TUGAS AKHIR BIDANG STUDI KONVERSI ENERGI

Dosen Pembimbing :

Ir. Joko Sarsetiyanto, MT

Oleh :Dhimas Adi Purbandono

(2110 038 018)Program Studi Diploma III Teknik MesinFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya

RE-DESIGN PLTGU BLOK II UNIT 3 DENGAN TINJAUAN PERPINDAHAN PANAS BERDASARKAN

VARIASI JUMLAH SIRIP TUBE dan PENGARUH TERHADAP JUMLAH PIPA AKTIF di PT PJB UP

GRESIK

Pendahuluan

Kemajuan teknologi sangatlah cepat, diikuti dengan meningkatnya kebutuhan energi. Akan tetapi

persediaan energi, khususnya energi fosil semakin menipis dan harga semakin meningkat.

Latar belakang

Neraca kebutuhan listrik domestik

Kemampuan pembangkit nasional

Dengan adanya masalah krisis energi, maka Pembangkit Listrik di Indonesia khususnya Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) harus

melakukan suatu tindakan yang dapat mengefisienkan dan mengoptimalkan biaya operasi dan energi yang diproduksi maupun yang dihasilkan, agar

mempu mengimbangi kebutuhan konsumsi listrik walaupun dengan sumberdaya bahan bakar yang minimum.

Pengoptimalan tersebut dapat dilakukan salah satu caranya adalah dengancara pengoptimalan fungsi dari peralatan khususnya Heat Exchangersehingga dapat meningkatkan penyerapan panas dan peningkatan kualitasproduk steam dari pembangkit dan menekan biaya pemeliharaan

Gambaran sistem kerja PLTGU Gresik

Rumusan masalah

Kebocoran akibat terjadi overheating pada komponen. Ditandai dengan kurangnya luasan perpindahan panas.

Kualias uap yang buruk disebabkan akibattemperatur flue gas yang relatif dingin akibatluasan tube pada tiap komponen tertentu terlalubanyak, sehingga temperatur flue gas tidakmaksimal untuk memproduksi uap.

Pengaturan beban oleh P3B yangmenyebabkan performa PLTGU danHRSG tidak sesuai dengan dayamampu spesifikasi

Oleh karena itu perlu kiranya untuk mendesain ulangHRSG khususnya blok II unit 3 untuk memodivikasidimensi pada tiap bagian tube mulai dari superheaterhingga preheater. Desain tersebut meliputi mengetahuiefisiensi dan daya output real dari PLTGU blok II unit 3dengan pembebanan yang normal digunakan, luas bidangperpindahan panas efektif, jumlah dan susunan tube danyang paling utama adalah jumlah variasi jumlah sirip yangsangat dominan mempengaruhi luasan perpindahan panasefektif.

Tujuan

Dengan mengacu pada latar belakang dan rumusan masalah yang ada maka tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

• Memberikan penyelesaian pada tiap komponen di HRSG dengan tinjauan perpindahan panas.

• Meredesain HRSG dengan dimensi baru dan mengetahui pengaruh pada kodisi perpindahan panas di HRSG.

BaTasan Masalah

• Analisa berdasarkan data operasi PLTGU Gresik blokII unit 3 dengan pembebanan normal Gas Turbine 90MW.

• Kondisi operasi stedy state.• Perpindahan panas hanya meninjau perpindahan panas

secara konduksi dan konveksi dengan mengabaikanperpindahan panas secara radiasi.

• Perancangan tidak mengikutsertakan analisa metalurgi,namun menggunakan data komponen yang telahdigunakan pada HRSG PLTG Gresik blok II unit 3.

• Analisa korosi tidak diikutsertakan.

• Faktor pengotor diabaikan.• Kecepatan aliran eksternal menggunakan dua referensi (Djoko

Styarjo = maksimal 50), dan menurut (ASME B31.1 Power Piping menetapkan bahwa standart kecepatan aliran maksimum uap sebesar 30-90).

