HRSG

HRSG (Heat Recovery Steam Generator) adalah ketel
uap atau boiler yang memanfaatkan energi panas sisa gas buang satu unit turbin
gas untuk memanaskan air dan mengubahnya menjadi uap, dan kemudian uap tersebut
dipergunakan untuk menggerakkan turbin uap. Pada umumnya HRSG tidak dilengkapi pembakar
(burner) dan tidak mengkonsumsi bahan bakar, sehingga tidak terjadi proses
perpindahan/penyerapan panas radiasi. Proses perpindahan/penyerapan yang
terjadi hanyalah proses konveksi dan konduksi dari gas buang turbin gas ke dalam
air yang akan diproses menjadi uap melalui elemen-elemen pemanas didalam ruang
boiler HRSG.

We Will Write a Custom Essay Specifically
For You For Only $13.90/page!


order now

Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

 

HRSG sangat
bermanfaat untuk meningkatkan hasil guna (efisiensi) bahan bakar yang dipakai
pada unit turbin gas, yang selanjutnya akan menggerakkan unit turbin uap.
Sistem pembangkit listrik yang memanfaatkan proses ini yaitu PLTGU (Pusat
listrik tenaga gas dan uap). HRSG adalah bagian penting PLTGU, dimana unit pembangkit
PLTGU disebut juga Blok PLTGU.

Kapasitas produksi uap yang dapat dihasilkan HRSG
tergantung pada kapasitas energi panas yang masih mengandung gas buang dari
unit turbin gas yang berarti masih tergantung pada beban unit turbin gas. Pada
dasarnya turbin gas yang beroperasi pada putaran tetap, aliran udara masuk
kompressor juga tetap, perubahan beban turbin yang tidak konstan dengan aliran
bahan bakar tetap, sehingga suhu gas buang juga berubah mengikuti perubahan
turbin gas.

 

Bagian – Bagian Utama HRSG

Heat Recovery Steam Generator terdiri dari beberapa
bagian elemen yaitu pemanas awal kondensat (kondensat preheater), ekonomiser,
evaporator, dan superheater yang masing-masing memiliki fungsi yang berbeda.
Pada sub bab ini akan membahas fungsi masing-masing elemen pada Heat Recovery
Steam Generator.

1.     
Pemanas
awal kondensat (condensate preheater atau CPH)

Pemanas awal kondensat berfungsi
memanaskan air yang berasal dari kondensat keluaran turbin uap, kemudian air
yang sudah dipanaskan ini dialirkan dan dikumpulkan ke tangki air umpan.
Umumnya pemanas awal kondensat ini diletakkan di bagian paling atas sekali dari
posisi pipa – pipa pemanas yang ada dan diikuti oleh pipa – pipa lainnya.

2.     
Ekonomiser

Ekonomiser terdiri dari pipa-pipa air
yang ditempatkan pada lintasan gasasap setelah pipa-pipa evaporator. Pipa-pipa
ekonomiser dibuat dari bahanbaja atau besi tuang yang sanggup untuk menahan
panas dan tekanan tinggi.Ekonomiser berfungsi untuk memanaskan air pengisi
sebelum memasukisteam drum dan evaporator sehingga proses penguapan lebih
ringan denganmemanfaatkan gas buang dari HRSG yang masih tinggi
sehinggamemperbesar efisiensi HRSG karena dapat memperkecil kerugian panas
padaHRSG tersebut. Air yang masuk pada evaporator sudah pada temperatur tinggi
sehingga pipa – pipa evaporator tidak mudah rusak karena perbedaantemperatur
tidak terlalu tinggi.

3.     
Evaporator

Evaporator merupakan elemen HRSG yang
berfungsi untuk mengubahair hingga menjadi uap jenuh. Pada evaporator dengan
adanya pipa – pipapenguap akan terjadi pembentukan uap. Biasanya pada
evaporator kualitas uapsudah mencapai 0,8 – 0,98 sehingga sebagian masih
berbentuk fase cair.Evaporator akan memanaskan uap air yang turun dari drum uap
panas lanjutyang masih dalam fase cair agar berbentuk uap sehingga bisa
diteruskanmenuju superheater. Perpindahan panas yang terjadi pada evaporator
adalahfilm pool boiling, dimana air yang dipanaskan mendidih sehingga
mengalamiperubahan fase menjadi uap jenuh. Jenis evaporator ada 2 (dua) jenis
yaituevaporator bersikulasi alami (bebas) dan evaporator bersikulasi paksa
(denganpompa).

