Mata Kuliah Rekayasa Bahan Galian

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar belakang

            Kebutuhan listrik pada saat ini dirasa cukup banyak. Sebagai negara kepulauan,Indonesia memiliki luas wilayah yang cukup besar. Seiring dengan tidak meratanya jumlah kelahiran dan persebaran penduduk pada setiap wilayah atau pulau yang ada di Indonesia mengakibatkan konsentrasi kepadatan penduduk hanya terdapat pada beberapa tempat saja, secara khusus hanya terdapat pada kota-kota besar saja.

            Inilah yang menyebabkan kebutuhan energi listrik diperkotaan sangat dibutuhkan. Banyaknya pembangkit listrik yang ada seperti PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) harus menghasilkan jumlah tenaga lisrik dalam jumlah yang cukup besar.

            Seperti yang dicanangkan oleh PLN bahwa melalui PLTU ditargetkan dapat tercapai produksi tenaga listrik sebesar 10.000MW dengan membangun PLTU sebanyak 35 buah yang nantinya akan ditempatkan di jawa dan luar jawa.

            Sampai saat ini kesediaan  energi listrik merupakan salah satu komponen yang penting dalam mendorong pertumbuhan perekonomian di Indonesia dan khususnya di wilayah lampung yaitu 104,7 GWH (US Energy Information Administration, 2009) sedangkan untuk wilayah Lampung 110 GWH jam (Radar Lamsel, 2010). Berdasarkan data yang diperoleh dari Direktorat Pengusahaan Mineral dan Batubara, 2004,  penggunaan energi listrik secara nasional terus meningkat yang diperkirakan sekitar 10% pertahun.

            PLTU Tarahan sebagai salah satu Pusat Listrik Tenaga Uap di Lampung yang terdiri dari dua unit sangat penting peranannya dalam mensuplai listrik bagi industri maupun masyarakat di Lampung pada khususnya dan Sumbagsel pada umumnya. PLTU Tarahan memanfaatkan teknologi CFB boiler (Circulation Fluidized Bed) dengan kapasitas produksi uap perunit tipe 400 ton perjam untuk  memutar turbin generator pada beban 2x100 MW.

            PLTU Tarahan memanfaatkan batubara sebagai bahan bakar. Letak PLTU Tarahan yang berdekatan dengan PT. Bukit Asam,Tbk memudahkan proses penyediaan batubara yang akan diubah menjadi bahan bakar untuk memanaskan air sehingga menghasilkan uap dan uapnya digunakan  sebagai penghasil tenaga listrik. Batubara merupakan unsur yang penting untuk mengoprasikan sebuah PLTU, karena batubara akan diproses di funace untuk menjadi uap air. Uap air inilah yang akan menggerakkan  turbin generator untuk menghasilkan listrik. Oleh karena itu, kualitas batubara perlu dijaga dengan memperhatikan kadar kimia yang terkandung didalamnya. Di awal proses firring, batubara yang akan digunakan sebagai bahan bakar dibantu oleh solar utuk menghasilkan bara. Sehingga kualitas dan kadar kimia dari solar juga perlu di perhatikan.

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 Jenis Boiler

            PLTU Tarahan memanfaatkan teknologi Boiler CFB (Circulating Fluidized Bed), Cirkulating adalah Terjadinya sirkulasi batubara yang belum habis terbakar dari furnace ke cyclone kemudian masuk ke sealpot dan kembali ke furnace, Fluidzed adalah Penghembusan udara primer untuk menjaga material bed dan batubara tetap melayang di dalam furnace , dan Bed adalah Material berupa partikel-partikel kecil ( pasir kuarsa, bottom ash ) yang digunakan sebagai media awal transfer panas dari pembakaran HSD ke pembakaran batubara. Boiler CFB dapat menghasilkan kapasitas produksi uap perunit tipe 400 ton perjam untuk  memutar turbin generator pada beban 2x100 MW. CFB adalah teknologi boiler yang menggunakan sistem pembakaran  bersikulasi melalui 3 (tiga) peralatan utama yaitu

1.      Furnace (Ruang Pembakaran)

2.      Cyclone (Ruang pemisah antara flue gas dan batubara yang belum terbakar  berdasarkan beda berat jenis)

3.      Back Pass (Pemanfaatan kalori dari flue gas).

            Konsep dasar Boiler CFB (circulating Fluidized Bed ) adalah Boiler stoker ( unggun fluidisasi ), dimana batu bara dibakar diatas rantai berjalan dan di beri hembusan udara dari sisi bawah, sehingga batu bara membara diatas rantai berjalan tersebut. Setelah dilakukan repowering dan redesigning, maka didapatkanlah jenis boiler dengan tife CFB.

