Upload
aditia-kurniawan
View
230
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
1/23
PROPOSAL TUGAS AKHIR
DESAIN INDUCED DRAFT FANSPADA PULVERIZER COAL BOILERUNTUK
SISTEM PLTU KAPASITAS 200 MW
THE DESIGN OF INDUCED DRAFT FANS FOR PULVERIZER COAL BOILER WITH
CAPACITY 200 MW
Proposal ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
DIPLOMA IV PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
di DEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGI
ADITIA KURNIAWAN
121724002
TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
TEKNIK KONVERSI ENERGI
2016
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
2/23
ii
LEMBAR PENGESAHAN
THE DESIGN OF INDUCED DRAFT FANS FOR PULVERIZER COAL BOILER WITH
CAPACITY 200 MW
Diajukan oleh:
Aditia Kurniawan
121724002
Telah disetujui oleh:
Pembimbing 1,
Dr. Hartono Budi S, MT.
NIP. 19661107 199512 1 002Tanggal: 3 Februari 2016
Pembimbing 2,
Drs. Maridjo, MT.
NIP. 19580219 198603 1 003Tanggal: 3 Februari 2016
DESAIN INDUCED DRAFT FANSPADA PULVERIZER COAL BOILER
UNTUK SISTEM PLTU KAPASITAS 200 MW
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
3/23
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................................... ii
DAFTAR ISI ............................................................................................................................ iii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ iv
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1
I.1 Latar belakang .................................................................................................................. 1
I.2 Tujuan ............................................................................................................................... 2
I.3 Rumusan Masalah............................................................................................................. 2
I.4 Batasan Masalah ............................................................................................................... 2
I.5 Metodologi........................................................................................................................ 3
I.6 Sistematika Penulisan ....................................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI ............................................................................................................ 5
II.1 Sistem PLTU ................................................................................................................... 5
II.2Fans ................................................................................................................................. 7
II.2.1 Centrifugal Fans ...................................................................................................... 7
II.2.2Axial Fans ................................................................................................................ 9
II.3Induced Draft Fans ....................................................................................................... 12
II.3 Perancangan Induced DraftFans .................................................................................. 13
II.3.1 Penentuan Laju Massa Gas Buang ......................................................................... 13
II.3.2 Penentuan Volume Gas Buang ............................................................................... 14
II.3.3 Penentuan Kebutuhan Tekanan Statis .................................................................... 14
II.3.3 Penentuan Kebutuhan Daya Fans ........................................................................... 15
II.3.4 Penentuan Kebutuhan Daya Motor ........................................................................ 15
BAB III PERANCANGANINDUCED DRAFT FANS.......................................................... 16
III.1 Tahapan PerancanganInduced Draft Fans.................................................................. 16
III.2 Metode Analisis DesainInduced Draft Fans............................................................... 17
III.3 Rencana Anggaran Biaya ............................................................................................. 17
III.4 Rencana pengerjaan Skripsi ......................................................................................... 18
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ v
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
4/23
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Komponen Utama pada PLTU .......................................................................... 5
Gambar 2.2 Diagram T-s siklus rankine ............................................................................... 6
Gambar 2.3 Aliran Udara Centifugal Fans Jenis Backward-Inclined Fans .......................... 8
Gambar 2.4 Aliran Udara Centifugal FansJenisRadial-Tip................................................ 9
Gambar 2.5 Centifugal FansJenisForward-Curved............................................................ 9
Gambar 2.6Axial Fan JenisPropeller................................................................................ 10
Gambar 2.7 Axial Fan Jenis Tube Axial ............................................................................. 11
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
5/23
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar belakang
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, kebutuhan
masyarakat akan energi listrik menjadi sangat besar. Untuk memenuhi kebutuhan
energi listrik di Indonesia, pemerintah melalui badan usaha milik negara (BUMN)
yakni PT PLN telah mengeluarkan Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik
(RUPTL) untuk periode tahun 2015-2024. Dalam RUPTL tersebut disebutkan
bahwa tahun 2015-2019, PT PLN bersama dengan Independent Power Produsen
(IPP) dalam hal ini adalah pihak swasta akan membangun beberapa pembangkit
tenaga listrik yang terdiri atas Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Air
(PLTA), Geothermal (PLTP) serta Gas dan Uap (PLTGU) dengan kapasitas
terpasang sebesar 35.000 MW. Dari total 35.000 MW tersebut, sebagian besar akan
disuplai oleh PLTU.
