analisis dan perancangan penukar kalor untuk meningkatkan kinerja pltu
DESCRIPTION
ANALISIS DAN PERANCANGAN PENUKAR KALOR UNTUK MENINGKATKAN KINERJA PLTU. KURSUS SINGKAT PT PLN ( Persero ) LITBANG NOVEMBER 2013. Day 1. Heat Balance Diagram PLTU. Latar Belakang. Heat balance diagram menunjukkan keseimbagan massa dan energi pada setiap komponen siklus uap PLTU. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ANALISIS DAN PERANCANGAN PENUKAR KALOR
UNTUK MENINGKATKAN KINERJA PLTU
KURSUS SINGKATPT PLN (Persero) LITBANG
NOVEMBER 2013
Day 1
Heat Balance Diagram PLTU
Latar Belakang
• Heat balance diagram menunjukkan keseimbagan massa dan energi pada setiap komponen siklus uap PLTU.
• Heat balance diagram merupakan dasar perancangan suatu PLTU dan dijadikan acuan kinerja pada saat commissioning.
• Heat balance diagram sangat penting bagi manajemen dan operator PLTU dalam upaya mencapai kinerja PLTU yang maksimal.
Siklus Dasar PLTU
• Siklus dasar PLTU umumnya menggunakan siklus Rankine sederhana.
• Efisiensi serta kehandalan siklus PLTU ini terlalu rendah.
• Hanya diterapkan pada PLTU kapasitas kecil (< 2 MW).
• Untuk PLTU kapasitas besar, umumnya digunakan siklus Rankine superheating, reheating, dan/atau regeneratif.
Siklus Rankine sederhana
Siklus Rankine sederhana
Siklus Rankine dengan Superheating
Siklus Rankine dengan Superheating & Reheating
Siklus Rankine dengan Regenerating
Pel = 200000.00 kW
4.000 30.03
126.23 12812.874
1010
1.000 30.00
125.83 12812.874
99
3.000 37.03
155.39 12812.874
88
3.000 159.23
2780.96 28.821
77
80.00 134.90
572.45 201.022
66
3.000 133.53
561.46 201.022
55 5.000 45.27
189.99 172.202
44
0.09700 45.21
189.33 172.202
33
0.09700 45.21
2359.00 172.20222
122.0 536.76
3445.18 201.022
125.0 538.00
3445.18 201.022
11
8
7
6
5
4
3
2
1
p T
h m
m = Massflow [kg/s]
p = Pressure [bar]
T = Temperature [°C]
h = Enthalpy [kJ/kg]
Pel = Electrical Pow er [kW]
Siklus Rankine PLTU Kapasitas Besar
FFFF F
Open Feedwater Heater (Deaerator, DEA)
Closed Feedwater Heater (LP Heater)
Closed Feedwater Heater (HP Heater)
Reheater
Condenser
Heat Exchanger pada PLTU
• Condenser tipe shell and tube• Deaerator tipe direct contact• HP & LP Heater tipe shell and tube• Oil cooler tipe shell and tube• Terkadang oil cooler atau condenser
menggunakan tipe air-cooled
Shell and Tube
Air-cooled
Deaerator
Studi Kasus
PLTU Unit 3 Tambak LorokSemarang
Siklus PLTU Unit 3 Tambak Lorok
• Kapasitas: 200 MW gross.• Menggunakan superheating dan reheating.• Memiliki satu deaerator.• Memiliki 3 Low Pressure Heater (LP Heater).• Memiliki 2 High Pressure Heater (HP Heater).• Mulai beroperasi pada tahun 1980.• Awalnya dioperasikan dengan bahan bakar minyak
(MFO).• Saat ini tidak dioperasikan karena menunggu pasokan
gas.