2.1.1 Prosedur Umum Firing/Start Up pada boiler tipe CFB

            Seperti jenis boiler lainnya, pertama-tama dilakukan Purging selama 5 menit untuk membersihkan ruang bakar dari gas-gas yang berpotensial menimbulkan ledakan pada saat burner dinyalakan. Setelah Purging selesai, dua burner (sisi bersebrangan) dinyalakan. Kenaikan temperature furnace dijaga tidak lebih dari 95˚C perjam untuk menjaga material dari termal stress dan menjaga refracotory agar tidak reta. Setelah temperature furnace 530˚C batu bara dimasukkan melalui 3 coal feeder pada minimum flow rate ( 6 ton/jam )/coal feeder sambil kedua burner masih menyala. Setelah temperature Furnace mencapai 660˚C, kedua burner dimatikan satu persatu. Selanjutnya pembakaran dilanjutkan dengan batu bara. Selama boiler beroperasi tidak diperlukan support burner, karena dapat menyebabkan material bed meleleh. Burner hanya digunakan pada sat proses start up sampai temperature yang diizinkan ditas. Salah satu kelebihan boiler type CFB adalah restart pada saat trip boiler. Pada boiler tipe CFB, trip boiler disebut MFT (Master Fuel Trip), Ada dua kondisi MFT pada boiler CFB,yaitu:

1.      MFT + Fan ( PA, SA ID FA Blower ) Trip. Pada kondisi ini boiler harus dipurging kembali kemudian burner dinyalakan.

2.      MFT Only ( Trip Coal Feeder ). Pada kondisi ini jika:

·         Temperature Furnace ≥ 660˚C. Langsung Start Coal Feeder tanpa purging.

·         Temperature Furnace ≥ 530˚C. Langsung Start Oil Burner tanpa Purging.

·         Temperature Furnace < 530˚C. Dilakukan purging ulang lalu Start Oil burn.

2.1.2 Proses Pembakaran dalam Furnace

            1. Coal dan Limestone dimasukkan kedalam Furnace, setelah fluidizing air / primary air dari air plenum melalui nozzle grate. Tekanan primary air menyebabkan bed material melayang di bagian bawah Furnace ( primary zone ).

            2. Aliran udara turbulen menyebabkan coal cepat bercampur dengan limestone secara merata dengan bed material. Fluidizing air / primary air dan bed temperature menyebabkan material terbakar dan sirkulasi.

            3. Material batu bara yang telah terbakar semakin lama naik ke bagian upper furnace karena massanya berkurang, kemudian masuk ke cyclone, batu bara menabrak vortex vendor, sehingga flue gas dan Fly ash terpisah dari material.

            4 Material solid berputar menuju cyclone outlet cone dengan batuan udara dari Fluidizing air blower menuju seal pot dan diinjeksikan kembali ke furnace melalui seal pot return duct.

2.1.3        Kontrol Pembakaran di dalam Furnace

1.      Preassure drop of primary zone ( chamber utama ) yang mengindikasikan density dari bed material sebagai variable control yang digunakan untuk mengontrol bed temperature.

2.      Pressure drop of secondary zone (chamber bagian atas) mengindikasikan density dari upper furnace digunnakan untuk mengevaluasi jumlah material.

3.      Bed temperature sebagai parameter yang dikontrol untuk menghasilkan pembakaran yang efisien.

4.      temperature flu gas di transition piece sebagai variabel kontrol.

5.      Exess air sebagai parameter yang dikontrol (20%).

6.      Reaksi Limestone di dalam Furnace untuk menurunkan kadar Sox

CaCo3 + O2 …………. CaO + Co2

CaO + SO2 …………… CaSO3

CaSO3 + ½ O2 ………... CaSO4 (Gypsum)

2.2     Turbin

                 Turbin digunakan untuk memutar generator dengan cara mengubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik. Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi diarahkan untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros sehingga turbin berputar, akibat melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur uap menjadi turun sehingga menjadi uap basah yang kemudian dialirkan ke kondensor.

