Upload
doanbao
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ANALISA TERMOEKONOMI PADA SISTEM KOMBINASI TURBIN GAS UAPSISTEM KOMBINASI TURBIN GAS – UAP
PLTGU PT PJB UNIT PEMBANGKITAN GRESIKGRESIK
IKA SHANTI B 2408100020IKA SHANTI B 2408100020
Pembimbing : Dr. GUNAWAN NUGROHO., ST. MTI SARWONO MMIr. SARWONO.,MM
LATAR BELAKANG
INDONESIAKONSUMSI ENERGI INDUSTRI 40 84% INDONESIA
BOROS ENERGI
INDUSTRI 40,84% DARI TOTAL KONSUMSI
38 47% DARI (Elastisitas energi 1,84)
38,47% DARI SEKTOR GAS
RUMUSAN MASALAH
Dugaan bahwa sistem pembangkitan memberikanDugaan bahwa sistem pembangkitan memberikanperan dalam pemborosan penggunaan energidalam prosesnya karena adanya kemungkinanpenggunaan gas alam sebagai bahan bakarnyadan adanya pembuangan gas buang ke atmosfer.
TUJUANTUJUAN
Mengidentifikasi lokasi di mana eksergi terbuangMengidentifikasi lokasi di mana eksergi terbuangatau hilang yang bisa mengurangi performansidari sistem turbin gas - uap dan komponen –komponennya
BATASAN MASALAH
Objek penelitian adalah sistem turbin gas - uap yangada di unit PLTGU PT. PJB UP Gresik dengan kombinasioperasi 1 – 1 – 1
Data ekonomi berdasarkan jurnal dari H.Y Kwak et alData ekonomi berdasarkan jurnal dari H.Y Kwak et alberjudul “Exergetic and thermoeconomic analysis ofpower plants”
Data harga bahan bakar gas alam yang diasumsikan Data harga bahan bakar gas alam yang diasumsikansama seperti harga gas alam di Amerika Serikat sebesar$2,27 per MMBtu atau setara dengan Rp 72,00/kWh[12][12].
Data harga listrik yang digunakan untuk operasi PLTGUadalah tarif golongan I-3/TM berdasarkan PerpresN 8 t h 2011 h R 680 00/kWhNomor 8 tahun 2011 seharga Rp 680,00/kWh.
TINJAUAN PUSTAKA
SIKLUS RANKINE
SIKLUS BRAYTON
SIKLUS BRAYTON
12 : kompresi di kompresor
23 : pembakaran di ruang bakar23 : pembakaran di ruang bakar
34 : ekspansi di turbin
41 : proses pembuangan gas 41 : proses pembuangan gas
SIKLUS RANKINES US
12 : ekspansi isentropik pada turbinp p p 23 : proses kondensasi pada kondensor 34 : kompresi isentropik pada pompa 41 : cairan terkompresi diubah menjadi uap jenuh 41 : cairan terkompresi diubah menjadi uap jenuh
pada boiler
EKSERGI
Definisi : kerja maksimum yang diberikan oleh sistem karenamengalami proses reversibilitas dari keadaan awaltertentu ke keadaan setimbang dengan lingkungan(dead state)Ek i tid k b if t k k l Eksergi tidak bersifat kekal
SPECIFIC EXERGY COSTING
Kesetimbangan biayag yJumlahan biaya aliran eksergi keluar sama denganjumlahan biaya aliran eksergi masuk ditambah biayakapital
Setiap aliran eksergi memiliki harga rata – rata per it k iunit eksergi.
