SISTEM HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR HRS (1)

SISTEM HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR (HRSG) DAN
MAINTENANCE PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS
DAN UAP

ABSTRAK
Heat Recovery Steam Generator (HRSG) adalah salah satu komponen dari Pusat
Listrik Tenaga Gas-Uap (PLTGU). HRSG berfungsi sebagai alat yang memanfaatkan
energi panas sisa gas buang dari turbin gas untuk memanaskan air menjadi uap, kemudian
uap tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin uap.
Kata kunci: HRSG, PLTGU, turbin gas, turbin uap

yang berasal dari turbin gas pada PLTG

I. PENDAHULUAN
Perkembangan di bidang industri an

dimanfaatkan

untuk

memanaskan


air

teknologi akhir-akhir ini sangat pesat. Hal

hingga menjadi uap dan uap tersebut

ini berimbas pada naiknya kebutuhan akan

digunakan untuk menggerakkan turbin uap

tenaga

melihat

pada PLTU. Bagian yang digunakan untuk

perkembangan tersebut, maka perlu adanya

menghasilkan uap tersebut adalah Heat


peningkatan dalam hal produksi listrik.

Recovery Steam Generator (HRSG).

listrik.

Dengan

Produksi ini tidak semata-mata peningkatan

Keuntungan menggunakan HRSG

jumlah daya yang dihasilkan, namun juga

yang paling utama dibanding boiler umum

dalam perkembangan teknologinya meliputi

(yang


perekayasaan mesin, instrumentasi, serta

meningkatnya

pemeliharaan dalam produksi tenaga listrik

memanfaatkan gas buang dari turbin gas

tersebut. Salah satu upaya untuk mengatasi

sebagai

permasalahan

memerlukan bahan bakar dan udara sebagai

tersebut

adalah


dengan

membangun Pusat Listrik Tenaga Gas dan
Uap (PLTGU).
PLTGU adalah pembangkit jenis
combine cycle, gabungan antara

PLTG

dengan PLTU, dimana panas dari gas buang

menggunakan

pemanas.

efisiensi

sumber


kalor

burner)

adalah

karena

HRSG

sehingga

tidak

II. PEMBAHASAN

melalui elemen-elemen pemanas di dalam

2.3. Sistem HRSG pada PLTGU


ruang boiler HRSG. Boiler HRSG sangat

Generator

bermanfaat untuk meningkatkan hasil guna

(HRSG) adalah ketel uap atau boiler yang

(rendemen) bahan bakar yang dipakai pada

memanfaatkan energi panas sisa gas buang

unit turbin gas, yang selanjutnya akan

suatu unit turbin gas untuk memanaskan air

menggerakkan unit turbin uap. Sistem

dan


pembangkit

Heat Recovery Steam

mengubahnya

menjadi

uap,

dan

listrik

yang

memanfatkan

kemudian uap tersebut dipergunakan untuk


proses ini disebut Pusat Listrik Tenaga Gas

menggerakkan turbin uap. Pada umumnya

dan Uap (PLTGU) atau unit pembangkit

boiler HRSG tidak dilengkapi dengan

siklus kombinasi Combined Cycle Power

pembakar dan tidak mengkonsumsi bahan

Plant (CCPP). Boiler HRSG adalah bagian

bakar,

penting PLTGU. Siklus Pusat Listrik

sehingga


tidak

terjadi

proses

perpindahan atau penyerapan panas radiasi.

Tenaga Gas dan Uap

Proses perpindahan atau penyerapan yang

gabungan siklus Brayton turbin gas dan

terjadi hanyalah proses konveksi dan

siklus Rankine turbin uap. Boiler HRSG

konduksi dari gas buang turbin gas ke


merupakan bagian dari siklus Rankine.

dalam air yang akan diproses menjadi uap

Gambar 1. Diagram PLTGU dengan HRSG

(PLTGU) adalah

2.2.

Bagian Utama Heat Recovery

2.2.3. Ekonomiser
Ekonomiser terdiri dari pipa pipa air

Steam Generator

yang ditempatkan pada lintasan gas asap

2.2.1. Preheater

Preheater adalah pemanas awal air

setelah

pipa

evaporator.