                 Berikut adalah spesifikasi turbin yang di gunakan PLTU Tarahan :

Type Single Casing Multi Stage Reaction Condensing

·         Daya out put : 100 MW

·         Kecepatan : 3000 rpm

·         Tekanan uap masuk MSV : 127 kg/cm²a

·         Temperatur uap masuk MSV : 540⁰C

·         Tekanan uap ekstraksi no. 1 : 33,47 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 2 : 18,06 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 3 : 8,00 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 4 : 3,31 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 5 : 0,928 kg/cm²a

·         Tekanan keluar turbin : 0,082 kg/cm²a

·         Jumlah tingkat sudu : 42 tingkat reaksi

·         Arah putaran poros : CCW (view from front turbin)

·         Panjang Total Steam Turbin : 8,5 m

·         Berat Rotor dan Sudu-sudu : 32 ton

2.2.1        Main Stream Valve

        Fungsi dari Main Steam Valve (MSV) adalah katup untuk mengalirkan uap tekanan tinggi masuk kedalam turbin, serta untuk menghentikan supply uap tekanan tinggi tersebut pada saat turbin emergency trip untuk Posisi normal dari Main Stop Valve (MSV) pada saat operasi normal system kerja turbin adalah open. MSV pada system turbin PLTU Tarahan berjumlah satu buah, MSV akan menutup karena gaya atau tekanan dari pegas (spring) yang dipasang dibelakang MSV pada saat actuator menerima perintah untuk menutup.

2.2.2        Main Steam Stainer

        Main steam strainer dipasang pada main steam inlet sebelum Main Stop Valve (MSV) untuk menjaga atau mencegah benda-benda asing yang terkandung dalam uap masuk ke dalam turbin.

2.2.3        Main Control Valve

        Sebelum masuk ke turbin uap tekanan tinggi dari MSV terlebih dahulu melewati main steam control valve. Fungsi dari main steam control valve adalah untuk mengatur jumlah dan tekanan uap yang akan disupply masuk ke dalam turbin, selain itu berfungsi juga untuk menghentikan aliran uap masuk ke turbin bila terjadi emergency trip.

2.2.4        Bearing

        Pada konstruksi turbin digunakan 3 buah bearing yaitu 2 buah journal bearing yang letaknya satu di depan turbin yang satunya dibelakang turbin berfungsi untuk menahan dan menumpu gaya aksial rotor dan 1 buah thrusht bearing untuk menahan gaya aksial rotor yang letaknya di bagian front pedestal.

2.2.5        Lube Oil dan Control Oil

        Lube Oil atau Minyak Pelumas dan Control Oil berfungsi untuk melumasi bantalan turbin, mengangkat poros pada saat turning gear beroperasi dan untuk mengontrol gerakkan Main Steam Valve dan Main Control Valve.

2.2.6        Turning Gear

        Turnig gear berfungsi untuk memutaran poros turbin pada saat start dan shut down agar poros turbin tidak melengkung karena panas yang tidak merata. Putaran turning gear pada saat memutar poros adalah 5 rpm.

2.3           Sistem Kerja Turbin

           Tujuan dari system kerja turbin ini adalah untuk memutar generator, dimana generator ini berfungsi untuk menghasilkan tegangan listrik. Untuk memutar generator tersebut maka kita harus memutar turbin terlebih dahulu karena turbin dan generator satu poros. Di PLTU Tarahan turbin digunakan untuk memutar generator dengan cara mengubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik, dimana Uap atau steam yang digunakan untuk memutar turbin ini dihasilkan oleh boiler.

           Sebelum turbin bekerja pastikan dulu sistem-sistem yang mendukung system kerja turbin sudah bekerja dengan baik. Ada beberapa sistem pendukung seperti pendinginan, pelumasan, serta membuat vaccum pada kondensor, apabila salah satunya tidak terpenuhi maka sistem kerja turbin tidak akan bisa bekerja.

