Transcript Day 1
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. • 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 p T h m m = Massflow [kg/s] 122.0 p = Pressure [bar] T = Temperature [°C] h = Enthalpy [kJ/kg] Pel = Electrical Pow er [kW] 536.76 3445.18 201.022 1 125.0 Pel = 200000.00 kW 538.00 3445.18 201.022 3.000 159.23 2780.96 28.821 2 0.09700 1 45.21 2359.00 172.202 7 2 3.000 37.03 155.39 12812.874 7 8 6 1.000 5 3 4 0.09700 8 45.21 4.000 189.33 172.202 80.00 134.90 6 5.000 5 3.000 45.27 189.99 172.202 133.53 561.46 201.022 4 30.03 126.23 12812.874 3 572.45 201.022 9 10 30.00 125.83 12812.874 Siklus Rankine PLTU Kapasitas Besar Reheater Condenser F F Closed Feedwater Heater (HP Heater) F F Open Feedwater Heater (Deaerator, DEA) F Closed Feedwater Heater (LP Heater) 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 Lorok Semarang 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. Base Case HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3 TAMBAK LOROK - SEMARANG p 125.0 538.00 5.000 3445.18 203.081 214.20 2886.14 146.205 Pel = 200000.00 kW 69.80 T h m m = Massflow [kg/s] 538.00 p = Pressure [bar] T = Temperature [°C] h = Enthalpy [kJ/kg] X = Steam quality [%] Pel = Electrical Pow er [kW] 3503.02 179.124 128.9 285.62 1262.69 203.081 8.170 265.31 2982.82 14.795 0.09700 45.21 90.99(X) 128.297 2.000 37.05 155.39 9603.251 69.80 448.38 26.90 406.59 3284.38 23.957 3251.62 18.124 1.890 133.77 0.5040 81.52 0.2140 61.53 2736.26 9.587 2560.00 5.014 2456.41 3.307 8.170 171.29 0.09700 724.85 203.081 130.0 F F 173.91 F F F 115.63 485.69 146.205 236.28 1020.40 23.957 26.90 45.21 189.33 146.205 742.91 203.081 8.170 69.80 1.000 30.00 125.83 9603.251 179.51 1.890 87.02 0.5040 761.87 42.081 364.51 9.587 280.59 14.600 67.03 0.2140 53.60 224.41 17.907 Case 1 - Base 41,321% HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3 TAMBAK LOROK - SEMARANG p 125.0 538.00 5.000 3445.18 182.601 214.20 2886.14 148.835 Pel = 200000.00 kW 69.80 T h m m = Massflow [kg/s] 538.00 p = Pressure [bar] T = Temperature [°C] h = Enthalpy [kJ/kg] X = Steam quality [%] Pel = Electrical Pow er [kW] 3503.02 182.601 128.9 230.01 992.47 182.601 69.80 448.38 26.90 406.59 3284.38 0.000 3251.62 18.302 130.0 8.170 265.31 2982.82 15.464 1.890 133.77 0.5040 81.52 0.2140 61.53 2736.26 9.759 2560.00 5.104 2456.41 3.366 8.170 130.0 F 171.29 0.000 45.21 189.33 148.835 173.91 F F F 115.63 485.69 148.835 1017.18 1.000 0.09700 742.91 182.601 8.170 26.90 37.05 30.00 125.83 9775.984 724.85 182.601 235.60 130.605 2.000 992.47 182.601 69.80 45.21 90.99(X) 155.39 9775.984 230.00 F 0.09700 179.51 1.890 87.02 0.5040 761.87 18.302 364.51 9.759 280.59 14.863 67.03 0.2140 53.60 224.41 18.229 Case 2 – Base 41,321% HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3 TAMBAK LOROK - SEMARANG p 125.0 538.00 5.000 3445.18 207.428 214.20 2886.14 149.549 Pel = 200000.00 kW 69.80 T h m m = Massflow [kg/s] 538.00 p = Pressure [bar] T = Temperature [°C] h = Enthalpy [kJ/kg] X = Steam quality [%] Pel = Electrical Pow er [kW] 3503.02 164.649 128.9 285.62 1262.69 207.428 69.80 448.38 26.90 406.59 3284.38 42.779 3251.62 -0.038 130.0 8.170 265.31 2982.82 15.139 1.890 133.77 0.5040 81.52 