1

KETEL UAP (BOILER)

1. PENDAHULUAN

Unit utilitas merupakan sarana penunjang yang diperlukan untuk operasi

suatu proses. Unit utilitas ini mencakup beberapa bagian, diantaranya adalah

unit pengolahan air, unit pembangkit steam, unit pembangkit listrik, udara tekan

dan lain-lain. Pada makalah ini, yang akan dibahas adalah masalah unit

pembangkit steam (boiler).

1.1 Prinsip Kerja Boiler

Boiler atau ketel uap merupakan sebuah alat untuk menghasilkan uap,

dimana terdiri dari dua bagian yang penting : dapur pemanasan, yaitu untuk

menghasilkan panas yang didapat dari pembakaran bahan bakar dan boiler

proper, yaitu sebuah alat yang mengubah air menjadi uap. Fluida panas (uap)

kemudian disirkulasikan dari ketel untuk berbagai proses dalam aplikasi industri,

seperti untuk penggerak, pemanas, dan lain-lain.

Hal-hal yang mempengaruhi effisiensi boiler adalah bahan bakar dan

kualitas air umpan boiler. Parameter-parameter yang mempengaruhi kualitas air

umpan boiler antara lain :

1. Oksigen terlarut; Dalam jumlah yang tinggi dapat menyebabkan korosi

pada peralatan boiler.

2. Kekeruhan; Dapat mengendap pada perpipaan dan peralatan proses

serta mengganggu proses.

3. pH; Bila tidak sesuai dengan standart kualitas air umpan boiler dapat

menyebabkan korosi pada peralatan.

4. Kesadahan; Merupakan kandungan ion Ca dan Mg yang dapat

menyebabkan kerak pada peralatan dan perpipaan boiler sehingga

menimbulkan local overheating.

2

5. Fe; Fe dapat menyebabkan air berwarna dan mengendap di saluran air

dan boiler bila teroksidasi oleh oksigen.

6. Asiditas; Kadar asiditas yang tinggi dapat menyebabkan korosi.

Gambar 1.1 prinsip dasar ketel uap

1.2 Tipe Boiler

Secara umum, boiler digolongkan menjadi dua tipe :

1. Boiler Pipa Api (Fire Tube Boiler)

Pada boiler pipa api, api dan gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran

bahan bakar mengalir melalui pipa-pipa yang dikelilingi oleh air yang

berfungsi sebagai penyerap panas. Panas dihantarkan melalui dinding-

dinding pipa dari gas-gas panas ke air disekelilingnya. Boiler pipa api

dapat menggunakan bahan bakar minyak, gas, dan bahan bakar padat.

3

Gambar 1.2 ketel pipa api

Gambar 1.3 boiler pipa api

Boiler pipa api memiliki keuntungan sebagai berikut:

Konstruksi yang relatif lebih kuat

Biaya perawatan murah

Pengoperasian dan perawatan mudah

Flexibilitas dalam pengaturan dan perubahan beban pada saat

pengoperasiannya

4

Akan tetapi, terdapat juga beberapa hal yang tidak menguntungkan,

diantaranya:

Kapasitas kecil

Efisiensi termal rendah

Lambat mencapai tekanan kerja maksimum

2. Boiler Pipa Air (Water Tube Boiler)

Pada boiler pipa air, air berada di dalam pipa-pipa yang dikelilingi oleh api

dan gas-gas panas yang berada di luar pipa, sehingga pembentukan uap terjadi di

dalam pipa-pipa. Pada dinding dapur boiler pipa air, hampir semuanya tertutup

oleh pipa-pipa air. Pipa-pipa air ini berfungsi sebagai permukaan perpindahan

panas, dan sebagai pendingin dinding dapur boiler sehingga akan

memperpanjang usia pakainya.

Gambar 1.4 Ketel Pipa Air

5

Gambar 1.5 boiler pipa air

1.3 Bagian-Bagian Boiler

1. Ruang bakar/furnace merupakan tempat berlangsungnya pembakaran.

2. Alat pembakar/burner merupakan tempat bercampurnya bahan bakar

dengan udara dan melakukan pembakaran.

3. Permukaan penguap/steaming surface, berfungsi menangkap energi kalor

dari gas dan meneruskannya ke air sehingga air menjadi uap.

4. Cerobong/stack berfungsi sebagai saluran pembuangan gas asap dan

menarik api.

5. Drum uap/steam drum, berfungsi sebagai pengumpul uap, pemisah uap

dan tempat pemasukan air.

6

1.4 Alat Tambahan pada Ketel Boiler

Alat tambahan pada ketel uap diantaranya yaitu:

1. Indikator tinggi air merupakan alat untuk menunjukan tinggi permukaan

air yang ada pada boiler. Alat ini berada di depan boiler.

2. Katup pengaman berfungsi untuk menjaga dari terjadinya peledakan

boiler karena tekanan yang melebihi batas. Terdapat empat macam jenis

katup pengaman, yaitu:

Lever safety valve

Berfungsi untuk menjaga tekanan boiler tetap aman. Jika ada

tekanan yang melebihiseting, maka katup akan terangkat dari

kedudukannya dan uap akan keluar secaraotomatis,sehngga

tekanan dalam air akan turun.

Dead weight safety valve

Umumnya dipakai pada boiler yang diam. Pada tekanan normal

pemberat akanmenyebabkan katup terletak pada kedudukannya.

Jika tekanan melebihi seting, katupakan terangkat dari

kedudukannya dan uap akan keluar sehingga tekanan normallagi.

Jumlah pemberat disesuaikan dengan tekanan perencanaan.

High steam and lower safety valve

Katup ini terletak di puncak pada ketel uap Cornish dan

Lancashire. Katup inidigunakan jika tekanan kerja uap lebih besar

daripada seting, dan jika level air dalam boiler terlalu rendah.

Spring loaded safety valve

Biasanya dipakai pada boiler yang bergerak, misalnya pada kereta

api. Terdapat duakatup yang di tempatkan pada dudukan katup.

Jika tekanan melebihi seting, makauap mendesak katup.