a)       Sstem Pendinginan

1. Start make-up water pump untuk menyuplay air demin dari make-up water tank menuju kondensor dn stand pipe
2. Close cooling water pump di start untuk menyuplaykan air yang digunakan sebagai pendingin pada alat-alat yang digunakan untuk mendukung system kerja turbin dengan tempetarur 30 ⁰c
3. Ketika tekanan pada close cooling water sudah mencapai 6 kg/cm² kompresor di start, setelah tekanan kompresor juga sudah mencapai 6 kg/cm² barulah udara yang dihasilkan oleh kompresor dapat digunakan untuk menggerakan valve control yang terdapat pada alat-alat pendukung system kerja turbin
4. Setelah itu cooling water pump di start untuk menyuplaykan air laut ke kondesor, yang digunakan sebagai pendingin utama pada kondesor dengan tekanan sekitar 1,3 kg/cm² dan temperature 30 ⁰c
5. Akibat malakukan kerja pada alat-alat pendukung system kerja turbin, maka temperatur pada close cooling water menjadi panas sekitar 38 ⁰c. Untuk mendinginkan close cooling water tersebut digunakan heat exchanger dengan air laut sebagai media pendingin yang diambil dari aliran pipa cooling water menuju kondesor menggunakan boster pump dan temperature close cooling water turun menjadi 30⁰c, setelah dingin baru close cooling water dapat digunakan. Sementara cooling water yang sudah melakukan kerja di kondesor juga mengalami kenaikan temperatur sekitar 38 ⁰c langsung dialirkan kembali ke laut.
6. Setelah semua berjalan normal selanjutnya jalankan system pelumasan pada turbin.

b)       Sistem Pelumasan

1. Star oil purifier untuk membersihkan minyak pelumas dalam tangki utama
2. Kemudian vapor extractor distart untuk menghilangkan gas atau udara yang terdapat pada ruangan tangki utama
3. Start Main Oil Pump (MOP) untuk mendinginkan bearing pada turbin dan generator dengan tekanan sekitar 2,7 kg/cm²
4. Start juga Jacking Oil Pump (JOP) untuk mengangkat poros turbin dan generator, dimana tekanan pada tiap-tiap bearingnya berbeda-beda :

Bearing 1 pada turbin : 65 kg/cm²

Bearing 2 pada turbin : 100 kg/cm²

Bearing 1 pada generator : 7 kg/cm²

Bearing 2 pada generator : 8.5 kg/cm²

5. Kemudian start cop yang akan digunakan untuk menggerakkan main stop valve (MSV) dan main control valve (MCV) dengan tekanan 145 kg/cm²

Selanjutnya setelah sistem-sistem tersebut sudah jalan bikin vaccum pada kondensor. Untuk membuat vaccum di kondesor lihat High Pressure Auxilary Steam Header apakah temperaturnya sudah mencapai sekitar 250 - 340 ⁰C dan tekanannya sudah mencapai 17 kg/cm². apabila kondisi tersebut sudah tercapai maka start vaccum pada kondesor dapat dilakukan. Adapun langkah-langkah untuk menbuat vaccum ini adalah sebagai berikut :

1. Buka valve dari High Pressure Auxilary Steam Header, sehingga steam mengalir masuk menuju ejector.
2. Posisi valve ejector driving steam dalam keadaan tertutup,
3. Buka valve starting ejector driving steam, dimana steam dari High Pressure Auxilary Steam Header tadi terlabih dahulu dialirkan ke atmosfir untuk menarik uap atau udara yang berada didalam kondensor
4. Buka valve starting ejector air vaccum, agar uap atau udara yang terdapat di dalam kondensor tertarik keluar ikut dengan aliran steam yang mengalir ke atmosfir sehingga keadaan dalam kondensor menjadi vaccum
5. Setelah vaccum pada kondensor mencapai kondisi 0,94 kg/cm² valve gland steam header buka. Pada turbin dilengkapi juga dengan system gland seal steam, fungsi dari gland seal steam ini adalah :

• mencegah uap bocor keluar dari dalam turbin
• mencegah udara luar masuk kedalam turbin.

6. Apabila vaccum kondensor sudah mencapai 0,35 kg/cm², valve starting ejector driving steam dan valve starting ejector air vaccum di tutup. Sementara valve ejector driving steam dibuka, sehingga aliran steam dari High Pressure Auxilary Steam Header tidak mengalir ke atmosfir lagi tapi mengalir masuk ke dalam Starting Jet Air Ejector.
7. Setelah vaccum mancapai 0,05 kg/cm², buka turbin by-pass
8. Turbin dapat dioperasikan.

Setelah semua sistem pendukung sudah jalan, kemudian turnning motor distart untuk pemutaran awal pada poros turbin dan generator dengan putaran 5 rpm. Setelah itu turbin reset pada turbin ditarik dan turbin siap di operasikan.

Peressure dan temperatur pada main steam sebelum masuk turbin tergantung dengan kondisi start-up turbin.