4.     
Superheater

Superheater merupakan alat yang
berfungsi untuk menaikkantemperatur uap jenuh sampai menjadi uap panas lanjut
(superheater vapour).Uap lanjut bila digunakan untuk melakukan kerja dengan
jalan ekspansididalam turbin atau mesin uap tidak akan mengembun, sehingga
mengurangikemungkinan timbulnya bahaya yang disebabkan terjadinya pukulan
balik(back stroke) yang diakibatkan mengembunnya uap belum pada
waktunyasehingga menimbulkan vakum ditempat yang tidak semestinya di
daerahekspansi.

 

Selain komponen – komponen utama HRSG di atas, HRSG
jugadilengkapi peralatan bantu lainnya yang fungsinya sangat menunjang
kinerjaHRSG, antara lain:

v  Drum uap

Sebagai wadah yang berfungsi memisahkan
campuran air – uap dankeluarannya berupa uap jenuh kering (saturated steam),
yang kemudian dialirkan ke superheater.

v  Cerobong asap

Sebagai laluan yang membantu tarikan gas
buang ke atmosfer. Cerobong asap terdiri dari diffuser, diverter dan silencer.

 

Siklus Gabungan (Combine Cycle)

Siklus gabungan adalah suatu siklus yang
memanfaatkan gas buang dari turbin gas (PLTGU) untuk memanaskan air dalam
ketel, dengan menggunakan heat exchanger berupa HRSG dan uap yang dihasilkan
HRSG tersebut digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Gas turbin dari
turbin gas keluar pada umumnya 500°C. Disebabkan tekanan rendah, suhu tinggi
(entalpi tinggi) ini, gas buang tidak dapat dimanfaatkan menjadi fluida kerja.
Regenerator dapat digunakan untuk memanfaatkan gas terbuang ini dengan cara
memanaskan gas keluar dari kompressor sebelum masuk ke ruang bakar. Beberapa
halangan dalam penggunaan regenerator:

1.     
Regenerator
mengakibatkan penurunan tekanan antara outletkompressor dan inlet ruang bakar
yang menyebabkan naiknya kerjakompressor karena untuk tekanan inlet turbin yang
tertentu. Outletcompressor tekanannya harus lebih tinggi.

2.     
Regenerator
menimbulkan naiknya tekanan luar (back pressure) turbinyang menyebabkan
turunnya kerja turbin.

3.     
Regenerator
sulit untik melayani debit aliran yang tinggi.

 

Pada gambar berikut menampilkan skema pembangkit
daya dengan menggunakan HRSG.

Pembangkit daya siklus gabungan

 

Pembangkitan daya seperti gambar diatas, disamping
menghasilkan efisiensi yang tinggi dan keluaran daya yang lebih besar siklus
gabungan bersifat luwes, mudah dinyalakan dengan beban tak penuh, cocok untuk
operasi bebanbesar dan turbin bersiklus mempunyai efisiensi dalam daerah beban
yang luas. Kelemahannya berkaitan dengan keruwetannya, karena pada dasarnya
instalasi ini menggabungkan dua teknologi didalam satu kompleks pembangkit
daya.

 

Siklus Turbin Gas

Turbin gas merupakan alat yang mengkonversi energi
kimia bahan bakar menjadi energi mekanis melalui proses pembakaran, kemudian
energi mekanis tersebut dikonversi oleh generator menjadi energi listrik.

Prinsip kerja sistem ini adalah udara atmosfer masuk
ke dalam kompresor yang berfungsi menghisap dan menaikkan tekanan udara
tersebut, sehingga temperaturnya naik. Kemudian udara bertekanan tinggi itu
masuk ke dalam ruangbakar. Di dalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar ke dalam
arus udara tersebut, sehingga terjadi proses pembakaran.

Proses pembakaran tersebut berlangsung pada tekanan
konstan, sehingga bisa dikatakan bahwa ruang bakar hanyalah digunakan untuk
menaikkan temperatur udara. Gas pembakaran yang bertemperatur tinggi itu
kemudian masuk ke dalam turbin gas dimana energinya dipergunakan untuk memutar
sudu turbin ± 60 % dari daya yang dihasilkan turbin untuk memutar kompresornya
sendiri, sisanya baru digunakan untuk memutar generator.

Panas pada instalasi turbin gas murni (siklus
brayton), panas  ini dibuang
ke udara atmosfer. Gas yang dibuang ini masih memiliki kandungan energi panas
yang tinggi. Dengan menggunakan HRSG panas yang dibuang ini akan
dimanfaatkan.Panas yang dibuang ini dimanfaatkan untuk memanaskan air pada HRSG
yang distribusikan pada superheater, evaporator, ekonimiser dan preheater.

 

Proses Pembentukan Uap

Gas buang dari siklus gas masuk ke HRSG untuk
mengubah air umpan menjadi uap kering yang akan digunakan untuk memutar
sudu-sudu turbin uap hingga dapat memutar beban dalam hal ini generator
listrik. Setelah melalui beberapa tingkatan sudu turbin sebagian uap
diekstraksikan ke pemanas awal tekanan tinggi dan tekanan rendah, sedangkan sisanya
masuk ke kondensor untuk dikondensasikan dan selanjutnya akan dipompakan ke
HRSG melalui pemanas air pada tekanan tinggi, dari HRSG ini air umpan yang
sudah menjadi uap kering dialirkan ke turbin.

Beberapa parameter desain yang penting berkaitan
dengan turbin uap adalah tekanan uap masuk turbin. Mengambil tekanan uap masuk
lebih tinggi akan menguntungkan, karena ukuran sudu-sudu akan menjadi lebih
kecil. Namun tekanan yang terlalu tinggi akan mengakibatkan efisiensi akan
menurun.Parameter lain yang penting dari turbin uap adalah tekanan kondensor,
dalam hal ini turbin uap dan kondensor akan disesuaikan dengan Heat Recovery
Steam Generator (HRSG).

 

 

 

 

 

 

 

 

Babcock & Wilcox
boiler

 

Ketel uap (boiler) adalah suatu pesawat tenaga yang mengubahair menjadi
uap dengan jalan pemanasan pada temperatur dan tekanan tertentu melalui proses pembakaran
campuran bahan bakar dengan udara di dalam dapur (Furnace).

Secara umum ketel uap terdiri dari dua komponen utama, yaitu :

1.     
Dapur (Furnace), sebagai alat yang
berfungsi mengubah energi kimia menjadi energi panas.

2.     
Alat penguap (Evaporator), sebagai alat
yang berfungsiuntuk mengubah energi pembakaran menjadi energi uap.

 

Klasifikasi ketel uap

Ketel uap dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kelas antara lain
didasarkan pada :

1.     
berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa,
maka ketel uap diklasifikasikan sebagai :

a.      
Ketel uap pipa api (fire tube boiler)

Jenis-jenis ketel uap
pipa api adalah ketel Schotch, ketel Lokomobil dan ketel de Schelder.

b.     
Ketel uap pipa air (water tube boiler)

Jenis-jenis ketel uap
pipa air adalah ketel Yarrow, ketel Babcock dan Wilcox.

2.     
Berdasarkan pemakaiannya, ketel dapat
diklasifikasikan sebagai:

a.      
Ketel stationer (stationary boiler)

Yang termasuk ketel
stationer adalah ketel untuk pembangkit tenaga, ketel untuk industri.

b.     
Ketel mobil (mobile boiler)

Jenis-jenis ketel
mobil adalah ketel lokomotif, ketel kapal (marine boiler).

3.     
Berdasarkan jumlah lorong (boiler tube),
ketel diklasifikasikansebagai :

a.      
Ketel dengan lorong tunggal (single tube
steam boiler)

Jenis-jenis ketel
dengan lorong tunggal adalah Cornish Boiler dan Simple Vertikal Boiler.

b.     
Ketel dengan lorong ganda (multi tubuler
steam boiler)

Jenis-jenis ketel
dengan lorong ganda adalah ketel Scotch dan ketel Babcock dan Wilcox.

4.     
Tergantung kepada poros tutup drum
(shell), keteldiklasifikasikan sebagai :

a.      
Ketel tegak (vertikal steam boiler)

Jenis-jenis ketel
tegak adalah ketel Cochran, ketel Clarkson.

b.     
Ketel mendatar (horizontal steam boiler)

Jenis-jenis ketel
mendatar adalah ketel Cornish, ketel Lancarshire, ketel Scotch.

5.     
Menurut sistem peredaran air ketel
(water circulation), keteldiklasifikasikan sebagai :

a.      
Ketel dengan peredaran alam (natural
circulation steamboiler)

Jenis-jenis ketel dengan
peredaran alam adalah ketel Lancarshire, ketel Babcock dan Wilcox.

b.     
Ketel dengan peredaran paksa (forced
circulation steam biler)

Jenis-jenis ketel
dengan peredaran paksa adalah ketel LaMont, ketel Benson, ketel Loeffer dan
ketel Velcan.

 

 

 

Boiler Babcock &
Wilcox

Dirancang oleh perusahaan Amerika
Babcock & Wilcox, jenis ini memiiki satu drum dengan air umpan yang ditarik
dari dasar drum ke sebuah header yag memasok tabung air cenderung.Boiler
Babcock & Wilcox merupakan ketel jenis pipa lurus, stasioner, pipa air.

Ketel uap pipa air terdiri dari susunan pipa-pipa
yang di dalamnya berisi air yang akan dipanaskan. Sedangkan gas panasnya mengitari
dari luar pipa-pipa tersebut. Dengan demikian luas bidang pemanasnya terdapat
pada bidang luar pipa, karena air isian ketelsangat kecil maka dapat membentuk
uap dengan lebih cepat.

Ketel uap stasioner digunakan di pusat pembangkit
tenaga, dan di industri proses. Ketel ini disebut stasioner karena ketel tidak
berpindah dari satu ke tempat lainnya.

Komponen
Boiler Babcock & Wilcox terdiri
dari

1.      drum
uap dan air

2.     
pipa pendek
ke bagian atas header atau risert

3.     
header

4.     
Pintu

5.     
Pipa

6.     
Kotak
lumpur

7.     
Baffle bata tahan api

8.     
indikator
ketinggian air

9.     
pengukur
tekanan

10.  Pemanas lanjut uap (superheater)

11.  kotak uap panas lanjut

12.  satunya lagi kotak uap jenuh

13.  pelampug indikator

14.  ujung pipa

15.  katup

16.  –

17.  Damper

18.  Cap

19.  katup pengaman

20.  katup pengumpan

21.  hopper

22.  rantai

Drum dihubungkan dengan pipa pendek ke bagian atas
header atau riser. Pipa air dipasang miring dan menghubungkan header atas
dengan header bawah. Header dilengkapi dengan lobang tangan (hand hole) di
depan pipa dan ditutup dengan cap.

Kotak lumpur disediakan pada header bagian bawah dan
lumpur yang mengendap bisa dibuang. Terdapat panggangan berantai otomatis yang bergerak
lambat dimana ditempatkan batubara yang diumpan dari hopper. Baffle bata tahan
api akan membuat gas panas bergerak naik turun dan naik lagi sampai akhirnya
masuk ke cerobong. Damper digerakkan oleh rantai untuk mengatur isapan.

Ketel di keempat sisinya dikelilingi oleh dinding
tahan api. Pintu berguna untuk orang masuk ke ketel untuk tujuan perbaikan dan pembersihan.
Air bersirkulasi dari drum ke header dan melalui pipa ke header dan kembali ke
drum. Air terus-menerus bersirkulasi seperti ini sampai air menguap. Pemanas
lanjut uap (superheater) terdiri dari sejumlah besar pipa baja dan berisi dua
kotak, satu adalah kotak uap panas lanjut dan satunya lagi kotak uap jenuh.

Uap yang dihasilkan diatas level air di drum
mengalir di dalam pipa kering dan pipa inlet ke kotak panas lanjut. Kemudian
uap menuju kotak uap jenuh melalui pemanas lanjut uap. Uap selama mengalir melalui
pipa pemanas lanjut uapmendapat panas lanjutan sehingga menjadi uap panas
lanjut. Uap kemudian diambil dari ujung pipa melalui katup.Ketel dilengkapi
dengan berbagai fitting seperti katup pengaman, katup pengumpan, indikator
ketinggian air dan pengukur tekanan.

 

Furnace

Furnace atau tungku adalah sebuah peralatan yang
digunakan untuk melelehkan logam untuk pembuatan bagian mesin (casting) atau
untuk memanaskan bahan serta mengubah bentuknya (misalnya rolling/penggulungan,
penempaan) atau merubah sifat-sifatnya (perlakuan panas).

Berdasarkan metode Penghasilan panas, furnace secara
luas diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu jenis pembakaran (menggunakan bahan bakar) dan jenis listrik. Furnace jenis pembakaran
bergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan. Diantaranya furnace yang menggunakan
bahan bakar minyak, batu bara, atau gas.Berdasarkan modus pengisian tungku bahan
dapat diklasifikasikan sebagai furnace jenis Intermittent atau Batch atau
furnace berkala danfurnace terus menerus.Berdasarkan modus pemanfaatan kembali
limbah panas sebagai furnace recuperative dan regeneratif. Tipe lain dari
klasifikasi furnace dibuat berdasarkan modus perpindahan panas,cara pengisian
dan modus pemanfaatan panas.

x

Hi!
I'm Cody!

Would you like to get a custom essay? How about receiving a customized one?

Check it out