Meningkatkan
Efisiensi PLTU Batu Bara
|
PLTU yang pertama kali beroperasi
di Indonesia yaitu pada tahun 1962 dengan kapasitas 25 MW, suhu 500 ¼C,
tekanan 65 Kg/cm2, boiler masih menggunakan pipa biasa dan pendingin
generator dilakukan dengan udara. Kemajuan pada PLTU yang pertama adalah
boiler sudah dilengkapi pipa dinding dan pendingin generator dilakukan dengan
hidrogen, namun kapasitasnya masih 25 MW. Bila dayanya ditingkatkan dari 100
- 200 MW, maka boilernya harus dilengkapi super hiter, ekonomizer dan tungku
tekanan. Kemudian turbinnya bisa melakukan pemanasan ulang dan arus ganda dan
pendingin generatornya masih menggunakan hidrogen. Hanya saja untuk kapasitas
200 MW uap yang dihasilkan mempunyai tekanan 131,5 Kg/cm2 dan suhu 540 ¼C dan
bahan bakarnya masih menggunakan minyak bumi.
Ketika kapasitas PLTU sudah
mencapai 400 MW maka bahan bakarnya sudah tidak menggunakan minyak bumi lagi
melainkan batu bara. Batu bara yang dipakai secara garis besar dibagi menjadi
dua bagian yaitu batu bara berkualitas tinggi dan batu bara berkualitas
rendah. Bila batu bara yang dipakai kualitasnya baik maka akan sedikit sekali
menghasilkan unsur berbahaya, sehingga tidak begitu mencemari lingkungan.
Sedang bila batu bara yang dipakai mutunya rendah maka akan banyak
menghasilkan unsur berbahaya seperti Sulfur, Nitrogen dan Sodium. Apalagi
bila pembakarannya tidak sempurna maka akan dihasilkan pula unsur beracun
seperti CO, akibatnya daya guna menjadi rendah.
PLTU batu bara di Indonesia yang
pertama kali dibangun adalah di Suryalaya pada tahun1984 dengan kapasitas
terpasang 4 x 400 MW. Kemudian PLTU Bukit Asam dengan kapasitas 2 x 65 MW
pada tahun 1987. Dan pada tahun 1993-an beroperasi pula PLTU Paiton 1 dan 2
masing-masing dengan kapasitas 400 MW. Kemudian PLTU Suryalaya akan
dikembangkan dari unit 5 - 7 dengan kapasitas 600 MW/unit. PLTU batu bara
pada tahun 1994 kapasitasnya sudah mencapai 2.130 MW (16% dari total
daya terpasang). Pada tahun 2003 kapasitasnya diperkirakan sekitar 12.100 MW
(37%), tahun 2008/09 mencapai 24.570 MW (48%) dan pada tahun 2020 sekitar
46.000 MW. Sementara itu pemakaian batu bara pada tahun 1995 tercatat bahwa
untuk menghasilkan energi listrik sebsar 17,3 Twh dibutuhkan batu bara
sebanyak 7,5 juta ton. Dan pada tahun 2005 pemakaian batu bara diperkirakan
mencapai 45,2 juta ton dengan energi listrik yang dihasilkan mencapai 104
Twh.
Banyaknya pemakaian batu bara
tentunya akan menentukan besarnya biaya pembangunan PLTU. Harga batu bara itu
sendiri ditentukan oleh nilai panasnya (Kcal/Kg), artinya bila nilai panas
tetap maka harga akan turun 1% pertahun. Sedang nilai panas ditentukan oleh
kandungan zat SOx yaitu suatu zat yang beracun, jadi pada pembangkit harus
dilengkapi alat penghisap SOx. Hal inilah yang menyebabkan biaya PLTU Batu
bara lebih tinggi sampai 20% dari pada PLTU minyak bumi. Bila batu bara yang
digunakan rendah kandungan SOx-nya maka pembangkit tidak perlu dilengkapi
oleh alat penghisap SOx dengan demikian harga PLTU batu bara bisa lebih
murah. Keunggulan pembankit ini adalah bahan bakarnya lebih murah harganya
dari minyak dan cadangannya tersedia dalam jumlah besar serta tersebar di
seluruh Indonesia.