Start-up mode	Pressure masuk turbin (kg/cm2)	Temperatur masuk turbin (0C)
Cold start Warm start Hot start Very hot start	48-72 48-72 48-128 102-141	385-415 385-415 480-546 510-546

Apabila steam yang dihasilkan oleh boiler sudah mencapai pressure dan temperatur yang diinginkan, main steam akan masuk ke turbin. Sebelum masuk turbin uap masuk ke Main Stop Valve (MSV). Tujuannya adalah apabila uap yang akan masuk ke turbin tekanannya terlalu tinggi, maka aliran uap atau steam yang akan masuk ke turbin tersebut di stop.

Setelah melewati Main Stop Valve (MSV) steam masuk ke Main Control Valve (MCV) atau governor, dimana fungsi dari governor adalah untuk mengontrol main steam yang masuk kedalam turbin. Kemudian main steam diarahkan masuk ke dalam turbin untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros, sehingga poros turbin tersebut akan berputar dan turning motor di stop. Akibat melakukan kerja di didalam turbin tekanan dan temperatur dari main steam menjadi turun sehingga menjadi uap basah, kemudian main steam dialirkan ke kondensor.

Setelah main steam masuk kedalam turbin terjadi proses warming yaitu pemerataan panas pada casing turbin, dimana differential antara upper dan lower casing tidak boleh lebih dari 50⁰C. Pada putaran 1220 rpm terjadi proses heat soak yaitu pemerataan panas pada turbin dengan putaran konstan 1220 rpm. Ketika putaran poros sudah mencapai 2850 rpm, eksitasi dijalankan dan tegangan dinaikkan 90%. Kemudian terjadi lagi proses warming, setelah proses warming selesai generator sychron dengan system.

Setelah generator sudah sychron dengan sistem, beban dapat dinaikkan sesuai dengan yang diinginkan. Pada saat beban mulai naik, maka pressure dan temperatur pada main steam juga naik. Untuk PLTU Tarahan pada beban 100 MW pressure pada main steam 127 kg/cm² dan temperatur 540⁰C. Untuk menjaga putaran poros tetap 3000 rpm, maka Main Control Valve (MCV) akan mengatur aliran main steam yang masuk ke turbin.

Selain digunakan untuk memutar turbin, sebagian main steam yang melewati sudu-sudu turbin juga digunakan untuk memanaskan air di LP 1, LP 2, Deaerator, HP 4 dan HP 5. Main steam yang digunakan untuk memanaskan air ini dinamakan Uap Ekstrasi. Uap ekstrasi ini mengalir keluar melalui pipa-pipa yang dipasang di sisi turbin. Pada pipa-pipa ektrasi ini terdapat Extraction Check Valve yang berfungsi untuk mencegah terjadinya uap balik dari pipa uap ekstrasi.

2.4        Generator

              Generator listrik adalah sebuah alat yang  memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Generator arus bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron  karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Kumparan medan generator sinkron terletak pada rotornya sedangkan kumparan jangkarnya terletak pada stator.

         Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu :

1)      Stator yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolak- balik.

2)      Rotor yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator.

        Pada generator AC sinkron, stator ditempatkan pada rumah (kerangka) yang diberikan isolasi. Stator terbuat dari laminasi inti-besi yang diberikan slot sebagai tempat untuk kumparan. Tujuan menggunakan laminasi inti-besi adalah untuk mengurangi rugi-rugi arus eddy (eddy current). Ada dua jenis yang berbeda dari struktur medan generator sinkron, yaitu tipe kutub-sepatu (salient) dan silinder.

1)      Rotor tipe kutub-sepatu

            Generator kecepatan rendah yang digerakkan oleh mesin diesel atau turbin air mempunyai rotor dengan kutub medan yang menonjol.

2)      Rotor tipe silinder

            Generator kecepatan tinggi atau tipe turbo mempunyai rotor silinder yang dirancang untuk bekerja pada 3000 rpm. Konstruksi silinder penting dalam mesin kecepatan tinggi karena tipe kutub sepatu sukar dibuat untuk menahan tekanan pada kecepatan tinggi. Generator sinkron dengan konstruksi rotor silinder digerakkan oleh turbin uap atau gas. Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Dalam hal ini PLTU Tarahan menggunakan rotor tipe silinder.

2.4.1          Prinsip Kerja Generator Sinkron

           Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik, dimana rotor berlaku sebagai kumparan medan (yang menghasilkan medan magnet) dan akan menginduksi stator sebagai kumparan jangkar yang akan menghasilkan energi listrik. Pada belitan rotor diberi arus eksitasi DC yang akan menciptakan medan magnet.  Rotor ini dikopel dengan turbin putar dan ikut berputar sehingga akan menghasilkan medan magnet putar. Medan magnet putar ini akan memotong kumparan jangkar yang berada di stator. Oleh karena adanya perubahan fluks magnetik pada tiap waktunya maka pada kumparan jangkar akan mengalir gaya gerak listrik yang diinduksikan oleh rotor.