Pipa-pipa

yang dipompakan dari kondensor sebelum

ekonomiser dibuat dari bahan baja atau besi

masuk tangki air umpan (feed water tank).

tuang yang sanggup untuk menahan panas

Pada HRSG, preheater bertujuan menaikan

dan tekanan tinggi. Ekonomiser berfungsi

suhu sebelum masuk tangki air umpan yang

untuk memanaskan air pengisi sebelum

nantinya akan diteruskan ke ekonomiser.

memasuki steam drum dan evaporator

untuk

sehingga proses penguapan lebih ringan

meningkatkan efisiensi dari HRSG itu

dengan memanfaatkan gas buang dari

sendiri. Letak Preheater berada pada

HRSG

bagian akhir atau paling atas dari HRSG

memperbesar efisiensi HRSG karena dapat

untuk menyerap energi terendah dari gas

memperkecil kerugian panas pada HRSG

buang.

tersebut. Air yang masuk pada evaporator

2.2.2. Evaporator

sudah pada temperatur tinggi sehingga

Preheater

ini

digunakan

merupakan

yang

masih

tinggi

sehingga

elemen

pipa-pipa evaporator tidak mudah rusak

HRSG yang berfungsi untuk mengubah air

karena perbedaan temperatur tidak terlalu

hingga

tinggi.

Evaporator

menjadi

uap

jenuh,

pipa-pipa

evaporator pada ketel uap biasanya terletak
pada lantai (water
dinding (water

floor) dan juga pada

wall). Evaporator akan

memanaskan uap air yang turun dari drum
uap (steam drum) yang masih dalam fase
cair agar berbentuk uap jenuh sehingga bisa
diteruskan

menuju

bercampur

air

superheater.

mengalir

di

Uap

pipa-pipa

evaporator menuju drum uap. Pada drum
uap terjadi pemisahan antara uap dengan

Gambar 2. Susunan Pipa ekonomiser dan

air, yang disebabkan perbedaan massa jenis.
evaporator.

sistem combine cycle gas panas akan di

2.2.4. Superheater
Superheater merupakan alat yang

arahkan oleh exhaust damper masuk ke

berfungsi untuk menaikan temperatur uap

HRSG dengan menutup jalur ke arah by

jenuh sampai menjadi uap panas lanjut

pass stack.

(superheat vapour). Uap panas lanjut bila

2.3.

digunakan untuk melakukan kerja dengan

2.3.1. Pompa

ekspansi di dalam turbin atau mesin uap
tidak

akan

mengembun,

sehingga

Bagian Pendukung HRSG

Pompa di HRSG digunakan untuk
memastikan adanya sirkulasi air yang terus

yang

mengalir pada HP feedwater dan Low

disebabkan terjadinya pukulan balik atau

Pressure (LP) feedwater. Desain aliran

mengurangi

back

timbulnya

stroke

yang

bahaya

diakibatkan

pada tiap pompa dipilih sesuai dengan

mengembunnya uap belum pada waktunya

keperluan.

sehingga menimbulkan vakum di tempat

2.3.2. Safety Valves

yang tidak semestinya di daerah ekspansi.

Safety

Superheater

ditempatkan

pada

daerah

aliran gas asap yang bertemperatur tinggi.

Valves

dipasang

pada

masing-masing HRSG yang jumlahnya ada
delapan buah. Safety valve di drum dan
superheater membuang uap ke atmosfer
melalui silencer. Safety valve yang lain
menyalurkan ke blow down tank. Solenoid
relief valve diletakkan pada main steam line
dan dilengkapi dengan dua isolating valve
dimana dalam keadaan normally open. Uap
outlet safety valve dilengkapi dengan
system exhaust memungkinkan terjadinya
thermal expansion displacement.
2.3.3. Blow Down Tank
Sebuah blow down tank dipasang

Gambar 3. Superheater dan Evaporator.
2.2.5. Exhaust Damper

pada tiap HRSG untuk menampung drains
yang datang dari High Pressure (HP)

Exhaust damper ini merupakan

circuits dan dari steam line. Pemasangan

pengarah aliran gas panas exhaust dari

blow down tank untuk meminimalisir

turbin gas. Ketika Open Cycle (Simple

kerusakan akibat karat karena pengendapan

Cycle) maka gas buang akan terbuang

material. Uap dari blow down tank dibuang

melalui by pass stack sedangkan untuk

langsung ke atmosfer.