PLTU merupakan pembangkit tenaga listrik yang paling komplek diantara jenis
pembangkit lainnya. PLTU terdiri atas komponen utama dan komponenBalance of
Plant (BOP) yang saling terintegrasi satu dengan yang lainnya. Komponen utama
PLTU terdiri atas boiler, turbin, generator, kondensor, dan pompa. Sedangkan
komponen BOP terdiri atas peralatan bantu seperti Coal Handling, Water
Treatment, Start Up Boiler, sistem pendinginan, sistem pelumasan dan perlatan
pembantu komponen utama. Tanpa adanya dukungan dari komponen pembantu,
suatu PLTU tidak akan mampu bekerja dengan baik.
Salah satu komponen auxiliarydari boiler yang memiliki fungsi yang sangat
penting pada suatu PLTU adalahInduced Draft Fans(ID Fan).Induced Draft Fan
adalah kipas yang digunakan untuk mengalirkan gas buang hasil pembakaran di
ruang bakar boiler menuju chimney. Induced Draf Fan bekerja untuk
mempertahankan tekanan pada furnaceboiler dibawah tekanan atmosfer dengan
cara menghisap flue-gasdan mengalirkannya untuk dibuang ke atmosfer melalui
chimneysehingga sirkulasi udara pembakaran pada boiler tetap seimbang.
Besarnya tekanan dan volume flue-gasyang dihisap oleh ID Fandiatur oleh
besarnya sudut dari blade pitch ID fan.Semakin besar bukaan sudut dari blade pitch
maka tekanan yang dihisap akan semakin besar. Selain itu, besarnya tekanan dan
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
6/23
2
laju alir massaflue-gasjuga bisa diatur melalui pengaturan putaranID fantersebut
menggunakan damperdan VFD.
Dengan pentingnya peranID fandalam sistem PLTU, maka pada skripsi kali ini
penulis akan merancangID fanuntuk PLTU dengan kapasitas 200 MW.
I.2 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai skripsi ini adalah:
1.
Mengetahui cara kerja induced draft fanpada PLTU.
2.
Mendesain induced draft fanuntuk PLTU dengan kapasitas 200 MW.
3. Mengetahui performa induced draft fanyang digunakan untuk sistem PLTU
dengan kapasitas 200 MW.
I.3 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada skripsi ini adalah:
1. Penentuan kesetimbangan massa gas buang untuk induced draft fanpada
PLTU dengan kapasitas 200 MW.
2.
Penentuan spesifikasi dari fandan motor yang digunakan untuk induced
draft fanpada PLTU dengan kapasitas 200 MW.
3. Analisis pengaruh pembeban terhadap kinerja induced draft fan untuk
PLTU dengan kapasitas 200 MW.
I.4 Batasan Masalah
1.
Perencanaan perhitungan mencakup balance massa flue-gas, spesifikasi
fan,dimensifan,pemilihan bahanfanserta gambar teknik desain induced
draft fanmenggunakan standar yang ada.
2. Perancangan ini tidak meliputi instalasi ductsuntukflue-gasyang dialirkan
oleh induced draft fan, sistem pendinginan dan sistem pengaturan laju
massaflue-gas serta analisis aliran fluida yang dihisap oleh induced draft
fan.
3.
Perencanaan perhitungan ini hanya mencakup pemilihan spesifikasi motor
penggerak fan, tidak membahas sistem kelistrikan, sistem kendali dan
sistem proteksi untuk motor penggerak.
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
7/23
3
I.5 Metodologi
1.
Studi Pustaka
Metode ini merupakan suatu metode dimana buku-buku dan internet
dijadikan sumber penunjang pembuatan skripsi, serta berbagai referensi dari
skripsi / TA tahun-tahun sebelumnya.
2. Diskusi
Metode diskusi dilakukan dengan cara tanya jawab dengan pembimbing dan
staf pengajar lainnya yang mengerti dan kompeten dibidang yang dipilih
sebagai tema skripsi.
3. Perancangan Desain Sistem PLTU
Metode ini dilakukan dengan merancang sistem PLTU kapasitas 200 MW
menggunakansoftware.Dimana di dalam softwaretersebut, dapat dilakukan
simulasi dan diketahui laju massa gas buang yang akan menjadi referensi dalam
mendesain induced draft fans.