3. Pemanas air, befungsi untuk menaikkan temperatur air yang masuk ke

boiler. Dengan pemanas ini, maka beban termis boiler akan lebih ringan,

dan mengurangikerak-kerak pada boiler.

7

4. Pompa pengisi air, berfungsi sebagai pengisi air pada boiler.

5. Pengatur air merupakan alat kontrol otomatis untuk mengatur

pemasukan air agar tingginya tetap di dalam boiler.

6. Ekonomiser merupakan jenis dari pemanas air. Akan tetapi, ekonomiser

menerima panas dari gas-gas sisa pembakaran yang menuju stack

Keuntungan dari ekonomiser yaitu:

Mengefisiensikan bahan bakar antara 15-20%

Dapat mencegah timbulnya kerak dalam pipa air, karena boiler

sudah dipanaskan dan kerak terbentuk dalam pipa-pipa

ekonomiser.

7. Water treatment plant, berfungsi untuk mengolah air agar air tersebut

baik untuk boiler.

8. Separator, berguna untuk menghilangkan moist ure - moist ure uap

setelah dari boiler untuk didistribusikan. Uap dari boiler dibawa ke dalam

chamber yang jauh lebih besar dari pipanya sendiri, sehingga terjadi

ekspansi volume.

9. Kipas udara atau blower, berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam

ruang bakar boiler.

8

Instalasi Ketel Uap

Gambar 1.6 Instalasi Ketel Uap

Komponen Utama :

1. Pompa air umpan ketel

2. Economiser

3. Boiler

4. Superheater

5. Alat Pemanas Udara ( APL)

6. Ruang Bakar

7. Cerobong Asap

8. Blower

9

Cara kerja

Air umpan ketel dari tangki dipompakan ke economizer untuk dipanaskan

awal sebelum masuk ketel uapm Dari economizer air yang sudah hangat dialirkan

ke ketel, selanjutnya dipanaskan sampai menghasilkan uap jenuh (saturated

steam). Uap jenuh dari ketel dipanaskan lanjut di pemanas lanjut (superheater)

dan menghasilkan uap panas lanjut (superheated steam) yang siap untuk

digunakan, seperti :

Menggerakkan turbin uap (steam turbine)

Untuk keperluan pemrosesan (merebus, memanaskan, dll.) Steam

generation juga dilengkapi dengan peralatan peralatan keselamatan,

seperti :

Pengukur level air di ketel

Pengukur tekanan di ketel

dll

1.5 Bahan Bakar dan Proses Pembakaran

Unsur-unsur kimia yang terkandung dalam bahan bakar dan dapat

menghasilkan energi panas adalah karbon (C), hidrogen (H2), dan belerang (S).

Unsur-unsur tersebut akan teroksidasi di ruang bakar dan membentuk gas-gas

yang disebut gas asap. Pada umumnya, bahan bakar juga mengandung oksigen

(O2) yang bereaksi terlebih dahulu dengan hidrogen. Adanya hidrogen

merupakan kerugian energi panas karena jumlah hidrogen yang seharusnya

menghasilkan energi panas di ruang bakar seluruhnya, sebagian telah terambil

oleh oksigen.

1.6 Kebutuhan Udara Pembakaran

Udara yang dibutuhkan untuk membakar bahan bakar dengan reaksi

kimia yang sempurna disebut keperluan udara teoritik dan stokiometrik.

Kebutuhan udara biasanya dinyatakan dengan jumlah udara yang diperlukan

untuk membakar 1 kg bahan bakar. Dari reaksi kimia dapat ditentukan udara dan

10

gas asap yang terjadi. Kebutuhan udara dan gas asap yang terjadi untuk setiap kg

unsur bahan bakar dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 1.1 Kebutuhan udara dan gas asap yang terjadi

Unsur

Bahan

Bakr (kg)

Keperluan Udara Gas Asap

Oksigen

kg/kg

Unsur

Nitrogen

terbawa

kg/kg Unsur

Udara

Kg/kg

Unsur

Hasil hasil reaksi Nitroge

n

kg/kg

Unsur

Total

kg/kg

Unsur

Rumus

Kimia

Jumlah

kg/kg unsur

C 2,667 8,828 11,495 CO2 3,667 8,828 12,495

H 8 26,483 34,483 H2O 9 26,483 35,483

S 1 3,31 4,31 SO2 2 3,31 5,31

Jika setiap bahan bakar mengandung unsur-unsur sebagai berikut:

Karbon (C) = c kg

Hidrogen (H2) = h kg

Belerang (S) = s kg

Nitrogen (N2) = n kg

Oksigen (O2) = o kg

Air (H2O) = w kg

Abu (A) = a kg

Total 1 kg

Maka keperluan udara teoritik (Lt) adalah sebagai berikut:

Lt = 11,495 (c) + 34,483 (h-o/8) + 4,31 (s)kg udara/kg bb

Keperluan udara yang sebenarnya (Ls) dinyatakan dengan persamaan :

Ls = (1 - ) Lt

= faktor kelebihan udara (exess air)

Harga bergantung pada jenis bahan bakar, ukuran bahan bakar dan cara

pembakaran. Ls juga biasa disebut perbandingan bahan bakar/air fuel ratio (AF).

11

Keperluan udara per kg bahan bakar sering dinyatakan dalam

Nm3 dengan persamaan:

Lsv =

=

Nm3kg bb

1.7 Gas Asap/ Flue Gas Hasil Pembakaran

Jumlah asap yang terjadi jika bahan bakar tidak mengandung abu harus

sama dengan penjumlahan udara yang diberikan dengan bahan bakar yang

terbakar. Jika udara yang diberikan memiliki faktor untuk setiap kg bahan bakar,

udara sejumlah. Lt tidak melakukan reaksi pembakaran. Udara tersebut masih

tetap dan berada dengan asap.

1.8 Pengujian Boiler

Pengujian boiler dapat membantu dalam menemukan penyimpangan

efisiensi boilerdari efisiensi terbaik dan target area permasalahan untuk tindakan

perbaikan. Di dalam pengujian boiler, hal yang harus diperhatikan, yaitu:

1.8.1 Neraca Panas

Neraca panas merupakan keseimbangan energi total yang masuk

terhadap energi total yang keluar boiler dalam bentuk yang berbeda.

