Selamat Datang di Jendela Den Ngabei. Download artikel dengan memberi komentar pada Ngabei Comment Box... pada halaman Unduh Artikel. 1 KLIK DOWNLOAD = Rp 1,-, uang yang sudah terkumpul akan disumbangkan untuk biaya buku siswa SD di tempat KKN saya, desa Ngargosari. Indonesia Jaya..!!. Blog ini berisikan tentang sistem tenaga listrik mulai dari pembangkitan, transmisi, distribusi, pemanfaatan energi listrik, hingga pengalaman praktis. Semoga bermanfaat..

Selasa, 24 Januari 2012

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Bagian 1

Pembangkit Listrik Tenaga Uap
   Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan uap air untuk menghasilkan energi listrik. Pembangkit ini termasuk dalam pembangkit listrik termis, yaitu pembangkit listrik yang memanfaatkan panas sebagai penggerak mulanya. Prinsip kerja dari PLTU hampir sama dengan sebuah ceret yang dipanaskan. Air yang diletakkan didalam boiler, kemudian dipanaskan dengan bahan bakar, seperti batubara, minyak bumi, atau gas. Setelah mendidih, maka akan menghasilkan uap air. Uap air ini selanjutnya ditampung untuk sementara, kemudian setelah memiliki temperatur dan tekanan yang memenuhi, uap air dialirkan menuju ruangan turbin untuk memutar turbin. Turbin ini dikopel langsung dengan rotor generator. Sehingga ketika turbin berputar, rotor generator juga ikut berputar dan alhasil stator dari generator dapat menghasilkan energi listrik yang selanjutnya dapat kita gunakan bersama. Lalu, apakah perbedaan antara PLTU dengan pembangkit yang lain?
PLTU memiliki 3 siklus utama, yaitu
Siklus Air PLTU
   Siklus ini secara ringkas telah dibahas pada paragraf sebelumnya, namun ada bagian lain yang juga berperan penting dalam siklus ini. Awalnya, air laut yang akan digunakan diambil dan dipompa oleh Circulating Water Pump (CWP) masuk ke dalam Water Treatment Plant. Didalam Water Treatment Plant ini, air masuk ke pengolahan air tawar yang terdiri dari perlakuan awal (pretreatment) dan proses pembuatan air tawar yang disebut dengan Desalination Evaporator dengan menggunakan metoda osmosis balik (reverse osmosis). Air tawar yang dikeluarkan dinamakan dengan make up water.
   Make up water ini dipompa dengan distillate pump menuju make up water tank untuk disimpan sementara. Setelah itu, Make Up Water akan masuk ke sistem pemurnian (demineralization). Hasil dari pemurnian tersebut adalah air demin. Air demin merupakan air yang memiliki kandungan mineral kecil dengan konduktivitas 0.2-1 mikro siemens dan pH 6-7.
   Air demin yang dihasilkan selanjutnya dicampurkan dengan air condensate didalam Hotwell. Air condensate adalah air murni hasil pengembunan uap air pada Condensor. Setelah bercampur, air tersebut selanjutnya dipompa oleh Condensate Pump menuju ke Low Pressure Heater untuk dinaikkan temperaturnya. Setelah dinaikkan temperaturnya, air dialirkan ke deaerator. Deaerator memiliki fungsi untuk menghilangkan kandungan oksigen serta gelembung-gelembung udara. Perlu diketahui saja, oksigen yang larut dalam air demin dapat menyebabkan korosi (pengkaratan) pada sudu-sudu (sirip-sirip) turbin.