0.2140 61.53 2736.26 9.806 2560.00 5.128 2456.41 3.382 8.170 130.0 F 171.29 45.21 189.33 149.549 173.91 F F F 115.63 485.69 149.549 764.07 42.779 1.000 0.09700 742.91 207.428 8.170 26.90 37.05 30.00 125.83 9822.884 724.85 207.428 179.51 131.232 2.000 742.91 207.428 69.80 45.21 90.99(X) 155.39 9822.884 173.91 F 0.09700 179.51 1.890 87.02 0.5040 761.87 42.741 364.51 9.806 280.59 14.934 67.03 0.2140 53.60 224.41 18.317 Case 3 - Base 41,321% HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3 TAMBAK LOROK - SEMARANG p 125.0 538.00 5.000 3445.18 201.803 214.20 2886.14 145.297 Pel = 200000.00 kW 69.80 T h m m = Massflow [kg/s] 538.00 p = Pressure [bar] T = Temperature [°C] h = Enthalpy [kJ/kg] X = Steam quality [%] Pel = Electrical Pow er [kW] 3503.02 176.995 128.9 285.62 1262.69 201.803 69.80 448.38 26.90 406.59 3284.38 24.808 3251.62 16.995 130.0 8.170 265.31 2982.82 14.704 1.890 133.77 0.5040 81.52 0.2140 61.53 2736.26 0.000 2560.00 15.247 2456.41 3.268 8.170 130.0 F 171.29 24.808 45.21 189.33 145.297 173.91 F F F 115.63 485.69 145.297 1007.28 1.000 0.09700 742.91 201.803 8.170 26.90 37.05 30.00 125.83 9490.819 724.85 201.803 233.48 126.782 2.000 982.76 201.803 69.80 45.21 90.99(X) 155.39 9490.819 227.88 F 0.09700 179.51 1.890 123.93 761.87 41.803 2715.46 0.000 0.5040 67.03 280.59 15.247 0.2140 53.60 224.41 18.514 Case 4 – Base 41,321% HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3 TAMBAK LOROK - SEMARANG p 125.0 538.00 5.000 3445.18 204.066 214.20 2886.14 146.926 Pel = 200000.00 kW 69.80 T h m m = Massflow [kg/s] 538.00 p = Pressure [bar] T = Temperature [°C] h = Enthalpy [kJ/kg] X = Steam quality [%] Pel = Electrical Pow er [kW] 3503.02 178.980 128.9 285.62 1262.69 204.066 69.80 448.38 26.90 406.59 3284.38 25.086 3251.62 17.186 130.0 8.170 265.31 2982.82 14.869 1.890 133.77 0.5040 81.52 0.2140 61.53 2736.26 14.311 2560.00 -0.001 2456.41 3.332 8.170 130.0 F 171.29 25.086 179.51 761.87 42.272 45.21 189.33 146.926 173.91 F F F 115.63 485.69 146.926 1007.28 1.000 0.09700 742.91 204.066 8.170 26.90 37.05 30.00 125.83 9676.503 724.85 204.066 233.48 129.283 2.000 982.76 204.066 69.80 45.21 90.99(X) 155.39 9676.503 227.88 F 0.09700 1.890 67.03 280.71 14.311 0.5040 67.03 280.59 14.311 0.2140 53.60 224.41 17.643 Case 5 – Base 41,321% HEAT BALANCE - 200 MW PLTU UNIT 3 TAMBAK LOROK - SEMARANG p 125.0 538.00 5.000 3445.18 203.632 214.20 2886.14 146.613 Pel = 200000.00 kW 69.80 T h m m = Massflow [kg/s] 538.00 p = Pressure [bar] T = Temperature [°C] h = Enthalpy [kJ/kg] X = Steam quality [%] Pel = Electrical Pow er [kW] 3503.02 178.599 128.9 285.62 1262.69 203.632 69.80 448.38 26.90 406.59 3284.38 25.033 3251.62 17.149 130.0 8.170 265.31 2982.82 14.837 1.890 133.77 0.5040 81.52 0.2140 61.53 2736.26 9.614 2560.00 8.197 2456.41 0.000 8.170 130.0 F 171.29 25.033 45.21 189.33 146.613 173.91 F F F 115.63 485.69 146.613 1007.28 1.000 0.09700 742.91 203.632 8.170 26.90 37.05 30.00 125.83 9640.866 724.85 203.632 233.48 128.803 2.000 982.76 203.632 69.80 45.21 90.99(X) 155.39 9640.866 227.88 F 0.09700 179.51 1.890 87.02 0.5040 761.87 42.182 364.51 9.614 224.44 17.810 53.60 0.2140 53.60 224.41 17.810 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