2.5        Pengolahan Air

2.5.1        Desalination Plant

        Pada PLTU Tarahan menggunakan air laut maka di perlukan Desalination Plant Peralatan ini berfungsi untuk mengubah air laut (brine) menjadi airtawar ( fresh water ) dengan metode penyulingan (kombinasi evaporasi dan kondensasi). Halini dikarenakan sifat air laut yang korosif, sehingga jika air laut tersebut dibiarkan langsungmasuk ke dalam unit utama, maka dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan PLTU.

2.5.2        Water Treatment Plant

        Water Treatment Plant  adalah salah satu unit yang mengolah air dengan cara merubah atau mengangkat mineral-mineral dan gas-gas yang terlarut dalam air serta menghilangkan kotoran-kotoran organic dan inorganic  pada air. Air yang mengandung padatan-padatan dan partikel-partikel kotoran seperti debu, lumpur,garam-garam, tumbuh-tumbuhan, alga, serangga dan lain sebagainya sehingga harus diolah untuk menghilangkan semua hal tersebut agar dapat memenuhi kualitas air yang diinginkan. Adapun mineral-mineral yang dibebaskan dari dalam air antara lain:

1)         Calsium (Ca) dan Magnesium ( Mg ) merupakan dua unsur dalam bentuk garam dari SO4 danCl  yang menyebabkan kesadahan air. Bila air yang mengandung garam-garam ini di didihkan, maka akan menghasilkan endapan putih yang mengakibatkan penyumbatan pipa dan menghambat perpindahan panas.

2)         SiO2 (silica) dapat menimbulkan kerak dan bila kontak dengan uap bertekanan tinggiakan menimbulkan endapan seperti kaca.

3)         Fe  akan berwarna kuning kecoklatan bila kontak dengan udara, kandungan  Fe  didalam air akan menyebabkan conduktivitasnya akan naik.

4)         Kalium (K), garam ini sifatnya sangat larut (tak dapat mengendap) dapatmenyebabkan korosi pada boiler  tekanan tinggi dan selalu terbawa pada aliran uap.

5)         Gas Oksigen (O2) yang terlarut dalam air akan menyebabkan korosi.

6)         Gas Karbon Dioksida (CO2) dapat merangsang korosi dan menurunkan derajatkeasaman air.

7)         Gas Hidrogen Sulfida (H2S) dapat merangsang terjadinya korosi dan menyebabkan airmenjadi bau.

               Pada PLTU Tarahan sistem pengolahan air murni di Water Treatment  Plant  menggunakan system  Demineralisasi Single Bed . Terdapat dua buah Stream pada Water  Treatment  Plant  yakni Stream A dan Stream B. Setiap Stream  memiliki dua buah  Micron Catridge Filter , satu buah Vacuum  Pump, satu buah Vacuum Degasifier Tower , satu buah Booster  Pump dan satu buah Mixed Bed.Water Treatment Plant  pada PLTU Tarahan berfungsi menghasilkan air murni dengan conductivity <0.5 µS/cm untuk dipakai dalam siklus PLTU sebagai air penambah (make up water ). Air yang masuk ke Water Treatment Plant berasal dari Raw Water Tank yang merupakan produk dari Desalation Plant. Air tersebut kemudian diolah sehingga tidak lagi mengandung mineral-mineral dan gas-gas terlarut juga menghilangkan kotoran-kotoran organic dan anorganic  dalam air yang dapat menyebabkan timbulnya kerak dan terjadinya korosi pada komponen-komponen di PLTU.

2.6     Proses Produksi               

Dari flow diagram PLTU Tarahan ini terdiri dari proses sirkulasi air, sirkulasi uap, sirkulasi udara dan sirkulasi gas.