Gambar 4. Blow Down Tank
2.3.4. Desuperheater
Desuperheater

Gambar 6. Weather Damper
merupakan

spray

water, digunakan untuk mengatur suhu uap

2.3.6. Soot Blower
Soot

adalah

Blower

peralatan

yang ke turbin. Jika suhu uap melebihi

pembersih

batas ketentuan, maka desuperheater akan

tersebut dilakukan akibat menempelnya

menyemprotkan air yang berasal dari

sisa-sisa

discharge boiler feed pump sampai suhunya

pembersih auxiliary steam.

normal lagi.

2.3.7. Daerator

pipa

boiler.

pembakaran,

Pembersihan

dengan

media

Daerator berfungsi membuang gas
O2 dan gas-gas lain yang terkandung di
dalam air kondensat, juga berfungsi sebagai
pemanas air kondensat. Konstruksi alat ini
menyerupai

alat

semprot

sehinga

memungkinkan gas O2 dan gas-gas yang
Gambar 5. Skema Desuperheater
2.3.5. Weather Damper

terkandung dalam air terlepas dan dibuang
ke atmosfir.

Weather Damper terletak di bawah
cerobong, terdiri dari dua blades yang dapat
ditutup ketika HRSG tidak beroperasi.
Fungsinya adalah untuk menjaga HRSG
dari udara luar yang kemungkinan
mengandung berbagai kotoran yang dapat
menyebabkan kerusakan komponen HRSG
lainnya.
Gambar 7. Daerator

HP steam drum melalui Boiler

2.3.8. Steam Drum (Tangki Uap)
Tangki
merupakan

uap
bejana

(steam

drum)

bertekanan

yang

Circulation Pump (BCP)


Superheater memanaskan uap jenuh

berfungsi memisahkan fasa uap dan fasa

dari drum sebelum dikirim ke steam

air. Dengan tangki uap, memungkinkan

turbin / menjadi uap kering sebelum

ekspansi air selama startup (proses start),

digunakan pada steam turbin.

ketika uap yang dihasilkan pertama kali

2.4.2. Sirkuit Low Pressure (LP)
Sirkuit low pressure menghasilkan

perlu di-blow sehingga air keluar dari

uap untuk steam turbin (LP stage)

evaporator.



Ekonomizer memanfaatkan sebagian
besar sisa panas yang terkandung di
saluran gas pada HP ekonomizer.



Evaporator

menimbulkan

uap

melalui sirkulasi dari dan ke LP
drum.
2.4.3. Sirkuit Preheater
Preheater digunakan hanya jika
menggunakan bahan bakar natural gas.

Gambar 8. Steam Drum
2.4.

Bagian-Bagian Yang Bertekanan

Preheater berfungsi untuk memanaskan air

Pada HRSG

yang

datang dari

kondensor

sebelum

yang

dikirim ke dalam deaerator. Preheater

bertekanan pada HRSG, ada beberapa

memanfaatkan panas sisa melalui saluran

prinsip sirkuit dan komponen lain.

gas di HP ekonomizer dan LP ekonomizer.

2.4.1. Sirkuit High Pressure (HP)

2.4.4. Sirkuit Sirkulasi

Di

dalam

bagian-bagian

Sirkuit high pressure memproduksi

HP evaporator digunakan LP dan HP

uap untuk steam turbin (HP stage).


Ekonomizer memanfaatkan sebagian

Boiler Circulation Pump (BCP). Setiap

besar panas

dari

evaporator (LP dan HP) dilengkapi dengan

HP

dua pompa, yang satu beroperasi dan

LP

satunya dalam keadaan standby. Dari setiap

saluran

gas

evaporator

yang berasal
pada
dan

outlet
outlet

steam drum (LP dan HP) air mengalir ke

evaporator.