Proses pembakararan pada boiler dapatdigambarkan pada diagram

neraca energi. Diagram ini menggambarkan energi yang masukdari

bahan bakar diubah menjadi aliran energi dengan berbagai kegunaan

dan menjadialiran energi dan panas yang hilang.

Gambar 1.7 Diagram neraca energi boiler

12

1.8.2 Perpindahan Panas

Perpindahan panas adalah proses terjadinya perpindahan panas dari

temperature tinggi ke temperatur rendah melalui suatu media. Panas

selalu bergerak dari tempat yangpanas ke tempat dingin. Perpindahan

panas dibagi dalam tiga cara, yaitu konduksi, radiasi dan konveksi.

Perpindahan panas secara konduksi, Konduksi merupakan proses

perpindahan kalor tanpa disertai perpindahan partikel.

Qk = - kA

di mana , q : laju perpindahan kalor

k : konduktivitas terma

A : luas permukaan

gradien suhu ke arah perpindahan kalor

Perpindahan panas secara Radiasi, Radiasi merupakan

perpindahan energi kalor dalam bentuk

gelombang elektromagnetik.

q= - hAT4

di mana, q : kalor

: proporsionalitas/Stefan- Boltzmann, 5,669 x 10-8 W/m2.K4

A : luas permukaan

T : perubahan temperatur

Perpindahan panas secara konveksi, Konveksi merupakanproses

perpindahan panas dari suatu bagian fluida ke bagian lain fluida

oleh pergerakan fluida itu sendiri. Perpindahan panas konveksi

diklasifikasikandalam konveksi alami (natural convection) dan

konveksi paksa (force convection) menurutcara menggerakkan

13

alirannya. Bila perpindahannya dikarenakan perbedaan

kerapatandisebut konveksi alami (natural convection) dan bila

didorong, misal dengan fan ataupompa disebut konveksi paksa

(forced convection).

Q = hAT

di mana, q : kalor

h : koefisien perpindahan kalor

A : luas permukaan

T: perubahan temperatur

1.8.3 Perhitungan Efisiensi Boiler

Untuk menghitung efisiensi boiler diperlukan data hasil perhitungan

keseimbanganmassa dan energi. Perhitungan yang akan dilakukan

merupakan efisiensi termal denganmenggunakan metode langsung.

Efisiensi dihitung menggunakan parameter-parameterenergi masuk

dan energi keluar sistem boiler yang berguna.

effesiensi =

x 100%

effisiensi =

Di mana:

= laju alir air umpan (kg/jam)

H = entalpi air pengisi boiler (kJ/kg)

Mb = laju alir bahan bakar (kg/jam)

NHF = nilai kalor bahan bakar (kJ/kg)

Mu = laju alir udara (kg/jam)

Hu = entalpi udara (kJ/kg)

Hu = entalpi uap (kJ/kg)

14

1.8.4 Parameter pengukuran

Di dalam pengujian ini, parameter pengukuran yang diamati yaitu:

- Air pengisi boiler

Laju alir air pengisi boiler

Temperatur

- Bahan bakar

Laju alir bahan bakar

Temperatur

- Udara pembakaran

Laju alir udara

Temperatur udara sekitar

- Uap

Temperatur

Tekanan

15

2. Turbin Uap

Turbin Uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik

tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu : Ketel,

kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai

fluida kerja dihasilkan oleh katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk

mengubah air menjadi uap.

2 3

Wp WT

1 4

Gambar 2.1 Siklus rankine

Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine ; Air pada

siklus 1 dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1 = s2 masuk ke boiler

dengan tekanan yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi Boiler menyerap

panas sedangkan kondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke

turbin dengan kondisi super panas h3 = h4 dan keluaran dari turbin berbentuk

uap jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke turbin sama dengan laju

aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan menggunakan

diagram T-s berikut:

BOILER

konderser

Q in

Q out

16

3

T Cp

2

4

1

s

Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh

suatu proses siklus adalah sama dengan Jumlah Perpindahan Kalor pada fluida

kerja selama proses siklus tersebut berlangsung. Jadi untuk proses Siklus 1 2

2 3 3 4 1

Dengan rumus:

W = T dS

W = Kerja per satuan berat fluida kerja

Ds = Luas 1 2 - 2 2 3 4 - 1 pada diagaram ( T s )

Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus

Ideal (Siklus Rankine ) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini :

1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian

gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya .

2. Kerugian tekanan dalam ketel uap

3. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja

dan bagian-bagian dari turbin.

Gambar.2.2 Diagram Temperatur (T) Entropi (S)

17

2.1 Prinsip Kerja Turbin Uap

Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut :

Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari

uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.

Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke

dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar

dari pada saat masuk ke dalam nosel.

Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang

berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang

mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah

mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini

menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan

poros turbin.

Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti

hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu

turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan

sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris

sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris

pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide

blade ) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap

dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.

Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat

dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat

dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin

menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.

18

2.2 Klasifikasi Turbin Uap

Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang

berbeda berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut proses

penurunan tekanan uap sebagai berikut:

2.2.1 Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya

1. Turbin Impulse

Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana

berrotor satu atau banyak (gabungan ) yang mempunyai sudu-sudu pada

rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut

keluar.

Turbin satu tahap.

Turbin impuls gabungan.

Turbin impuls gabungan kecepatan.

Ciri-ciri dari turbin impuls antara lain:

- Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada

sudu diam / nosel.

- Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan

Rata.

2. Turbin Reaksi

Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari

baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerrak turbin reaksi

dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris,

karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap

walaupun arahnya lengkungnya berlawanan.

Ciri-ciri turbin ini adalah :

- Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak

- Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan

Bertingkat.

19

2.2.2 Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan

Dalam Turbin

Turbin Tunggal ( Single Stage )

Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk

daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll.

Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ).

Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya

besar. Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih.

Sehingga turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan / tekanan.

2.2.3 Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap

Turbin Kondensasi.

Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam

kompresor.

Turbin Tekanan Lawan.

Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga

masih dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.

Turbin Ekstraksi.

Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses

pemanasan lain, misalnya proses industri.