            Sirkulasi Air Air adalah fluida kerja yang diisikan ke boiler menggunakan pompa air  pengisi (BFP) melalui economizer  dan ditampung dalam boiler  drum. Sirkulasi air di dalam boiler  adalah air dari boiler  drum turun melalui downcomer kemudian masuk ke dalam tube -tube pemanas (riser ). Di dalam riser  air mengalami pemanasan sehingga mendidih kemudian naik kembali ke boiler  drum. Di dalam boiler  drum air dan uap berpisah. Sirkulasi air pendingin condenser dimulai dari Seawater intake disaring diUS Filter , kemudian dipompakan oleh Cooling Water Pump (CWP), kemudian disaring lagi Derbis Filter . selanjutnya masuk ke kondensor untuk mengkondensasikan uap dalam kondensor. Outlet nya terbagi 2, yang satunya langsung masuk ke Primary Cooling Water Booster Pump (PCWBP) sebagai  pendinginClosed Cooling water  dan yang satunya masuk ke Discharge Stanel . Setelah kembali selesai mendinginkan mesin, aliran yang ke PCWBP kembali ke aliran outlet dari kondensor menuju  Discharge Stanel  untuk selanjutnya dikembalikan ke laut.     Sirkulasi Uap Uap yang ada di dalam boiler  drum dalam kondisi jenuh kemudian dialirkan ke Superheater  I,Superheater II, kemudian Finishing Super heater .Uap keluaran dari Finishing Superheater  kemudian masuk ke turbin untuk memutar turbin. Putaran turbin inilah yang kemudian juga memutar generator hingga menghasilkan listrik. Pada Superheater  uap dipanaskan dengan menggunakan gas hasil pembakaran dari ruang bakar ( furnace). Uap sisa setelah memutar turbin kemudian masuk kecondenser . Di dalam condenser  uap mengembun dan menjadi air kembali, air keluaran dari condenser  disalurkan ke Low pressure Heater  dengan menggunakan Condensate  Pump kemudian ke Deaerator  dan High  Pressure  Heater . Air keluaran High Pressure Heater  kemudian menuju Economizer  dan disalurkan kembali ke Boiler  drum. Itulah mengapa proses PLTU disebut proses tertutup.

            Sirkulasi Udara Udara berfungsi sebagai proses pembakaran bahan bakar sehingga disebut sebagai udara pembakaran. Udara berasal dari atmosfir dihisap oleh Secondary Air  Fan dan Primary Air Fan kemudian dialirkan ke  Air  Heater  dan didistribusikan ke furnace untuk proses pembakaran. Peralatan yang berada di dalam Sirkulasi udara yaitu Secondary Air Fan,  Primary Air Fan dan  Air Heater. Secondary Air Fan berfungsi sebagai pemasok udara pembakaran.  Primary Air Fan berfungsi sebagai udara primer yang dihabiskan untuk menjaga material bed dan batubara tetap melayang dalam furnace. Sedangkan  Air heater  berfungsi untuk memanaskan udara pembakaran dengan menggunakan gas buang ( flue gas).

            Sirkulasi Gas Untuk Sirkulasi gas, gas panas hasil pembakaran atau disebut gas buang ( Flue gas) berfungsi sebagai sumber energi panas. Gas panas dari ruang bakar dialirkan ke  pipa-pipa Superheater , kemudian Economizer  dan  Air  Heater . Dariair heater  gas dihisap oleh ID Fan kemudian menuju ke bag house untuk dipisahkan partikulatabunya untuk selanjutnya dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

2.7     Bahan Bakar

            Bahan bakar utama yang digunakanu oleh PLTU Tarahan adalah batubara  berkalori rendah yang mengadakan kontrak pembelian dengan PT. Bukit Asam sebagai penyuplai batubara untuk PLTU Tarahan dengan pertimbangan lokasi stock pile batu bara yang berasal dari tambang terbuka Tanjung Enim berdekatan dengan PLTU tarahan.

Spesifikasi batubara yang di gunakan pada PLTU Tarahan yaitu :

Total moisture              : 28,91 % (AR)

Proximate Analysis     

·   Inherent moisture   : 10,53 % (ADB)

·   Ash content                       : 5,94 % (ADB)

·   Volatile matter       : 41,38 % (ADB)

·   Fixed carbon          : 42,15 % (ADB)

Total sulfur                  : 0,44 % (ADB)

Gross calorivic value   : 6184 kcal/kg (ADB)

Gross calorivic value   : 4914 kcal/kg (AR)

Ultimate Analysis

·   Inherent moisture   : 10,53 % (ADB)

·   Ash                                    : 5,94 % (ADB)

·   Total sulfur                        : 0,44 % (ADB)

·   Total Nitrogen        : 0,79 % (ADB)

·   Hydrogen               : 4,18 % (ADB)

·   Carbon                   : 64,86 % (ADB)

