Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
• Ruang Bakar
Ruang Bakar adalah tempat dimana diharapkan terjadi percampuran udara yang telah dimanfaatkan oleh kompresor dengan bahan
bakar. Sebuah ruang bakar haruslah memenuhi beberapa kriteria untuk
mendapatkan efesiensi yang tinggi dari sebuah instalasi turbin gas. Beberapa kriteria yang diharapkan terdiri dari:
a. Efesiensi pembakaran tinggi Bahan bakar harus terbakar sempurna
sehingga semua energi kimia dapat dikonversikan menjadi energi kalor.
b. Daerah stabilitas pembakaran yang luas nyala Api tidak akan padam
dalam daerah tekanan dan kecepatan.
c. Bebas dari pulsasi tekanan.
d. Kerugian tekanan rendah.
e. Distribusi temperature keluar ruang bakar yang uniform.
f. Emisi polutan dan asap yang rendah.
g. Harga yang murah dan mudah perawatannya.
h. Bentuk dan ukuran sesuai dengan ruang yang tersedia
i. Tahan lama
j. Dapat menggunakan bermacam-macam bahan bakar.
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
Pada suatu instalasi ruang bakar dapat terdiri dari beberapa bagian, diantaranya adalah:
a. Ruang Bakar Pembakaran combustion chamber
Merupakan tempat terjadinya seluruh proses pembakaran. Pada turbin ini terdapat 10 buah combustion can yang saling berhubungan.
b. Tabung Api Silang cross fire tube
Merupakan penghubung antara can dan juga bagian combustion liner. Fungsi alat ini adalah meratakan pembakaran keseluruh ruang bakar.
Komponen ini diperlukan karena sunber terjadinya pembakaran hanya dari dua buah ruang bakar yang memiliki spark plug.
c. Ruang bakar utama combustion liner
Merupakan komponen yang terdapat didalam combustion can, tempat dimana bahan bakar dan udara dicampur dan juga merupakan tempat
terjadinya pembakaran yang sesungguhnya. Bagian ini memiliki sirip- sirip sebagai saluran masuknya udara ke dalam combustion can dan
juga berfungsi untuk mendinginkan combustion liner itu sendiri d.
pelindung ruang bakar combustion can cover Merupakan komponen penutup bagian combustion can dan bagian ini
juga sebagai tempat dudukan fuel nozzle. e.
pematik nyala api spark plugignitor Merupakan komponen yang berfungsi sebagai alat pematik untuk
membakar campuran udara dan bahan bakar pada waktu start pertama turbin gas. Spark plug ini didesain sedemikian rupa dengan
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
menggunakan system pegas sehingga timbul pembakaran pada waktu start plug akan keluar dari zona pembakaran.
Gambar.2.6.Removal of spark plug f.
Pematik nyala api spark plug ignitor Merupakan komponen yang berfungsi untuk mendeteksi apakah
pembakaran yang terjadi sudah merata diseluruh ruang bakar.
Gambar.2.7. Removal of flame detector
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
g. Nozel dan Selang Bahan Bakar fuel Nozzle pigtails
Merupakan komponen yang berfungsi untuk menyemprotkan bahan bakar gas kedalam combustion liner dan bercampur dengan udara.
Sedangkan pigtails gas Fuel lines adalah pipa yang menghubungkan saluran bahan bakar gas dengan fuel nozzle.
Gambar 2.8. Removal of fuel nozzle. h.
Bagian Transisi transition pieces Merupakan komponen yang digunakan untuk mengarahkan udara yang
dengan kecepatan tinggi yang dihasilkan pada combustion section . pada transition pieces ini terjadi penurunan temperature, sehingga
dicapai temperature udara yang diinginkan sebelum udara yang diinginkan sebelum udara tersebut masuk kedalam nozzle tingkat
pertama. Transition piece juga berfungsi sebagai nozzle, bila dilihat dari konstruksinya seperti saluran yang ujungnya berbentuk
konvergen. Banyaknya transition piece pada turbin gas ini adalah 10 buah sesuai dengan jumlah ruang bakar yang ada.
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
Gambar 2.9. typical transition piece
Daerah pembakaran dapat dibagi menjadi 3 zona, yaitu: a.
Zona utama primary zone Primary zone adalah daerah di mana udara berdifusi dengan udara dari
kompresor untuk membentuk campuran udara dan bahan bakar yang siap terbakar, juga tempat di mana bahan bakar di sulut oleh spark
plug. b.
Zona kedua secondary zone Secondary zone adalah daerah di mana penyempurnaan bahan bakar
sebagai kelanjutan pembakaran pada primary zone.
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
c. Zona reduksi temperatur dilution zone
Dilution zone adalah daerah mereduksi temperatur dari gas hasil pembakaran kepada keadaan yang diinginkan pada saat memasuki first
stage nozzle.
Gambar 2.10. Daerah zona pembakaran Besarnya kalor yang masuk di ruang bakar dapat dihitung dengan cara:
Q
masuk
= m
udara
+ m
bahan bakar
h
3
– h
2
kJs
Dimana: Q
masuk
= Panas yang timbul akibat pembakaran pada ruang bakar kJkg h
3
= Entalphi pada kondisi tekanan P
3
dan suhu T
3
kJkg h
2
= Entalphi pada kondisi tekanan P
2
dan suhu T
2
kJkg
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
•
Turbin
Bagian ini merupakan bagian utama dari singleshaft gas turbine. Pada seksi ini terjadi perubahan energi kinetik kecepatan menjadi energi
mekanis putar yang digunakan untuk menggerakkan kompressor aksial dan juga sebagai penggerak beban dalam hal ini sebagai penggerak
generator listrik .
Gambar 2.11. Model rotor turbin Keterangan gambar:
1. Distance piece
2. 1
st
stage turbine wheel 3.
2
nd
stage turbine wheel 4.
Rotor 5.
Jurnal bearing
1 2
3 4
5
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
Komponen-komponen turbin terdiri dari: 1.
Nozel tingkat pertama first stage nozzle Komponen ini terletak sesudah compressor discharge section dan tepat
di depan transition piece, berfungsi mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel. First stage nozzle bersifat tetap.
2. Turbin tingkat kedua First stage nozzle
Komponen ini terdiri dari banyak bucket yang berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan
tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran pada rotor. 3.
Nozel tingkat kedua dan diafragma second stage nozzle and diagfragma
Second stage nozzle bergungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel sedangkan diagragma memisahkan kedua
turbine wheel. 4.
Turbin tingkat kedua second stage turbine Berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar
dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
Gambar 2.12. First and second stage turbine wheel and nozzle arrangement 5.
Penutup turbin turbine casing Adalah cover atau penutup rotor assembly.
Besar kerja yang dilakukan oleh turbin sebagai hasil ekspansi gas hasil pembakaran adalah:
W
turbine
= m
udara
+ m
bahan bakar
h
3
– h
4
kJs Jadi efisiensi thermal siklus adalah:
100 x
Qmasuk Wkompresor
Wturbine −
= η
… … ……… … … … … lit. 2 hal 34
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
2.5. Prinsip Kerja Turbin Gas