4.
Perancangan DesainInduced Draft Fans
Proses perancangan induced draft fansdilakukan dengan menganalisis laju
massa gas buang hasil simulasi sistem PLTU pada software. Kemudian
melakukan perhitungan untuk menentukan spesifikasi induced draft fan
berdasarkan buku refesensi.
5. Pembuatan Laporan
Pembuatan laporan merupakan hasil dari perancangan desain induced draft
fansuntuk sistem PLTU 200 MW.
I.6 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUANBab ini berisi tentang latar belakang, tujuan skripsi, rumusan masalah,
batasan masalah, metode yang digunakan dalam penulisan skripsi dan
sistematika penulisan skripsi.
BAB II DASAR TEORI
Pada bab ini berisi tentang dasar-dasar teori yang berkaitan dengan tema
yang diambil oleh penulis yaitu perancangan induced draft fans, sehingga
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
8/23
4
dengan bantuan referensi tersebut penulis mampu merancang sebuah induced
draft fansuntuk PLTU kapasitas 200 MW.
BAB III PERANCANGANINDUCED DRAFT FANS
Pada bab ini berisi tentang tahapan-tahapan perancangan dari induced draft
fan. Tahapan-tahapan dimulai dari menghitung laju massa gas buang secara
stokiometrik dan termodinamika, kemudian memverifikasi dengan data hasil
simulasi menggunakan software. Selanjutnya memilih spesifikasi fans dan
motor yang cocok untuk induced draft fans tersebut.
BAB IV ANALISIS PERANCANGAN
Bab ini berisi tentang analisis-analisis dari perhitungan laju massa gas
buang yang dialirkan oleh induced draft fans. Selain itu pada bab ini juga
akan dibahas mengenai pengaruh pembebanan terhadap kinerja induced draft
fans.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil perancangan induced draft fans
untuk sistem PLTU kapasitas 200 MW, serta spesifikasifansdan motor yang
cocok.
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
9/23
5
BAB II
DASAR TEORI
II.1 Sistem PLTU
Pembangkit listrik tenaga uap atau PLTU merupakan jenis pembangkit tenaga
listrik yang paling banyak digunakan di Indonesia. Pembangkit jenis ini umumnya
digunakan untuk menopang beban-beban dasar (base load) pada jaringan
interkoneksi. PLTU terdiri atas 5 komponen utama yakni boiler, turbin, kondensor,
pompa dan generator.
Gambar 2.1 Komponen Utama pada PLTU
Sumber: Cengel. A Yunus. 2006. THERMODYNAMICS: An Engineering
Approach, FifthEdition. McGraw-Hill: New York
PLTU membangkitkan listrik dengan cara menerapkan siklus rankine yakni
siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Pada prosesnya,
pemanasan air umpan hingga menjadi uap bertekanan tinggi dilakukan di boiler.
Kemudian uap tersebut dialirkan menuju turbin untuk menggerakkan turbin yang
telah dikopel dengan generator sehingga dihasilkan listrik. Selanjutnya uap yang
telah digunakan untuk memutar turbin tersebut dikondensasikan lagi di kondensor
hingga menjadi air kondensat. Pada siklus tertutup, air kondensat ini digunakan
kembali sebagai air umpan boiler menggunakan pompa.
Berikut ini cara kerja siklus rankine menggunakan diagram T-s:
Proses 1-2, fluida dalam bentuk cair (air umpan) dipompakan dari tekanan
rendah ke tekanan tinggi. Proses ini memerlukan sedikit input energi.
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
10/23
6
Proses 2-3, Fluida cair bertekanan tinggi masuk boiler masuk dimana fluida
dipanaskan hingga menjadi uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh.
Proses 3-4, Uap jenuh bergerak menuju turbin, menghasilkan energi listrik.
Hal ini mengurangi temperatur dan tekanan uap, dan mungkin sedikit
kondensasi juga terjadi.
Proses 4-1, Uap basah memasuki kondensor dimana uap diembunkan dalam
tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh.