Untuk mengalirkan air ke LP dan

uap

BCP (yang berlokasi didasar, sampai dapat

melalui siklus sirkulasi dari dan ke

dipastikan hingga kedalaman NPSH) dan

Evaporator

menghasilkan

dipompakan ke evaporator, dimana uap

diproduksi. Air keluaran dari evaporator

gas, hal ini untuk menghindari gangguan

memiliki dua fasa dan dikirim ke drum.

akibat

Pompa didesain sehingga aliran yang

mengurangi vibrasi.

melalui evaporator sudah tercukupi dengan

2.4.7. HRSG Drum

satu pompa yang bekerja pada kondisi
normal untuk menjamin transfer panas
tanpa korosi atau masalah endapan. Setiap

kelebihan

aliran

dan

untuk

Tujuan HRSG drum adalah sebagai
berikut :
 Untuk

memastikan

terjadinya

pompa dihubungkan dengan pipa di bagian

campuran yang baik antara keluaran

suction dan discharge flange. Pompa

ekonomizer dan evaporator.

terpasang
pompa

menggantung
dapat

mengakibatkan

maka

bergeser
ekspansi

casing

yang

akan

thermal

dari

 Untuk menyediakan tempat bagi
cadangan

air,

diperlukan

untuk

control system sirkulasi.

supporting pipework. Motor penggerak

 Untuk memungkinkan ekspansi air

dipasang di bagian dasar dan dihubungkan

selama stratup (proses start), ketika

ke pompa oleh poros cardan dengan balok

uap yang dihasilkan pertama kali

atau batang luncur.

perlu diblow sehingga air keluar dari

2.4.5. Heat Exchanger

tube evaporator.

Setiap heat exchanger terbuat dari

2.4.9. Control Valves

finned tubes yang terhubung satu dengan

Pada sirkuit low pressure (LP),

yang lainnya melalui pengelasan pada bare

control

tubes. Fins terbuat dari baja helicoidal yang

ekonomizer dan drum yang bertujuan untuk

melingkar pada sekeliling bare tubes dan

melindungi

dilas continuous dengan proses elektrik

evaporasi (penguapan). Selama operasi

frekuensi tinggi. Jumlah total tube pada

beban rendah, apabila tanpa perhatian

heat

exchanger

dihitung

berdasarkan

valve

diletakkan

ekonomizer

diantara

dari terjadinya

khusus, banyak penguapan yang mungkin

permukaan transfer panas yang diperlukan

terjadi

yang didapatkan dari heat balance HRSG.

menghindarinya, control valve LP feed

2.4.6. Anti Vibration Baffles

water ditempatkan setelah ekonomizer.

di

LP

ekonomizer.

Untuk

Anti vibration baffles disisipkan ke

Selama proses start, bahaya dari penguapan

dalam heat exchanger. Anti vibration

dihindari dengan penutupan control valve

besi,

sehingga menjaga agar tidak ada aliran dari

panjangnya sama dengan panjang HRSG,

BFP pada ekonomizer. Untuk menghindari

dipasang tegak lurus dengan tube-tube.

over pressure (kelebihan tekanan) pada

Baffle bertujuan untuk membagi lintasan

ekonomizer selama proses start, feed water

baffles

terbuat

dari

plat-plat

control valve terbuka secara otomatis

Remover. Tujuannya, agar pH

selama beberapa waktu yang singkat tanpa

pada

disertai kenaikan yang signifikan dari level

dijaga sekitar pH 5 hingga 7,

air pada drum.

sehingga tidak terjadi korosi pada

2.5.

ruang

Maintenance Pada HRSG

saat

pembersihan

HRSG.

Korosi

tetap

dapat

terjadi jika kandungan sulfur

2.5.1. Perawatan Rutin
Selama HRSG beroperasi normal,

yang terdapat di tube HRSG

periksa secara teratur hanger pipa. Ketika

sangat banyak, sehingga pada

ada kesalahan setting, hanger secepatnya

waktu

harus direset pada kondisi dingin (200C di

menimbulkan penurunan nilai pH

drum). Periksa kelonggaran hanger dengan

pada unit atau tube di bawahnya.

tangan.

