I. LATAR BELAKANG MASALAH

Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dunia, kebutuhan manusia yang

harus dipenuhi secara global juga meningkat termasuk kebutuhan akan energi.

Kemajuan dibidang teknologi juga menuntut tersedianya energi yang

berkesinambungan, misalnya kebutuhan listrik. Pada kenyataanya semua energi yang

kita gunakan dimuka bumi ini berasal dari matahari. Batubara yang kita bakar, bensin

yang kita gunakan untuk kendaraan, angin yang berhembus melintasi negara, hujan

yang turun membasahi bumi semua melepaskan energi. Batubara atau bahan bakar

minyak berasal dari tumbuhan, tanaman atau organisme yang membusuk. Tanaman

pada dasarnya tumbuh pada bumi dan menyimpan energi yang diperoleh dari

matahari. Dengan berlalunya waktu dimana tanaman ini tertimbun namun tetap

menyimpan energinya. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan

pembangkit listrik tenaga termal yang banyak digunakan, karena efisiensinya baik

sehingga menghasilkan energi listrik yang ekonomis. Oleh karena itu perlu adanya

pengkajian tentang PLTU yang selama ini menjadi salah satu pembangkit listrik

andalan di indonesia. Taufik dan Wisnu (2010 : I-1).

Prinsip kerja dari PLTU adalah mengubah energi thermal yang dimiliki oleh uap

(steam) menjadi energi listrik, melalui pememanfaatan air laut untuk menghasilkan

steam bertekanan yang akan digunakan sebagai penggerak generator untuk

menghasilkan listrik dengan media turbin untuk mengubah energi thermal menjadi

energi mekanik.

Gambar 1. Konversi Energi di PLTU

Sumber: Suryalaya, PT PLN (Persero) PUSDIKLAT (2010:4)

Komponen-komponen utama dari PLTU antara lain

coal handling system,

pulverizer,

air preheater,

boiler,

condensate,

pompa,

electrostatic presipitator,

turbin dan

generator.

1.1. PULVERIZER

Pulverizer berfungsi untuk menggiling bongkahan batubara menjadi serbuk halus,

agar lebih mudah bercampur dengan udara pembakaran didalam ketel/boiler sehingga

proses pembakaran sempurna akan berlangsung lebih cepat. Selain itu juga pulverizer

berfungsi sebagai pengering batu bara dengan cara dihembuskan udara dengan

temperature tertentu yang akan mengeringkan batu bara serta mengirim batu bara

menuju ruang bakar. Jadi proses yang terjadi pada pulverizer itu mengaitkan ketiga

unsur yaitu, panas, bahan bakar dan udara. Oleh sebab itu pulverizer sangat rentan

berpotensi terjadi kebakaran bahkan ledakan ini yang akan menyebabkan keamanan

serta kenyamanan orang bekerja akan terganggu dan juga bisa berakibat fatal terhadap

suplai listrik yang dihasilkan karena pulverizer merupakan alat penting pada PLTU,

serta bisa berakibat naiknya biaya perbaikan dan perawatan equiment tersebut.

Adapun spesifikasi pulverizer yang digunakan oleh PT. Cirebon Power Services

adalah sebagai berikut

Tabel 1. Spesifikasi Pulverizer

Type : Vertical (Bowl & Roller)

Model : XHP 1163

Maker : Doosan

Capacity : 86.6 ton/hr at design coal

Fineness : Above 70% thru 200 mesh screen

Motor Power : 790 kw

Classifier : Static Type

Journal Loading : Spring

Gear Box : Bevel, Planetary & Sun Gear

Discharge Valve : Knife Gate

Pyrite Hopper : Water Eject

PT. Cirebon Power Services mempunyai 6 pulverizer dengan kapasitas masing-

masing 20% yang berfungsi dijalankan bergantian sesuai jadwal dan juga berfungsi

untuk meminimalisir unit/plant shutdown akibat jadwal perbaikan equipment yang

dilakukan.

