Slide presentasi PEMANFAATAN GAS BUANG DARI TURBIN UAP

SKRIPSI / TUGAS AKHIR
ANALISIS PEMANFAATAN GAS BUANG DARI
TURBIN UAP PLTGU 143 MW UNTUK PROSES
DESALINASI
ALBERT BATISTA TARIGAN (20406065)
JURUSAN TEKNIK MESIN
PENDAHULUAN



Desalinasi adalah proses pemisahan yang
digunakan untuk mengurangi kandungan garam
hingga level tertentu.
Desalination Plant terletak di sekitar lepas pantai
atau di sekitar muara sungai.
Tujuan utama Desalination Plant adalah untuk
keperluan air tawar di sekitar unit PLTGU yang
susah akan air tawar.
PERMASALAHAN


Mencari solusi kemungkinan susahnya air tawar
yang di dapat di area sekitar pantai.
Pembangunan
Desalination
Plant
tidak
membutuhkan biaya yang sedikit, oleh karena itu
pemanfaatan gas buang dari turbin uap PLTGU
merupakan solusi yg tepat.
LANDASAN TEORI
Siklus Turbin Gas Terbuka
URUTAN PROSES :

1 – 2 : kompresi isentropis (di dalam kompresor)

2 – 3 : pembakaran (pada tekanan konstan)

3 – 4 : ekspansi isentropis (di dalam turbin)

4–
: pengeluaran panas (pada tekanan konstan)
Siklus Turbin Uap dan Diagram T-s
URUTAN PROSES :

1 – 2 : Kompresi isentropis ( di dalam pompa)

2 – 3 : Penambahan panas di Boiler (pada tekanan
konstan)

3 – 4 : Ekspansi isentropis (di dalam turbin)

4 – 1 : Pengeluaran panas (di dalam kondensor)
Siklus Turbin Gas Uap dengan Diagram T-s
URUTAN PROSES :
Klasifikasi Proses Desalinasi
PROSES DISTILASI (PENGUAPAN)



Air laut dipanaskan dan kemudian uap
dihasilkan dikondensasi untuk memperoleh
tawar.
air
air
Penguapan air memerlukan panas penguapan yang
tertahan pada uap air yang terjadi sebagai panas
laten.
Masalah yang timbul pada jenis sistem distilasi
adalah kerak dan karat pada peralatan.
PROSES DESALINASI DENGAN RO (REVERSE OSMOSIS)


Air laut dipompa dengan tekanan tinggi
kedalam modul membran osmosis yang
mempunyai dua buah outlet yakni air garam
dan air tawar.
Air yang akan masuk ke dalam membran RO
harus mempunyai kadar besi < 0.1 mg/l, pH
harus dikontrol agar tidak terjadi pergerakan
calsium dan lainnya.
PROSES DESALINASI DENGAN METODE PERTUKARAN ION


Salah satu penukar ion yang paling banyak
dikenal saat ini ialah zeolit alam , karena zeolit
alam memiliki kapasitas tukar ion yang tinggi
dengan harga yang jauh lebih murah.
Proses yang dilakukan pada penelitian ini masih
skala laboratorium sehingga harus diintegrasi ke
skala yang lebih besar agar dapat diaplikasikan
di masyarakat untuk digunakan dalam proses
pengolahan air payau.
PEMBAHASAN
PROSES PADA TURBIN GAS

Udara luar masuk terkompresi oleh kompresor

Terjadi percampuran udara terkompresi dengan
bahan bakar di ruang bakar

Kemudian terjadi proses pembakaran

Gas panas hasil pembakaran diruang
terkespansi dan memutarkan turbin.
bakar
PROSES DI HRSG (HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR)

Temperatur gas buang turbin gas dialirkan ke
HRSG

Gas buang tersebut memanaskan air

Uap hasil memanaskan air akan dialirkan ke
turbin uap
PROSES DI TURBIN UAP

Uap air panas lanjut akan menggerakkan turbin HP
turbin.

Uap panas dari HP akan menuju LP untuk
menggerakkan turbin.

Ekspansi dari LP turbin akan dialirkan untuk Unit
Desalinasi.
UNIT DESALINASI
Air laut di pompa menuju flash evaporator untuk
pemanasan awal.
 Kemudian masuk ke brine heater yg berfungsi
sebagai heat exchanger.
 Lalu akan di tampung di flash chamber untuk
penguapan.
 Uap akan melewati demister yg berfungsi sebagai
pemisah uap air yang akan terdesalinasi.
 Air
akan terkondensasi di flash evaporator
kemudian di pompa ke tangki destilasi.
 Brine akan di pompa ke tangki brine blowdown.

DIAGRAM UNIT DESALINASI
ANALISIS TERMODINAMIKA PROSES DESALINASI
DIAGRAM PROSES PERHITUNGAN UNTUK DESALINASI
TABEL ENTALPI AIR LAUT DAN AIR TAWAR
MENENTUKAN
LAJU ALIRAN MASSA AIR LAUT,
BRINE DAN AIR TAWAR


Diketahui debit aliran air laut pada unit desalinasi sebesar
0.067 m3/s dan massa jenis air laut pada salinitas 40 g/kg
sebesar 1025.8 kg/m3. Debit brine yang dihasilkan 0.035
m3/s dan debit air tawar 0.032 m3/s. Berdasarkan rumus
perhitungan laju aliran massa maka didapatkan :
m
= ρ.Q
mair laur = 1025.8 kg/m3 X 0.067 m3/s
mair laur = 68.73 kg/s
m

mbrine
= 1025.8 kg/m3 X 0.035 m3/s
= 35.90 kg/s
m
mair tawar
= ρ.Q
= ρ.Q
= 1000 kg/m3 X 0.035 m3/s
= 35.00 kg/s
MENENTUKAN LAJU ALIRAN KALOR PADA PROSES
FLASH EVAPORATOR QIN1






