TEKNOLOGI OPERASI PLTGU (2)

Sambungan dari TEKNOLOGI OPERASI PLTGU (1). Kali ini saya akan melanjutkan mengenai "KOMPONEN UTAMA PLTGU".

KOMPONEN UTAMA PLTGU


PLTGU yang merupakan siklus kombinasi mempunyai komponen utama yang terdiri dari :

• PLTG dan alat bantunya serta generator  
• HRSG dan alat bantunya 
• Turbin uap dan alat bantunya serta generator

Turbin gas dan alat bantunya pada umumnya merupakan suatu paket set unit PLTG yang dapat berdiri sendiri maupun digabung menjadi siklus kombinasi. Susunan HRSG dan alat bantunya harus dirancang agar dapat menyerap panas gas buang (exhaust gas) dari turbin gas seoptimal mungkin sehingga dapat menghasilkan uap dengan tekanan dan temperatur yang diperlukan untuk memutar turbin uap. Sistem sirkulasi air uap yang diterapkan disesuaikan dengan temperatur gas buang dari turbin gas agar fleksibel terhadap pembebanan.

Jumlah tingkat dan jumlah silinder dari turbin uap disesuaikan dengan tekanan dan temperatur uap yang dihasilkan oleh HRSG. Turbin uapnya biasanya non ekstraksi, karena pemanasan air dilakukan didalam HRSG.

Apabila PLTG akan digunakan dalam siklus kombinasi, maka panas gas buang harus mempunyai suhu sekitar 500 derajat Celcius agar dapat dimanfaatkan untuk menguapkan air didalam “Heat Recovery Steam Generator”. Apabila PLTD (Diesel) akan digunakan dalam siklus kombinasi, maka kapasitasnya harus cukup besar, yaitu sekitar 25 MW agar air pendingin mesin dapat dimanfaatkan untuk pemanas awal air pengisi boiler.

Terdapat beberapa variasi dari siklus kombinasi PLTGU dalam memanfaatkan gas buang untuk menghasilkan uap sebagai penggerak turbin PLTU. Gambar di bawah menunjukkan contoh variasi siklus PLTGU :

PLTU dan PLTGU digambung dengan peleburan besi

PLTGU dengan turbin gas bebahan bakar batu bara

Ditinjau dari konfigurasi jumlah turbin gas dan Heat Recovery Steam Generator (HRSG) dan turbin uapnya, suatu PLTGU dapat di susun dengan beberapa konfigurasi, tetapi umumnya dibedakan menjadi 3, yaitu :  

• Konfigurasi  : 1 turbin gas (GT), 1 HRSG, 1 turbin uap (ST)  = konfigurasi 1 – 1 – 1  
• Konfigurasi  : 2 turbin gas (GT), 2 HRSG, 1 turbin uap (ST) = konfigurasi  2 – 2 – 1
• Konfigurasi  : 3 turbin gas (GT), 3 HRSG, 1 turbin uap (ST) = konfigurasi  3 – 3 – 1 

Konfigurasi  1 – 1 – 1

Konfigurasi ini merupakan PLTGU yang paling sederhana karena hanya terdiri dari 1 turbin gas (GT), 1 HRSG dan 1 turbin uap (ST). Pada sebagian PLTGU ini bahkan generatornya hanya satu sehingga turbin gas, turbin uap dan generator merupakan mesin satu poros (single shaft combined cycle). Posisi generator dapat berada diantara turbin gas dan turbin uap atau turbin uap diatara turbin gas dan generator.

Kelebihan susunan PLTGU 1–1–1 antara lain adalah mampu memenuhi kebutuhan permintaan daya secara cepat dan ekonomis, konsumsi air dan bahan bakar nya rendah serta konsumsi listrik pemakaian sendiri (works power) juga rendah.

Diagram PLTGU dengan konfigurasi 1 - 1 - 1

Konfigurasi  2 – 2 – 1 

PLTGU dengan susunan 2–2–1 lebih fleksibel dalam pengoperasian maupun pemeliharaan dibanding susunan 1–1–1. Dengan susunan 2–2–1, apabila satu turbin gas terganggu, maka turbin gas yang lain tetap dapat beroperasi dalam siklus kombinasi. Sedangkan bila HRSG nya yang terganggu, maka turbin gas dapat beroperasi dalam mode siklus terbuka (open cycle).  

Diagram PLTGU dengan konfigurasi 2 - 2 - 1

Konfigurasi  3 – 3 – 1

Konfigurasi 3–3–1 merupakan konfigurasi yang menghasilkan output daya paling besar dengan variasi operasi paling banyak.

Diagram PLTGU dengan konfigurasi 3 - 3 - 1

SISTEM-SISTEM  PLTGU

Peralatan bantu PLTGU selain terdiri dari peralatan yang berbentuk komponen juga terdapat peralatan bantu berupa suatu siklus atau sirkit yang disebut sistem. Adapun sistem tersebut diantaranya:

Sistem Udara Pendingin dan Perapat

Sebagaimana telah disebutkan diatas sistem udara berfungsi untuk menyediakan udara untuk pembakaran, dimana udara dihasilkan oleh kompresor. Tetapi udara dari kompresor ini sebagian juga digunakan sebagai pendingin dan perapat. Udara pendingin berfungsi untuk mendinginkan sudu-sudu turbin.