1.2. Main Komponen

Pulverizer terdiri dari beberapa main komponen. Adapun main komponen

tersebut adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Main Komponen Pulverizer

Sumber: Doosan (2010:6)

1. PC PIPE

Berfungsi sebagai sebagai pipa keluar (outlet) setelah batu bara dihaluskan

didalam pulverizer yang menuju tiap burner.

2. Raw Coal Feed Pipe

Berfungsi sebagai pipa masuk batu bara dari coal feeder yang akan

digerus oleh pulverizer.

3. Discharge Valve

Valve ini berjumlah empat yang ditempatkan pada pipa saluran keluaran

Pulverizer yang berfungsi untuk mengisolasi pulverizer dari furnance atau

ruang bakar pada saat unit sedang beroperasi dan juga berfungsi untuk

mengisolasi ketika sedang dilakukan perbaikan pada pulverizer pada saat

keadaan unit beroperasi.

4. Classifier

Mekanisme yang berfungsi untuk menyaring outlet pulverizer menjadi

200 mesh atau sesuai desain yang diinginkan berdasarkan kemampuan

pulverizer.

5. Separator Top

Berfungsi sebagai tumpuan dimana diletakkannya pipa masuk serta pipa

keluar.

6. Journal Loading System

Sistem yang berfungsi untuk menumpu grinder pulverizer serta berfungsi

untuk mengatur ketinggian/jarak antara grinder (roller) dan bowl yang

berjumlah 3 buah.

7. Roller

Berfungsi sebagai grinder agar batu bara menjadi halus tetapi komponen

ini tidak berputar akibat penggerak hanya sebagai follower akibat gesekan

antara batubara dan grinding table yang berputar.

8. Grinding table

Adalah equipment yang berfungsi untuk menghaluskan batubara dengan

cara diputar oleh motor yang akan bergesekan dengan batubara dan roller.

9. Vane Wheel Assembly

Mekanisme yang berfungsi untuk mengatur flow primary air fan yang

masuk ke grinding table dengan mendistribusikan udara transport

langsung ke bowl dan inner cone/separator body.

10. Bowl Hub

Berfungsi sebagai penghubung bowl dengan motor penggerak.

11. Scraper

Berfungsi untuk menyapu reject coal yang turun dari proses pulverizer

menuju pyrite hoper.

12. Planetary Gear box

Sistem yang berfungsi untuk memperkuat torsi motor untuk memutar

pulverizer juga berfungsi mengubah putaran dari horizontal menjadi

vertikal.

1.3. Sistem Operasi

Untuk sistem kerja atau operasi pulverizer adalah sebagai berikut:

Gambar 2. Flow Proses Operasi

1. Raw Coal Input

Pertama batu bara masuk melalui pipa inlet yang diatur rate kecepatannya oleh

coal feeder

2. Grinding

Grinding adalah proses dimana batubara yang dimasukkan kedalam pulverizer

kemudian digerus atau dihaluskan sesuai dengan desain classifier. Grinding

dilakukan oleh roller dan grinding table yang digerakkan oleh motor.

3. Drying-Transporting

Proses pengeringan batubar dengan cara dihembuskan udara dengan temperature

tertentu selain proses pengeringan drying juga berfungsi sebagai udara transport

agar batubara yang sudah digerus dan ukurannya sesuai dengan desain classifier

bisa dikirm ke furnance untuk dibakar. Adapun sumber udara yang dipakai

sebagai drying dan transport batu bara berasal dari primary air fan.

4. Classifying

Mekanisme pemilihan atau seperti penyaringan agar batu bara yang sudah halus

yang sesuai dengan desain yang bisa melewati saringan tersebut dan akan lansug

dialirkan ke ruang bakar/furnance.

Gambar 3. Overview sistem operasi pulverizer sistem

Sumber: Doosan (2010:3)Gambar diatas merupakan overview pada pulverizer sistem dengan sistem

penunjangnya seperti:

1. Coal bunker, tempat untuk menampung batubara sebelum digerus di

pulverizer.

2. Coal knife gate valve, berfungsi untuk meng-isolasi batu bara agar tidak

turun ke coal feeder.

3. Coal feeder, berfungsi sebagai pengatur rate atau kecepatan pulverizer.

4. Primary cold dan primary hot, berfungsi untuk transport dan drying

batubara pada pulverizer.

5. Burner, tempat pembakar batubara yang disuplai oleh pulverizer biasanya

pada burner ini ada juga mekanisme untuk mengatur proses pembakaran

berupa damper-damper yang bisa naik turun sesuai kebutuhan.

6. Furnance adalah ruang bakar yang terdiri dari pipa-pipa.

Gambar 4. Sistem Operasi batu bara

Sumber: Doosan (2010:26)Pada gambar diatas bisa dilihat batu bara yang diturun dari coal feeder kemudian

digerus di pulverizer hingga halus sesuai ukuran set classifier. Jadi hanya batubara

yang sesuai ukuran classifier yang bisa masuk ke furnance atau ruang bakar.

II. Kegagalan, analisa dan solusi awal

Permasalahan utama adalah terjadi ledakan pada pulverizer, Akibat dari adanya

tiga elemen (fire triangle) yaitu bahan bakar, panas, dan oksigen pada proses operasi

pulverizer yang akan menghasilkan api akibat dari penggunaan kadar atau konsentrasi

dari ketiga elemen tersebut digunakan secara tidak tepat. Tetapi resiko dan bahaya

dalam sistem kerja operasi tidak itu saja juga melibatkan explosion pentagon yaitu

bahan bakar, panas, oksigen, kurungan atau bekerja dalam ruangan dan suspension

bahan bakar. Jika kelima elemen tersebut muncul dengan waktu bersamaan maka bisa

mengakibatkan ledakan. Oleh karena itu pengaturan fire triangle dan explosion

pentagon harus dilakukan dengan cara yang tepat agar ledakan dan api tidak akan

muncul. Dibalik itu semua pulverizer masih menjadi pilihan utama untuk

mempermudah pembakaran batubara di furnace atau ruang bakar untuk mendapatkan

effisiensi yang tinggi.

Pada PLTU berbahan bakar batubara sudah menjadi mandatory bahwa pulverizer

menjadi equipment utama untuk menunjang proses operasi dari pembangkit tersebut.

Ledakan pada pulverizer di PT. Cirebon Power Services sudah terjadi 3 kali ini

berlangsung ketika proses shutdown dan changeover pulverizer.

Ducting Primary air fan menuju

pulverizer disekitar venturi

Bagian Bawah

Bagian atas

Flexible joint antara Pulverizer dan

pulverizer

Ducting Primary Air Fan sebelum

VenturiBarigade scafolding yang rusak akibat

ledakan dari pulverizer

Tabel 2. Foto-foto ledakan Puverizer

Ledakan yang terjadi di pulverizer mengakibatkan ducting dari primary air

menjadi terdeformasi bahkan rusak yang menyebabkan unit harus shutdown untuk

melakukan perbaikan. Ini yang akan mengakibatkan keandalan serta efisiensi dari unit

akan terganggu akibat dari banyakny perbaikan yang dilakukan pada ducting tersebut

karena kegagalan yang terjadi pada pulverizer.

Fenomena yang terjadi pada pulverizer ini sangat membahayakan bagi orang

yang bekerja pada pulverizer dan disekitar pulverizer dan bisa mengakibatkan

kecelakaan kerja bahkan kematian.