Sistim
Kerja PLTU Batu bara
1. Sistim pembakaran batu bara
bersih
Adapun prinsip kerja PLTU itu adalah batu bara yang akan digunakan/dipakai dibakar di dalam boiler secara bertingkat. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh laju pembakaran yang rendah dan tanpa mengurangi suhu yang diperlukan sehingga diperoleh pembentukan NOx yang rendah. Batu bara sebelum dibakar digiling hingga menyerupai butir-butir beras, kemudian dimasukkan ke wadah (boiler) dengan cara disemprot, di mana dasar wadah itu berbentuk rangka panggangan yang berlubang. Pembakaran bisa terjadi dengan bantuan udara dari dasar yang ditiupkan ke atas dan kecepatan tiup udara diatur sedemikian rupa, akibatnya butir bata bara agak terangkat sedikit tanpa terbawa sehingga terbentuklah lapisan butir-butir batu bara yang mengambang. Selain mengambang butir batu bara itu juga bergerak berarti hal ini menandakan terjadinya sirkulasi udara yang akan memberikan efek yang baik sehingga butir itu habis terbakar. Karena butir batu bara relatif mempunyai ukuran yang sama dan dengan jarak yang berdekatan akibatnya lapisan mengambang itu menjadi penghantar panas yang baik. Karena proses pembakaran suhunya rendah sehingga NOx yang dihasilkan kadarnya menjadi rendah, dengan demikian sistim pembakaran ini bisa mengurangi polutan. Bila ke dalam tungku boiler dimasukkan kapur (Ca) dan dari dasar tungku yang bersuhu 750 - 950 ¼C dimasukkan udara akibatnya terbentuk lapisan mengambang yang membakar. Pada lapisan itu terjadi reaksi kimia yang menyebabkan sulfur terikat dengan kapur sehingga dihasilkan CaSO4 yang berupa debu sehingga mudah jatuh bersama abu sisa pembakaran. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya pengurangan emisi sampai 98% dan abu CaSO4-nya bisa dimanfaatkan. Keuntungan sistim pembakaran ini adalah bisa menggunakan batu bara bermutu rendah dengan kadar belerang yang tinggi dan batu bara seperti ini banyak terdapat di Indonesia.
2. Proses terjadinya energi
listrik
Pembakaran batu bara ini akan menghasilkan uap dan gas buang yang panas. Gas buang itu berfungsi juga untuk memanaskan pipa boiler yang berada di atas lapisan mengambang. Gas buang selanjutnya dialiri ke pembersih yang di dalamnya terdapat alat pengendap abu setelah gas itu bersih lalu dibuang ke udara melalui cerobong. Sedangkan uap dialiri ke turbin yang akan menyebabkan turbin bergerak, tapi karena poros turbin digandeng/dikopel dengan poros generator akibatnya gerakan turbin itu akan menyebabkan pula gerakan generator sehingga dihasilkan energi listrik. Uap itu kemudian dialiri ke kondensor sehingga berubah menjadi air dan dengan bantuan pompa air itu dialiri ke boiler sebagai air pengisi.
Generator biasanya berukuran besar
dengan jumlah lebih dari satu unit dan dioperasikan secara berlainan.
Sedangkan generator ukuran menengah didisain berdasarkan asumsi bahwa selama
masa manfaatnya akan terjadi 10.000 kali star-stop. Berarti selama setahun
dilakukan 250 x star-stop maka umur pembangkit bisa mencapai 40 tahun. Bila
daya generator meningkat maka kecepatannya meningkat pula dan bila kecepatan
kritikan dilalui maka perlu dilakukan pengendalian poros generator supaya
tidak terjadi getaran. Untuk itu konstruksi rotor dan stator serta mutu
instalasi perlu ditingkatkan. Boilernya menggunakan sirkulasi alam dan
menghasilkan uap dengan tekanan 196,9 kg/cm2 dan suhu 554¼C. PLTU ini
dilengkapi dengan presipitator elektro static yaitu suatu alat untuk
mengendalikan partikel yang akan keluar cerobong dan alat pengolahan abu batu
bara. Sedang uap yang sudah dipakai kemudian didinginkan dalam kondensor
sehingga dihasilkan air yang dialirkan ke dalam boiler. Pada waktu PLTU
batubara beroperasi suhu pada kondensor naiknya begitu cepat, sehingga
mengakibatkan kondensor menjadi panas. Sedang untuk mendinginkan kondensor
bisa digunakan air, tapi harus dalam jumlah besar, hal inilah yang
menyebabkan PLTU dibangun dekat dengan sumber air yang banyak seperti di tepi
sungai atau tepi pantai.
