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.
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.