8_Alat bantu.pdf

DAFTAR ISI

Halaman Judul

BAB I WATER TREATMENT PLANT ......................................................................................... 1

1.1 PENGENALAN WATER TREATMENT PLANT ....................................................................... 1

1.1.1 Pengertian Water Treatment Plant.................................................................................. 1

1.1.2 Proses Water Treatment Plant di PT. PJB UP. Gresik .................................................. 2

BAB II HIDROGEN PLANT ........................................................................................................... 14

2.1 PENGENALAN HYDROGEN PLANT .................................................................................... 14

2.2 PENGERTIAN HYDROGEN PLANT ..................................................................................... 14

2.3 PROSES HYDROGEN PLANT ................................................................................................ 15

2.4 SISTEM OPERASI PADA HYDROGEN PLANT ................................................................. 21

2.4.1 Deskripsi Operasi ........................................................................................................... 21

2.4.2 Initial Start Up................................................................................................................. 24

2.4.3 Start Mode ....................................................................................................................... 25

2.4.4 Run Mode ........................................................................................................................ 25

2.4.5 Standby Mode.................................................................................................................. 26

2.4.6 Normal Operasi .............................................................................................................. 26

2.4.7 Shutdown......................................................................................................................... 27

2.5 PERAWATAN PADA HYDROGEN PLANT ........................................................................ 28

BAB III CHLORINATION PLANT .............................................................................................. 30

3.1 PENGENALAN CHLORINATION PLANT ......................................................................... 30

3.1.1 Proses Chlorination Plant .............................................................................................. 31

3.1.2 Prewater Treatment Plant .............................................................................................. 33

3.1.3 Seawater Strainers .......................................................................................................... 33

3.1.4 Seaclor System ................................................................................................................. 34

3.1.5 Hydrogen Degassing & Dilution .................................................................................... 35

3.1.6 Electrolyzer Cleaning System ........................................................................................ 35

3.1.7 DC Supply System........................................................................................................... 36

3.2 SISTEM OPERASI CHLORINATION PLANT ................................................................ 37

3.2.1 Filling of The System...................................................................................................... 37

3.2.2 Start Up ............................................................................................................................ 37

3.2.3 Shutdown ......................................................................................................................... 38

3.3 PERAWATAN CHLORINATION PLANT .......................................................................... 39

BAB IV WASTE WATER TREATMENT PLANT ......................................................................... 40

4.1 PENGENALAN WASTE WATER TREATMENT PLANT ................................................. 40

4.2 JENIS-JENIS LIMBAH PLTU & PLTGU .......................................................................... 40

4.2.1 Limbah Demineralizer Plant .......................................................................................... 41

4.2.2 Limbah Desalination Plant ............................................................................................ 41

4.2.3 Limbah Cair dari Internal Water Treatment ................................................................ 41

4.2.4 Limbah Pendingin Kondensor ....................................................................................... 41

4.2.5 Limbah Rumah Tangga ( Sewage Treatment), berasal dari WC dan Kamar Kecil. 41

4.2.6 Limbah Hidrogen Plant ................................................................................................ 42

4.2.7 Limbah Bahan Bakar Minyak & Pelumas .................................................................. 42

4.3 PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH ........................................................................... 42

4.3.1 Waste Water Storage Pond ............................................................................................. 42

4.3.2 pH Control Oxydation Pit .............................................................................................. 42

4.3.3 Mixing Pit ........................................................................................................................ 42

4.3.4 Coagulant Sedimentation Tank ..................................................................................... 43

4.3.5 Sludge Enrichment Tank ............................................................................................... 43

4.3.7 Clear Water Pit ............................................................................................................... 43

4.3.8 Neutralizing Pit .............................................................................................................. 43

4.4 SISTEM OPERASI WASTE WATERTREATMENT PLANT ..................................................... 43

4.4.1 Deskripsi Sistem ............................................................................................................. 43

4.4.2 Operation Checklist ......................................................................................................... 45

4.4.3 Chemical Preparation ........................................................................................................ 48

1

BAB I

WATER TREATMENT PLANT

1.1. PENGENALAN WATER TREATMENT PLANT

Water treatment plant merupakan bagian dari power plant yang bertugas untuk

menyediakan air pengisi boiler dalam sebuah powerplant. Water treatment plant merupakan bagian

dari sistem pengolahan air dalam pembangkit. Air yang dihasilkan oleh bagian pengolah air

digunakan sebagai air penambah (make-up water) dalam siklus pembangkit, pendingin peralatan,

(seperti: pelumas turbin, pompa-pompa kapasitas besar, kompresor, dll), sebagai bahan baku pada

hydrogen dan chlorination plant, serta untuk kebutuhan sehari-hari (utilitas) atau biasa disebut

service water.

1.1.1 Pengertian Water Treatment Plant

Water treatment plant menghasilkan air murni sebagai pengisi boiler. Kondisi air pada

setiap kegunaan memiliki parameter yang berbeda-beda. Parameter-parameter yang digunakan

antara lain adalah tingkat kekeruhan, kandungan mineral/Salt Density Index (SDI), dan lain-lain.

Air yang digunakan sebagai pengisi boiler memiliki persyaratan khusus yakni bebas dari kandungan

mineral (demineralized water). Gambar 1.1 memperlihatkan siklus utama pengolahan air laut.

Gambar 1.1 Siklus Utama Pengolahan Air Laut

Proses perubahan air laut menjadi air tawar dapat dilakukan dengan dua metode yakni

menggunakan metode desalinasi dan metode reverse osmosis. Pada metode desalinasi, air laut

dipanaskan sampai titik didihnya sehingga mengalami penguapan. Uap dari pemanasan air laut

kemudian didinginkan sehingga dihasilkan air tawar. Sedangkan pada metode reverse osmosis, air

2

laut mengalami beberapa filtrasi hingga kandungan logamnya berkurang dan menjadi air tawar.

Demineralized water merupakan hasil dari proses demineralisasi. Pada proses demineralisasi, air

tawar hasil proses desalinasi atau proses reverse osmosis mengalami pemurnian pada mixed bed.

Di dalam mixed bed, air mengalami pertukaran ion sehingga dihasilkan produk air murni (H2O)

sebagai air pengisi boiler.

1.1.2 Proses Water Treatment Plant di PT. PJB UP. Gresik

Secara umum, water treatment plant terbagi menjadi tiga bagian yakni external treatment,

pretrearment, dan water treatment. Proses external treatment merupakan proses awal masuknya air

laut. Air laut masuk melalui sea water inlet yang terletak di bibir pantai. Air laut mengalir melalui

intake channel dan masuk kedalam circulating water pump house. Sebelum air laut masuk kedalam

circulating water pump house, air laut akan mengalami beberapa penyaringan untuk membersihkan

air laut dari sampah-sampah yang ikut terbawa.

a. Pre treatment

External treatment merupakan proses awal pengolahan air laut yang bertujuan untuk

menyaring sampah-sampah yang terbawa air laut. Pada sea water inlet terdapat jala-jala yang

ditujukan untuk menyaring sampah-sampah yang berukuran relative besar. Pada ujung sea

water inlet (Circulating Water Pump House) diinjeksikan chlorine dengan kadar 0,1 ppm (part

per million). Penginjeksian chlorine ini bertujuan untuk membuat biota-biota laut yang sangat

kecil menjadi pingsan dan tidak menempel pada pipa-pipa. Biota laut yang menempel pada

pipa-pipa akan menyebabkan pengerakan. Proses penginjeksian chlorine dilakukan secara

kontinyu.

Gambar 1.3. Sampah dan biota laut yang menempel pada jala-jala

3

Air laut yang telah difilter dengan menggunakan jala-jala masih mengandung sampah-

sampah kecil, agar tidak membuat kotor, menyumbat pipa, dan bahkan merusak alat-alat yang

berhubungan langsung dengan air laut maka air laut dilakukan filtrasi dengan menggunakan

bar screen dan traveling band screen.

� Bar Screen

Bar screen atau saringan kasar berfungsi untuk menyaring sampah atau kotoran

berukuran relative besar, terutama potongan-potongan kayu, daun, plastik, dan kotoran sejenis.

Bar screen harus dibersihkan secara rutin, terutama apabila kotorannya terlalu banyak. Kotoran

pada bar screen yang berlebihan akan menyebabkan debit air laut yang dipompa oleh CWP

pump menjadi berkurang, berkurangnya debit air laut akan menyebabkan turunnya debit air

pendingin pada condenser. Berkurangnya debit air pendingin pada condenser akan

menyebabkan turunnya tekanan vacuum pada condenser dan berakibat berkurangnya daya yang

dapat dibangkitkan oleh PLTU.

Gambar 1.4. Bar screen

Pembersihan bar screen dilakukan secara manual, yaitu dengan diangkat dan

dibersihkan dengan menggunakan tangan. Kotoran yang ada diangkat dan dibuang kemudian

bar screen dibuka dan dibersihkan dengan menggunakan kain lap katun. Apabila sudah bersih,

bar screen dapat dipasang kembali.

Proteksi yang dilakukan pada bar screen berupa sacrificial anode yakni dengan

menggunakan Al anode dan Zn anode. Al atau Zn yang termakan oleh korosi sedangkan

material baja besi (Fe) tidak termakan.

4

� Travelling screen

Traveling screen atau saringan putar berfungsi sebagai penyaring kotoran-kotoran yang

lolos dari bar screen. Saringan putar ini dapat dibersihkan secara otomatis dengan

menggunakan spray water yang dihasilkan dari screen wash pump dan dikontrol dengan

timer.Perbedaan tinggi permukaan air sebelum dan setelah saringan dapat diatur dengan

menggunakan timer, salah satu yang mana tercapai terlebih dahulu.

Travelling band screen juga dilengkapi dengan proteksi katodik sama seperti bar screen

yaitu aluminium anode yang dipasang pada frame.

b. Desalination plant

Desalination plant merupakan suatu unit yang berfungsi untuk mengolah air laut

menjadi air tawar yang akan digunakan sebagai bahan baku produksi PLTU dengan sistem

penguapan. Air tawar ini yang akan digunakan sebagai bahan baku produksi di unit PLTU

(Pembangkit Listrik Tenaga Uap). Di dalam unit PLTU UP Gresik peran desalination plant

sangat diperlukan untuk menyediakan kebutuhan air yang akan digunakan untuk keperluan

lain :

1) Boiler/ketel PLTU UP Gresik (kebutuhan air PLTU unit 1,2,3,4, kurang lebih 650

ton/hari)

2) Pendingin mesin/peralatan

3) Pemadam kebakaran

4) Service sehari-hari (kurang lebih 200 ton/hari)

Didalam sistem kerja desalination plant, yang pertama diperhatikan adalah penurunan

tekanan udara pada ruang pengolahan air (chamber/stage) yang lebih dikenal dengan vacuum.

Dengan menurunnya tekanan udara pada chamber/stage, air laut tidak harus menunggu 100oC

untuk menguap dan mendidih. Untuk membuat vacuum pada ruang chamber dilakukan dengan

cara men-spray uap ke ruang chamber, dan uap ini nantinya akan keluar bersama udara.

� Proses Desalination Plant

1) Air laut dipompa oleh sea water pump dan difilter kemudian diinjeksi anti foam untuk

mencegah terjadinya buih dan diinjeksi anti scaling untuk mencegah terjadinya

pengerakan. Kemudian air laut dialirkan menuju tube stage terakhir sampai ke tube

stage yang pertama.

2) Selanjutnya air laut masuk ke brine heater untuk dipanaskan dengan temperature

antara 96oC sampai 110oC kemudian masuk ke stage no.1 hingga stage no.30.

3) Pada waktu tersebut terjadi proses penguapan, karena adanya

tertarik ke atas lebih cepat dan menyentuh pipa

laut yang temperaturnya lebih dingin sehingga terjadi kondensasi dan dinamakan

distillate water.

4) Air laut yang tidak menguap dipompa dengan blowdown pump kemudian

dikembalikan atau dibuang ke laut.

