PLTU PLTGU Combined Cycle .1 Pandangan Umum Siklus Gabungan

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