2.3 Prinsip Kerja Turbin Uap Jenis Bertingkat 905 TG 1 / 2 / 3 / 4

Turbin pembangkit listrik tenaga uap UP II Dumai adalah turbin yang

mempunyai Condensing Axial Flow Type dan memiliki turbin jenis bertingkat.

Turbin uap yang diinjeksikan steam LP kedalam turbin dan keluaran dalam

bentuk condence (uap jenuh) dan disebut dengan turbin uap kondensasi.

Besarnya tekanan keluaran 0,04 bar sampai dengan 0,1 bar.

Turbin uap dibuat dengan daya yang telah ditentukan. Daya yang

dihasilkan turbin diperoleh dari selisih entalphi (panas jatuh) dan kapasitas uap (

massa aliran uap persatuan waktu ) yang masuk kedalam turbin. Dan pada saat

20

transformasi energi didalam turbin terjadi kerugian, sehingga daya yang

dihasilkan turbin dapat dihitung dengan persamaan berikut:

P = h . ms . i . m dalam KW

Dimana :

h : selisih entalpi dari ekspansi esentropik antara uap baru masuk

kedalam turbin dengan uap bekas yang keluar dari turbin , dalam

KJ/Kg.

Ms : kapasitas uap (massa uap yang masuk kedalam turbin persatuan

waktu).

i : Rendemen dalam turbin.

m : Rendamen mekanis dari turbin.

Dan randemen dari kopling dari turbin

I . m = c

Besarnya harga randemen dari turbin tergantung dari kepada sistem

sudu-sudu turbin. Pada turbin bertingkat deretan sudu ada dua atau lebih

sehingga dalam turbin tersebut terjadi distribusi kecepatan / tekanan, tegantung

dari jenis turbin ( aksi dan reaksi ) serta hasil-hasil fabrikasi. Berikut gambar grafik

kecepatan bertingkat dan tekanan bertingkat pada turbin bertingkat aksi dan

reaksi. Turbin reaksi mengalami ekspansi pada sudu pengarah maupun pada

sudu gerak sehingga menggerakan dan mendorong sudu dalam arah aksial.

Untuk mengurangi dorongan aksial ini, adalah biasanya dengan memasang sudu-

sudu gerak pada pada drum yang juga berfungsi sebagai rotor.

21

2.3.1 Proses Induction Steam Turbin.

Proses pemasukan uap di turbin uap 905 GT 1/2/3/4 secara sederhana :

Uap masuk kedalam emergency stop valve, dimana fungsinya menutup total

suplay uap dari boiler ke turbin dalam waktu yang singkat. Setelah dari stop

valve, uap melewati HP control valve. Control valve ( katup pengatur ) ini

digerakkan oleh sebuah balok yang diatur naik atau turun oleh sebuah silinder

melalui serangkai tuas. Silinder ini menerima sinyal dari Governor.

Katup pengatur uap tekanan tinggi ( HP Control Valve ) mengatur jumlah

uap yang masuk ke nosel ( pipa semprot ), yang selanjutnya menggerakkan

turbin impuls satu tingkat. Energi uap yang masih tersisa kemudian

menggerakkan turbin reaksi yang terdiri atas 14 tingkat. Desain turbin ini

memungkinkan penggunaan uap tekanan rendah (LP steam) yang

diijeksikan/induction untuk membantu menggerakkan turbin reaksi tingkat ke 13

dan tingkat ke 14.

Pola operasi dengan uap tekanan rendah yang bertekanan konstan diatur

oleh LP control valve ( katup pengatur uap tekanan rendah ). Governor mengatur

aliran uap tekanan rendah dan daya keluaran turbin yang tidak saling bergantung

satu sama lainnya. Uap yang telah diekspansikan keluar melalui pipa buangan

berdiameter 70 inchi. Pipa buangan dari tiap turbin 905 - TG 1/2/3/4 bergabung

pada satu pipa berdiameter 110 inchi yang selanjutnya mengalirkan uap dan

kondensat ke surface condensor (pendingin dengan media udara). Sebelum air

tersebut dikembalikan ke Boiler (ketel), air kondensat digabungkan dengan air

yang ada pada bak penampung dan dipompakan ke Turbin 1 Tingkat yang

berjumlah dua buah untuk menjaga kekurangan kuantitas air ke Boiler. Air

dikembalikan kembali ke boiler untuk diubah menjadi uap kembali, jadi sistem

yang digunakan adalah sistem tertutup.

Rumah turbin terbagi dua dalam arah horizontal yang dipasangkan pada

dudukan Bantalan (Bearing Pendestal ).

22

Pipa keluaran uap dan kondensat dihubungkan dengan turbin memakai

sambungan Flens dan arah aliran kebawah. Poros turbin terbuat dari baja tempa

yang kemudian dikerjakan dengan proses permesinan. Sudu turbin terdiri dari

sudu impuls dan sudu reaksi. Bantalan Luncur ( Jounal Bearing ) penyangga poros

terdiri dari dua bahagian. Dudukan bagian depan juga merupakan Rumah

Bantalan Aksial (Trust Bearing) yang meredam gaya aksial. Kelonggaran yang

tepat antara sudu tetap dengan sudu gerak akan menghasilkan pemanfaatan

energi yang optimum.

Balancing Piston dipasang pada turbin untuk mengimbangi gaya aksial

yang ditimbulkan oleh sudu reaksi. Besarnya gaya aksial bergantung kepada

beban yang terjadi yang kelebihannya ditahan oleh bantalan aksial. Pada saat

bersamaan Balancing piston menyekat uap tekanan tinggi didaerah sudu impuls.

Diafragma memisahkan uap bertekanan tinggi dengan uap bertekanan rendah.

Turbin dikontrol oleh governor hidrolik.

Pompa pelumas utama dan Impeler dari governor diputar oleh turbin

melalui roda gigi. Governor adalah sebagai pengatur yang berfungsi untuk

mengurangi aliran uap ke turbin bila kecepatan putar melebihi yang diinginkan

(Over Speed).