5) Untuk menghindari carry

dipasang demister. Hasil air kondensasi ditampung dan mengalir ke chamber distillate

water, selanjutnya dipompa oleh distillate water pump menuju ke raw water modif

tank kemudian ditampung di raw wate

6) Steam yang memanaskan brine heater diambilkan dari unit PLTU, kondensasi steam

di brine heater dinamakan condensate water.

7) Condensate water dari

dan dialirkan kembali masuk ke evaporator

selanjutnya dipompa oleh

tank.

Gambar 1.18. Alur pada

Pada waktu tersebut terjadi proses penguapan, karena adanya vacuum

atas lebih cepat dan menyentuh pipa-pipa diatasnya yang dialiri oleh air


Air laut yang tidak menguap dipompa dengan blowdown pump kemudian

dikembalikan atau dibuang ke laut.

Untuk menghindari carry over antara penampungan air kondensasi dengan air laut



tank kemudian ditampung di raw water tank (RWT).

Steam yang memanaskan brine heater diambilkan dari unit PLTU, kondensasi steam

dinamakan condensate water.

dari brine heater dipompa dengan menggunakan condensate pump

dan dialirkan kembali masuk ke evaporator stage no.1 sisi distillate water

selanjutnya dipompa oleh distillate water pump dan ditampung di raw water modif

Gambar 1.18. Alur pada Desalination Plant

5

vacuum uap tersebut

pa diatasnya yang dialiri oleh air


Air laut yang tidak menguap dipompa dengan blowdown pump kemudian

over antara penampungan air kondensasi dengan air laut



Steam yang memanaskan brine heater diambilkan dari unit PLTU, kondensasi steam

condensate pump

distillate water untuk

raw water modif

6

� Peralatan-peralatan desalination plant

1) Sea water pump, adalah pompa yang berfungsi sebagai penyedia air laut yang akan

diproses di desalination plant dan juga dipakai untuk proses vacuum unit.

2) Starting ejector, adalah peralatan yang berfungsi untuk menghisap udara atau

membuang gas-gas yang ada didalam chamber untuk mempercepat proses penguapan

air laut.

3) Condensate pump, adalah pompa yang berfungsi untuk memompa air kondensasi dari

brine heater.

4) Distillate water pump, adalah pompa yang berfungsi untuk memompa air hasil dari

proses desalination plant (distillate water) untuk dimasukkan ke RWT (Raw Water

Tank)

5) Blow down pump, adalah pompa yang berfungsi untuk memompa sisa air laut yang

tidak bisa menguap (tidak bisa diproses lagi) untuk dibuang ke laut lagi.

6) Chemical injection pump, adalah pompa yang berfungsi untuk menginjeksikan bahan

kimia anti foam dan anti scaling.

Air laut panas (brine heater) tersebut pada ruangan evaporator dikondensasikan dengan

bantuan alat pembuat vacuum yang disebut ejector, sehingga terjadi perubahan fase dari fase

uap menjadi fase air yang dinamakan air distillate.

Pada brine heater terjadi perubahan fase uap ke fase air yang dinamakan air condensate,

sebagian air condensate dipompa dan disemprotkan dalam bentuk spray pada auxiliary steam

brine heater yang bertujuan untuk menjaga temperatur auxiliary steam.

Gambar 1.20. Desalination Plant

Pada bagian ini mulai terjadi banyak permasalahan, karena air laut penuh dengan polutan-

polutan. Masalah-masalah yang sering dijumpai pada pengoperasian desalination plant diantaranya

7

berkembangnya biota laut atau kerang pada tube, pengerakan (scaling), korosi, dan foaming

(pembusaan).

Pengerakan (scaling) merupakan masalah yang paling banyak menimbulkan kerugian,

karena terjadi pada pipa-pipa brine heater. Akibatnya dapat terjadi penurunan produk, karena

menurunnya kapasitas pertukaran panas. Selain itu terjadi proses korosi dibawah deposit (kerak).

Pengerakan dapat terjadi karena adanya kandungan bahan mineral tertentu pada air laut dan

adanya reaksi kimia selama proses penguapan (evaporasi). Proses pengerakan dapat diatasi dengan

membatasi temperature brine dan menambah bahan kimia inhibitor yang berfungsi mencegah

terjadinya pengerakan. Kedua cara tersebut dapat dilaksanakan secara bersamaan.

Reaksi primer :

2HCO3 → CO2 + CO3- + H2O

H2O + CO3- → 2OH + CO2

Reaksi sekunder :

Mg+2 + 2OH → Mg(OH)2 (Brucite)

(pada temperature dan pH tinggi) (mengendap)

Ca+2 + CO3- → CaCO3 (mengendap)

Ca2+2 + SO4

- → CaSO4 (Anhydrite)

• Anhydrite biasanya tidak menimbulkan masalah dan kurang larut pada temperature tinggi,

tapi memerlukan waktu yang lama untuk mengendap atau membentuk kerak.

• Hemydrate (CaSO4 x 0,5H2O) mengendap seketika begitu terbentuk dan paling sering

ditemukan pada kerak evaporator

• Dehydrate (CaSO4.2H2O) kelarutannya relative lebih baik dibandingkan lainnya.

• Komponen pembentuk kerak lainnya adalah Mg6Fe(CO3)3.4H2O, SiO2, CaSiO3, atau

MgSiO3

Tahapan pembentukan kerak adalah pertama pembentukan CO3- dan OH-, kemudian akan

mencapai titik jenuhnya pada temperature tinggi. Kedua, pembentukan inti kristal (nucleation). Dan

ketiga, pertumbuhan kristal. Pada tahap ketiga ini anion dan kation bergerak secara diffusi menuju

inti kristal dan bergabung dalam lattice atau terjadi pertumbuhan kristal.

8

Untuk mencegah terjadinya pengerakan (scale inhibitor) dengan cara menambahkan

antiscale agent ke dalam air laut. Selama ini dikenal beberapa scale inhibitor yang biasa digunakan

yaitu H2SO4 dan inhibitor ambang batas (threshold inhibitor).

Ada tiga jenis threshold inhibitor, yaitu polyphosphate, phosphate, dan polycarboxylic.

Cara kerjanya dengan berfungsi sebagai growth inhibitor (pembatas pertumbuhan), menghambat

dan menghentikan pertumbuhan yang terjadi pada kristal. Hasilnya pertumbuhan kristal diluar

kebiasaannya, sehingga dihasilkan kristal bulat dan tidak mudah menempel sebagai kerak. Selain itu

berfungsi pula sebagai dispersant, yaitu partikel padat seperti lumpur, debu, dan kristal CaCO3

dipertahankan dalam bentuk suspense, sehingga dengan demikian mencegah terbentuknya endapan

yang mengerak.

Kriteria pemilihan bahan kimia sebagai antiscale agent adalah :

1. Bahan kimia yang mempunyai kemampuan mendistorsi kristal. Mekanismenya dengan

meningkatkan daya kelarutan kristal tersebut, dan mengubah bentuk struktur pertumbuhan

kristal. Proses tersebut terjadi karena adanya bahan polimer yang mempunyai bentuk tidak

teratur dan masuk kedalam kisi-kisi kristal, yang dapat menahan terjadinya endapan yang

mempunyai sifat struktur kimia yang getas dank keras.

2. Bahan kimia harus mempunyai sifat dispersant. Mekanismenya dapat mengabsorbsi atau

menyerap pada permukaan kristal dan memberikan muatan-muatan sejenis pada kristal

tersebut, akibatnya partikel tetap tinggal diam sebagai suspensi.

3. Bahan kimia harus mempunyai sifat sequestren. Mekanismenya dengan mencegah ion dari

keadaan normal, dengan cara membentuk senyawa ion komplek.

Air hasil distilasi ataupun reverse osmosis disimpan dalam raw water tank. Kualitas air hasil

distilasi harus memenuhi parameter-parameter yang telah ditentukan. Parameter-parameter yang

dipertahankan dari hasil proses distilasi antara lain

Condensate :

CL- = <1000 ppb

Conductivity = <20 us/cm

c. Demineralalization

Air murni yang merupakan produk akhir dari desalination ataupun reverse osmosis

plant, kemurniannya belum 100% karena masih mengandung polutan-polutan garam

9

diantaranya CO3. Selain itu masih mengandung basa yang tidak stabil, diantaranya NH4OH,

yang selalu terbawa uap air dalam proses distilasi. Selain itu, masih terbawa garam-garam

akibat proses carry over diantaranya SiO2 dan NaCl.

Pada destilate water tersebut harus dilakukan treatment lagi, dengan harapan agar gas-

gas yang terbawa air distillate sebagian dapat menguap. Caranya dengan memasukkan bahan

baku ke dalam storage tank atau raw water tank, hingga mendekati suhu ambient (dari 40oC

hingga dibawah suhu 30oC). Demineralisasi ialah proses penghilangan mineral-mineral yang

terlarut di dalam air, umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas

muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar Anion. Hasil

dari demineralisasi akan dihasilkan air murni H2O.

Jenis penukar ion :

• Synthetic, bahan dasar silico-aluminat (bentonit)

• Bahan dasar zat organic polymer (resin)

Karakteristik penukar ion :

• Tidak boleh larut dalam air

• Diameter 0.5~1.5 mm (untuk memperbesar luas permukaan)

• Mempunyai sifat mudah bertukar ion

Alat penukar ion (ion exchanger) sering disebut juga mixed bed dimana ada dua metode

sistim demineralisasi dengan mempergunakan resin, yaitu :

1) Single bed demineralizer

2) Mixed-bed demineralizer

Dalam materi ini akan dibahas sistem penukar ion dengan metode mixed-bed

demineralizer. Air destilat dipompakan dengan mempergunakan destillate water booster pump,

masuk kedalam kolom mixed-bed yang berisi resin kation dan anion (tercampur homogen).

Pada waktu melewati resin terjadi pengambilan ion-ion yang menjadi pengotor yang

terlarut dalam air destilat, ion positif diambil oleh resin cation dan ion negatif diambil oleh

resin anion. Setelah melewati resin di dalam kolom resin, air keluar dari bagian bawah sebagai

air produk mixed-bed demineralizer yang merupakan air bebas mineral disebut air demin

(demine water), selanjutnya ditampung di dalam demine tank yang akan dipergunakan sebagai

air pengisi ketel (boiler feedwater) atau sebgai air penambah (make-up water).

10

Gambar 1.23. Diagram Reaksi Kimia dalam Mixed Bed

Reaksi pertukaran kation dan anion sebagai berikut.

1) Reaksi kation selama water treatment beroperasi :

(R-H2) + Ca(HCO3)2 → (R-Ca) + 2H2CO3

(R-H2) + Mg(HCO3)2 → (R-Mg) + 2H2CO3

(R-H2) + CaSO4 → (R-Ca) + H2CO4

(R-H2) + MgSO4 → (R-Mg) + H2SO4

(R-H2) + MgCl2 → (R-Mg) + 2HCl

(R-H2) + 2NaCl → (R-Na2) + 2HCl

(R-H2) + Na2SiO3 → (R-Na2) + H2SiO3

2) Reaksi anion selama water treatment beroperasi

(R-OH) 2 + H2SO4 → (R-SO4) + 2H2O

(R-OH) + HCl → (R-Cl) + H2O

(R-OH) 2 + H2CO3 → (R-CO3) + 2H2O

(R-OH) 2 + H2SiO3 → (R-SiO3) + 2H2O

Resin yang dipergunakan selama pengoperasian mixed-bed mempunyai kapasitas

penukaran (exchange capacity) yang terbatas, sehingga setelah dioperasikan pada volume

tertentu resin akan mengalami kejenuhan, untuk mengembalikan resin pada kondisi semula

sehingga siap dipergunakan kembali maka resin harus diregenerasi.