METODOLOGI
Mulai
Menghitung eksergi pada setiap state
Menghitung pemusnahan eksergi di setiap komponen
Memasukkan variabelinput
Menghitung laju massa bahan bakarMenghitung prosentase pemusnahan eksergi
di setiap komponen
Menghitung efisiensi eksergetikmasing – masing komponen
Menghitung entalpi (h) dan entropi (s) setiap state
h ≠ null
Menghitung laju massa bahan bakar
Menghitung efisiensi eksergetik sistem
Menghitung rasio udara terhadap bahan bakar
Menghitung kerja pada kompresor, turbin gas, HP steam turbin, LP steam t bi CEP LP BFP d HP BFP
s ≠ null
Aturbin, pompa CEP, pompa LP BFP, dan pompa HP BFP
ANALISA EKSERGIANALISA EKSERGI
A
Menghitung harga spesifik aliransetiap state (c)
c ≠ null
Menghitung kerugian eksergiberdasarkan ekonomi
Menghitung faktor f
Selesai
ANALISA EKONOMIANALISA EKONOMI
METODOLOGI
MEETODDOLOGI
Skema combined cycle
METODOLOGI
Mulai
Menghitung eksergi pada setiap state
Menghitung pemusnahan eksergi di setiap komponen
Memasukkan variabelinput
Menghitung laju massa bahan bakarMenghitung prosentase pemusnahan eksergi
di setiap komponen
Menghitung efisiensi eksergetikmasing – masing komponen
Menghitung entalpi (h) dan entropi (s) setiap state
h ≠ null
Menghitung laju massa bahan bakar
Menghitung efisiensi eksergetik sistem
Menghitung rasio udara terhadap bahan bakar
Menghitung kerja pada kompresor, turbin gas, HP steam turbin, LP steam t bi CEP LP BFP d HP BFP
s ≠ null
Aturbin, pompa CEP, pompa LP BFP, dan pompa HP BFP
ANALISA EKSERGIANALISA EKSERGI
Laju massa bahan bakarME
Rasio massa udara terhadap bahan bakar
ETOD Rasio massa udara terhadap bahan bakarDOL
Eksergi untuk fluida gas / udaraOGI
Eksergi untuk fluida berupa uap dan air
MEETODDOLOGI
Eksergi fuel dan produk untuk masing – masing komponen
MEETODDOLOGI
Pemusnahan eksergiME g
Pemusnahan eksergi = eksergi fuel – eksergi produkETOD Efisiensi sistem
DOLOGI
METODOLOGI
A
Menghitung harga spesifik aliransetiap state (c)
c ≠ null
Menghitung kerugian eksergiberdasarkan ekonomi
Menghitung faktor f
Selesai
ANALISA EKONOMIANALISA EKONOMI
Kesetimbangan biaya
MEETODDOLOGI
Laju biaya tahunanME Laju biaya tahunanETOD
Indikator termoekonomi (faktor f)DOL
Jika f rendah biaya komponen rendah tetapi rugi pemusnahan
OGI Jika f rendah biaya komponen rendah tetapi rugi pemusnahan
exergi tinggi
Jika f tinggi biaya komponen tinggi tetapi rugi pemusnahan exergirendahrendah
HASIL DAN PEMBAHASAN
ANALISAANALISA EKSERGIEKSERGI
HA
Data bahan bakarKeterangan Nilai Satuan
ASIL Keterangan Nilai Satuan
Debit bahan bakar 29,3 kNm3/h
Specific gravity 0,6668
Massa jenis udara 1,29 Kg/m3
L
&
Rasio udara terhadap bahan bakar adalah 44,38PEMBAHHASAAN Data Perhitungan
Grafik Pemusnahan EksergiHAASIL
Pemusnahan Eksergi KomponenL
&120140160180200
nah
(MW
)
PE 40
6080
100120
kser
gi m
usn
MBAH
020E
HASAAN
Komponen PemusnahanEksergi (MW)
ProsentasePemusnahan (%)
EfisiensiEksergetik (%)g ( ) ( ) g ( )
Kompresor 11,525 2,86 90,55Combustion chamber 183,187 45,49 61,15Turbin gas 127,265 31,61 55,86
HRSG 15,150 3,76 74,53
HP steam turbin 0,081 0,02 99,87
LP steam turbin 0,679 0,17 99,09
Kondensor 31,562 7,84 37,93
Pompa CEP 3,601 0,89 85,27
Deaerator 5,449 1,35 73,30
Pompa LP BFP 2,752 0,68 65,43
Pompa HP BFP 21,410 5,32 54,51
Jumlah 304,939
Efisiensi sistem = 21,48 %
HASIL DAN PEMBAHASAN
ANALISAANALISA EKONOMIEKONOMI
Harga spesifik aliranHAASIL
State Jenis Fluida (Rp/jam) c (Rp/MJ)
1 Udara 0 0,00L
&
2 Udara bertekanan 84.035.452,23 211,453 Metana 25.996.572 20,004 Gas 110.089.530,7 106,105 Gas 24.295.026,54 106,10
PE
6 Gas 0 0,007 Feedwater bertekanan rendah 13.242.780,06 706,268 Feedwater bertekanan tinggi 53.975.395,32 584,299 Air kondensat 42 568 705 55 543 58M
BAH
9 Air kondensat 42.568.705,55 543,5810 Air kondensat 41.690.263,93 543,5811 Uap bertekanan rendah 171.857.892,30 3.639,4512 Uap bertekanan tinggi 182.454.439,20 762,57
U b k i iHASA
13 Uap bertekanan tinggi 181.617.411,70 762,5714 Uap 38.511.886,32 202,4715 Air kondensat 38.630.101,30 543,5816 Air laut 0 0,00A
N17 Air laut 0 0,0018 Feedwater 10.486.730,73 741,5419 Feedwater 29.456.973,81 741,54
Kerugian akibat pemusnahan eksergiHAASIL 70,000,000.00
Kerugian akibat pemusnahan eksergiL
&40,000,000.00
50,000,000.00
60,000,000.00
Rp/
jam
)
PE
10 000 000 00
20,000,000.00
30,000,000.00
, ,
Ker
ugia
n ( R
MBAH
0.00
10,000,000.00
HASA
Komponen dalam PLTGU
AN
No Komponen Kerugian, No. Komponen (Rp/jam)
1. Kompresor 7.836.698,762. Combustion chamber 2.690.194,392.690.194,393. Turbin gas 1.375.436,644. HRSG 1.051.373,845. HP steam turbine 58 776 665 7358.776.665,736. LP steam turbine 52.415.372,277. Kondensor 6.006.313,438 Pompa CEP8. Pompa CEP 2.624.657,599. Deaerator 41.897.287,71
10. Pompa LP BFP 4.573.856,2411. Pompa HP BFP 24.544.662,71
HA
No. Komponen Faktor f1. Kompresor 0,126186
ASIL p ,
2. Combustion chamber 0,0240823. Turbin gas 0,3939544 HRSG 0 341056
L
&4. HRSG 0,3410565. HP steam turbine 0,0061926. LP steam turbine 0,006938
PE
7. Kondensor 0,0772478. Pompa CEP 0,0022819. Deaerator 0
MBAH 9. Deaerator 0
10. Pompa LP BFP 0,00299311. Pompa HP BFP 0,000559
HASAAN Kalkulator
KESIMPULAN DAN SARAN
Analisa eksergi meghasilkan combustion chamber menjadilokasi di mana terjadi pemusnahan eksergi terbesar yaitulokasi di mana terjadi pemusnahan eksergi terbesar yaitu45,49%.
Berdasarkan analisa ekonomi, HP steam turbine adalahlokasi di mana kerugian eksergi terbesar dalam bentuklokasi di mana kerugian eksergi terbesar dalam bentukekonomi terjadi. Perbedaan hasil dari analisa ekonomi dananalisa eksergi ini dikarenakan dalam analisa ekonomi hargasetiap fluida yang mengalir dipertimbangkan di mana uapsetiap fluida yang mengalir dipertimbangkan di mana uapmemiliki harga satuan lebih besar dibandingkan denganbahan bakar dan gas.
Analisa efisiensi didapatkan efisiensi sistem sebesar 21 48% Analisa efisiensi didapatkan efisiensi sistem sebesar 21,48%. Alternatif untuk mengurangi kerugian akibat pemusnahan
eksergi dilakukan dengan pemeriksaan secarati i t d ti k d hrutin, maintenance dan penggantian komponen yang sudah
tidak bekerja dengan baik.
KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian lebih lanjut sangat diharapkan denganPenelitian lebih lanjut sangat diharapkan denganmempertimbangkan komposisi udara dalampembakaran dan hasil pembakaran sehingga hasil yangdid tk k l bih k t dib di k ddidapatkan akan lebih akurat dibandingkan denganperhitungan udara yang diasumsikan sebagai udaraideal. Selain itu, penelitian lebih lanjut juga bisa, p j j gdilakukan dengan kombinasi operasi PLTGU 3 – 3 – 1(3 turbin gas, 3 HRSG, dan 1 turbin uap) sehingga bisadiketahui perbedaanya dengan operasi 1 1 1 (1diketahui perbedaanya dengan operasi 1 – 1 – 1 (1turbin gas, 1 HRSG, dan 1 turbin uap).
Untuk perusahaan adalah hendaknya dilakukanUntuk perusahaan adalah hendaknya dilakukanpemeriksaan rutin tiap komponen dalam sistem.