2.3.2 Bagian bagian Turbin Uap 905 TG 1 / 2 / 3 / 4

Dari data yang didapatkan dari Blue Book dan menurut lampiran dari gambar

Turbin Part SR 434450 maka bagian bagian Turbin dapat diuraikan sebagai

berikut :

1. CASSING

Adalah sebagai penutup bagian-bagian utama turbin.

2. ROTOR

Adalah bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros, sudu turbin

atau deretan sudu yaitu Stasionary Blade dan Moving Blade. Untuk turbin

23

bertekanan tinggi atau ukuran besar, khususnya unuk turbin jenis reaksi

maka motor ini perlu di Balanceuntuk mengimbagi gaya reaksi yang timbul

secara aksial terhadap poros.

3. BEARING PENDESTAL

Adalah merupakan kekdudukan dari poros rotor.

4. JOURNAL BEARING

Adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan Gaya Radial atau Gaya

Tegak Lurus Rotor.

5. THRUST BEARING

adalah Turbine Part yang berfungsi untuk menahan atau untuk menerima

gaya aksial atau gaya sejajar terhadap poros yang merupakan gerakan maju

mundurnya poros rotor.

6. MAIN OLI PUMP

Berfungsi untuk memompakan oli dari tangki untukdisalurkan pada bagian

bagian yang berputar pada turbin . Dimana fungsi dari Lube Oil adalah :

Sebagai Pelumas pada bagian bagian yang berputar.

Sebagai Pendingin ( Oil Cooler ) yang telah panas dan masuk ke

bagian turbin dan akan menekan / terdorong keluar secara sirkuler

Sebagai Pelapis ( Oil Film ) pada bagian turbin yang bergerak secara

rotasi.

Sebagai Pembersih ( Oil Cleaner ) dimana oli yang telah kotor

sebagai akibat dari benda-benda yang berputar dari turbin akan

terdorong ke luar secara sirkuler oleh oli yang masuk .

7. GLAND PACKING

Sebagai Penyekat untuk menahan kebocoran baik kebocoran Uap maupun

kebocoran oli.

8. LABIRINTH RING

Mempunyai fungsi yang sam dengan gland packing.

9. IMPULS STAGE

24

Adalah sudu turbin tingkat pertama yang mempunyai sudu sebanyak 116

buah

10. STASIONARY BLADE

Adalah sudu-sudu yang berfingsi untuk menerima dan mengarahkan steam

yang masuk.

11. MOVING BLADE

Adalah sejumlah sudu-sudu yang berfungsi menerima dan merubah Energi

Steam menjadi Energi Kinetik yang akan memutar generator.

12. CONTROL VALVE

Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk mengatur steam yang

masuk kedalam turbin sesuai dengan jumlah Steam yang diperlukan.

13. STOP VALVE

Adalah merupakan katup yang berfungsi untuk menyalurkan atau

menghentikan aliran steam yang menuju turbin.

14. REDUCING GEAR

Adalah suatu bagian dari turbin yang biasanya dipasang pada turbin-turbin

dengan kapasitas besar dan berfungsi untuk menurunkan putaran poros

rotor dari 5500rpm menjadi 1500 rpm.

Bagian-bagian dari Reducing Gear adalah :

Gear Cassing adalah merupakan penutup gear box dari bagian-

bagian dalam reducing gear.

Pinion ( high speed gear ) adalah roda gigi dengan type Helical yang

putarannya merupakan putaran dari shaft rotor turbin uap.

Gear Wheal ( low speed gear ) merupakan roda gigi type Helical

yang putarannya akan mengurangi jumlah putaran dari Shaft rotor

turbin yaitu dari 5500 rpm menjadi 1500 rpm.

Pinion Bearing yaitu bantalan yang berfungsi untuk menahan /

menerima gaya tegak lurus dari pinion gear.

25

Pinion Holding Ring yaitu ring berfungsi menahan Pinion Bearing

terhadap gaya radial shaft pinion gear.

Wheel Bearing yaitu bantalan yang berfungsi menerima atau

menahan gaya radial dari shaft gear wheel.

Wheel Holding Ring adalah ring penahan dari wheel Bearing

terhadap gaya radial atau tegak lurus shaft gear wheel.

Wheel Trust Bearing merupakn bantalan yang berfungsi menahan

atau menerima gaya sejajar dari poros gear wheel ( gaya aksial )

yang merupakan gerak maju mundurnya poros.

3. Pembangkit Energi dan Penggunaannya

3.1 Definisi Kogenerasi dan Sistem kogenerasi

Menurut definisi, kogenerasi adalah suatu proses pembangkitan dan

pemanfaatan energi dalam bentuk yang berbeda secara serempak dari energi

bahan bakar untuk menghasilkan tingkat efisiensi maksimum, ekonomis dan

ramah lingkungan.

Aplikasi

kogenerasi yang lazim digunakan adalah pembangkitan energi listrik dan

pembangkitan energi termal. Energi listrik akan dipakai untuk catu daya bagi

peralatan kelistrikan. Energi termalnya akan digunakan untuk membangkitkan

uap, air panas, atau untuk proses pendingin sebuah absorption chiller.

Sistem kogenerasi adalah serangkaian atau pembangkitan secara

bersamaan beberapa bentuk energi yang berguna (biasanya mekanikan dan

termal) dalam satu sistem yang terintegrasi. Sistem CHP (Combined Heat &

Power) terdiri dari sejumlah komponen individu mesin penggerak (mesin

panas), generator, pemanfaatan kembali panas, dan sambungan listrik

tergabung menjadi suatu integrasi. Jenis peralatan yang menggerakkan seluruh

system (mesin penggerak) mengidentifikasi secara khusus sistim CHPnya. Mesin

penggerak untuk sistim CHP terdiri dari mesin reciprocating, pembakaran atau

26

turbin gas, turbin uap, turbin mikro dan sel bahan bakar. Mesin penggerak ini

dapat membakar berbagai bahan bakar, yaitu gas alam, batubara, minyak bakar,

dan bahan bakar alternatif untuk memproduksi daya poros atau energy mekanis.