Regenerasi adalah mengaktifkan kembali resin yang sudah jenuh menjadi seperti

semula. Caranya dengan melakukan injeksi HCL dan NaOH pada resin, sehingga R-C (Resin

Cation) yang jenuh dapat bereaksi dengan HCl menjadi R

dengan R-A (Resin Anion) menjadi R

regenerasi terlebih dahulu harus diencerkan. HCl dari

8%, sedangkan NaOH dari 40% harus diencerkan menjadi 4

yang tidak terpakai dibuang bersama air buangan ke netralisasi

(a)

Gambar 1.24. (a) Resin

Regenerasi dilakukan berdasarkan kejenuhan resin. Indikasinya adalah nilai

conductivity. Apabila nilai conductivity menunjukkan nilai 0,9 harus segera dilaksanakan

regenerasi. Sering tidaknya proses regenerasi tergantung kualitas

polutan pada proses destilasi dan prose alami. Apabila

mungkin tidak sampai 1 minggu harus sudah diregenerasi. Nilai conductivity

dibawah 25, apabila conductivity mencapai 25 regenerasi lebih cepat dila

bila conductivity masih 10, regenerasi biasanya masih lama. Pada musim hujan polutan

polutan yang terbawa berjumlah banyak antara lain CO

dari pabrik-pabrik disekitar lingkungan.

Apabila conductivity naik, otomatis

produk lagi akan tetapi dibuang.

setting menjadi 0,9 untuk melindungi sistem apabila sistem kontrol tidak dapat bekerja

sempurna. Apabila conductivity mencapai 0,8 maka operator harus waspada, dan bila naik

menjadi 0,9 harus langsung dihentikan untuk dilakukan regenerasi kembali.

Proses regenerasi diatur oleh sistem kontrol yang bekerja secara otomatis, dan

memberikan indikasi bahwa cycle

kualitas hasil yang jelek atau terjadi kelainan, akan dilakukan

Artinya bila produk dari hasil regenerasi setelah diukur ternyata conductivity masih tinggi,

Cation) yang jenuh dapat bereaksi dengan HCl menjadi R-H kembali, dan NaOH bereaksi

A (Resin Anion) menjadi R-OH kembali. HCl dan NaOH yang digunakan untuk

regenerasi terlebih dahulu harus diencerkan. HCl dari tank 32% harus diencerkan menjadi 7

8%, sedangkan NaOH dari 40% harus diencerkan menjadi 4-6%. Konsentrasi HCl dan NaOH

yang tidak terpakai dibuang bersama air buangan ke netralisasi tank.

(b)

Gambar 1.24. (a) Resin Kation (b) Resin Anion



regenerasi. Sering tidaknya proses regenerasi tergantung kualitas raw water, yaitu kandungan

polutan pada proses destilasi dan prose alami. Apabila raw water banyak mengandung polutan,

mungkin tidak sampai 1 minggu harus sudah diregenerasi. Nilai conductivity

dibawah 25, apabila conductivity mencapai 25 regenerasi lebih cepat dilaksanakan sedangkan

bila conductivity masih 10, regenerasi biasanya masih lama. Pada musim hujan polutan

polutan yang terbawa berjumlah banyak antara lain CO2, ammonia, dan polutan yang berasal

disekitar lingkungan.

aik, otomatis valve akan memerintahkan untuk tidak memasukkan

produk lagi akan tetapi dibuang. Sebenarnya conductivity yang diijinkan adalah 1, tetapi di


la conductivity mencapai 0,8 maka operator harus waspada, dan bila naik

menjadi 0,9 harus langsung dihentikan untuk dilakukan regenerasi kembali.


memberikan indikasi bahwa cycle regenerasi bekerja sesuai spesifikasi. Apabila diperoleh

kualitas hasil yang jelek atau terjadi kelainan, akan dilakukan regenerasi


11

i, dan NaOH bereaksi

OH kembali. HCl dan NaOH yang digunakan untuk

32% harus diencerkan menjadi 7-

ntrasi HCl dan NaOH



, yaitu kandungan

banyak mengandung polutan,

mungkin tidak sampai 1 minggu harus sudah diregenerasi. Nilai conductivity raw water harus

ksanakan sedangkan

bila conductivity masih 10, regenerasi biasanya masih lama. Pada musim hujan polutan-

, ammonia, dan polutan yang berasal

akan memerintahkan untuk tidak memasukkan

conductivity yang diijinkan adalah 1, tetapi di


la conductivity mencapai 0,8 maka operator harus waspada, dan bila naik


regenerasi bekerja sesuai spesifikasi. Apabila diperoleh

regenerasi secara manual.


perlu dilakukan regenerasi secara manual. Proses regenerasi secara manual urutan

bisa dilompati dan waktunya dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

Gambar 1.25. Piping

Regenerasi secara otomatis sudah terprogram dan tidak dapat diubah sesuai dengan

kebutuhan. Karena itu dapat dilakukan regenerasi manual, yang prosesnya dilakukan oleh operator

dan diawasi oleh bagian kimia. Regenerasi secara otomatis tidak tepat digunakan

baru, karena resin yang masih baru masih ada kulitnya, dan untuk mengelupas kulit tersebut harus

dilaksanakan backwash lebih lama dengan pressure rendah, karena pressure tinggi dapat

menyebabkan resin menjadi terbuang. Pada regenerasi oto

menit dan belum cukup lama untuk memisahkan resin baru dari kulitnya. Karena itu pada

regenerasi manual proses backwash

Air hasil dari proses demineralisasi ditampung dalam make up water tank. Air

demineralisasi nantinya digunakan sebagai air penambah pengisi boiler. Make up water diisikan ke

sistem aliran air boiler melewati hot well pada condenser.

1.2. TROUBLE SHOOTING

Berikut ini merupakan masalah-masalah yang sering terjadi pada

regenerasi secara manual. Proses regenerasi secara manual urutan

bisa dilompati dan waktunya dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

Piping Diagram dari Water Treatment Plant



dan diawasi oleh bagian kimia. Regenerasi secara otomatis tidak tepat digunakan


lebih lama dengan pressure rendah, karena pressure tinggi dapat

menyebabkan resin menjadi terbuang. Pada regenerasi otomatis proses backwash hanya selama 30


diubah menjadi 1 jam.



sistem aliran air boiler melewati hot well pada condenser.

masalah yang sering terjadi pada desalination plant.12

regenerasi secara manual. Proses regenerasi secara manual urutan-urutannya



pada resin-resin


lebih lama dengan pressure rendah, karena pressure tinggi dapat

hanya selama 30




plant.

13

NO PERMASALAHAN PENYEBAB LANGKAH ANTISIPASI/

1 Motor valve (MOV) macet

Berat, lama tidak operasi.

Sebelum desal dioperasikan lakukan buka tutup secara manual.

2 Desal trip (tekanan steam terlalu tinggi atau terlalu rendah).

Gangguan boiler dan Auxiliary steam

Amati presure steam inlet desal, lakukan pengaturan auto, jika tidak lakukan pengontrolan secara manual.

3. Alarm sea water flow low

Strainer discharge sea water desal pump kotor Strainer inlet desal kotor, DP tinggi

Lakukan operasi manual sampai alarm dapat di reset Change over strainer dan bersihkan manual.

4 Vacum tidak dapat tercapai (lama > 40 menit)

Masih ada valve terhubung chamber yang terbuka Kebocoran vent ejector

Check dan pastikan semua valve terhubung chamber tertutup Shutdown, dan lakukan perbaikan

5 Conduktivity tinggi Air laut berbusa Kerusakan demister Kemungkinan terdapat kebocoran

Injeksi bahan kimia anti foaming Shutdown dan perbaiki demister Shutdown, check kebocoran dan plug pipa yang bocor

6 Destilate dumper control valve fault

Tekanan udara instrumen turun, Kondisi control valve masih lokal manual Tidak mau open karena gangguan isntrumen control

Check lakukan pemulihan Posisikan auto Lakukan shut down dan perbaiki control valve

7 Temperature effect 1st high

Temperature steam terlalu tinggi . Flow sea water inlet effect 1st terlalu rendah (biasanya alrm low level)

• Buka sprai water sampai bisa di reset. • Check flow effect 1st jika

alarm/kurang dari 16 m/jam, check dan atur pembukaan valve sea water inlet effect 1st

8. Differensial Temperature antara Inlet dan outlet sea water pada heat rejection tinggi

Kemungkinan pipa heat rejection kotor yang diakibatkan deposit maupun kerak

Shut down dan lakukan pembersihan dengan mechanical cleaning atau dengan chemical cleaning

9 Kadar Total Iron (Fe) pada outlet produk destilat trend tinggi

Zink katodik sudah habis, atau kurang berfungsi, biasanya zink catodik diganti setiap 1 th sekali.

• Shut down dan lakukan penggantian zink catodik yang baru.

10. pH air produk destilat rendah

Unsur halogenida dan karbonat ikut terbawa pada uap

• Lakukan pemilihan material yang tahan seperti stailess atau PVC

• Injeksi basa

14

BAB II

HYDROGEN PLANT

2.1 PENGENALAN HYDROGEN PLANT

Hidrogen adalah gas tak berwarna, ringan dan dapat dipakai untuk pembuatan amonia,

methanol, dan perhidrol. Hidrogen juga dapat dipakai sebagai bahan hidrogenerasi minyak nabati

dan bahan bakar roket, tidak bersifat toksik (aspiksian biasa), tetapi dalam udara amat mudah

terbakar atau meledak karena pengaruh panas.

Pada unit PLTU, gas hydrogen diproduksi dalam hydrogen plant dan berfungsi sebagai

pendingin generator. Penghirupan gas hydrogen pada manusia tidak menyebabkan gangguan

kesehatan, kecuali sesak napas karena terjadi kekurangan oksigen. Gas hydrogen berbahaya apabila

kadar oksigennya tinggi (>18%) dalam ruang terbuka. Bahaya aspiksian rendah karena berat jenis

hydrogen jauh lebih rendah daripada udara. Sifat dari gas hydrogen antara lain :

1) Amat mudah meledak karena panas, nyala api, atau panas akibat sinar matahari, demkian

juga bila kontak dengan udara, oksigen, dan chlor.

2) Daerah mudah terbakar (LFL-UFL) = 4,1 – 74,2%

3) Titik bakar = 585 oC

4) Gas bertekanan tinggi atau termampatkan mudah terbakar aliran cepat dari nozel atau

lubang akan menyala dengan sendirinya.

Penjelasan singkat berikut merupakan hydrogen plant pada PT. PJB UP. Gresik. Hydrogen

plant pada PT. PJB UP. Paiton dan yang lain tidak dibahas dalam buku ini. Hal ini dikarenakan

hydrogen plant pada unit pembangkit yang lain mempunyai prinsip kerja yang hampir sama, yang

membedakan adalah spesifikasi teknik seperti tekanan, temperatur, laju aliran, dan lain-lain.

2.2 PENGERTIAN HYDROGEN PLANT

Berhasilnya suatu sistem operasi dari pembangkit sangat bergantung terhadap kinerja dari

generator yang menghasilkan keluaran listrik yang sesuai. Generator merupakan mesin konversi

energi yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik. Proses pengkonversian dari

energi mekanis (gerak) menjadi energi listrik akan timbul panas akibat dari GGL induksi kumparan-

kumparan dalam generator. Panas yang timbul harus dijaga pada suhu sekitar 50oC hingga 75oC.

Panas yang berlebihan pada generator akan mengurangi efisiensi kinerja dari generator.

15

Selainmengurangi efisiensi kinerja generator, panas berlebih juga akan menyebabkan kerusakan

pada generator seperti terbakarnya kumparan-kumparan pada stator.

Ada tiga jenis pendingin generator yang biasa digunakan yakni udara, hidrogen, dan air.

Pemilihan jenis pendingin yang digunakan didasarkan pada kapasitas generator. Udara digunakan

sebagai pendingin generator kapasitas rendah yakni dibawah 100 MW, sedangkan hidrogen

digunakan sebagai pendingin generator kapasitas menengah yakni daya antara 100 MW hingga 700

MW. Air digunakan sebagai pendingin hidrogen dengan kapasitas tinggi yakni diatas 700 MW.

Tabel 2.1. Properties dari Beberapa Jenis Pendingin (Coolants)

Gas hidrogen digunakan sebagai pendingin generator dikarenakan memiliki beberapa

keuntungan antara lain :

1) Dibutuhkan daya kecil untuk mengalirkan hidrogen karena memiliki density yang rendah

2) Memiliki koefisien heat transfer yang baik sehingga kumparan dapat dibebani lebih besar

3) Umur mesin bertambah lama

4) Kebisingan generator berkurang.