   Sekeluarnya dari Deaerator, air akan menuju ke High Pressure Heater untuk dinaikkan lagi temperaturnya. Setelah itu air dialirkan ke Economizer. Economizer merupakan alat untuk memanaskan air, namun tidak sampai menguap. Suhu akhir dari air kira-kira mencapai 70oC dari yang semula hanya 34oC. Setelah melalui Economizer, air dipompakan oleh Boiler Feeding Pump menuju boiler. Boiler merupakan tempat untuk menampung dan memanaskan air hingga menjadi uap air. Boiler ini terdapat didalam Furnace dimana didalam Furnace ini juga terdapat tungku pembakaran bahan bakar. Energi panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar mampu mendidihkan air hingga menjadi uap air. Uap air ini selanjutnya ditampung sementara didalam suatu tempat berbentuk seperti drum (Steam Drum). Uap air yang dihasilkan ini masih berupa uap air jenuh (basah) yang memiliki kelembaban yang tinggi. Setelah uap air ini memiliki temperatur dan tekanan tertentu, uap air akan menuju ke Superheater. Didalam superheater ini uap air dipanaskan lebih lanjut. Uap air yang keluar dari Superheater ini memiliki temperatur kurang lebih 540 oC dan bertekanan 160 bar. Dengan adanya pemanasan lanjut ini, uap air bukan lagi berupa uap air basah, namun berupa uap air kering yang layak dialirkan untuk memutar sudu-sudu (sirip-sirip) turbin. Jika uap air basah masuk ke dalam turbin, maka uap air tersebut dapat menyebabkan turbin mengalami pengikisan.
   Uap air ini memutar 3 jenis turbin, yaitu tubin bertekanan tinggi (High Pressure Turbine /HP Turbine), turbin tekanan menengah (Intermediate Pressure Turbine /IP Turbine), dan tubin tekanan rendah (Low Pressure Turbine /LP Turbine). Keseluruhan dari turbin ini merupakan turbin berkecepatan tinggi (high speed turbine).
   Uap air yang keluar dari turbin tekanan tinggi dan menuju ke turbin tekanan menengah akan mengalami penurunan temperatur. Untuk itu, digunakan Reheater yang berfungsi sebagai pemanas uap air sehingga kembali ke suhu semulanya. Dilain sisi, uap air yang keluar dari turbin tekanan menengah biasanya tidak dipanaskan menggunakan reheater, namun langsung dimasukkan ke turbin tekanan rendah.
   Turbin HP, IP, dan LP ini dikopel langsung dengan rotor generator, maka ketika turbin ini berputar, rotor generator juga ikut berputar. Generator yang biasa digunakan dalam proses PLTU adalah generator sinkron revolving field. Pada generator jenis ini, bagian rotornya diberi arus eksitasi sedangkan statornya menghasilkan energi listrik. Tegangan yang dihasilkan dari generator ini biasanya 6, 11, atau 22 kV. Karena sistem transmisi di Indonesia bertegangan 150 kV(SUTT) atau 500 kV(SUTET), maka digunakan trafo step-up untuk menaikkan tegangan keluarannya.
   Uap air yang keluar dari turbin bertekanan rendah dapat diembunkan menjadi air lagi menggunakan Condensor. Condensor ini menggunakan air laut sebagai pendingin utama dari uap air tersebut yang pada akhirnya dapat mengembun dan menghasilkan air. Air ini selanjutnya ditampung didalam Hotwell dan karena sudah murni, air ini bisa digunakan kembali untuk dimasukkan ke boiler dan proses berulang seperti yang telah dijelaskan diatas. PLTU yang dalam operasinya menggunakan Condensor untuk mengembunkan uap air, dinamakan dengan PLTU siklus tertutup (close loop). Jika tidak menggunakan condensor, uap air ini dapat dibuang begitu saja. PLTU yang menggunakan prinsip ini dinamakan dengan PLTU siklus terbuka (open loop).