Gambar 2.2 Diagram T-s siklus rankine
Sumber: Cengel. A Yunus. 2006. THERMODYNAMICS: An Engineering
Approach, FifthEdition.McGraw-Hill: New York
Dalam siklus rankine ideal, pompa dan turbin adalah isentropik, yang berarti
pompa dan turbin tidak menghasilkan entropi dan memaksimalkan output kerja.
Dalam siklus rankine yang sebenarnya, kompresi oleh pompa dan ekspansi dalam
turbin tidak isentropik. Dengan kata lain, proses ini tidak bolak-balik dan entropi
meningkat selama proses. Hal ini meningkatkan tenaga yang dibutuhkan oleh
pompa dan mengurangi energi yang dihasilkan oleh turbin. Secara khusus, efisiensi
turbin akan dibatasi oleh terbentuknya titik-titik air selama ekspansi ke turbin akibat
kondensasi. Titik-titik air ini menyerang turbin, menyebabkanerosi dankorossi,
mengurangi usia turbin dan efisiensi turbin. Cara termudah dalam menangani hal
ini adalah dengan memanaskannya pada temperatur yang sangat tinggi.
http://id.wikipedia.org/wiki/Erosihttp://id.wikipedia.org/wiki/Korosihttp://id.wikipedia.org/wiki/Korosihttp://id.wikipedia.org/wiki/Erosi7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
11/23
7
II.2 Fans
Fansatau yang dikenal sebagai kipas merupakan peralatan yang sangat penting
keberadaannya bagi sebuah pembangkit tenaga listrik. Dalam suatu pembangkit
tenaga listrik, khususnya PLTU, Fans memiliki fungsi sebagai penyedia udara
untuk proses pembakaran, udara untuk membuat batu bara melayang diruang bakar
dan mengalirkan gas buang menuju chimneyuntuk menjaga keseimbangan udara
pembakaran pada boiler.
Dalam mengalirkan udara atau gas, fansmembutuhkan penggerak mula yang
berasal dari motor induksi ataupun rotating shaft lainnya yang dikopel
menggunakan beltmaupun secara langsung pada satu poros. Ketika berputar, fan
akan membangkitkan tekanan untuk melawan suatu resistance (hambatan) yang
disebabkan oleh duct(saluran udara), dampersdan komponen lainnya pada sistem
fan tersebut sehingga dapat mengalirkan udara. Besarnya laju massa udara yang
dialirkan sangat dipengaruhi oleh jenisfan,kapasitas mesin induksi yang digunakan
danfans blade.
Fansyang digunakan untuk sistem aliran udara pada pembangkit didominasi
oleh fans jenis centrifugal dan axial. Kedua jenis fan ini memiliki kapasitas,
tekanan, pengaturan sudu, tingkat ketahanan dan korosi yang berbeda.
II.2.1 Centri fugal Fans
Centrifugal fanmengalirkan udara dan gas secara tegak lurus dengan poros
kipasnya. Centrifugal fan bekerja dengan cara meningkatkan kecepatan udara
menggunakan putaran impeller, peningkatan kecepatan ini berlangsung hingga
udara tersebut menyentuh ujung bladepadafans.Kemudian setelah menyentuh
ujung blade, kecepatan udara tersebut dikonversi menjadi tekanan.Untuk keperluan industri yang menginginkanfansyang mampu menghasilkan
tekanan dan laju massa udara yang tinggi, centrifugal fans merupakan pilihan
yang baik. Selain itu centrifugal fans juga mampu bekerja dengan udara yang
memiliki temperatur yang tinggi, udara kotor dan kandungan air yang tinggi serta
mudah dalam penanganan pada materialnya. Jenis centrifugal fansyang paling
umum digunakan untuk aplikasi induced draft fansadalah:
1. Radial-Tip
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
12/23
8
Radial-tip fans digunakan pada industri karena memiliki tekanan statik yang
tinggi (up to1400 mmWC) dan bekerja blade tip speedpada tingkat medium.
Radial fans mampu bekerja pada udara dengan tingkat kontaminan yang tinggi.
Selain itu fan jenis ini juga dapat bekerja dengan baik pada kondisi udara
dengan temperature yang tinggi.