Urutan

tempat

2.5.2. Cleaning Outside HRSG

adalah:

SH2,

pembersihan

dapat

pengerjaannya
SHI,

HP

Evaporator, HP Ekonomizer, LP

Gas buang yang merupakan hasil

LP

pembakaran HSD banyak mengandung

Evaporator,

sulfur dan karbon dimana pada jangka

dan Preheater.

Ekonommizer

panjang akan terakumulasi pada finned tube
HRSG

sehingga

menyebabkan

korosi.

Untuk menghilangkan akumulasi kotoran
diperlukan

bahan

kimia

pembersih

(cleaner). Pembersihan (cleaning) pada
outside HRSG dapat dilakukan dengan
metode Chemical. Chemical cleaning pada
outside

HRSG

perhitungan efisiensi

dilaksanakan
unit

jika

telah turun

minimal 10% dari kondisi normal. Proses
cleaning ini dilaksanakan saat unit (gas

Gambar 9. Urutan pembersihan

turbin dan HRSG) shutdown. Adapun

pada HRSG

tahapan cleaning outside HRSG adalah
sebagai berikut.
a. Tahap Sulfur Remover
-

b. Tahap Carbon Remover
-

Setelah

penyiraman

dengan

menggunakan bahan kimia sulfur
akan

dilanjutkan

Pekerjaan pembersihan HRSG

remover,

dimulai dari bagian yang paling

dengan tahap carbon remover.

rendah dengan memakai sulfur

Tahap ini menggunakan bahan

kimia

deterjen

ditambahkan

berupa

campuran

dari

dengan weting agent dengan pH

NaNO 2 sebesar 0,5% dan (NH

7.

disesuaikan

4)2CO3 sebesar 00,25% kemudian

dengan kondisi deposit (endapan)

ditambah dengan NH 4 OOH, nilai

yang tertinggal selama pekerjaan

pH 9,50-10,0. Urutan pasivasi

sulfur remover. Pekerjaan ini

dimulai

dilakukan

dengan

Evaporator, HP Ekonomizer, LP

bertekanan

200-3300

Pemakaiannya

pompa
Bar.

urutan

sebagai

dari

SH2,

LP

Evaporator,

Pekerjaannya dilakukan dengan

SH1,

HP

Ekonomizer,

sampai Preheater.

berikut:

e. Tahap Flushing

Preheater, LP Ekonomizer, LP

-

Pembilasan

dan

flushing

Evaporator, HP Ekonomizer, HP

dilakukan untuk mengontrol nilai

Evaporator, SH1, dan SH2.

pH tetap aman pada material

c. Tahap Prerinsing
-

bahan

HRSG.

atau

Prerinsing

Urutan

adalah:

pembilasan

pekerjaannya

Preheater,

LP

dilakukan untuk menghilangkan

Ekonomizer, LP Evaporator, HP

sifat-sifat bahan kimia sulfur

Ekonomizer,

remover dan carbon remover

SH1 dan SH2. Kontrol terhadap

yang telah dilakukan pada tahap

nilai pH pada pekerjaan ini

sebelumnya.

ini

dilakukan untuk menjaga pH 7,0-

dilakukan dengan menggunakan

7,5. Nilai pH hasil akhir dari

service

pekerjaan ini adalah 7,0 –7,3.

Urutan

Pembilasan

water

(Prerinsing).

pekerjaannya

adalah:

Preheater, LP Ekonomizer, LP
Evaporator, HP Ekonomizer, HP
Evaporator, SH1, dan SH2.
d. Tahap Pasivasi
- Setelah

dilakukan

chemical

cleaning, perlu dilakukan pasivasi,
yaitu upaya untuk menjaga pipapipa HRSG dalam keadaan aman
dari sisa bahan kimia. Pasivasi
dilakukan menggunakan amonia
(buffer) dan pasivator. Pasivator

HP

Evaporrator,

Hasil dari cleaning outside dengan
metode chemical (chemical cleaning) di
HRSG dapat dilihat pada gambar dibawah
ini.