Efisiensi
Bila pada PLTU batu bara tekanan
kondensornya turun, maka daya gunanya meningkat. Biasanya tekanan kondensor
berhubungan langsung atau berbanding lurus dengan besarnya suhu air pendingin
yang berasal dari uap pada kondensor. Jadi bila suhu itu rendah, maka
tahanannya juga rendah dan pada suhu terendah akan dihasilkan/terjadi tekanan
jenuh. Karena air pendingin itu biasanya terdiri dari air yang berasal dari
uap turbin dan air berasal dari laut dan sungai. Akibatnya suhu terendah
besarnya sesuai dengan air yang digunakan sehingga tekanan jenuh sulit
diperoleh. Peningkatan daya guna bisa dilakukan dengan pemanasan ulang dan
pembakaran batu bara yang kurang bermutu
1. Pemanasan Ulang
Hal ini bisa dilakukan dengan membagi turbin menjadi dua bagian yaitu bagian tekanan tinggi (TT) dan bagian tekanan rendah (TR) yang berada pada satu poros. Dengan demikian pembangkit ini mempunyai susunan sebagai berikut : Boiler - TT - TR - Generator. Cara kerjanya :
Uap dari boiler
dimasukan/dialirkan ke bagian TT, setela h uap itu dipakai dialirkan kembali
ke boiler untuk pemanasan ulang. Kemudian uap dari boiler itu dialirkan lagi
ke turbin TR untuk dipakai sebagai penggerak generator. Dengan demikian
jumlah energi yang bisa dimanfaatkan menjadi besar akibatnya daya guna atau
efiseinsi menjadi besar pula. Dari sini bisa disimpulkan bila turbin dibagi
menjadi tiga bagian yaitu TT, TM, dan TR maka energi yang diperoleh juga
besar, hal ini biasanya digunakan pada mesin dengan ukuran besar.
Meningkatnya suhu (hingga mencapai 560 ¼C) dan tekanan (hingga mancapai 250 kg/cm2) uap tentunya menyebabkan pertumbuhan PLTU menjadi lebih pesat. Hal ini ditunjukkan dengan meningkatnya efisiensi dan keandalan. Dengan meningkatnya daya berarti desain boiler juga harus diperbaiki yaitu dilengkapi dengan peralatan pengendalian NOx, peralatan untuk mengeluarkan sulfur dari gas buang dan peralatan untuk mencegah berbagai partikel keluar dari cerobong. Peningkatan efisiensi pada PLTU bisa juga dilakukan dengan cara menambah panjang sudu. Hal ini karena dengan sudu-sudu yang panjang berarti rugi-ruginya akan berkurang.
2. Pembakaran Lapisan Mengambang
Bertekanan
Proses pembakarannya menggunakan udara bertekanan atau dikompres berarti perpindahan panasnya meningkat akibatnya suhu uap dan gas buang juga meningkat. Gas buang yang panas ini setelah dibersihkan bisa dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin gas yang digandeng dengan generator sehingga dihasilkan energi listrik. Jadi energi listrik pada proses pembakaran ini dihasilkan oleh uap dan gas buang, hal inilah yang menyebabkan efisiensi pada pembakaran seperti ini meningkat. Selain dari itu turbin gas juga menghasilkan gas buang yang cukup panas yang bisa digunakan untuk memanaskan air yang keluar dari kondensor turbin uap yang selanjutnya dimasukkan ke boiler sedang gas yang sudah dingin di buang ke udara melalui cerobong. Dengan menggunakan pembakaran lapisan mengambang bertekanan, maka batu bara yang bermutu rendah bisa dimanfaatkan untuk menjadi energi listrik yang ramah lingkungan. q |
Minggu, 21 Desember 2014
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar