Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009.
USU Repository © 2009
2
TURBIN GAS KOMPRESOR
RUANG BAKAR
GENERATOR
SIKLUS GAS
4 BAHAN BAKAR
1 3
waktu singkat dapat dibangun PLTGU secara bertahap. Tahap pertama dibangun PLTG untuk memenuhi lonjakan permintaan, sedangkan HRSG beserta PLTU
dibangun dan dioperasikan kemudian bila permintaan tenaga listrik sudah meningkat. PLTGU dapat dioperasikan sebagai pembangkit untuk beban puncak
maupun untuk beban dasar. Sebagai pembangkit untuk beban dasar yang perlu diperhatikan adalah kontinuitas air pendingin, sedangkan sebagai pembangkit
untuk beban pencak perlu dipertimbangkan waktu start-up dari PLTGU. PLTG mempunyai waktu start-up yang cepat sedangkan untuk PLTU mempunyai waktu
start-up yang lambat bila dalam kondisi cold start-up. Sehingga untuk melayani beban puncak perlu beroperasi secara warm start-up.
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. Pada siklus gabung sederhana, turbin gas terdiri dari kompressor udara,
ruang bakar, turbin gas. Dipadukan dengan mengirim gas buang turbin gas ke HRSG sebagai pembangkit uap. Pembangkit uap satu tekanan terdiri dari
turbin uap, kondensor, pompa kondensat, tangki air umpan. HRSG terdiri dari kondensat preheater, ekonomiser, drum, evaporator dan superheater. Gas keluar
dari HRSG menuju cerobong. Dalam hal ini turbin gas dan turbin uap, keduanya menggunakan generator listrik masing-masing.
2.2. Siklus Turbin Gas
Turbin gas bekerja dengan siklus Brayton. Siklus ideal ini terdiri dari dua proses isobar yang terjadi di ruang bakar dan proses pembuangan gas bekas, serta
dua proses isentropik yang terjadi pada kompressor dan ekspansi gas pada turbin.
Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 2.2. Siklus Gas Terbuka
1 2
3
4 T
s
Gambar 2.3. Siklus Bryton
1 2
3
4 V
P
Gambar 2.4. Diagram P-V Turbin Gas Jalannya proses dapat diterangkan sebagai berikut Lit. 3 hal 510:
• 1-2
: Merupakan proses kompressi isentropik dalam kompressor, kondisi 1 adalah udara atmosfer, sedangkan temperatur udara
hasil kompressi T
2
dapat diketahui dari hubungan T
2
= T
1
.
γ γ 1
− p
r Dimana : r
p
= rasio tekanan P
2
P
1
= perbandingan panas spesifik pada tekanan konstan dan panas spesifik pada volume konstan, untuk udara
= 1,4. •
2-3 : Proses penambahan panas pada tekanan konstan dalam ruang
Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009.
USU Repository © 2009
bakar, panas yang ditambahkan pada ruang bakar adalah : Q
in
= C
p
T
3
– T
2
• 3-4
: Proses ekspansi isentropik dalam turbin, temperatur gas keluar T
4
dihitung dengan hubungan : T
4
= T
3 γ
γ 1
1
−
p
r •
4-1 : Merupakan proses pelepasan kalor ke lingkungan pada tekanan
konstan besarnya kalor yang dilepas dihitung dengan rumus : Q
out
= C
p
T
4
– T
1
Kerja netto turbin W
net
Kerja netto turbin merupakan kerja berguna yang dihasilkan turbin setelah kerja ekspansi dikurangi dengan kerja kompresi. Besar kerja netto turbin
adalah : W
net
= W
T
– W
K
= h
3
– h
4
– h
2
– h
1
…………………Lit. 2 hal 295
Daya netto turbin Daya netto turbin merupakan daya keluaran turbin daya yang dibutuhkan
generator setelah memperhatikan kerugian-kerugian, maka daya netto turbin adalah :
P
net
=
m
g
.W
T
–
m
g
.W
K
…………………….…Lit. 10 hal 768
Perbandingan kompresi optimum dicari untuk menghasilkan efisiensi termal yang maksimum atau kerja netto yang maksimum. Perbandingan
kompresi optimum dapat diketahui dengan menggunakan rumus : r
p max
=
−
− +
1 1
1 1
1 3
1 .
3 T
K
T T
T T
η η
………Lit. 10 hal 768
Perbandingan kompresi untuk menghasilkan kerja netto maksimum, maka besarnya kompresi optimum adalah :
Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009.
USU Repository © 2009
r
p opt
=
1 2
1 1
3 −
γ
η η
T T
K T
………… ……….Lit. 10 hal 768 ketidakidealan yang terjadi menyebabkan adanya tekanan jatuh pada ruang
bakar dan tekanan keluar turbin lebih besar dari tekanan atmosfer. Dengan kata lain, rasio tekanan melintas kompresor akan lebih besar daripada rasio
tekanan melintas turbin. r
pK
r
pT
. Kedua rasio tekanan optimum, yaitu untuk daya dan efisiensi tidak sama,
sehingga dalam perancangan perlu dicari komprominya.
Kalor Spesifik. Kalor spesifik adalah selisih antara kalor yang dimasukkan dengan kalor
yang keluar, secara matematis dapat dituliskan : q
eff
= q
in
- q
out
= h
3
– h
2
– h
4
– h
1
……..……..Lit. 10 hal 767
Kerja Spesifik Siklus Bersih W
net
. Kerja spesifk siklus bersih adalah selisih kerja yagn dihasilkan turbin
dengan kerja yang dibutuhkan kompressor tiap kg gas, yang secara matematis dapat dtuliskan :
W
net
= W
T
– W
K
= h
3
– h
4 l
– h
2 l
– h
1
= h
3
– h
2 l
– h
4 l
– h
1
…………..Lit. 2 hal 295
Efisiensi Siklus Merupakan perbandingan antara jumlah kalor yang efektif dengan kalor
yang dimasukkan ke sistem yaitu : η
sik
=
in net
q W
………………………………Lit. 3 hal 510 = h
3
– h
2 l
– h
4 l
– h
1
h
3
– h
2 l
= 1 -
− −
1 2
3 1
1 4
h h
h h
Januar Baru Sidauruk : Perancangan Heat Recovery Steam Generator HRSG Dengan Memanfaatkan Gas Buang Dari Satu Unit Turbin Gas Dengan Daya 117,5 MW, 2009.
USU Repository © 2009
2.3. Heat Recovery Steam Regenerator HRSG