2.3 PROSES HYDROGEN PLANT

Dasar dari sistem hidrogen plant melibatkan dua peralatan utama yakni hydrogen generator

dan power supply. Hidrogen generator terdiri dari peralatan mekanikal dan sistem perpipaan

pendukung proses elektrolisis. Sistem kontrol dan instrument terletak didekat generator. Panel

kontrol menunjukkan kondisi proses dan data informasi untuk efisiensi dari sistem oper

supply terdiri dari peralatan-peralatan untuk mengubah input power AC menjadi power DC

proses elektrolisis. Power supply pada pemasangannya terpisah dari hydrogen generator.

Gambar 2.1. Module

Proses pada hidrogen plant

sebagai pembersih awal, dan air pendingin untuk membuang panas akibat proses elektrolisis.

Dengan inputan awal, sistem akan menghasilkan hidrogen pada 100 PSIG (7.0 kg/cm

elektrolisis akan dihasilkan dua produk yakni hidrogen (H

dihasilkan dibuang ke udara, oksigen yang dihasilkan rata

dihasilkan. Generator pada sistem hidrogen yang lengkap harus memil

nitrogen, cooling water, electrical power input, dan sistem perpipaan untuk mendistribusikan gas

hidrogen dan memisahkan antara hidrogen dan oksigen ke udara.

Terdapat perbedaan sistem hidrogen plant pada PLTU dan PLTGU. Pada PLTGU

sistem plant yang lebih rumit daripada hidr

dilengkapi sistem kompressor, gas holder, dan lain

lebih besar daripada tekanan gas hidrogen pada PLTU. Tekanan

kg/cm2.

kontrol menunjukkan kondisi proses dan data informasi untuk efisiensi dari sistem oper

peralatan untuk mengubah input power AC menjadi power DC

pada pemasangannya terpisah dari hydrogen generator.

Gambar 2.1. Module Elektrolisis pada Hidrogen Plant

plant memerlukan air demineralisasi sebagai bahan baku, nitrogen


Dengan inputan awal, sistem akan menghasilkan hidrogen pada 100 PSIG (7.0 kg/cm

elektrolisis akan dihasilkan dua produk yakni hidrogen (H2) dan oksigen (O2). Oksigen yang

dihasilkan dibuang ke udara, oksigen yang dihasilkan rata-rata 1,5 kali dari hidrogen yang

dihasilkan. Generator pada sistem hidrogen yang lengkap harus memiliki supply

, electrical power input, dan sistem perpipaan untuk mendistribusikan gas

hidrogen dan memisahkan antara hidrogen dan oksigen ke udara.

Terdapat perbedaan sistem hidrogen plant pada PLTU dan PLTGU. Pada PLTGU

sistem plant yang lebih rumit daripada hidrogen plant pada PLTU. Hidrogen plant pada PLTGU

dilengkapi sistem kompressor, gas holder, dan lain-lain. Tekanan gas hidrogen pada PLTGU jauh

lebih besar daripada tekanan gas hidrogen pada PLTU. Tekanan gas hidrogen pada PLTGU 26

16

kontrol menunjukkan kondisi proses dan data informasi untuk efisiensi dari sistem operasi. Power

peralatan untuk mengubah input power AC menjadi power DC pada

pada pemasangannya terpisah dari hydrogen generator.

memerlukan air demineralisasi sebagai bahan baku, nitrogen


Dengan inputan awal, sistem akan menghasilkan hidrogen pada 100 PSIG (7.0 kg/cm2). Pada proses

). Oksigen yang

rata 1,5 kali dari hidrogen yang

supplying feedwater,

, electrical power input, dan sistem perpipaan untuk mendistribusikan gas

Terdapat perbedaan sistem hidrogen plant pada PLTU dan PLTGU. Pada PLTGU memiliki

ogen plant pada PLTU. Hidrogen plant pada PLTGU

lain. Tekanan gas hidrogen pada PLTGU jauh

gas hidrogen pada PLTGU 26

17

Gambar 2.2. Blok Diagram Hydrogen Plant pada PLTGU

Proses pada hidrogen plant diawali dengan elektrolisis air murni pada elektrolizer. Proses

elektrolisa pada air murni memiliki efesiensi yang sangat rendah, hal ini dikarenakan air memiliki

konstanta ionisasi yang rendah. Untuk meningkatkan efisiensi dari elektrolisa ditambahkan KOH

dalam air. KOH digunakan sebagai katalis yang mempercepat proses elektrolisa. Hasil dari proses

elektrolisa akan dihasilkan gas hidrogen (H2) dan gas oksigen (O2). Gas hidrogen yang dihasilkan

dari elektrolisis akan dipisahkan dari titik air oleh mist separator. Setelah dipisahkan dari titik air,

gas hidrogen akan disimpan pada gas holder.

Gambar 2.3. Proses pada Modul Elektrolis Hidrogen Plant

Electrolysis module

KOH reservoir

18

Hidrogen plant didesain untuk bekerja secara otomatis. Ketika kondisi operasi awal

dilakukan dengan sistem pada tekanan rendah, secara otomatis sistem akan melakukan proses start

up secara bertahap hingga tekanan siap untuk menyalurkan gas. Produksi gas rata-rata tergantung

dari kebutuhan sistem hingga mencapai kapasitas produksi maksimum dari generator. Apabila

penyaluran gas hidrogen tidak diperlukan, sistem akan kembali ke tekanan pada saat kondisi stand

by dimana gas telah siap untuk disalurkan. Semua parameter penting harus dipantau secara terus

menerus. Sebagai contoh ketika kondisi operasi menyimpang dari batas yang telah ditentukan,

sistem akan shutdown secara otomatis. Jika sistem hydrogent plant dalam keadaan mati, sistem

akan kembali pada tekanan awal dimana sistem start up.

Hydrogen plant telah didesain untuk bekerja pada kondisi aman dan reliable. Meskipun

preventive maintenance juga sangat penting dilakukan untuk menjaga reliability sistem. Ketika

terjadi masalah pada sistem hidrogen, sistem kontrol akan memberitahukan penyebab dan letak

bagian yang mengakibatkan sistem hydrogen plant mengalami shutdown.

ELECTROLYTE

Elektrolisis pada air murni sangat tidak efisien, hal ini disebabkan konstanta ionisasi sangat

rendah dan hambatan elektrik relatif besar. Elektrolisis dari alkaline water menggunakan aqueous

alkaline kuat untuk mendapatkan ion (OH-) dan meminimalkan hambatan elektrik antar electrode.

Ketika tegangan diberikan dan arus DC mengalir antara dua elektrode, terjadi reaksi

electrochemical pada kedua elektrode.

Reaksi kimia pada anode

4OH- → O2 + 2H2O + 4E-

Reaksi kimia pada katode

4H2O + 4E- → 2H2 + 4OH-

Reaksi keseluruhan

2H2O → 2H2 + O2

Laju reaksi rata-rata berbanding lurus dengan pertambahan arus yang mengalir diantara dua

elektrode. Untuk memudahkan terjadinya reaksi kimia antara dua electrode digunakan KOH,

dimana 25 persen beratnya adalah potassium hydroxide. Specific gravity adalah 1,236 pada suhu

20oC.

• Electrolysis module

Peralatan utama dari generator hidrogen adalah modul elektrolisis. Modul elektrolisis

merupakan tempat terjadinya proses pemisahan H2O menjadi komponen penyusunnya. Modul

19

elektrolisis terlihat sederhana pada bagian luar tetapi proses yang terjadi didalamnya sangat

komplek. Penyusunan modul membutuhkan toleransi yang sangat kecil dan membutuhkan

peralatan khusus untuk perakitan maupun pembongkaran.

Modul elektrolisis tersusun dari electrolysis cells dimana hidrogen dan oksigen

diproduksi pada permukaan elektrode yang terpisah. Setiap elektrolisis cell terdiri dari sebuah

elektrode hidrogen dan flow screen, sebuah membran, dan sebuah elektrode oksigen dan

flowscreen oksigen. Elektrode setiap cell dipisahkan oleh sebuah porous matrix material

saturated. Ketika matrix material dalam keadaan basah akan menghasilkan membran penahan

yang mencegah timbulnya gas dari recombining. Cell tipis didalam modul dihubungkan

dihubungkan dengan tegangan listrik menggunakan plat bipolar. Semua cell dirapatkan

diantara dua plat besar dengan menggunakan 16 tie rods sebagai pemisah.

• Subsistem Elektrolit

Elektrolit bersirkulasi secara kontinyu dalam sistem loop perpipaan. Perputaran siklus

meliputi reservoir, filter, circulating pump, heat exchanger, flow switch, temperatur sensor, dan

modul. Sirkulasi dari elektrolit memungkinkan untuk menyuplai air secara terus menerus ke

tiap cell dalam modul elektrolisis sementara air menghilangkan panas dari proses. Oksigen

yang diproduksi ditiap cell dibawa oleh elektrolit dan dipisahkan di reservoir. Elektrolit

didinginkan didalam heat exchanger dan padatan yang terbawa dihilangkan dalam filter. Flow

switch dan sensor temperatur digunakan untuk memonitor laju aliran elektrolit beserta

temperaturnya. Sistem akan mati ketika laju aliran elektrolit rendah maupun temperatur

elektrolit tinggi.

• Pompa KOH

Elektrolit dapat bersirkulasi karena dipompa oleh pompa sentrifugal yang dikopling

secara elektromagnet. Pompa centrifugal digunakan karena dapat digunakan untuk operasi

secara kontinyu dan dalam jangka waktu yang lama. Penggunaan kopling magnetik antara

motor pompa dengan impeler pompa dapat menghindarkan dari kebocoran ketika beroperasi

dengan menghilangkan rotating seals pada poros pompa. Seluruh komponen dari pompa terbuat

dari stainless steel kecuali permukaan bantalan. Bantalan dari impeller terpbuat dari campuran

carbon dengan thermoplastic yang berputar pada poros keramik. Diperlukan inspeksi secara

berkala pada permukaan bantalan dalam melakukan preventive maintenance. Laju aliran

20

nominal dari KOH antara 8 hingga 11 GPM tergantung dari ukuran modul elektrolisis dan

kondisi dari filter elektrolit.

• KOH Reservoir

Reservoir merupakan tempat penyimpanan KOH berupa stainless steel pressure vessel.

Tiga buah clamp pada bagian atas dan bawah menyediakan tempat untuk level sensor dan filter

dalam reservoir. Reservoir terletak diatas dari pompa KOH mensuplai kebutuhan pada waktu

start up pompa dan operasi. Oksigen dan elektrolit yang kembali dari modul elektrolisis

dipisahkan pada KOH reservoir. Make up feedwater pada sistem ditambahkan pada bagian

KOH reservoir.

• Heat exchanger

Heat exchanger yang digunakan bertipe sheel and tube dan terbuat dari stainless steel.

Elektrolit melewati bagian shell dan pendingin air berada pada sisi pipa. Pengaturan besar

perpindahan panas diatur dengan pengaturan besar laju aliran pendingin yang divariasikan.

Laju aliran air divariasikan berdasarkan temperature regulating valve (BV1).

• KOH Filter

Filter elektrolit berada pada bagian bawah dari KOH reservoir. Filter tersusun dari

catridge stainless steel. Catridge dapat menghilangkan partikel pengotor hingga 150 mikron.

KOH filter menjaga elektrolit subsistem dari kotoran-kotoran yang dapat mengurangi

produktifitas sistem. Diperlukan pembersihan atau penggantian KOH filter secara berkala

sebagai bagian dari perawatan sistem.

• Matrix Barrier

Pada bagian bawah hydrogen condensat trap terdapat matrix barrier. Matrix barrier

mengijinkan condensate dari hydrogen trap kembali ke elektrolit reservoir dan mencegah aliran

hydrogen kembali ke reservoir.