Permasalahan ini bisa saja diakibatkan oleh:

a. Ledakan terjadi akibat fuel ratio yang beroperasi di dalam ambang aman.

b. Primary air dengan set point temperature terlalu tinggi.

c. Adanya percikan atau bunga api yang terjadi pada proses operasi

pulverizer yang mengakibatkan munculnya api kemudian di susul dengan

ledakan

2.1. Fungsi bagian sistem

Beberapa fungsi utama dan fungsi bagian pada pulverizer sistem:

a. Unit load master

Unit load master berfungsi sebagai controller yang berfungsi untuk

menaikan load yang akan berpengaruh terhadap boiler master dan turbin

master.

b. Boiler master

Controller yang berfungsi untuk mengatur 3 element yaitu feedwater

demand, total air flow demand dan fuel demand

c. Load cell Feeder

Berfungsi untuk mengatur speed rate kecepatan pulverizer menggerus

batu bara dengan satuan Ton per Hour. Load cell mendapatkan inputan

dari boiler master, unit load master serta bisa di input secara manual.

Gambar 5. Load Cell

d. Cold Primary Air Gate

Berfungsi untuk mengisolasi cold primary air agar tidak bisa mengalir ke

pulverizer.

e. Hot Primary Air Gate

Berfungsi untuk mengisolasi hot primary air agar tidak bisa mengalir ke

pulverizer.

f. Cold primary air damper

Berfungsi sebagai pengatur debit untuk cold primary air yang masuk ke

pulverizer dan mengacu kepada temperature inlet dari primary air.

g. Hot Primary air damper

Berfungsi sebagai pengatur debit untuk hot primary air yang masuk ke

dalam pulverizer dan mengacu kepada debit masuk primary air serta

kompensasi dari cold primary air yang berfungsi mengatur temperature

inlet.

h. Inerting sistem

Berfungsi sebagai proteksi pada saat terjadi kebakaran yang mengacu

kepada outlet temperature yang tinggi dan juga berfungsi sebagai sistem

transport coal sisa menuju furnance. Media inerting menggunakan steam

bertekanan 20 kg/cm2 dengan temperature 265 0C. Inerting sistem

dioperasikan dalam mode auto atau mode manual.

2.2. Alternatif solusi penanggulangan

a. Mengatur fuel ratio pada controller boiler master mengacu kepada data

aktual operasi yang diambil ketika ledakan terjadi.

b. Menurunkan set point inlet primary air agar temperature di pulverizer

tidak terlalu tinggi.

c. Mengatur komposisi transport sistem, yang terdiri dari damper cold air

dan inerting sistem meliputi debit, temperatur dan tekanan.

d. Memeriksa clearance antara roller dan grinding table.

e. Mengatur speed rate feeder ketika akan proses shutdown.

f. Transport pyrite hopper secara berkala agar tidak terjadi akumulasi batu

bara di pulverizer.

g. Mencegah plugging batu bara pada inlet pulverizer dengan cara

menggunakan vibrator yang bisa menggangu fuel ratio diakibatkan batu

bara yang menempel pada dinding pipa inlet karena keadaan batu bara

yang basah.

2.3. Variasi konsep

a. Konsep 1

Mengatur fuel ratio pada controller boiler master serta menurunkan set

point outlet pulverizer.

b. Konsep 2

Pada proses shutdown speed rate feeder sesuai fuel ratio yang tepat serta

dilakukan inerting sistem untuk menghindari fire triangle dan explosion

pentagon muncul pada saat bersamaan dengan kadar yang sesuai. Karena

inerting berfungsi juga sebagai pemutus ketiga element serta kelima

elemen.

c. Konsep 3

Mengatur clearance grinder dan grinding table agar tidak terjadi gesekan

yang mengakibatkan bunga api (percikan api) yang bisa mengakibatkan

ledakan, serta melakukan transport pyrite hopper secara berkala agar tidak

adanya batu bara yang terakumulasi di pulverizer karena ini bisa

mengakibatkan fuel ratio terganggu.

d. Konsep 4

Menggunakan vibrator pada inlet pulverizer dan mengatur fuel ratio sesuai

dengan data aktual.

2.4. Pemilihan konsep penanggulangan