Pel = 200000.00 kW
TAMBAK LOROK - SEMARANG
5.000 214.20
2886.14 146.205
69.80 448.38
3284.38 23.957
125.0 538.00
3445.18 203.081
0.5040 67.03
280.59 14.600
1.890 87.02
364.51 9.587
1.890 133.77
2736.26 9.587
0.5040 81.52
2560.00 5.014
8.170 115.63
485.69 146.205
26.90 406.59
3251.62 18.124
26.90 179.51
761.87 42.081
69.80 538.00
3503.02 179.124
0.2140 53.60
224.41 17.907
0.2140 61.53
2456.41 3.307
69.80 236.28
1020.40 23.957
128.9 285.62
1262.69 203.081
1.000 30.00
125.83 9603.251
2.000 37.05
155.39 9603.251
130.0 173.91
742.91 203.081
8.170 265.31
2982.82 14.795
8.170 171.29
724.85 203.081 0.09700 45.21
189.33 146.205
0.09700 45.21
90.99(X) 128.297
FFFF F
HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3
p T
h m
m = Massflow [kg/s]
p = Pressure [bar]
T = Temperature [°C]
h = Enthalpy [kJ/kg]
X = Steam quality [%]
Pel = Electrical Pow er [kW]
Base Case
Case 1 - Base 41,321%
Pel = 200000.00 kW
TAMBAK LOROK - SEMARANG
5.000 214.20
2886.14 148.835
69.80 448.38
3284.38 0.000
125.0 538.00
3445.18 182.601
0.5040 67.03
280.59 14.863
1.890 87.02
364.51 9.759
1.890 133.77
2736.26 9.759
0.5040 81.52
2560.00 5.104
8.170 115.63
485.69 148.835
26.90 406.59
3251.62 18.302
26.90 179.51
761.87 18.302
69.80 538.00
3503.02 182.601
0.2140 53.60
224.41 18.229
0.2140 61.53
2456.41 3.366
69.80 235.60
1017.18 0.000
128.9 230.01
992.47 182.601
130.0 230.00
992.47 182.601 1.000 30.00
125.83 9775.984
2.000 37.05
155.39 9775.984
130.0 173.91
742.91 182.601
8.170 265.31
2982.82 15.464
8.170 171.29
724.85 182.601 0.09700 45.21
189.33 148.835
0.09700 45.21
90.99(X) 130.605
FFFF F
HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3
p T
h m
m = Massflow [kg/s]
p = Pressure [bar]
T = Temperature [°C]
h = Enthalpy [kJ/kg]
X = Steam quality [%]
Pel = Electrical Pow er [kW]
Case 2 – Base 41,321%
Pel = 200000.00 kW
TAMBAK LOROK - SEMARANG
5.000 214.20
2886.14 149.549
69.80 448.38
3284.38 42.779
125.0 538.00
3445.18 207.428
0.5040 67.03
280.59 14.934
1.890 87.02
364.51 9.806
1.890 133.77
2736.26 9.806
0.5040 81.52
2560.00 5.128
8.170 115.63
485.69 149.549
26.90 406.59
3251.62 -0.038
26.90 179.51
761.87 42.741
69.80 538.00
3503.02 164.649
0.2140 53.60
224.41 18.317
0.2140 61.53
2456.41 3.382
69.80 179.51
764.07 42.779
128.9 285.62
1262.69 207.428
130.0 173.91
742.91 207.428 1.000 30.00
125.83 9822.884
2.000 37.05
155.39 9822.884
130.0 173.91
742.91 207.428
8.170 265.31
2982.82 15.139
8.170 171.29
724.85 207.428 0.09700 45.21
189.33 149.549
0.09700 45.21
90.99(X) 131.232
FFFF F
HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3
p T
h m
m = Massflow [kg/s]
p = Pressure [bar]
T = Temperature [°C]
h = Enthalpy [kJ/kg]
X = Steam quality [%]
Pel = Electrical Pow er [kW]
Case 3 - Base 41,321%
Pel = 200000.00 kW
TAMBAK LOROK - SEMARANG
5.000 214.20
2886.14 145.297
69.80 448.38
3284.38 24.808
125.0 538.00
3445.18 201.803
0.5040 67.03
280.59 15.247
1.890 123.93
2715.46 0.000
1.890 133.77
2736.26 0.000
0.5040 81.52
2560.00 15.247
8.170 115.63
485.69 145.297
26.90 406.59
3251.62 16.995
26.90 179.51
761.87 41.803
69.80 538.00
3503.02 176.995
0.2140 53.60
224.41 18.514
0.2140 61.53
2456.41 3.268
69.80 233.48
1007.28 24.808
128.9 285.62
1262.69 201.803
130.0 227.88
982.76 201.803 1.000 30.00
125.83 9490.819
2.000 37.05
155.39 9490.819
130.0 173.91
742.91 201.803
8.170 265.31
2982.82 14.704
8.170 171.29
724.85 201.803 0.09700 45.21
189.33 145.297
0.09700 45.21
90.99(X) 126.782
FFFF F
HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3
p T
h m
m = Massflow [kg/s]
p = Pressure [bar]