Untuk menentukan nilai entalphi air laut pada temperatur
32oC dan 50oC diketahui data pada tabel 2.1 bahwa nilai
entalphi air laut pada 32oC adalah 126.88 kJ/kg dan 198.70
kJ/kg pada 50oC, maka laju aliran kalor pada flash
evaporator adalah ;
Qin1
=
mair laut(h2-h1)kJ/kg
=
=
=
=
68.73 kg/s (198.70 – 126.88) kJ/kg
68.73 kg/s X 71.82 kJ/kg
4,936.18 kJ/s
4.94 MW
MENENTUKAN
LAJU ALIRAN KALOR PADA PROSES
BRINE HEATER QIN2






Untuk menentukan nilai entalphi air laut pada temperatur
50oC dan 113oC diketahui data pada tabel 2.1 bahwa nilai
entalphi air laut pada 50oC adalah 198.70 kJ/kg dan 451.15
kJ/kg pada 113oC, maka laju aliran kalor pada brine heater
adalah ;
Qin2
=
mair laut(h3-h2)kJ/kg
=
=
=
=
68.73 kg/s (451.15 – 198.70) kJ/kg
68.73 kg/s X 252.45 kJ/kg
17,350.88 kJ/s
17.35 MW
MENENTUKAN LAJU ALIRAN KALOR PADA PROSES
BRINE CHAMBER QOUT1






Untuk menentukan nilai entalphi air laut pada temperatur
113oC dan 60oC diketahui data pada tabel 2.1 bahwa nilai
entalphi air laut pada 113oC adalah 451.15 kJ/kg dan
238.50 kJ/kg pada 60oC, maka laju aliran kalor pada brine
chamber adalah ;
Qout1
=
mbrine(h3-h6)kJ/kg
=
=
=
=
35.9 kg/s (451.15 – 238.50) kJ/kg
68.73 kg/s X 212.65 kJ/kg
7,634.13 kJ/s
7.63 MW
MENENTUKAN
LAJU ALIRAN KALOR PADA PROSES
DESTILATE QOUT2






Untuk menentukan nilai entalphi air tawar pada
temperatur 80oC dan 38oC diketahui data pada tabel 2.1
bahwa nilai entalphi air tawar pada 80oC adalah 334.91
kJ/kg dan 159.21 kJ/kg pada 38oC, maka laju aliran kalor
pada Destilate adalah ;
Qout2
=
mair tawar(h4-h5)kJ/kg
=
=
=
=
32.00 kg/s (334.91 – 159.21) kJ/kg
32.00 kg/s X 175.70 kJ/kg
5,622.40 kJ/s
5.6 MW
MENENTUKAN

EFISIENSI TERMAL DESALINASI
Untuk menentukan nilai efisiensi (η) pada pada unit
desalinasi dapat dilakukan dengan membandingkan
antara jumlah nilai ΣQout dengan jumlah nilai ΣQin. Atau
jika dituliskan dalam sebuah rumus adalah sebagai
berikut.
MENENTUKAN KESEIMBANGAN MASSA (BALANCE
MASS)




Untuk menentukan keseimbangan massa perlu dilakukan
perhitungan dengan menjumlahkan laju aliran massa brine yang
dihasilkan dengan laju aliran air tawar hasil desalinasi tersebut.
mair laut =
68.73 kg/s
mbrine + mair tawar
=
35.90 kg/s + 32.00kg/s
=
68.73 kg/s – 67.90 kg/s
=
0.83 kg/s
Terjadi ketidakseimbangan massa sebesar 0.83 kg/s, ini
dikarenakan losses yang didapat ketika porses di flash chamber.
PERHITUNGAN
BIAYA UNTUK AUXILIARY BOILER

a.
diketahui laju aliran massa untuk auxiliary boiler sebesar
0.08 kg/s akan di konversi menjadi debit aliran yang akan
digunakan untuk penghematan biaya yaitu sebagai berikut

m
=ρxQ

Q
= m/Q

Dimana :

Q = debit aliran, m3/s

m = laju aliran massa, kg/s

ρ = massa jenis (solar), kg/m3
Q
= 0.081 kg/s / 820 kg/m3

Q
= 0.000098 m3/s

1 m3 = 1000 l


= 0.000098 X 1000 l/s

= 0.098 l/s
Menentukan biaya untuk solar selama setahun Asumsi
biaya solar tahun 2011 Rp 8.200,- /l[12]. Jadi, biaya untuk
solar selama setahun adalah :

= 0.098 l/s x Rp 8.200,- / l

= Rp 803.6,- / s

= Rp 803.6,- / s

= Rp 25,342,329,600,- / thn
KESIMPULAN

Gas buang dari turbin uap PLTGU dimanfaatkan untuk proses
desalinasi yang membutuhkan kalor untuk menguapkan air laut.

Kapasitas air bersih yang dihasilkan 0.032 m3/s dan brine yang
dihasilkan sebesar
0.034 m3/s, dengan kapasitas air laut untuk
desalinasi 0.067 m3/s.

Efisiensi kalor termal yang dihasilkan sebesar 59.44%

Dengan asumsi harga minyak HSD /m3 mencapai Rp.8.200,- maka
biaya yang dapat dihemat mencapai Rp 803.6,-/s atau 25,34 milliar
rupiah per tahun jika tidak menggunakan Auxiliary Boiler.
SEKIAN DAN TERIMA KASIH