• U band tidak diperhitungkan, hanya menghitung effective length.• Kondisi HRSG PLTGU Gresik blok II unit 3 diasumsikan pada

kondisi tekanan konstan.• Menggunakan nilai cp flue gas = 1 • Tidak mengikutsartakan analisis pressure drop, dengan kata lain

tekanan kerja dibagi menjadi 3 : pada HP siklus = 3509,7 Kpa ; LP siklus = 536,78 Kpa ; Preheater = 411,8 Kpa.

Dasar teori

alur Produksi lisTrik PlTGu

diaGraM alir PlTGu Gresik

hrsG Gresik

skeTsa hrsG Gresik

diMensi PiPa hrsG

Metodologi

diaGraM alir Penulisan TuGas akhir

FlowcarT Mencari nilai lMTd

FlowcarT PerhiTunGan PerPindahan Panas didalaM PiPa

FlowcarT PerhiTunGan PerPindahan Panas diluar PiPa

luasan PerPindahan Panas dan juMlah row TuBe akTiF

Analisis data danpembahasan

analisis TherModinaMika

ProPerTies TherModinaMikaKondisi Sisi Uap

Keadaan T (C) P (bar) h (Kj/Kg) v (m3/kg) fase T sat (C)

titik 1 (kondensor) 45,81 0,1 191,83 0,00101 Sat Water 45,81

titik 2 (out CEP) 45,8499 4,118 192,2358 0,001 Subcool 144,6738

titik 3 (Out Gland Cond) 46,2 4,118 193,7178 0,001 Subcool 144,6738

titik 4 (Out Air Ejector) 46,78 4,118 196,1483 0,001 Subcool 144,6738

titik 5 (out preheat) 123 4,118 516,6119 0,0011 Subcool 144,6738

titik 6 (Out Deaerator) 144,6738 4,118 609,1933 0.0011 Sat Water 144,6738

titik 7 (out LP BFP) 144,6878 5,3678 609,3307 - Subcool 154,5361

titik 8 (out LP eco) 154,5361 5,3678 651,7685 0,0011 Sat Water 154,5361

titik 9 (Out drum liquid) 154,5361 5,3678 651,7685 0,0011 Sat Water 154,5361

titik 10 (Out LP evap) 174 5,3678 2795,5419 0,3699 Superheated 154,5361

titik 10' (Ekspansi LP Turb) 170,52 5,099468 2789,5391 0,3866 Superheated 155,5361

titik 11 (out HP BFP) 145 35,097 612,6 0,0011 Subcool 242,6995

titik 12 (out HP Eco 1) 153,5 35,097 646,9473 0,0011 Subcool 242,6995

titik 13 (out HP Eco 2) 242,6995 35,097 1050,524 0,0012535 Sat Water 242,6995

titik 14 (out HP Evap) 242,6995 35,097 2801,9474 0,0569 Sat Vapor 242,6995

titik 15 (out Superheater) 470,782 35,097 3384,7198 0,0946 Superheated 242,6995

titik 15' (ekspansi HP Turb) 461,36636 33,34261 3365,7514 0,0983 Superheated 239,7691

titik 16 (out turbin ideal) - 0,1 2177,854 - - -

titik 16' (out turbin aktual) - 0,1 2269,61 - - -

heaT Ballance

HP siklus

LP siklus

Quap=Qgasm*uap (hi-ho) = m*gas (hi-ho)

Kesetimbangan energi

Kondisi m*gas m*uap Quap h in gas h out gas T in gas buang T out gas

HP superheater 416,5 40,69 23713,00896 768,782 711,8480049 495,782 438,8480049

HP evaporator 416,5 40,69 71265,41815 711,8480049 540,7425592 438,8480049 267,7425592

HP ekonomizer 2 416,5 40,69 16421,53592 540,7425592 501,315102 267,7425592 228,315102

LP evaporator 416,5 11,2837 24189,69591 501,315102 443,2366004 228,315102 170,2366004

HP ekonomizer 1 416,5 40,69 1397,591637 443,2366004 439,8810382 170,2366004 166,8810382

LP ekonomizer 416,5 11,2837 478,8554039 443,2366004 442,0868875 170,2366004 169,0868875

Preheater 416,5 51,9737 16655,67901 442,0868875 402,0972621 167,9839629 129,0972621

Ts diaGraM denGan Pernurunan TeMPeraTur Gas BuanG

Qtotal 154121,785 Kw

Daya HP turbin 19929,16671 Kw

Daya LP turbin 22969,2432 Kw

Daya Total ST 42,89840992 MW

Panas masuk 324411,85 Kw

Eff. HRSG 47,50806266 %

PerhiTunGan PerPan dalaM PiPa

Kakuatan tarik material

Kecepatan aliran uap

Reynault number

Reynault number

Reynault number

PerhiTunGan PerPan diluar PiPa

eFisiensi siriP

hasil redesain variasi juMlah siriP

KONDISI HP Superheater HP Evaporator HP Economizer 2 HP Economizer 1 LP Economizer Preheater

Desain 12 24 16 10 10 14

Aktual 7,95 14,635 6,107 2,097 1,265 6,244

Redesain 1 (Pengurangan sirip 10%) 8,8567 16,103 6,727

2,24931,3748 6,873

Redesain 2 (Pengurangan sirip 20%) 9,993 17,945 7,509 2,44 1,511 7,648

Redesain 3 (Pengurangan sirip 30%) 11,45 20,31 8,518 2,688 1,686 8,621

Redesain 4 (Pengurangan sirip 40%) - 23,43 9,861 3,017 1,916 10

Redesain 5 (Pengurangan sirip 50%) - - 11,7165 3,471 2,229 11,53

Redesain 6 (Pengurangan sirip 60%) - - 14,411 4,13 2,676 13,805

Redesain 7 (Pengurangan sirip 65%) - - 16,25 4,581 2,97 -

Redesain 8 (Pengurangan sirip 75%) - - - 5,961 3,836 -

Redesain 9 (Pengurangan sirip 85%) - - - 8,326 5,347 -

Redesain 10 (Pengurangan sirip 87,5%) - - - 9,268 5,91 -

Redesain 11 (Pengurangan sirip 97,5%) - - - - 9,92 -

KONDISI LP evaporator

Desain 18

Aktual 21,867

Redesain 1 (Penambahan sirip 10%) 20,7877

Redesain 2 (Penambahan sirip 20%) 19,891

Redesain 3 (Penambahan sirip 30%) 19,138

Redesain 4 (Penambahan sirip 40%) 18,498

Redesain 5 (Penambahan sirip 50%) 17,947

Redesain 6 (Penambahan sirip 60%) -

Redesain 7 (Penambahan sirip 70%) -

kesiMPulan

• HP superheater mengurangi jumlah sirip per meter 30%• HP evaporator mengurangi jumlah sirip per meter 40 %• HP economizer skunder mengurangi jumlah sirip per meter

65%• HP economizer primer mengurangi jumlah sirip per meter

87,5%• LP evaporator menambah jumlah sirip 50%• LP economizer mengurangi jumlah sirip per meter 97,5%• Preheater mengurangi jumlah sirip per meter 60%

saran

• Pada perhitungan HRSG ini sebaiknya digunakan analisis permodelan dengan menggunakan software khusus agar dapat diketahu dengan tampilan gambar bagaimana terjadinya aliran eksternal dan internal dan distribusi heat transfer yang ada pada tiap komponen.

• Referensi berupa jurnal dan tugas akhir jumlahnya relatif kurang yang membahas detail mengenai HRSG. Oleh karena itu perlu adanya penelitian lebih lanjut karena HRSG memiliki peranan yang sangat vital bagi PLTGU.

SEKIAN

TERIMAKASIH