T = Temperature [°C]
h = Enthalpy [kJ/kg]
X = Steam quality [%]
Pel = Electrical Pow er [kW]
Case 4 – Base 41,321%
Pel = 200000.00 kW
TAMBAK LOROK - SEMARANG
5.000 214.20
2886.14 146.926
69.80 448.38
3284.38 25.086
125.0 538.00
3445.18 204.066
0.5040 67.03
280.59 14.311
1.890 67.03
280.71 14.311
1.890 133.77
2736.26 14.311
0.5040 81.52
2560.00 -0.001
8.170 115.63
485.69 146.926
26.90 406.59
3251.62 17.186
26.90 179.51
761.87 42.272
69.80 538.00
3503.02 178.980
0.2140 53.60
224.41 17.643
0.2140 61.53
2456.41 3.332
69.80 233.48
1007.28 25.086
128.9 285.62
1262.69 204.066
130.0 227.88
982.76 204.066 1.000 30.00
125.83 9676.503
2.000 37.05
155.39 9676.503
130.0 173.91
742.91 204.066
8.170 265.31
2982.82 14.869
8.170 171.29
724.85 204.066 0.09700 45.21
189.33 146.926
0.09700 45.21
90.99(X) 129.283
FFFF F
HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3
p T
h m
m = Massflow [kg/s]
p = Pressure [bar]
T = Temperature [°C]
h = Enthalpy [kJ/kg]
X = Steam quality [%]
Pel = Electrical Pow er [kW]
Case 5 – Base 41,321%
Pel = 200000.00 kW
TAMBAK LOROK - SEMARANG
5.000 214.20
2886.14 146.613
69.80 448.38
3284.38 25.033
125.0 538.00
3445.18 203.632
0.5040 53.60
224.44 17.810
1.890 87.02
364.51 9.614
1.890 133.77
2736.26 9.614
0.5040 81.52
2560.00 8.197
8.170 115.63
485.69 146.613
26.90 406.59
3251.62 17.149
26.90 179.51
761.87 42.182
69.80 538.00
3503.02 178.599
0.2140 53.60
224.41 17.810
0.2140 61.53
2456.41 0.000
69.80 233.48
1007.28 25.033
128.9 285.62
1262.69 203.632
130.0 227.88
982.76 203.632 1.000 30.00
125.83 9640.866
2.000 37.05
155.39 9640.866
130.0 173.91
742.91 203.632
8.170 265.31
2982.82 14.837
8.170 171.29
724.85 203.632 0.09700 45.21
189.33 146.613
0.09700 45.21
90.99(X) 128.803
FFFF F
HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3
p T
h m
m = Massflow [kg/s]
p = Pressure [bar]
T = Temperature [°C]
h = Enthalpy [kJ/kg]
X = Steam quality [%]
Pel = Electrical Pow er [kW]
Kenaikan Biaya Operasional• Untuk Base Case dan Case 1, beban 200 MW gross.• Heat rate base case: 2.081 kCal/kWh.• Heat rate Case 1: 2.105 kCal/kWh.• Jika HHV batubara 5.500 kCal/kg maka penambahan
konsumsi batubara sebesar 850 kg/jam, atau 20.403 kg/hari.
• Jika harga batubara 65 USD per ton dan kurs 1 USD = Rp 11.000 , maka kenaikan biaya sebesar Rp 14.588.320 per hari, atau sekitar Rp 5 milyar per tahun untuk 8.000 jam operasi PLTU dalam satu tahun.
Latihan 1
• Copy file heat balance PLTU Tambak Lorok Unit 3.
• Ubah tekanan kondensor dari 0,097 bara menjadi 0,08 bara.
• Perhatikan perubahan efisiensi yang terjadi.• Diskusikan hasilnya.
Latihan 2
• Simulasikan kondisi operasi dengan HP Heater #2 rusak.
• Caranya: ubah kenaikan temperatur feedwater menjadi 0 (nol).
• Jalankan Cycle-Tempo untuk memperoleh keseimbangan yang baru.
• Perhatikan keseimbangan massa dan energi di tiap komponen.
• Diskusikan pengaruhnya terhadap kinerja PLTU tersebut.
Latihan 3
• Lakukan hal yang sama seperti pada Latihan 2 untuk keempat heater lainnya.
• Buat kenaikan temperatur feedwater pada HP Heater #1 sama dengan 0 (nol).
• Demikian pula untuk kasus lain, buat temperatur condensate pada LP Heater #1, #2, atau #3 sama dengan nol (0).
• Diskusikan keseimbangan baru yang diperoleh.
Tugas
• Cari heat balance diagram dan kondisi operasi aktual salah satu PLTU di lingkungan PLN.
• Bandingkan kondisi aktual dengan kondisi keseimbangan menurut heat balance diagram.
• Tentukan kinerja aktual PLTU Unit 3 tersebut.• Diskusikan jika kinerja aktual berbeda dengan
kinerja menurut heat balance diagram.
Terima Kasih