·   Oxygen                  : 13,26 % (ADB)

Ash Analysis

·   SiO₂                                   : 52,31 %

·   Al₂O                                  : 27,91 %

·   Fe₂O₃                                 : 3,85 %

·   CaO                                   : 2,04 %

·   MgO                                  : 3,08 %

·   K₂O                                   : 0,39 %

·   Na₂O                                  : 2,64 %

·   MnO₂                                 : 0,05 %

·   TiO₂                                   : 1,69 %

·   P₂O₅                                   : 0,44 %

·   SO₄                                                : 5,40 %

Undeterminated                                   : 0,20 %

           

2.8     Bahan Bahan Penunjang Produksi

            Proses produksi juga memerlukan bahan- bahan penunjang, bahan-bahan tersebut berperan dalam unit proses untuk membantu kelancaran proses yang  berlangsung. Bahan-bahan penunjang yang digunakan yang digunakan dalam  proses produksi yaitu sebagai berikut:

a.       Batu Kapur Konsumsi batu kapur (limestone) yang diinjeksikan kedalam furnace adalah 1 ton/hour untuk setiap unit. Fungsi dari batu kapur ini sebagai pereduksi SO2 yang dihasilkan dari pembakaran batubara.

b.      Pasir Kuarsa Pasir kuarsa dikenal dengan nama pasir putih yang merupakan hasil pelapukan  batuan yang mengandung mineral utama, seperti kuarsa dan feldspar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, CaO, MgO, dan K 2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa  pengotornya.

c.       HSD (High Speed Diesel) HSD biasa digunakan pada saat pembakaran atau penyalaan pertama kali

BAB III

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

            PLTU Tarahan memanfaatkan teknologi Boiler CFB (Circulating Fluidized Bed), CFB dengan kapasitas produksi uap perunit tipe 400 ton perjam untuk  memutar turbin generator pada beban 2x100 MW, CFB adalah teknologi boiler yang menggunakan sistem pembakaran  bersikulasi melalui 3 (tiga) peralatan utama yaitu Furnace, Cyclone, dan Back pass.

            Turbin digunakan untuk memutar generator dengan cara mengubah energi panas yang terkandung dalam uap menjadi energi mekanik. Uap dengan tekanan dan temperatur tinggi diarahkan untuk mendorong sudu-sudu turbin yang dipasang pada poros sehingga turbin berputar, akibat melakukan kerja di turbin tekanan dan temperatur uap menjadi turun sehingga menjadi uap basah yang kemudian dialirkan ke kondensor.

                 Berikut adalah spesifikasi turbin yang di gunakan PLTU Tarahan :

     Type Single Casing Multi Stage Reaction Condensing

·         Daya out put : 100 MW

·         Kecepatan : 3000 rpm

·         Tekanan uap masuk MSV : 127 kg/cm²a

·         Temperatur uap masuk MSV : 540⁰C

·         Tekanan uap ekstraksi no. 1 : 33,47 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 2 : 18,06 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 3 : 8,00 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 4 : 3,31 kg/cm²a

·         Tekanan uap ekstraksi no. 5 : 0,928 kg/cm²a

·         Tekanan keluar turbin : 0,082 kg/cm²a

·         Jumlah tingkat sudu : 42 tingkat reaksi

·         Arah putaran poros : CCW (view from front turbin)

·         Panjang Total Steam Turbin : 8,5 m

·         Berat Rotor dan Sudu-sudu : 32 ton

           

            Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Dalam hal ini PLTU Tarahan menggunakan rotor tipe silinder.

            Water Treatment Plant  adalah salah satu unit yang mengolah air dengan cara merubah atau mengangkat mineral-mineral dan gas-gas yang terlarut dalam air serta menghilangkan kotoran-kotoran organic dan inorganic  pada air. Air yang mengandung padatan-padatan dan partikel-partikel kotoran seperti debu, lumpur,garam-garam, tumbuh-tumbuhan, alga, serangga dan lain sebagainya sehingga harus diolah untuk menghilangkan semua hal tersebut agar dapat memenuhi kualitas air yang diinginkan. Pada PLTU Tarahan sistem pengolahan air murni di Water Treatment  Plant  menggunakan system  Demineralisasi Single Bed .

            Proses konversi energi pada PLTU berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu :

1.       energi kimia dalam bahan bakar diubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dan temperatur tinggi.

2.       energi panas (uap) diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran.

3.       energi mekanik diubah menjadi energi listrik.