2. Forward-Curved
Sesuai dengan namanya, Forward-curved fan akan mengalirkan udara
sesuai dengan arah putarannya.Fansjenis ini digunakan pada lingkungan yang
bersih dan bekerja pada temperature yang lebih rendah. Fans ini bekerja
dengan baik pada industri yang membutuhkan tip speedyang rendah namun
memiliki kerja alju udara yang tinggi. Namun fansjenis ini memiliki efisiensi
yang rendah, selain itu pemilihan driverharus dilakukan dengan hati-hati untuk
menghindari beban lebih (overload) pada motor.
3. Backward-Inclined
Backward-inclined fanslebih efisien dibandingkan denganforward-curved
fans. Fans jenis ini jugadikenal sebagai non-overloadingfans karena bisa
beroperasi dengan baik pada saat perubahan tekanan statik tanpa menyebabkan
beban lebih (overload) pada motor. Fans dapat bekerja dengan baik dalam
mengatasi laju udara yang berubah-ubah, oleh karenanya fansjenis ini sangat
cocok untuk keperluanforced draft servicepada PLTU.
Gambar 2.3 Aliran Udara Centifugal Fans Jenis Backward-Inclined Fans
Sumber: Bleier, P Frank. 1998. Fan Handbook: Selection, Application and
Design. McGraw-Hill: New York.
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
13/23
9
Gambar 2.4 Aliran Udara Centifugal FansJenisRadial-Tip
Sumber: Bleier, P Frank. 1998.Fan Handbook: Selection, Application andDesign. McGraw-Hill: New York.
Gambar 2.5 Centifugal FansJenisForward-Curved
Sumber: Bleier, P Frank. 1998.Fan Handbook: Selection, Application and
Design. McGraw-Hill: New York.
II.2.2 Axial Fans
Axial fansmemiliki aliran udara dan gas yang paralel dengan poros kipasnya.
Axial fans banyak digunakan pada industri pesawat terbang, karena mampu
menghasilkan aerodinamika udara yang baik. Selain itu axial fans memiliki
kelebihan pada konstruksinya yang compact sehingga tidak memerlukan area
yang luas, memiliki berat yang ringan serta bila ditinjau dari segi ekonomi lebih
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
14/23
10
murah dibandingkan dengan centrifugal fan.Axial fan dikelompokkan dalam 3
jenis yakni:
1. Propeller
Propeller fansbekerja pada putaran rendah dan temperature yang sedang.
Propeller fans mampu mengatasi perubahan laju udara yang besar dengan
perubahan tekanan statik yang kecil serta dapat mengatasi besarnya volume
udara pada tekanan yang rendah. Fans jenis ini banyak digunakan di dalam
ruangan sebagai exhaustfans dan di luar ruangan untuk aplikasi udara
pendingin kondensor. Namun fans jenis ini memiliki kekurangan pada
efisiensinya yang rendah yakni berkisar 50% atau kurang.
Gambar 2.6Axial FanJenisPropeller
Sumber: Bleier, P Frank. 1998. Fan Handbook: Selection, Application and
Design. McGraw-Hill: New York.
2. Tube Axial
Tube axial fans memiliki wheel impeller dan cylindrical housing. Wheel
berputar lebih cepat daripropeller,sehingga mampu bekerja di bawah tekanan
250-400 mmWC. Fans ini juga memiliki efisiensi yang lebih baik dari
propelleryakni 65% dan banyak digunakan sebagai exhaust fans.
3. Vane Axial
Vane axial fanshampir sama dengan dengan tube axial fans, perbedaannya
terletak pada adanya penambahan guide vane yang dapat meningkatkan
efisiensi fan secara mengatur dan memperbesar laju massa udara. Hasilnya
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
15/23
11
vane axialmemiliki tekanan statik yang lebih tinggi dengan tidak tergantung
dengan tekanan statis pada saluran. Sebagian besar fans ini digunakan untuk
tekanan diatas 500 mmWC.Fansjenis ini merupakan fan yang paling efisien
diantara jenis-jenis fans lain dan mampu diaplikasikan untuk berbagai
kebutuhan.
Gambar 2.7Axial Fans Jenis Tube Axial
Sumber: Bleier, P Frank. 1998. Fan Handbook: Selection, Application and
Design. McGraw-Hill: New York.
Gambar 2.8Axial FanJenis Vane Axial
Sumber: Bleier, P Frank. 1998. Fan Handbook: Selection, Application and
Design. McGraw-Hill: New York.
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
16/23
12
II.3 I nduced Draft Fans
Induced draft fansmemegang peranan yang sangat penting bagi sebuah PLTU.
ID fans berfungsi untuk mengalirkan gas buang hasil pembakaran bahan bakar
untuk dibuang ke atmosfer agar keseimbangan udara pembakaran di furnacetetap
terjaga. ID fansberoperasi dengan menghasilkan udara dengan tekanan dibawah
tekanan atmosfer sehingga dapat gas buang ke atmosfer melalui chimney.
Pada kebanyakan instalasi, keandalan yang lebih besar diperoleh dengan cara
membagi kapasitas total kapasitas totalfansantara duafansyang beroperasi secara
paralel. Jika satu fansrusak, makafansyang lainnya hanya dapat membawa 60%
atau lebih dari beban penuh boiler, tergantung dari ukuranfanstersebut. Alternatif
lainnya dapat pula dilakukan dengan menyediakan satu fans sebagai redundant,
namun hal ini harus ditinjau terlebih dahulu secara ekonomi.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan induced draft fansadalah
sebagai berikut:
1.
Efisiensi yang tinggi
2. Konstruksi dan keandalan
3. Sistem proteksi
4.
Kestabilan
5. Material handling
6. Sistem pendingin
Selain keenam hal tersebut, dalam pemilihan fanshal yang harus diperhatikan
pula adalah margin fansatau safety factor. Perhitungan margin fansmerupakan
aspek yang paling criticaldalam menentukan ukuranfansyang benar. Margin yang
dimaksudkan mengenai beberapa aspek yakni volume, tekanan kerja, temperatur
ambient dan temperatur kerja termasuk juga kondisi pada saat boiler maximumcontinuous rating(MCR).
Regulasi mengenaisafetymargin untukfanssecara terus-menerus diperbaharui
dan didesain kembali oleh para engineers untuk menghindari kesalahan dalam
penentuan nilai margin agar tidak terlalu besar, karena dapat meningkatkan biaya
investasi dan akan meningkatkan penggunaan energi. Umumnya pelaku industri
manufakturfanstelah menyepakati nilaisafetymargin untuk draft fanspada boiler
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
17/23
13
jenis coal fire yakni sebagai berikut (Boiler and Burners Design, Prabir Basu,
2000):
10% untuk volume
10% untuk daya poros
20% untuk tekanan kerja
20% untuk temperatur
II.3 Perancangan I nduced Draf t Fans
Perancangan ini terdiri atas basic dan detail desain. Basic desain yang dimaksud
terdiri atas penentuan kapasitasfans sesuai dengan kebutuhan gas buang, sedangkan
detail desain terdiri atas dimensi, pemilihan bahan dan gambar teknik dari
rancanganfans. Berikut ini tahapan perancangan induced draft fans:
II.3.1 Penentuan Laju Massa Gas Buang
Gas asap merupakan produk hasil dari pembakaran bahan bakar dengan udara.
Berdasarkan reaksi pembakaran, komposisi dari gas asap yang dihasilkan dalam
setiap 1 kg bahan bakar yang di bakar dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut (Djokosetyardjo, 2006):
Gas CO2
CO =3,67C ............................................................................. (1)
dimana,
C: % volume karbon dalam bahan bakar
Gas SO2
SO = 2 S .................................................................................. (2)
dimana,
S : % volume sulfur dalam bahan bakar
Gas H2O
HO = 9 (H) HO ..................................................................... (3)
dimana,
H : % volume hidrogen dalam bahan bakar
H2O: % volume air dalam bahan bakar
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
18/23
14
Gas N2
N = 77% udara pembakaran N ....................................... (4)
Kebutuhan udara = (, +8+), ....................................................... (5)Udara pembakaran = kebutuhan udara (1 excess air)................ (6)dimana,
N : % volume nitrogen dalam bahan bakar
Gas O2
O = 0,23 kebutuhan udara excess air.......................................... (7) Abu
Abu = % abu dalam bahan bakar.......................................................... (8)Total gas buang (Gptot) yang dihasilkan pada proses pembakaran secara teoritis
dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
G. = CO SO HO N O Abu .................................. (9)
Laju massa gas buang dapat diketahui melalui persamaan berikut:
m = m G .................................................................... (10)
Laju massa bahan bakar (m) didapatkan menggunakan persamaan berikut:m =
QL
.............................................................................. (11)
II.3.2 Penentuan Volume Gas Buang
Volume gas buang dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
V = Margin
........................................................ (12)
dimana,
: massa jenis gas buang
Margin: 1,1
II.3.3 Penentuan Kebutuhan Tekanan Statis
Total tekanan statis yang dibutuhkan oleh sistem draft pembangkit dalam
mengalirkan gas buang dapat dihitung dengan cara berikut (Black and veatch,
Power Plant Engineering, hal 306):
Furnace = mmWG
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
19/23
15
Economizer = mmWG
Duct to AH = mmWG
AH Primary = mmWG
AH Secundary = mmWG
Duct to ESP = mmWG
ESP = mmWG
Duct to Stack = mmWG
Stack = mmWG
Total tekanan Statis = mmWG
Maka total tekanan statis Pyang diperlukan adalahP = total tekanan statis [mmWG]............................. (13)dimanasafety factoruntuk tekanan statis pada perancangan ini didesain 1,2.
