Day 1

Report
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

similar documents