Meskipun umumnya energi mekanis dari mesin penggerak digunakan untuk

menggerakkan generator untuk membangkitkan listrik, tetapi dapat juga

digunakan untuk menggerakkan peralatan yang bergerak seperti kompresor,

pompa, dan fan. Energi termal dari sistim dapat digunakan untuk penerapan

langsung dalam proses atau tidak langsung untuk memproduksi steam, air panas,

udara panas untuk pengeringan, atau air dingin/ chilled water untuk proses

pendinginanan.

Gambar 3.1 Efisiensi Energi Advantage Pada Sistim Kogenerasi (UNESCAP, 2000)

Gambar 3.1 menunjukkan efisiensi energi canggih CHP dibandingkan

dengan stasiun pusat pembangkit listrik konvensional dan pembangkit boiler.

Sistim CHP hanya menggunakan energy tiga perempat bagian dari energi yang

digunakan jika sistim panas dan daya terpisah. Penurunan konsumsi bahan bakar

primer ini merupakan keuntungan utama sistim CHP, karena jika pembakaran

lebih efisien atau kebutuhan bahan bakar lebih sedikit, berarti emisi akan lebih

sedikit untuk hasil yang sama.

27

3.2 Sistem Kogenerasi Turbin Uap

Turbin uap merupakan salah satu teknologi mesin penggerak yang multi

guna dan tertua yang masih diproduksi secara umum. Pembangkitan energi

dengan menggunakan turbin uap telah berlangsung sekitar 100 tahun, ketika alat

tersebut menggantikan mesin steam reciprocating karena efisiensinya yang

tinggi dan biayanya yang murah. Kapasitas turbin uap dapat berkisar dari 50 kW

hingga ratusan MWs untuk plant utilitas energi yang besar. Turbin uap digunakan

secara luas untuk penerapan gabungan panas dan daya (CHP). Siklus

termodinamika untuk turbin uap merupakan siklus Rankine. Siklus merupakan

dasar bagi stasiun pembangkitan daya konvensional dan terdiri dari sumber

panas (boiler) yang mengubah air menjadi steam tekanan tinggi. Dalam siklus

steam, air pertama-tama dipompa ke tekanan sedang hingga tinggi, kemudian

dipanaskan hingga suhu didih yang sesuai dengan tekanannya, dididihkan

(dipanaskan dari cair hingga uap), dan kemudian biasanya diberikan panas

berlebih/superheated (dipanaskan hingga suhu diatas titik didih). Turbin multi

tahap mengekspansi steam bertekanan sampai ke tekanan rendah dan steam

kemudian dikeluarkan ke kondensor pengembun pada kondisi vakum atau

menuju sistim distribusi suhu menengah yang mengirimkan steam ke

penggunaan industry atau komersial. Kondensat dari kondensor atau dari sistim

penggunaan steam dikembalikan ke pompa air umpan untuk keberlanjutan

siklus. Dua jenis turbin uap yang banyak digunakan adalah jenis tekanan balik

dan ekstraksi kondensasi. Pemilihan diantara keduanya sangat tergantung pada

besarnya panas dan daya, kualitas panas dan faktor ekonomi. Titik ekstraksi

steam dari turbin dapat lebih dari satu, tergantung pada tingkat suhu dari panas

yang diperlukan oleh proses.

28

3.2.1. Turbin Steam Tekanan Balik

Turbin steam tekanan balik merupakan rancangan yang paling sederhana.

Steam keluar turbin pada tekanan yang lebih tinggi atau paling tidak sama

dengan tekanan atmosfir, yang tergantung pada kebutuhan beban panas. Hal ini

yang menyebabkan digunakannya istilah tekanan balik. Dengan cara ini juga

memungkinkan mengekstraksi steam dari tahap intermediate turbin uap, pada

suhu dan tekanan yang sesuai dengan beban panas. Setelah keluar dari turbin,

steam diumpankan ke beban, dimana steam ini akan melepaskan panas dan

kemudian diembunkan. Embun kondensat kembali ke sistim dengan laju alir yang

dapat lebih rendah dari laju alir steam, jika steam digunakan dalam proses atau

jika terdapat kehilangan-kehilangan sepanjang jalur pipa. Air make-up digunakan

untuk menjaga neraca bahan.

Sistem tekanan balik memiliki keuntungan-keuntungan sebagai berikut:

Rancangannya sederhana dengan hanya beberapa komponen

Biaya tahapan tekanan rendah yang mahal dihindarkan.

Modalnya rendah

Kebutuhan air pendingin berkurang atau bahkan tidak ada.

Efisiensi totalnya tinggi, sebab tidak terdapat pembuangan panas ke

lingkungan yang melalui kondensor.

29

Sistim tekanan balik memiliki kerugian-kerugian sebagai berikut:

Turbin uap lebih besar untuk keluaran energi yang sama, sebab turbin ini

beroperasi pada perbedaan entalpi steam yang lebih rendah.

Laju alir massa steam yang menuju turbin tergantung pada beban termis.

Sebagai akibatnya, listrik yang dihasilkan oleh steam dikendalikan oleh

beban panas, yang menghasilkan sedikit atau tidak ada fleksibilitas pada

penyesuaian langsung keluaran listrik terhadap beban listrik. Oleh karena

itu, terdapat kebutuhan bagi hubungan dua arah jaringan listrik untuk

pembelian listrik tambahan atau penjualan listrik berlebih yang

dihasilkan.

3.2.2 Ekstraksi Kondensasi Turbin Uap

Pada sisitim ini, steam untuk beban panas diperoleh dengan cara

ekstraksi dari satu atau lebih tahap intermediate pada tekanan dan suhu yang

sesuai. Steam yang tersisa dibuang ke tekanan kondensor, yang besarnya 0,05

bar dengan suhu sekitar 33 C, sehingga tidak memungkinkan untuk

dimanfaatkan karena suhunya sangat rendah. Sebagai akibatnya, steam ini

dibuang ke atmosfir. Jika dibandingkan dengan sistim tekanan balik, turbin jenis

kondensasi memiliki biaya investasi yang lebih tinggi dan, umumnya, efisiensi

totalnya lebih rendah. Namun demikian, untuk tingkatan tertentu, turbin ini

dapat mengendalikan energy listrik yang tidak tergantung pada beban panas

dengan cara pengaturan laju alir steam yang tepat melalui turbin.