Gambar 10. Hasil Chemical Cleaning HRSG
menghilangkan

2.5.3. Preservasi
adalah

Preservasi

proses

sisa-sisa

cairan

hidrasin.

pembuangan sisa-sisa oksigen di dalam
steam

Apabila

drum.

steam

tidak

dipergunakan dalam jangka waktu yang
cukup lama (sekitar 1 minggu), maka di
dalam steam drum akan banyak terdapat
udara yang berasal dari luar. Dimana
udara yang mengandung oksigen tersebut
dapat bersifat korosif. Preservasi dapat

Preservasi

dilakukan dengan 2 cara, yaitu :

Cairan

a. Wet preservasi
Wet

adalah

preservasi

pembersihan

steam

menggunakan

hidrasin..

drum
Apabila

steam drum digunakan dalam jangka
waktu yang lama, digunakan hidrasin
pekat.

Sedangkan

untuk

jangka

waktu sebentar, cukup menggunakan
hidrasin

ringan.

hidrasin

pekat,

pembilasan

Gambar 11. Skema Wet

Karena
perlu

kembali

untuk

dilakukan
untuk

hidrasin

diinjeksikan ke dalam steam
drum lewat injection point
hingga penuh. Agar udara
dapat keluar melalui venting.
Setelah

penuh,

disirkulasikan

hidrasin
hingga

evaporator menggunakan BCP
selama setengah jam. Setelah
itu, hidrasin di drain melalui
blowdown.

yang turun dari drum uap (steam drum)

b. Dry preservasi
Dry

adalah

preservasi

pembersihan

steam

drum

menggunakan gas N2. Sebelumnya,

yang

masih

berbentuk

dalam

fase

uap jenuh

cair

agar

sehingga bisa

diteruskan menuju superheater.

air dalam steam drum dikeluarkan

Ekonomiser terdiri dari pipa pipa

terlebih dahulu. Kemudian gas N2 di

air yang ditempatkan pada lintasan gas

injeksikan ke dalam steam drum

asap setelah pipa evaporator. Ekonomiser

untuk mengikat oksigen yang ada di

berfungsi untuk memanaskan air sebelum

dalamnya. Namun, metode ini jarang

memasuki steam drum dan evaporator

digunakan karena biaya oper rasi

sehingga proses penguapan lebih ringan

yang mahal.

dengan memanfaatkan gas buang dari
HRSG yang masih tinggi sehingga
memperbesar efisiensi HRSG karena

III. KESIMPULAN
Pada

makalah

Sistem

Heat

Recovery Steam Generator (HRSG) dan

dapat memperkecil kerugian panas pada
HRSG tersebut.
Selain komponen utama yang

Maintenance Pada Pembangkit Listrik
Tenaga Gas Dan Uap dapat disimpulkan

telah

bahwa di dalam Heat Recovery Steam

komponen pendukung dari HRSG antara

Generator

(HRSG)

ada

beberapa

dijelaskan

Tank,

komponen/bagian pendukung

Weather

Komponen

utamanya

Preheater,

Evaporator,

antara

lain

dari

kondensor

sebelum masuk tangki air umpan (feed
water tank). Preheater digunakan untuk
menaikan suhu sebelum masuk tangki air
umpan yang nantinya akan diteruskan ke
ekonomiser.
Evaporator

Desuperheater,
Damper,

Soot

Daerator,

Blower,
Steam

Drum.
Proses maintenance (perawatan)

Preheater adalah pemanas awal air
dipompakan

juga

Ekonomiser,

Superheater dan Exhaust damper.

yang

ada

lain Pompa, Safety Valves, Blow Down

komponen, yaitu komponen utama dan
HRSG.

diatas,

berfungsi

untuk

mengubah air hingga menjadi uap jenuh.
Evaporator akan memanaskan uap air

pada HRSG meliputi perawatan rutin,
pembersihan didalam (cleaning outside)
HRSG dan Preservasi.