Siklus Air Pendingin Condensor
   Siklus air pendingin ini berkaitan erat dengan pengembunan uap air yang terjadi pada Condensor. Air yang digunakan untuk pendinginan pada condensor merupakan air laut. Air laut ini awalnya diambil dari water intake menggunakan Circulating Water Pump (CWP). Kemudian dibersihkan dari zat-zat pengotor dan hewan laut terlebih dahulu. Setelah itu, air menuju ke condensor. Air laut yang masuk ke condensor awalnya memiliki suhu yang rendah. Namun setelah keluar dari condensor, suhu air menjadi tinggi. Pada PLTU Tanjung Jati B (TJB), air pendingin yang masuk kondensor bersuhu 29,2oC dan keluarannya bersuhu 36,2-38oC.
  Air yang bersuhu tinggi ini kemudian dibuang lagi ke laut melalui Water outake/ Circulating Water Out Fall.

Siklus Bahan Bakar
   Dalam proses PLTU, untuk mendidihkan air didalam boiler dibutuhkan energi panas. Energi panas ini dapat berasal dari pembakaran bahan bakar, seperti : batubara, minyak bumi atau gas. Karena harga batubara yang murah, kebanyakan dari PLTU yang ada di bumi menggunakan bahan bakar batubara.
   Untuk menangani batubara pada suatu PLTU, biasanya terdapat sistem tersendiri. Sistem tersebut dinamakan Sistem Penanganan Batubara (Coal Handling System). Awalnya, batubara diangkut dari tambang batubara menggunakan kapal kosong tanpa mesin bernama kapal tongkang dengan kapasitas 66 metrix ton. Kapal tersebut berlabuh disuatu dermaga didalam PLTU yang bernama Coal Jetty. Coal Jetty ini memiliki panjang 240 meter dan letaknya pun 1 kilometer dari tepi pantai. Batubara yang diangkut oleh kapal tongkang tersebut diturunkan dengan menggunakan alat yang bernama Ship Unloader. Untuk menurunkan seluruh batubara yang terdapat pada kapal tongkang tersebut dibutuhkan waktu selama 3 hari penuh.
   Batubara yang telah diturunkan dari kapal tongkang tersebut selanjutnya diletakkan diatas Conveyor Belt. Converyor Belt adalah suatu alat yang mirip seperti eskavator yang mengangkut batubara dari Coal Jetty yang letaknya 1 kilometer dari garis pantai menuju ke Coal Yard/ Stockpile. Coal Yard/ Stockpile adalah lapangan luas tempat diletakkan dan disimpannya batubara setelah diangkut oleh kapal tongkang. Coal Yard yang ada biasanya mampu memenuhi kebutuhan bahan bakar PLTU hingga 2 bulan (630.000 ton).
   Ketika batubara yang ada di Coal Yard ingin digunakan sebagai bahan bakar, batubara tersebut dikeruk dengan suatu alat pengeruk yang dinamakan dengan Stacker Reclaimer. Setelah dikeruk, batubara ini kembali diletakkan diatas Belt Conveyor namun menuju ke bagian dalam PLTU. Kemampuan keruk dari Stacker Reclaimer dan kemampuan angkut dari Belt Conveyor dapat mencapai 1500 ton per jam.
   Setelah diangkut oleh Belt Conveyor, batubara ini masuk ke bagian dalam PLTU tepatnya di Coal Bunker. Disini, batubara disimpan untuk sementara waktu hingga selanjutnya disalurkan oleh Coal Feeder untuk menuju ke Pulverizer. Batubara yang masuk ke Pulverizer awalnya berbentuk seperti batu dengan diameter berkisar 5 cm. Batubara seperti ini tidaklah baik untuk dibakar didalam tungku pembakaran. Hal ini dikarenakan semakin besar ukuran batubara, maka semakin kecil kalori yang dihasilkan oleh batubara tersebut ketika pembakaran nantinya. Oleh karenanya, Pulverizer ini berperan dalam menghaluskan batubara hingga bentuknya berubah menjadi serbuk batubara. Perlu diketahui saja, semakin halus batubara, kalori yang dihasilkan juga semakin besar. Kemampuan Pulverizer dalam menghaluskan batubara dapat mencapai 335 ton setiap jam.
  Serbuk batubara yang dihasilkan oleh Pulverizer ini selanjutnya dihembuskan ke dalam Furnace bersamaan dengan udara panas. Didalam Furnace ini, perbakaran dari serbuk batubara tersebut menghasilkan energi panas yang selanjutnya digunakan untuk memanaskan air yang ada didalam Boiler. Kalori yang dihasilkan oleh batubara tergantung pada jenis batubara yang digunakan.
   Selain menghasilkan energi panas, pembakaran dari batubara ternyata juga menghasilkan kandungan lain, yaitu Nox (Oksida Nitrogen), Sox (Oksida Sulfur), dan COx (oksida karbon). Untuk menciptakan PLTU yang ramah bagi manusia dan lingkungan, kandungan-kandungan tersebut harus diminimalisir hingga batas yang aman. Terdapat alat-alat yang digunakan untuk meminimalisir kandungan-kandungan tersebut, yaitu :
Flue Gas Desulphurization (FGD)
Merupakan sistem untuk meminimalkan kandungan sulfur pada asap dengan menggunakan batu kapur (Limestrone)
Electro Static Precipitator (ESP)
Merupakan sistem yang digunakan untuk menangkap debu (fly ash) hasil pembakaran batubara dengan efisiensi 99,3%.
Ash Pond dengan lapisan HDPE ( High Density Poly Ethylene)
Merupakan tempat menimbun limbah-limbah padat seperti fly ash dan gipsum untuk mencegah terjadinya rembesan ke air tanah.
Waste Water Treatment Plant (WWTP)
Merupakan sistem pengolahan limbah cair sehingga keluarannya memenuhi baku mutu.
Low NOx Burner
Merupakan sistem untuk mengurangi terbentuknya NOx pada pembakaran batubara .

   Jika udara pembakaran batubara tersebut telah dilewatkan ke sistem-sistem penanganan limbah diatas, maka udara tersebut telah aman untuk dibuang ke udara bebas. Begitu pula limbah cair, bila sudah aman dapat dibuang ke laut bebas. Udara yang telah aman dapat dibuang ke cerobong asap atau biasa disebut dengan Stack atau Chimney. Stack yang ada dapat memiliki ketinggian sampai 240 meter atau dua kali tinggi monas.
   Udara yang telah bersih tersebut masih memiliki temperatur yang masih tinggi, sehingga panas tersebut masih dapat digunakan untuk  Economizer, Superheater dan Reheater.

Artikel Terkait :
- Minyak Solar Pada Proses Pembangkitan PLTU
- Pembangkit Energi Listrik
Listrik

Sumber gambar : jeparago.blogspot.com

Tidak ada komentar:

Ngabei Comment Box...

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...