II.3.3 Penentuan Kebutuhan Daya Fans
Kebutuhan dayafansdihitung menggunakan persamaan berikut:
P = safety factor
[kW].................................................. (14)
dimana,: EfisiensifansSafety factor: 1,2
II.3.4 Penentuan Kebutuhan Daya Motor
Kebutuhan daya motor dihitung menggunakan persamaan berikut:
P = [kW]................................................................................... (15)
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
20/23
16
BAB III
PERANCANGAN I NDUCED DRAFT FANS
III.1 Tahapan Perancangan I nduced Draft Fans
Mulai
Studi Pustaka:
1. Referensi
2. Studi Lapangan
Pemodelan
PLTU
Desain:
Menghitung Laju Massa Gas
Buang
Menghitung Volume Gas Buang
Menghitung Tekanan Statis Gas
Buang
Menghitung Daya Fans
Menghitung Daya Motor
Menghitung Dimensi Fans
Analisis Desain Fans:
Performa
Operasi
Sesuai
Rencana
Gambar Desain
Selesai
Tidak
Ya
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
21/23
17
III.2 Metode Analisis Desain I nduced Draft Fans
Salah satu cara untuk menganalisis suatu desain adalah dengan menganalisis
kinerja dari desain tersebut. Kinerja fans dapat dilihat dari grafik hubungan
pembebanan terhadap laju massa gas buang,laju massa gas buang terhadap daya
fans,laju massa gas buang terhadap daya motor, pembebanan terhadap daya fans
dan pembebanan terhadap daya motor.
Analisis desain induced draft fan ini dilakukan dengan cara menyimulasikan
sistem PLTU dengan pembebanan yang berbeda, sehingga diketahui laju massa gas
buang,daya fans dan daya motor untuk setiap perubahan beban, kemudian data
hasil simulasi ini digunakan untuk membuat grafik performa induced draft fans
yang didesain.
Selain itu, analisis desain ini juga dapat dilakukan dengan mengamati kinerja
gaas buang pada saat operasi yakni ketika bahan bakar yang digunakan berbeda dari
batu bara yang digunakan pada saat desain.
III.3 Rencana Anggaran Biaya
A. Proposal
Print Rp 20.000,-
Jilid Rp 2.500,-
B. Penelitian
Pengiriman Surat Pengantar Rp 25.000,-
Amplop Map Rp 2.500,-
Biaya Transportasi Rp 400.000,-
C.
Penyusunan Laporan Tugas Akhir
Print Laporan Tugas Akhir Rp 200.000,-
Hard Cover Rp 100.000,-
Jumlah Anggaran Rp 750.000,-
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
22/23
18
III.4 Rencana pengerjaan Skripsi
7/26/2019 Rancangan IDF untuk sistem PLTU Kapasitas 200 MW
23/23
v
DAFTAR PUSTAKA
1. Basur, Prabi. 2000.Boiler and Burners Design and Theory. Springer Spancer:
Amerika Serikat.
2. Black and Veatch. 1996.Power Plant Engineering, 1st Edition. Springer
Spancer: Amerika Serikat.
3. Bleier, P Frank. 1998.Fan Handbook: Selection, Application and Design.
McGraw- Hill: New York.
4. Cengel. A Yunus. 2006. THERMODYNAMICS: An Engineering Approach,
Fifth Edition. McGraw-Hill: New York