• DC Power supply

Power supply terletak terpisah dari generator hydrogen. Power supply mengeluarkan

power DC dengan arus hingga 300 ampere DC. AC to DC converter mengeluarkan sebuah

gelombang penuh, dengan full control bridge rectifier. Sebuah constant current regulator

21

digunakan untuk menjaga arus keluaran DC dan kurang lebih 1 persen arus rata-rata. Sebuah

voltmeter dan amperemeter diletakkan pada panel depan untuk menunjukkan tegangan dan arus

DC yang bekerja pada modul elektrolisis. Pada power supply juga terdapat beberapa komponen

pendukung seperti transformer yang mensuplai 115 AC untuk daya control generator dan

power pompa.

Gambar 2.4. Power supply DC pada hydrogen plant

2.4 SISTEM OPERASI PADA HYDROGEN PLANT

Sistem operasi berikut ini hanyalah contoh operasi pada pembangkit listrik di Muara Tawar.

Tidak semua pembangkit listrik menggunakan sistem operasi seperti berikut ini. Sistem operasi

pembangkit tergantung dari produsen dan jenis teknologi yang digunakan. Hanya saja alur sistem

operasinya hampir sama apabila jenis teknologi yang digunakan sama. Untuk proses operasi lebih

lengkap, dapat dibaca pada buku petunjuk operasional (SOP) pembangkit yang dapat dibaca di

perpustakaan masing-masing pembangkit listrik.

2.4.1 Deskripsi Operasi

Operasi start up dan kondisi normal pada hydrogen plant dikontrol secara otomatis. Proses

start, reset, ataupun pressure release dapat dijalankan dengan penekanan pada touch screen display

dan merupakan satu-satunya manual input yang dibutuhkan untuk mengoperasikan sistem. Semua

kondisi operasi dipantau secara kontinyu untuk menghindari terjadinya kondisi shutdown ketika ada

parameter yang melewati batasan kondisi normal. Ketika terjadi kondisi shutdown selama kondisi

22

start ataupun mode run, masalah yang timbul harus diperiksa dan diperbaiki sebelum melakukan

restart pada sistem. Panduan troubleshooting setiap kondisi shutdown terdapat pada layer

touchscreen.

Gambar 2.5. Piping and Instrument Diagram pada Hydrogen Plant

Piping and Instrument Diagram (P&ID) diatas menunjukkan kondisi proses dan piping yang

ada dilapangan. Dari diagram diatas menunjukkan laju aliran dari feedwater, pendingin, oksigen,

dan hydrogen. Feedwater yang berupa air demineralisasi (produk dari water treatment plant)

dipompa oleh feedwater pump menuju KOH reservoir. Didalam KOH reservoir, feedwater

dicampur dengan KOH untuk mempercepat proses elektrolisis dari air murni. Hal ini dikarenakan

konduktifitas dari air murni sangat rendah sehingga diperlukan katalis tambahan berupa KOH.

Feedwater yang telah ditambahkan KOH dipompa oleh KOH pump menuju elektrolisis

modul dengan dilewatkan pada heat exchanger terlebih dahulu. Didalam elektrolisis modul,

feedwater yang bersusunan kimia H2O dielektrolisa menjadi hydrogen (H2) dan oksigen (O2).

Oksigen yang dihasilkan berwujud gas dan dialirkan kembali ke KOH reservoir. Dari KOH

reservoir, oksigen dialirkan pada oksigen condenser untuk menjadikan menjadi cair dan

dikeluarkan melalui oksigen vent.

Flow aliran dari hydrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis module didinginkan oleh

hydrogen condenser untuk kemudian ditransportasikan hydrogen

keadan basah, maka gas hydrogen harus dikeringkan dahulu pada dryer dan di

yang telah dikeringkan dan difilter dialirkan ke tabung

Gambar 2.

Hidrogen disimpan dalam tabung

merupakan gas yang mudah terbakar. Hidrogen dialirkan ke generator untuk mendinginkan

generator.

Gambar 2.

aliran dari hydrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis module didinginkan oleh

untuk kemudian ditransportasikan hydrogen tank. Apabila gas hydrogen dalam

keadan basah, maka gas hydrogen harus dikeringkan dahulu pada dryer dan difilter

dialirkan ke tabung-tabung penyimpan hydrogen.

Gambar 2.6. Hidrogen Tank

Hidrogen disimpan dalam tabung-tabung khusus agar tidak mudah terbakar. Hidrogen


Gambar 2.7. Generator Listrik

23

aliran dari hydrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis module didinginkan oleh

. Apabila gas hydrogen dalam

filter. Gas hydrogen

tabung penyimpan hydrogen.

tabung khusus agar tidak mudah terbakar. Hidrogen


2.4.2 Initial Start up

Untuk menjamin keamanan operasi selama kondisi

prosedur dasar harus dilengkapi. Prosedur dasar ini memastikan bahwa penyebab kondisi

telah dilakukan perbaikan selama shutdown

adalah sebagai berikut

1) System pressure test

2) External module inspection

3) Module retorque

4) Electrolyte fill or check

5) Feedwater pump priming

Gambar 2.8. Inputan pada

Untuk menjamin keamanan operasi selama kondisi start up dari generator, beberapa

prosedur dasar harus dilengkapi. Prosedur dasar ini memastikan bahwa penyebab kondisi

shutdown. Prosedur yang harus dilengkapi sebelu

. Inputan pada Generator Hydrogen Plant 24

dari generator, beberapa

prosedur dasar harus dilengkapi. Prosedur dasar ini memastikan bahwa penyebab kondisi shutdown

. Prosedur yang harus dilengkapi sebelum initial startup

25

2.4.3 Start Mode

Mode start mengijinkan sistem membentuk tekanan internal yang dibutuhkan untuk

menyalurkan hydrogen pada tekanan tersebut. Mode start terdiri dari periode prepresurization untuk

memaksa elektrolit mengumpulkan setengah dari hydrogen cell kembali ke sisi oksigen. Sistem

melakukan prepressurization hanya terjadi ketika mulai dari kondisi tekanan nol atau mendekati

nol. Jika sistem mulai bekerja pada pressurized condition maka prepressurization tidak dilakukan

Sumber daya listrik dan feedwater harus tersedia dalam sistem untuk mengoperasikannya. Main

circuit breaker dari power supply harus dihubungkan agar sistem menerima daya elektrik dan

programmable controller harus dalam kondisi run mode. Memutar sakelar pada posisi ON pada

power supply untuk mengaktifkan control circuit pada kedua hydrogen generator dan power supply.

Tekan “Alarm Reset” hingga kondisi ON hingga muncul tulisan “Generator Ready” screen. Tekan

”start/reset” dan sistem akan mulai beroperasi.

Sistem akan beroperasi setelah 30 detik nitrogen membersihkan sistem perpipaan oksigen

dalam generator. Dalam pembersihan generator, tekanan pada sisi hydrogen akan meningkat dan

tekanan pada sisi oksigen harus dijaga antara 3 hingga 10 psi. Ketika tekanan pada hydrogen

mencapai 20 psig (1,4 Kg/cm2) prepresurization akan mulai selama 15 menit.

Setelah prepressurization, diberikan arus listrik DC ke modul elektrolisis diindikasikan

dengan pergerakan jarum pada voltmeter dan amperemeter, selain itu juga diindikasikan dengan

tampilan di screen displat “Generator operating”. Tekanan hydrogen dan oksigen akan naik hingga

nominal system pressure tercapai. Nominal system pressure yang di set adalah 100 psig (7.0

kg/cm2).

2.4.4 Run Mode

Generator telah diprogram untuk mengontrol proses produksi dari elektrolisis serta

hubungannya dengan temperature dan tekanan. Produksi maksimum dari generator hydrogen

dibatasi dengan electrolyte temperature control. Pembatasan ini berbanding lurus dengan perbedaan

temperature masuk modul elektrolisis dan minimum elektrolit temperature control. Produksi rata-

rata elektrolisis bervariasi hingga konstan dan menjaga tekanan nominal system hydrogen. Pada

produksi hydrogen, permintaan produksi dapat divariasikan dari 17% hingga 100% dari kapasitas

maksimum generator hydrogen. Pada permintaan produksi hydrogen kurang dari 17%, generator

hydrogen akan menyesuaikan permintaan produksi dengan menghidup atau mematikan secara

berulang pada kapasitas produksi 17% untuk menjaga tekanan system. Pada produksi diatas 100%,

26

generator akan menghasilkan produksi maksimum dan tekanan system diijinkan untuk turun ke set

point dari back pressure regulator (BPR2).

2.4.5 Standby Mode

Apabila internal pressure dari system mulai meningkat dikarenakan tidak ada permintaan

gas, gas generation akan berhenti ketika temperature generator hydrogen mencapai 115 psig (8.1

Kg/cm2). LES 6 pada slot 2 controller akan menyala. Sistem akan berada pada kondisi stand by dan

pada touch screen display akan muncul tulisan “Generator Standby” serta tekanan dari hydrogen

dan oksigen. Ketika internal pressure dari system turun hingga nominal system pressure, generator

akan mulai beroperasi kembali.

2.4.6 Normal Operasi

Selama operasi, amperemeter pada power supply harus menunjukkan arus modul antara 50

hingga 280 ampere tergantung dari permintaan gas. Voltmeter pada modul harus menunjukkan

range berikut ini.

Table 2.2. Arus yang Bekerja pada Beberapa Ukuran Modul

Module Voltage at 250 amps

Module size Voltage Range

HM 50 66 -72

HM 100 123 – 135

HM 125 146 – 162

HM 150 176 - 195

HM 200 230 - 254

Ketika system beroperasi, temperature KOH keluar dari heat exchanger (TC1) harus dijaga

pada temperature KOH yang diizinkan. Temperatur KOH yang diizinkan antara 60oC hingga 65oC.

Feedwater system akan menambahkan air selama operasi normal. Feedwater ditambahkan secara

periodic kedalam reservoir ketika dibutuhkan dan diindikasikan dengan menyalanya slot 1 input

LED 3 dan slot 2 output LED 1 dan 3. Penambahan feedwater diindikasikan dengan representasi

pengisian selama 30 detik pada layar touch screen. Frekuensi penambahan feedwater tergantung

konsumsi dari generator hydrogen.

27

Gambar 2.9. Control panel hydrogen plant pada CCR

Temperatur hidrogen (H2) dan oksigen (O2) yang timbul harus kurang dari 20oC ketika

generator hydrogen beroperasi dan menyalurkan gas. Kenaikan temperature dapat terjadi secara

significant ketika system dalam keadaan standby. Sensor hydrogen dan oksigen memerlukan flow

minimal 100 cc/min untuk mengetahui temperature gas.

2.4.7 Shutdown

Parameter operasi kritis dari generator hydrogen harus selalu dipantau dan dijaga pada

kondisi operasi yang aman dan reliable. Ada 17 kondisi yang dapat menyebabkan system shutdown

ketika sedang beroperasi. Ketika system mengalami shutdown, inspeksi dan perbaiki penyebab

shutdown system sebelum melakukan start up. Berikut ini merupakan penyebab system shutdown.

Tabel 3. Penyebab System Shutdown pada Hydrogen Plant

SYSTEM SHUTDOWN

Shutdown Condition Alarm Input Set Point

High KOH temperature TC2 85oC

High KOH level LS2

Low KOH level LS1 90 sec

Low KOH flow FS1 10 lpm

28

High H2 pressure PT1 120 psig

Low H2 pressure PT1 49 psig

High O2 pressure PT2 115 psig

Low O2 pressure PT2 39 psig

Low delta pressure PT1 – PT2 3 psig

Low prepressure PT1 5 psig

High H2 in O2 TC3 – TC4 200oC

Power supply alarm

Low feedwater resistance FQM 200k ohms-cm

External alarm

Loss of power PLC

High ambient temperature TC4 50oC

Low ambient temperature TC4 5oC

2.5 PERAWATAN PADA HYDROGEN PLANT

Prosedur perawatan serta kalibrasi yang terjadwal dan teratur diperlukan untuk memastikan

bahwa system beroperasi secara aman dan reliable. Pada sub-bab ini akan dibahas secara ringkas

perawatan-perawatan kecil yang dilakukan pada hydrogen plant.

Regular Maintenance Schedule

Interval Maintenance or Calibration Procedure

3 months Electrolyte check

6 months Electrolyte change

External module inspection

Internal module inspection

Feedwater filter replacement

Cooling water strainer maintenance

12 months Module retorque

KOH filter replacement

Matrix barrier replacement

KOH pump inspection

29

Differntial pressure regulator maintenance

Check and relief valve maintenance

H2 in O2 filter tank maintenance

KOH flow switch check

Dryer orifice maintenance

Dryer gas filter replacement

Ada empat cara pencegahan secara umum yang harus dilakukan sebelum menjalankan

hydrogen plant.

1) Selalu matikan sumber listik pada posisi off pada facility breaker. Power supply circuit

breake dari converter AC ke DC dalam kondisi on line ketika system dalam posisi off pada

power supply contactor control switch. Bagian listrik yang rusak dapat memungkinkan daya

DC ke generator gas ketika unit sedang dimatikan.

2) Biarkan system mendingin sampai suhu kamar. Subsistem elektrolit beroperasi pada

peningkatan suhu yang dapat menyebabkan system terbakar.

3) Pastikan bahwa tekanan pada system hydrogen dan oksigen pada tekanan nol. Kegagalan

operasi dapat disebabkan adanya gas yang terperangkap dalam system.

4) Tindakan pencegahan keamanan yang memadai harus diamati ketika menangani KOH.

Solusinya adalah dengan selalu waspada terhadap bahaya KOH yakni iritasi parah terhadap

kulit dan mata.

30

BAB III

CHLORINATION PLANT

3.1. PENGENALAN CHLORINATION PLANT

Chlorine merupakan suatu gas yang digunakan atau diinjeksikan dalam sistem air pendingin

pada pembangkit listrik. Penginjeksian chlorine bertujuan untuk melemahkan atau mencegah biota-

biota laut agar tidak berkembang biak didalam sistem air pendingin. Metode pencampuran gas

chlorine ke dalam air (sistem air pendingin) dengan cara diinjeksikan disebut chlorinasi.

Gambar 3.1. Pemantauan Konsentrasi Chlorine

Chlorine digunakan dalam bentuk natrium hypochloride (NaOCl). NaOCl dihasilkan dari

metode elektrolisis (air laut direaksikan dengan arus listrik DC). Chloropac merupakan unit

pembangkit sodium hypochloride (NaOCl). Sodium hypochloride didapat dari air laut yang

direaksikan dengan arus listrik DC (elektrolit).

Reaksi yang terjadi ketika air laut direaksikan dengan arus listrik DC adalah

NaCL + H2O → NaOCl + H2

31

PLTGU Gresik memiliki 3 unit chlorination plant yang digunakan untuk melayani 3 blok

PLTGU. Dari tiga unit chlorination plant, dua unit beroperasi dan satu unit dalam kondisi standby.

Kapasitas setiap unit dari chlorination plant adalah 112 Kg/HR CL/generator cell.

Air laut yang dipompa oleh circulating water pump di saring dengan menggunakan strainer.

Setelah disaring dengan menggunakan strainer, air laut masuk kedalam modul generating cell.

Didalam Modul generating cell, air laut di elektrolisa dengan menggunakan arus DC. Hasil proses

elektrolisa dengan menggunakan modul generating cell adalah sodium hypochlorite (NaOCl)) dan

gas H2. Gas H2 disimpan dalam degas tank sedangkan sodium hypochlorite disimpan dalam sodium

hypochlorite tank.

Gambar 3.2. Chlorine Generator Cell

Gas hydrogen (H2) merupakan gas yang sangat mudah terbakar pada udara bebas. Sehingga

diperlukan tempat penyimpannan khusus yakni dengan menggunakan degas tank. Penjelasan

singkat berikut merupakan chlorination plant pada PT. PJB UP. Gresik. Chlorination plant pada PT.

PJB UP. Paiton dan yang lain tidak dibahas dalam buku ini. Hal ini dikarenakan Chlorination plant

pada unit pembangkit yang lain mempunyai prinsip kerja yang hampir sama, yang membedakan

adalah spesifikasi teknik seperti tekanan, temperatur, laju aliran, dan lain-lain.

3.1.1 Proses Chlorination Plant

Proses pada chlorination plant didasarkan pada elektrolisis dari aliran terukur air laut,

dimana air laut mengalir sepanjang generator module dari sistem. Prinsip dari inputan air laut

adalah air laut masuk searah. Generating module beroperasi dalam laju aliran air laut yang konstan.

32

Ketika dilewati arus listrik secara langsung cairan sodium chloride (NaCl) dimana tersusun dari

unsur Na+ dan Cl- terjadi reaksi sebagai berikut

Free chlorine dihasilkan pada anoda

Cl- + 2e- → Cl2

Hydrogen dihasilkan pada katoda

2H2O + 2e → 2OH- + H2

Ion OH- mengalir dari daerah katoda dan bereaksi dengan Na+ dan Cl2 pada daerah anoda

dan menghasilkan sodium hypochloride NaClO. Reaksi keseluruhan dapat dilihat sebagai berikut

2NaOH + Cl2 → 2NaClO + H2

Produk dari elektrokimia dan reaksi kimia yang terjadi pada electroglyzer adalah sodium

hypochlorite dan gas hidrogen. Laju hasil sodium hypochlorite memiliki hubungan yang linear

dengan arus DC yang diberikan oleh rectifier kedalam electrolyzer module dan kadar garam dalam

air laut.

Gambar 3.3. Siklus pada chlorination plant

Reaksi lain, baik kimia maupun elektrokimia berperan dalam reaksi dasar seperti

dekomposisi dari hypochlorite menjadi chloride, anodic oxidation dari hypochlorite menjadi

chlorate, reduksi katodik dari hypochlorite menjadi chloride dan evolusi anodic pada oksigen. Lebih

33

lanjut, beberapa kation yang terdapat pada air laut (seperti calcium, magnesium, dan mineral lain)

dari hydroxides dan endapan carbonates yang terbawa aliran air laut dalam electrolyzer.

Reaksi lain ini mengurangi efesiensi dari arus listrik, seperti jumlah energi listrik aktual

yang dibutuhkan untuk menghasilkan hypochloride lebih besar daripada kebutuhan teoritis dengan

pendekatan 10%.

Aliran dari larutan air ditentukan dari level tangki. Ketika level tangki tinggi maka laju

aliran air akan dihentikan. Ketika level tangki low maka akan dilakukan pengisian ulang pada

tangki. Laju aliran air diatur dengan menggunakan katup yang dikendalikan dengan solenoid. Suplai

air dipantau dengan menggunakan flow meter.

3.1.2 Prewater Treatment Plant

Air laut yang masuk kedalam sistem PLTU memiliki kandungan pengotor sebesar 3665

ppm, lamella clarifier diletakkan sebelum sea water booster pump dengan tujuan untuk mengurangi

pengotor hingga dibawah 100 ppm. Dalam prewatertreatment plant, air laut melewati beberapa

tahapan. Tahapan-tahapan tersebut antara lain tahap penyaringan pada inlet sea water (jala-jala),

debris filter, dll. Selain mengalami beberapa penyaringan air laut juga melewati beberapa

pengendapan yakni pengendapan pada settling basin dan filter basin. Air laut yang telah melewati

penyaringan dan pengendapan disimpan dalam sea water reservoir.

3.1.3 Seawater Strainers

Seawater strainers digunakan untuk menghilangkan partikel solid dengan ukuran lebih besar

dari 0,5 mm. Terdapat dua buah strainer dalam setiap chlorination plant, satu stainer beroperasi dan

yang lain dalam kondisi standby dan dilengkapi dengan sistem backwash.

Operasi dari sistem backwash sea water strainers dikontrol dengan menggunakan sebuah

differential pressure transmitter dan atau timer. Dalam pembacaan oleh differential pressure

sepanjang sea water strainer, atau setelah beberapa interval tertentu, backwashing secara otomatis

akan bekerja. Tahapan ini dimulai dengan scrapper yang digerakkan oleh motor membersihkan

filter dan mengeluarkan kotoroan secara otomatis ke drain, kotoran-kotoran yang ada dikumpulkan

dalam screen. Prinsip kerja seperti operasi tersebut berada pada tekanan lebih rendah didalam

screen untuk dibackwashing ke tekanan yang lebih rendah dan menyebabkan jatuhnya kotoran-

kotoran diluar screen. Hal ini menyebabkan terjadinya aliran balik ke dalam screen dan

membersihkan kotoran pada screen.

34

Sistem backwash terdiri atas poros yang digerakkan oleh motor listrik melalui reducer dan

diletakkan pada sumbu vertical strainer dan berada dari atas hingga bawah strainer.

Gambar 3.4.. Sea water strainers

3.1.4 Seaclor System

Sub sistem seaclor mempunyai peran utama pada generating sodium hypochlorite.

Pembangkitan chlorine dari air laut berupa larutan hypochlorite solution yang dihasilkan 2 x 100%

sistem seaclor. Laju aliran air laut yang mengalir masuk kedalam hypochlorite generator diatur oleh

flow indicator control valve tipe manual diaphragm. Dalam kasus laju aliran air laut pada kondisi

“ low flow” level, masukan arus DC ke generator chlorine akan terputus (cut off) secara otomatis.

Setiap seaclor generator, dilengkapi tiga elektrolyzer. Electrolyzer berbentuk solid shell dari

fiberglass reinforce plastic yang tahan terhadap tegangan, korosi, dan diisolasi listrik. Elektrode-

elektrode dari electrolyzer didesain secara bipolar yang berarti anoda dihubungkan langsung ke

katode.

Perakitan penghubung elektrik katode ditempatkan pada flange dari badan electrolyzer. Tiga

electrolyzer tiap perakitan dirangkai secara seri. Air laut mengalir dari electrolyzer pertama,

kemudian ke electrolyzer kedua, dan terakhir ke electrolyzer ke tiga sebelum masuk kedalam

sodium hypochlorite storage.

Temperature transmitter ditempatkan pada outet setiap aliran seperti misalnya jika

temperatur outlet dari sodium hypochlorite mencapai level yang telah ditentukan, maka arus DC

yang mengalir ke generating module akan terputus secara otomatis. Selama operasi normal yang

35

kontinyu, satu dari seaclor beroperasi. Jika terjadi permintaan secara mendadak oleh operator maka

seaclor sistem yang kedua akan bekerja juga bersamaan dengan booster dan dosing pump.

3.1.5 Hydrogen Degassing & Dilution

Air laut mengandung produk hasil dari elektrolisis seperti sodium hypochloride dan gas

hydrogen yang dialirkan dari generating module ke hypochlorite storage/ degassing tank. Gas

hydrogen terpisah dari fase liquid pada bagian atas dari tangki. Fiberglass Reinforce Plastic (FRP)

diletakkan di bagian atas dari tangki untuk mencegah adanya object lain jatuh kedalam tangki dan

menyumbat outlet tangki. Spray air dipasang untuk mencegah terbentuknya busa.

Gambar 3.5. Degassing tank

3.1.6 Electrolyzer Cleaning System

Setelah beroperasi dalam jangka waktu yang lama, beberapa deposit tersusun dari

hydroxides dan carbonates yang dapat menyebabkan seawater hardness, dan dapat terjadi didalam

electrolyzer khususnya pada bagian katoda.

Deposit ini harus dihilangkan dalam jangka waktu tertentu dengan melarutkan dalam larutan

hydrochloric acid yang bersirkulasi dalam elektrolyzer dari generating module. Siklus pembersihan

untuk generating module dilakukan setelah mematikan arus listrik dan membuang air laut dalam

electrolyzer pada drain. Proses siklus acid cleaning berjalan secara otomatis. Pada bagian akhir dari

siklus pembersihan, acid solution dikembalikan kedalam tangki. Sebelum melakukan penyalaan

sistem kembali, generating module harus diflushing dengan air laut selama beberapa menit. Acid

solution memiliki konsentrasi 5% HCl dan dapat digunakan dalam beberapa kali proses

36

pembersihan hingga konsentrasi HCl turun menjadi 2,5% hingga 3%. Oleh sebab itu konsumsi

hydrochloric acid sangat sedikit dan tidak significant dalam biaya operasi dari pembangkit.

