keluar dari turbin gas tersebut kemudian disalurkan ke dalam HRSG Heat Recovery Steam Generator untuk memanaskan air hingga menjadi uap kering. Uap kering
HRSG
C
P TU
K RB
TG
1 2
3 4
1 2
3
4
Universitas Sumatera Utara
12 yang dihasilkan dari HRSG selanjutnya akandiekspansikan untuk menggerakkan sudu
– sudu turbin uap. Karena merupakan gabungan dari siklus Brayton dan siklus Rankine maka siklus ini dinamakan siklus gabungan Combined Cycle, seperti
terlihat pada gambar berikut :
Gambar 2.6 Siklus gabungan Combined Cycle Rolf Kehlhofer, Combined Cycle Gas Steam Turbine Power Plant
Pada umumnya PLTGU disusun oleh tiga komponen mesin utama yaitu : 1. Gas turbine
2. HRSG Heat Recovery Steam Generator dan 3. Steam Turbine
yang masing-masing akan dibahas perbagian secara terpisah, dari segi susunan dan jumlah tiga komponen utama diatas, secara umum konfigurasi PLTGU dapat di
bedakan menjadi beberapa sistem yaitu : Sistim 1-1- 1 yaitu : 1 unit Gas turbine, 1unit HRSG, 1 Unit Steam turbine
Universitas Sumatera Utara
13 Sistim 2-2- 1 yaitu : 2 unit Gas Turbine, 2 Unit HRSG, 1 Unit Steam Turbine
Sistim 3-3-1 Yaitu : 3 unit Gas Turbine, 3 Unit HRSG, 1 Unit Steam Turbine Namun tidak tertutup kemungkinan adanya konfigurasi 2-1-1 yaitu 2 gas turbine, 1
HRSG, 1 Steam turbine. Contoh untuk konfigurasi 2-2-1 adalah PLTGU Belawan yang terdiri dari 2 blok
PLTGU dengan kapasitas terpasang total 817,6 MW. Untuk lebih jelas konfigurasinya dapat dilihat pada gambar 2.6
Gambar 2.7 Konfigurasi PLTGU Belawan Manual Book Optimasi Operasional PLTGUPT.PLN Pembangkitan Belawan
Universitas Sumatera Utara
14
Efisiensi Panas dari CombinedCycle
Definisi umum dari Efisiensi termal pada suatu PLTGU CombinedCycle adalah :
η
th
=
GT ST
GT
Q P
P +
Dimana : P
GT
= Daya Turbin Gas P
ST
= Daya Turbin Uap Q
GT
= Panas yang masuk tubin gas Efisiensi dari siklus tunggal Single Cycle dapat dilihat sebagai berikut :
- Untuk Turbin Gas :
η
GT
=
GT GT
Q P
- Untuk Turbin Uap :
η
ST
=
Exh ST
Q P
Jika : Q
GT
= Q
exh
+ P
GT
Q
exh
= Q
GT
- η Q
GT
Q
EXH
=Q
GT
1 - η
GT
, maka :
Universitas Sumatera Utara
15 η
ST
=
1
GT GT
ST
Q P
η
−
2.4 Heat Balance HRSG 2.4.1 Diagram Temperatur T – Heat transfer Q