30

3.3 Turbin Gas Sistem Kogenerasi

Sistem turbin gas beroperasi pada siklus termodinamika yang dikenal

dengan siklus Brayton. Pada siklus Brayton, udara atmosfir dikompresi,

dipanaskan, diekspansikan, dengan kemudian berlebih yang dihasilkan oleh

turbin atau ekspander yang dipakai oleh kompresor digunakan untuk

pembangkitan energi. Turbin gas sistim kogenerasi dapat menghasilkan seluruh

atau sebagian permintaan energy setempat, dan energi yang dilepas pada suhu

tinggi pada cerobong pengeluaran dapat dimanfaatkan kembali untuk berbagai

pengunaan pemanasan dan pendinginan (lihat Gambar 4). Walau gas alam sudah

hampir umum digunakan, bahan bakar lain seperti bahan bakar minyak ringan

atau diesel dapat juga dipakai. Ukuran turbin gas yang digunakan bervariasi dari

beberapa MW hingga sekitar 100 MW. Turbin gas kogenerasi memiliki

pengalaman perkembangan yang tercepat akhir-akhir ini karena besarnya

ketersediaan gas alam, kemajuan teknologi yang cepat, penurunan biaya

Pemasangan yang cukup berarti, dan kinerja lingkungan yang lebih baik.

Selanjutnya, masa persiapan untuk perkembangan suatu proyek lebih pendek

dan peralatan dapat dikirim dengan cara modul. Turbin gas memiliki waktu start-

up yang pendek dan memberi fleksibilitas operasi yang berubah-ubah. Walau

turbin tersebut memiliki panas rendah terhadap efisiensi energi, panas yang

dapat dimanfaatkan kembali pada suhu tinggi lebih banyak. Jika keluaran panas

kurang dari yang diperlukan oleh pengguna, maka memungkinkan untuk memiliki

pembakaran tambahan gas alam dengan cara mencampurkan bahan bakar

tambahan terhadap gas buang yang masih kaya dengan oksigen untuk

meningkatkan keluaran panas yang lebih efisien.

31

3.3.1 Turbin gas siklus terbuka sistem kogenerasi

Hampir seluruh sistim turbin gas yang tersedia saat ini, pada berbagai

sektor penggunaan, beroperasi pada siklus Brayton terbuka (juga dikenal dengan

siklus Joule bila ketidak dapat baliknya diabaikan) dimana kompresor mengambil

udara dari atmosfir dan membawanya pada tekanan yang lebih tinggi ke

pembakar. Suhu udara juga meningkat karena kompresi. Unit yang lebih tua dan

lebih kecil beroperasi pada perbandingan tekanan sekitar 15:1, sementara unit

yang lebih baru dan lebih besar beroperasi pada perbandingan tekanan

mendekati 30:1.

Udara dikirimkan melalui sebuah diffuser ke ruang pembakaran yang

bertekanan konstan, dimana bahan bakar diinjeksi dan dibakar. Diffuser

menurunkan kecepatan udara ke nilai yang dapat diterima dalam pembakar.

Terdapat penurunan tekanan/ pressure drop di dalam pembakar sekitar 1,2%.

Pembakaran berlangsung dengan udara berlebih. Gas buang keluar pembakar

pada suhu tinggi dengan konsentrasi oksigen sampai 15-16%. Semakin tinggi

suhu pada siklus ini, akan semakin tinggi efisiensi siklusnya. Batas atasnya

32

ditentukan daya tahan material turbin terhadap suhu, juga oleh efisiensi sudu-

sudu pendingin. Batasan suhu pada teknologi terbaru adalah sekitar 1300C. Gas

buang yang bersuhu dan bertekanan tinggi ini menuju turbin gas menghasilkan

kerja mekanis untuk menggerakan kompresor dan beban (generator listrik). Gas

buang meninggalkan turbin pada suhu yang cukup besar (450-600 C), yang ideal

untuk dimanfaatkan kembali panas yang bersuhu tinggi. Untuk pemanfaatan

yang lebih efisien, dipengaruhi oleh boiler pemanfat kembali panas yang

bertekanan tunggal atau ganda. Steam yang dihasilkan dapat memiliki tekanan

dan suhu yang tinggi, yang menjadikannya cocok tidak hanya untuk proses

termal saja namun juga untuk menggerakkan turbin uap sehingga menghasilkan

energi tambahan.

3.3.2 Sistem kogenerasi turbin gas siklus tertutup

Dalam sistim siklus tertutup, fluida kerja (biasanya gas helium atau udara)

bersirkulasi dalam suatu sirkuit tertutup. Fluida ini dipanaskan dalam suatu

penukar panas sebelum masuk menuju turbin, dan didinginkan setelah keluar

turbin dan melepaskan panas yang berguna. Sehingga maka fluida kerjanya

bersih dan tidak menyebabkan korosi ataupun erosi.

Sumber panas dapat berasal dari pembakaran eksternal berbagai bahan

bakar. Juga dapat digunakan energi nuklir atau energi matahari.

3.4 Sistim Kogenerasi Mesin Reciprocating

Mesin-mesin reciprocating cocok untuk berbagai penggunaan pembangkitan

yang terdistribusi, industri, komesial, dan fasilitas institusional untuk

pembangkitan daya dan CHP. Mesin reciprocating mudah menyalakannya,

mengikuti beban dengan baik, memiliki efisiensi beban sebagian yang bagus, dan

umumnya memiliki kehandalan yang tinggi. Dalam beberapa kasus, unit mesin

multiple reciprocating meningkatkan kapasitas total. Mesin reciprocating

memiliki efisiensi listrik lebih tinggi dibanding turbin gas dengan ukuran yang

33

sebanding, dengan demikian merendahkan biaya operasi yang berhubungan

dengan bahan bakar. Disamping itu, biaya awal genset mesin reciprocating

umumnya lebih rendah dari genset turbin gas hingga ukuran 3-5 MW. Biaya

perawatan mesin reciprocating umumnya lebih tinggi dari turbin gas, namun

perawatan kadang dapat ditangani oleh karyawan setempat atau disediakan oleh

organisasi layanan setempat.