3.1.7 DC Supply System

Sistem ini mempunyai fungsi menyuplai arus DC untuk proses elektrolisis dalam pembuatan

sodium hypochloride. Komponen utama dalam DC supply system terdiri dari transformer, silicon

controlled rectifier unit dan AC & DC conductor

Transformer

Transformer disesuaikan dengan manual taps yang harus dipilih untuk beroperasi pada

kemungkinan terbaik dari factor power yang berhubungan pada :

a. Steady state primary supply voltage level

b. Actual keluaran voltase DC

Gambar 3.6. Transformator pada chlorination plant (chloropac)

DC current control

Rectivier menyediakan automatic electronic control yang menstabilkan nilai arus DC

dengan akurasi +/-1% dari arus penuh. Regulator membandingkan sinyal ini dengan sinyal

referensi yang dapat diatur pada range 20% hingga 100% dari arus penuh.

37

3.2. SISTEM OPERASI CHLORINATION PLANT







3.2.1 Filling of The System

• Buka semua katup venting dari jalur air laut, seawater strainer, dan jalur utama seawater

generators.

• Buka semua katup isolasi utama.

• Buka inlet air laut hingga 50%.

• Penuhi dengan pelan-pelan lamella clarifier dan tangki penampungan air laut.

• Setelah level tangki mencukupi, start up satu dari booster pumps dan tutup secara

manual katup discharge.

• Buka secara perlahan katup discharge dan penuhi sistem hingga hypochlorite storage

tank.

• Setelah level tangki mencukupi, start up satu dari doosing pumps dan tutup secara

manual katup discharge.

• Buka secara pelan katup discharge secara manual dan penuhi outlet dari jalur dosing.

• Buka storage level control hingga 50%.

• Tutup semua katup venting secara bersamaan dan pipa-pipa telah dibersihkan.

3.2.2 Start up

• Start up sistem polyelectrolyte dosing.

• Buka katup kontrol inlet air laut hingga 50% dan pilih ke kontrol otomatis.

• Nyalakan satu seawater booster pump.

• Buka katup kontrol tekanan dari generator hingga 50%.

• Biarkan air laut mengalir dari generator kedalam tangki.

• Atur laju aliran ke generator ke 30m3/h.

• Ketika tangki degassing hydrogen terisi sekitar 40%, nyalakan satu dosing pump.

• Buka katup pengatur level hingga 50% dan pilih ke kontrol otomatis.

38

• Set dan atur laju aliran ke cooling water intake chambers dengan katup kontrol aliran

tipe manual diafragma.

• Dengan kondisi aliran yang stabil, nyalakan transformer/rectifier dan tingkatkan arus DC

pada internal tertentu sesuai dengan beban yang dibutuhkan.

• Untuk start up second train ulangi langkah start up diatas.

3.2.3 Shutdown

• Kurangi arus listrik secara bertahap hingga arus 0 ampere.

• Biarkan air laut melakukan operasi pembersihan selama 5 menit.

• Pilih katup kontrol level pada manual operasi dan secara perlahan posisikan katup pada

posisi tertutup.

• Matikan seawater booster pump.

• Pilih katup kontrol level ke kontrol manual dan posisikan ke kondisi tertutup.

• Matikan polyelectrolyte dosing system.

Desain dari sistem

Ambient condition

Site : Muara Tawar combined cycle power plant

Indonesia, West Java

Elevation : Sea level

Temperaturr (ambient)

Maximum : 40oC

Humidity

- Maximum : 100%

Sea water temperature

- Maximum : 32,5oC

- Minimum : 27oC

- Design : 30oC

Analysis

- Total dissolved solid : 45.000

- Suspended mater : 3665 mg/l max

Plant installation

39

Electrical panel such as : indoors, air-conditioned room

Rectifier

Local control panel

MCC

Seaclor hypochlorite generator : indoor, ventilated room

Other equipment : outdoor

Area of classification : non-hazardous area, unclassified

Plant design

Seawater flow rate to be chlorinated

Total flow rate : 67.320 m3/h

3.3. PERAWATAN CHLORINATION PLANT

Berikut ini merupakan peralatan-peralatan dalam chlorination plant yang harus dilakukan

inspeksi. Jika terdapat kerusakan atau peralatan tidak berjalan sesuai dengan fungsinya segera

perbaiki atau ganti.

Day Every

3 days

Every

week

Every 6

months

Kebocoran (generator) X

Tekanan input air laut pada generator (booster

pump discharge)

X

Control panel indicator lights & alarm lights

(testing)

X

Fungsi dari seluruh instrument X

Flow indicators (bersihkan dan cek) X

Aliran masuk ke generator X

Module inlet FI-014 through 20T and/or fI-101A

through 120T

X

Module low flow switch X

Instrument gauge switch X

Power supply air filters X

Transformer pump suction pressure X

40

BAB IV

WASTE WATER TREATMENT PLANT

4.1. PENGENALAN WASTE WATER TREATMENT PLANT

Sejak beroperasinya PLTU unit I dan II (tahun 1981) PLN sector Gresik dengan kapasitas

masing-masing 100 MW dan menggunakan bahan bakar residu maksimal 1000 Kl setiap hari, telah

dilengkapi alat penetral limbah (neutralizing pit). Dengan kelengkapan peralatan tersebut praktis

dampak lingkungan dari pengaruh polusi PLTU Unit I dan II tidak ada, baik terhadap masyarakat

maupun ekosistem.

Seiring dengan peningkatan pembangunan di Jawa Timur khususnya sector industri,

meningkat pula permintaan akan tenaga listrik. Untuk memenuhi hal tersebut sejak tahun 1985 telah

dibangun lagi 2 unit PLTU dengan kapasitas 2 x 200 MW dan pemakaian bahan bakar residu

maksimal 2200 Kl per hari. Sejalan dengan keberadaan unit-unit tersebut, maka sejak tahun 1988 di

PLTU Gresik telah dilengkapi satu unit pengolah air limbah (waste water treatment) dengan

kapasitas 340.000 m3/Th untuk keperluan pengolahan air limbah 4 unit PLTU.

Peralatan tersebut penting sekali guna perlindungan lingkungan terhadap pencemaran air

limbah sesuai dengan standart yang tercantum dalam Surat Keputusan Menteri Negara

Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. Kep-02/MENKLH/I/1988, tanggal 19 Januari 1988,

perihal Pedoman Penetapan Baku Lingkungan, sebagai berikut :

o pH : 6-9

o SS/Suspended Solid : 100 ppm

o COD/Chemical Oxigen Demand : 40 ppm

o Fe/besi : 1 ppm

4.2. JENIS-JENIS LIMBAH PLTU DAN PLTGU

Peralatan-peralatan di PLTU yang menghasilkan limbah adalah sebagai berikut

1) Desalination plant

2) Water treatment plant

3) Boiler floor

4) Turbine floor

5) Blow off mesin

6) Fuel oil pump room drain

41

7) Air preheater cleaning

8) Boiler chemical cleaning

9) Sanitasi

4.2.1 Limbah Demineralizer Plant

Limbah regenerasi dinetralkan dengan asam maupun basa sesuai keadaan PH saat itu. Untuk

menetralisasi digunakan cara berikut ini. Injeksi asam dan basa beroperasi bergantian secara

otomatis sesuai kondisi PH dari air limbah saat itu, signal yang dihasilkan oleh PH meter diterima

oleh katub (selenoid velve) untuk membuka atau menutup katup, sehingga diperoleh PH yang

sesuai dengan pengaturan (setting) batasan PH.

Apabila PH telah memenuhi syarat batasan, maka katup pembuangan akan membuka dan air limbah

dibuang kekanal pembuangan.

4.2.2 Limbah Desalination Plant

Jumlah desalination blow down harus dipantau PH, suhu dan kandungan phosphatenya,

karena harga-harga para meter tersebut tidak melebihi nilai ambang batas, setelah berada di perairan

bebas.

4.2.3 Limbah Cair dari Internal Water Treatment

Limbah boiler perlu diketahui PH, kandungan phosphate dan suhu, karena kadar phosphate

dalm air buangan tidak boleh melebihi nilai ambang batas.

4.2.4 Limbah Pendingin Condensor

Dalam air pendingin condensor diinjeksi larutan sodium hypochlorite untuk memusingkan

jasad renik, sehingga tidak menempel pada dinding pipa pendingin kondensor. Kadar sisa chlorine

yang terbuang ke laut bebas terus dipantau, sehingga diharapkan air pendingin sampai ke laut tidak

mengandung gas chlorine dan air pendingin sudah kembali normal.

Untuk menurunkan suhu dan kadar sisa chlorine , kanal air buangan dibuat panjang ± 2,5

km, berkelok-kelok air buangan dibuat panjang ± 2,5 km, berkelok-kelok.

4.2.5 Limbah Rumah Tangga ( Sewage Treatment), berasal dari WC dan Kamar Kecil.

Limbah ini ditampung dalam bak penampungan kemudian dipompa ke bak penghancur

dengan diberi udara yang berfungsi sebagai pengaduk dan menambah kadar oksigen dalam air,

42

sehingga bakteri anaerob dapat hidup dengan baik tanpa terjadi pembusukan atau pencemaran,

sedang bakteri coli yang terdapat pada air buangan diinjeksi larutan sodium hyphochlorite yang

berfungsi sebagi desinfektan.

4.2.6 Limbah dari Hidrogen Plant

Setiap penggantian lautan elektrolit (KOH) perlu dilakukan netralisasi dengan asam sebelum

dibuang ke saluran pembuangan.

4.2.7 Limbah Bahan Bakar Minyak dan Pelumas

Limbah ini terbuang bersama-sama air melalui saluran air bawah tanah, ditampung dalam

separator oil, minyak akan terpisah dari air, masuk ke dalam bak khusus, sedangkan air terus

mengalir keluar ke kanal menuju laut. Minyak yang tertampung dalam bak khusus dipindahkan ke

oil recovery pit kemudian dipompakan ke bunker. Minyak yang sudah terpisah dari air ini dapat

digunakan sebagai bahan bakar.

4.3. PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH

Limbah cair dari PLN yang berasal dari proses PLTU, PLTG, Desalination plant, dan water

treatment plant sebelum dibuang terlebih dahulu diolah dengan sistem pengolah air limbah dengan

tahapan proses peralatan sebagai berikut :

4.3.1 Waste Water Storage Pond

Semua air limbah ditampung pada Waste Water Storage Pond dan dilakukan proses agitasi

dengan atomizing air untuk memperoleh kualitas air limbah yang merata serta memperbaiki

Chemical Oxydation Demand (COD). Selanjutnya air limbah dialirkan ke pH control

oxydation pit.

4.3.2 pH Control Oxydation Pit

Pada peralatan ini air limbah mengalami proses Neutralizing secara otomatis dengan

menambahkan NaOH atau HCl untuk memperoleh pH sesuai persyaratan 6,5 – 8,5. Selain itu

ditambahkan pula coagulant FeCl3.12H2O untuk mengabsorbsi suspended solid yang

kemudian akan dibentuk menjadi gumpalan (Floc) pada proses selanjutnya di mixing pit.

4.3.3 Mixing Pit

Air limbah ditambah lagi dengan coagulant aid hiset P713 untuk mengefektifkan

pembentukan Flocs dari suspended solid dan partikel lain melalui proses mixing dengan

sistem mechanical agitation. Selanjutnya air limbah yang mengandung floac dipompa ke

43

coagulant – sedimentation tank. Namun apabila pH air limbah belum memenuhi standart,

maka melalui valve secara otomatis air limbah akan dikembalikan ke waste water storage

pond untuk diproses ulang.

4.3.4 Coagulant Sedimentation Tank

Suspended solid berbentuk Floc dipisahkan dengan air limbah. Floc diendapkan ke dasar tank

dan selanjutnya dialirkan ke Sludge Enrichment Tank. Sedangkan air limbah dari Coagulant

Sedimentation Tank dialirkan ke Clear Water Pit.

4.3.5 Sludge Enrichment Tank

Pada Sludge Enrichment Tank limbah lumpur diaduk pelan-pelan dengan scraper dan

kemudian dipompa ke sludge storage pond sebagai tempat penampungan lumpur. Bila sludge

storage pond sudah penuh, lumpur dibuang pada tempat yang telah ditentukan.

4.3.6 Clear Water Pit

Clear Water Pit adalah sebagai penampungan air limbah yang sudah dipisahkan dengan

lumpur, dan selanjutnya dipompa ke filter. Setelah keluar dari filter, air limbah yang sudah

jernih dan tidak berbau akan diproses pada neutralizing pit dan purified waste water.

4.3.7 Neutralizing Pit

Pada peralatan ini dilakukan control pH lagi dengan menambahkan HCl atau NaOH melalui

control valve. Apabila pH belum memenuhi persyaratan maka air limbah akan dialirkan

kembali ke waste water storage pond untuk diproses ulang. Air limbah yang sudah memenuhi

syarat lingkungan hidup akan dikumpulkan pada purified waste water dan selanjutnya dibuang

ke laut.

4.4. SISTEM OPERASI WASTE WATERTREATMENT PLANT







4.4.1 Deskripsi Sistem

Pada waste water storage pond, air limbah (waste water) diaduk dengan menggunakan

waste water storage pond blower melalui bagian bawah headers. Kemudian, air limbah dipompa

44

menuju unit neutralising pit. Didalam neutralising pit juga terdapat blower yang akan mencampur

air limbah yang masuk dan akan dipompa ke dalam pH control and oxydation pit. Luapan air

limbah dari sludge enrichment tank dan luapan dari sludge storage pond juga dikumpulkan dalam

unit neutralising pond.

Gambar 4.5. Alur Pengolahan pada Waste Water Treatment Plant

Pada pH control and oxydation pit, baik hydrochloric acid maupun caustic soda

ditambahkan untuk mengontrol pH kedalam batas maksimum sebagai coagulant dan proses

sedimentasi. Blower dari waste water storage pond juga digunakan disini untuk memastikan

terjadinya pencampuran kimia yang seragam dan mengoksidasi logam hydroxide yang terkandung

dalam air limbah.

Air limbah meluap kedalam mixing pit. Dengan penambahan coagulant dan coagulant aid,

sejumlah Flocs (lumpur) terbentuk dan suspended solid terperangkap dalam Flocs. Pencampuran

dalam pH control dan oxydation pit dilakukan oleh electric agitator.

Setelah melalui pH control and oxydation pit, air limbah mengalir kedalam coagulant dan

sedimentation tank karena adanya gaya grafitasi. Flocs dalam air limbah akan mengendap pada

bagian dasar sementara air akan mengalir pada clear water pit. Sedimentasi dari Flocs

dikumpulkan pada bagian dasar. Sebuah scrapper akan memindahkan lumpur ke tengah untuk

mempermudah pembersihan.

Pompa lumpur coagulant dan sedimentasi akan mentransfer sedimen ke dalam sludge

enrichment tank. Didalam sludge enrichment tank, lumpur semakin lama akan menebal karena

45

adanya gaya grafitasi. Bagian lumpur yang tidak dapat mengendap akan meluap dan kembali ke

unit neutralising pit.

Sccraper lain pada sludge enrichment tank juga digunakan untuk mengumpulkan lumpur

dari tengah dan dipompa kedalam sludge storage pond. Didalam sludge storage tank, lumpur

dikumpulkan hingga pekat. Kelebihan air akan dipompa kembali kedalam unit netalising pit.

Setelah melewati proses ini, suspended solid dipindahkan kedalam lahan kosong oleh

pemilik untuk reklamasi lahan. Untuk air limbah dari coagulant and sedimentation tank,

dikumpulkan ke dalam clear water pit sebelum dipompa melewati pressure filter. Didalam

coagulant dan sedimentation tank, air limbah melewati dua media (anthracite dan pasir) untuk

menghilangkan suspended solid kecil yang terbawa dari sedimentation tank. Air yang telah disaring

dikumpulkan dalam neutralising pit. Backwashing telah dilakukan oleh udara dan air. Air disuplai

dari purified waste water pit.

Didalam neutralising pit, pH dari air limbah disesuaikan pada range yang telah ditentukan

dengan penginjeksian dilute hydrochloric acid atau dilute caustic soda. pH dari air limbah yang

mengalami perlakuan akhir dipompa keluar dari pit. Apabila pH tidak sesuai dengan yang telah

ditentukan maka air limbah akan secara otomatis disirkulasikan kembali ke waste water storage

pond atau unit netralising pit. Apabila air memiliki pH yang telah sesuai, air akan dialirkan kedalam

purified waste water pit untuk digunakan backwashing dari filter. Air limbah yang telah mengalami

perlakuan akan dialirkan ke laut.

Caustic soda dan hydrochloric acid disimpan respective concentrated chemical tank. Setiap

tanki memiliki pompa transfer untuk memompa bahan kimia ke dalam tanki pengencer (respective

dilute chemical tank). Di dalam tangki pengencer, bahan kimia diencerkan sebelum ditambahkan

dalam pH control & oxidation pit atau neutralising pit.

Sebagai coagulant dan bahan penolong coagulant, bahan kimia disiapkan didalam masing-

masing tangki dengan menggunakan mixer, dan pompa injeksi digunakan untuk menginjeksikan

bahan kimia kedalam pH control & oxidation pit.

4.4.2 Operation Checklist

� Concentrated NaOH Tank

- Cek level dalam tangki setiap 8 jam

- Ketika level dibawah atau sama dengan 25% dari level gauge, operator harus

memenuhi volume dari tangki

� Concentrated HCl Tank

46

- Cek level dalam tangki setiap 8 jam

- Ketika level dibawah atau sama dengan 25% dari level gauge, operator harus

memenuhi volume dari tangki

� Pengencer NaOH Tank

- Monitor level didalam tangki setiap 8 jam.

Cek bahwa automatic chemical make up bekerja dengan baik ketika tanki dalam

level low.

� Pengencer HCl Tank


- Cek bahwa automatic chemical make up bekerja dengan baik ketika tanki dalam

level low.

� Coagulant Tank


- Ketika alarm berbunyi menandakan level dalam keadaan low, siapkan bahan kimia

(operational water treatment, G2, section2).

� Coagulant Aid Tank

- Monitor level dalam tanki setiap 8 jam.

- Ketika alarm berbunyi menandakan level dalam keadaan low, siapkan bahan kimia

(operational water treatment,G2,section2).

� Dilute NaOH Dosing Pump

- Setiap 4 jam, cek pompa harus bekerja jika pH kurang dari 6.

- Setiap 4 jam, cek tekanan discharge pompa.

� Dilute HCl Dosing Pump

- Setiap 4 jam, cek bahwa pompa harus bekerja jika pH lebih dari 8.


- Cek % pump stroke dari pompa setiap hari.

� Coagulant Pump

- Setiap 4 jam, cek kerja dari pompa.



� Coagulant aid pump

- Setiap 4 jam, cek kerja dari pompa.


47


� Waste water treatment pond

- Setiap 4 jam, cek bahwa pompa bekerja.

- Setiap 4 jam, cek tekanan keluaran pompa.

- Setiap 4 jam, cek bahwa blower bekerja.

- Setiap 4 jam, cek tekanan keluaran blower.

� Unit Neutralizing Pit



- Setiap 4 jam, cek bahwa blower bekerja.

- Setiap 4 jam, cek tekanan keluaran blower.

� pH Control dan Oxidation Pit

- Setiap 4 jam, cek pH dari air limbah dalam pit.

- Setiap 4 jam, cek bahwa mixer bekerja.

� Coagulant and Sedimentation Tank

- Setiap 4 jam, cek bahwa scrapper bekerja.


- Cek juga tekanan keluaran dari pompa.

� Sludge Enrichment Tank

- Setiap 4 jam, cek bahwa scrapper bekerja.

- Setiap 8 jam, cek bahwa pompa bekerja

- Cek juga tekanan keluaran dari pompa.

� Sludge Storage Pond


- Cek juga tekanan keluaran pompa setiap 4 jam.

� Clear Water Pit



� Neutralising Pit



- Setiap 4 jam, cek pH dalam pit.

- Setiap 4 jam, cek bahwa mixer bekerja.

48

� Pressure Filter

- Setiap 4 jam, cek tekanan filter ketika dalam keadaan service/standby/backwash

status.

- Setiap 4 jam, cek tekanan masukan setiap filter yang beroperasi.

- Setiap 4 jam, cek tekanan keluaran setiap filter yang beroperasi.

- Setiap 4 jam, cek flowrate dari setiap filter yang beroperasi.

� Air Scrubbing Blower

- Cek bahwa blower bekerja selama air scouring sequence selama filter backwashing.

- Cek juga tekanan keluaran blower ketika beroperasi.

� Purified Waste Water Pit

- Cek pH dari air limbah yang masuk ke dalam pit setiap 4 jam.

- Setiap 4 jam cek bahwa pompa bekerja.


- Setiap 4 jam, cek flowrate keluaran ke dalam pit.

- Setiap 4 jam, cek total keluaran dari air limbah yang masuk kedalam pit.

4.4.3 Chemical Preparation

� Dilute HCl Tank

- Ketika level dari bahan kimia didalam dilute HCl tank pada level low, sebuah alarm

akan berbunyi pada control panel. Tombol yang sama akan secara otomatis

menghidupkan concentrated acid transfer pump.

- Pompa akan mentransfer concentrated acid ke dilute tank hingga level mencapai

level high. Level ini juga akan mengaktifkan service water selenoid valve untuk

membuka sehingga bahan kimia mengalami pengenceran.

- Service water akan mengisi tanki secara kontinyu hingga mencapai level high

didalam dilute tank.

- Kemudian dinyalakan mixer selama 10-15 menit untuk memastikan terjadinya

pencampuran bahan kimia secara sempurna sebelum berhenti.

- HCl solution dari 10% berat siap digunakan.

� Dilute NaOH Tank

- Ketika level dari bahan kimia didalam dilute NaOH tank pada level low, sebuah

alarm akan berbunyi pada control panel. Tombol yang sama akan secara otomatis

menghidupkan concentrated acid transfer pump.

49

- Pompa akan mentransfer concentrated acid ke dilute tank hingga level mencapai

level high. Level ini juga akan mengaktifkan service water selenoid valve untuk

membuka sehingga bahan kimia mengalami pengenceran.

- Service water akan mengisi tanki secara kontinyu hingga mencapai level high

didalam dilute tank.

- Kemudian dinyalakan mixer selama 10-15 menit untuk memastikan terjadinya

pencampuran bahan kimia secara sempurna sebelum berhenti.

- NaOH solution dari 10% berat siap digunakan.

� Coagulant Tank

- Ketika level dari coagulant tank berada pada level low, sebuah alarm akan berbunyi

pada control panel, memberikan signal operator untuk mengisi kembali coagulant

solution pada tangki.

- Operator harus mengisi kembali tangki dengan membuka secara manual katup agar

service water dapat keluar untuk mengencerkan serbuk coagulant.

- Ketika level air mencapai tanda yang telah ditentukan pada level gauge, katup harus

ditutup secara manual.

- Kemudian mixer akan mencampur bahan kimia secara tepat.

- Ukur jumlah dari FeCl3 yang akan mengisi 80% dari tangki.

- Tuangkan bahan kimia secara pelan ketika mixer bekerja hingga bahan kimia habis.

- Pastikan bahwa bahan kimia tercampur dengan baik sebelum menghentikan mixer.

� Coagulant Aid Tank

- Ketika level dari coagulant aid tank berada pada level low, sebuah alarm akan

berbunyi pada control panel, memberikan signal operator untuk mengisi kembali

coagulant solution pada tangki.

- Operator harus mengisi kembali tangki dengan membuka secara manual katup agar

service water dapat keluar untuk mengencerkan serbuk coagulant aid.

- Ketika level air mencapai tanda yang telah ditentukan pada level gauge, katup harus

ditutup secara manual.

- Kemudian mixer akan mencampur bahan kimia secara tepat.

- Ukur jumlah dari coagulant aid yang akan mengisi 0,2 % dari tangki.

- Tuangkan bahan kimia secara pelan ketika mixer bekerja hingga bahan kimia habis.

- Pastikan bahwa bahan kimia tercampur dengan baik sebelum menghentikan mixer.

Documents

8_Alat bantu.pdf