Potensi penerapan pembangkitan yang terdistribusi untuk mesin

reciprocating terdiri dari standby, pemangkasan beban puncak, penyangga grid,

dan penerapan CHP dimana diperlukan air panas, steam tekanan rendah, atau

limbah absorpsi panas pembakaran pada pendingin. Mesin reciprocating juga

digunakan secara luas sebagai penggerak mekanik langsung dalam berbagai

penerapan seperti pompa air, kompresi udara dan gas dan pendinginan.

Gambar 3.2.1 : Sistim Kogenerasi Mesin Reciprocating (UNESCAP, 2000)

Sementara penggunaan mesin reciprocating tumbuh di berbagai penerapan

pembangkitan yang terdistribusi, penerapan pembangkitan yang paling umum di

lokasi untuk mesin SI gas alam secara tradisional adalah CHP, dan kecenderungan

ini nampaknya akan berlanjut terus. Segi ekonomi dari mesin gas alam pada

penerapan pemangkitan di tempat diperbaiki dengan penggunaan energi panas

34

yang efektif dari energi panas yang terkandung dalam sistim gas buang dan

pendinginan, yang biasanya sebesar 60 hingga 70% dari energi bahan bakar

masuk. Terdapat empat sumber limbah panas yang dapat digunakan dari mesin

reciprocating: gas buang, air pendingin jaket mesin, air pendingin minyak

pelumas, dan pendingin turbocharger. Panas yang termanfaatkan umumnya

dalam bentuk air panas atau steam tekanan rendah (

35

Koefisien perpindahan

panasnya baik

Koefisiennya

menengah

Koefisiennya relatif buruk

Diperlukan tekanan

tinggi

untuk suhu yang tinggi

Diperlukan tekanan

tinggi untuk

suhu yang tinggi

Hanya diperlukan tekanan

rendah untuk mendapatkan

suhu

tinggi

Tidak diperlukan pompa

sirkulasi

Pipa-pipanya kecil

Diperlukan pompa

sirkulasi

Pipa-pipanya besar

Diperlukan pompa sirkulasi

Pipa-pipanya besar

Mudah untuk

mengendalikan dengan

kran

dua arah

Lebih rumit

mengendalikan

diperlukan kran tiga

arah atau

kran tekanan

diferensial

Lebih rumit mengendalikan

diperlukan kran tiga arah

atau

kran tekanan diferensial

Penurunan suhunya

mudah

dilakukan melalui kran

penurun suhu

Penurunan suhunya

lebih sulit

Penurunan suhunya lebih

sulit

Diperlukan steam traps Tidak diperlukan

steam traps

Tidak diperlukan steam

traps

Terdapat kondensat yang

harus ditangani

Tersedia flash steam

Tidak ada

penanganan

kondensat

Tidak ada flash

steam

Tidak ada penanganan

kondensat

Tidak ada flash steam

Perlu blowdown boiler Tidak perlu

blowdown

Tidak perlu blowdown

Diperlukan pengolahan Sedikit terjadi korosi Korosi diabaikan

36

air

untuk mencegah korosi

Diperlukan jaringan

pemipaan yang baik

Media yang dicari,

pengelasan dan

penyambungan

Media yang sangat dicari,

pengelasan dan

penyambungan

3.5 Klasifikasi Lain Sistim Kogenerasi

Sistim kogenerasi biasanya diklasifikasikan menurut urutan penggunaan

energi dan skema operasi yang diambil. Pada sistim kogenerasi dasar ini dapat

diklasifikasikan sebagai siklus atas atau bawah.

3.5.1 Siklus Atas

Dalam siklus atas, bahan bakar yang dipasok digunakan untuk

memproduksi daya terlebih dahulu dan kemudian energi panas, yang merupakan

produk samping siklus dan digunakan untuk memenuhi panas proses atau

permintaan panas lainnya. Kogenerasi siklus atas digunakan secara luas dan

merupakan metode kogenerasi yang paling populer.

Tabel 3.3.1. Empat jenis sistim kogenerasi siklus atas (gambar dari Departement

Energi, Australia)

37

a. Sistim atas siklus kombinasi

Sebuah turbin gas atau mesin diesel memproduksi listrik atau daya mekanis

diikuti oleh boiler pemanfaat panas untuk menghasilkan steam untuk

menggerakan turbin uap sekunder.

b. Sistim atas turbin steam

Jenis kedua dari sistim membakar bahan bakar (jenis apapun) untuk

menghasilkan steam tekanan tinggi yang kemudian melewati turbin uap

untuk menghasilkan daya dengan buangan steam dari proses yang bertekanan

rendah.

c. Sistim atas pemanfaatan kembali panas

Jenis ini memanfaatkan panas yang diambil dari buangan mesin dan/atau jaket

sistim pendingin yang mengalir menuju boiler pemanfaat panas,

dimana panas ini diubah menjadi steam untuk proses/air

panas untuk penggunaan lebih lanjut.

38

d. Sistim atas turbin gas

Turbin gas alam menggerakan sebuah generator. Gas buang mengalir ke

boiler pemanfaat panas yang membuat steam dan panas untuk proses.

3.5.2 Siklus bawah

Dalam siklus bawah, bahan bakar primer memproduksi energi panas suhu

tinggi dan panas yang keluar dari proses digunakan untuk membangkitkan daya

melalui boiler pemanfaat kembali dan sebuah generator turbin. Siklus bawah

cocok untuk proses manufakturing yang memerlukan panas pada suhu tinggi

dalam tungku dan kiln, yang membuang panas pada suhu tinggi. Areal

penerapannya termasuk industri semen, baja, keramik, gas, dan petrokimia.

Plant siklus bawah kurang umum daripada siklus atas. Gambar 9

menggambarkan siklus bawah dimana bahan bakar dibakar dalam furnace untuk

menghasilkan rutile sintetik. Limbah gas yang keluar dari furnace digunakan

dalam boiler untuk menghasilkan steam, yang menggerakan turbin ntuk

menghasilkan listrik.

Gambar 3.3.1, Sistim kogenerasi siklus bawah (Biro Efisiensi Energi, 2004)