Material turbin gas akan mengalami stress karena dilalui oleh gas yang temperaturnya sangat tinggi hasil dari pembakaran bahan bakar. Untuk mencegah agar tidak terjadi overheating, maka bagian turbin yang dilalui oleh gas panas tersebut didinginkan dengan udara. Sudu-sudu gerak (moving blade) didinginkan dengan udara yang diambil dari kompresor tingkat tertentu. Udara pendingin ini sebelum digunakan, didinginkan terlebih dahulu dengan media udara atau air (air cooler atau water cooler).

Sudu-sudu diam (fixed blade) atau diafragma dari turbin tingkat pertama akan menerima temperaratur dan tekanan yang paling tinggi. Oleh karena itu udara pendinginnya diambil dari kompresor utama tingkat terakhir yang tekanannya paling tinggi. Sedangkan sudu diam tingkat kedua didinginkan dengan udara yang diambil dari kompresor tingkat yang lebih rendah.

Pendinginan sudu gerak dan sudu diam dilakukan dengan mengalirkan udara kedalam rongga (lubang) yang ada didalam sudu-sudu tersebut. Udara ini kemudian keluar dari permukaan sudu dan melapisi permukaan sudu sehingga melindungi dari kontak langsung dengan gas panas. Selain digunakan sebagai pendingin sebagian udara dari kompresor juga digunakan sebagai perapat pada bantalan (bearing seal air). Fungsi udara perapat adalah mencegah bocornya minyak pelumas dari ujung bantalan (celah antara rumah bantalan dan poros). Sebagaimana pada udara pendingin, udara perapat sebelum digunakan juga didinginkan terlebih dahulu.

Lubang saluran pendingin pada sudu gerak dan sudu diam

Diagram sistem udara pendingin dan perapat

Sistem Udara Pengabut (Automizing)

Proses pembakaran akan berlangsung dengan sempurna apabila bahan bakar dapat bercampur dengan oksigen (udara) yang cukup. Untuk mempermudah percampuran antara bahan bakar dan udara dalam proses pembakaran, maka bahan bakar harus dipecah menjadi partikel yang sangat kecil. Proses memecah bahan bakar menjadi partikel yang kecil ini disebut atomisasi (pengabutan). Atomisasi dapat dilakukan secara mekanik (dengan tekanan tinggi) dengan media uap atau udara.

Bahan bakar minyak pada turbin gas umumnya diatomisasi dengan udara. Pada saat start, udara pengabut biasanya diambil dari kompresor khusus, dan setelah operasi normal udara pengabut diambil dari kompresor utama.

sistem udara pengabut

Sistem Pendingin

Sistem pendingin berfungsi untuk mendinginkan peralatan bantu dan sistem PLTG. Peralatan yang mendapat pendinginan antara lain adalah minyak pelumas, udara pendingin, mesin diesel start up, generator dan sebagian. Media pendingin mengunakan air denim yang diberi bahan kimia. Pemberian bahan kimia bertujuan untuk mencegah korosi dan pergerakan. Jenis bahan kimia yang digunakan adalah Magnesium chormat. Air persediaan ditampung dalam tangki yang akan menambahkan bila jumlahnya berkurang.

Sirkulasi air pendingin merupakan siklus tertutup. Setelah mendinginkan peralatan, air pendingin ini didinginkan dengan udara dari kipas (fin fan) didalam radiator.

sistem air pendingin

Sistem Bahan Bakar

Bahan bakar minyak

Bahan bakar minyak yang banyak digunakan di PLTG adalah HSD (High Speed Diesel), walaupun minyak IDO (Industrial Diesel Oil) dan residu juga dapat  digunakan apabila unit PLTG dilengkapi dengan sarana pengolah bahan bakar, misalnya dengan memasang pemanas minyak dan centrifuge. Penerimaan bahan bakar minyak dari pemasok dapat dilaksanakan melalui tongkang, mobil tangki maupun langsung menggunakan pipa.

Di site PLTG, bahan bakar minyak tersebut ditampung didalam bunker atau tangki bulanan (monthly tank). Untuk pemakaian sehari–hari, bahan bakar tersebut terlebih dahulu ditranfer kedalam tangki harian (daily tank) lalu dipompakan ke unit yang memerlukannya. Untuk PLTG yang tidak dilengkapi  dengan tangki harian, pengambilan minyak langsung dari tangki bulanan. 

Selanjutnya bahan bakar akan dihisap oleh Fuel Forwarding Pump atau booster pump (3) yang berfungsi untuk menjamin agar sisi hisap Main Fuel Pump (5) tidak mendapat tekanan negatif.  Tidak semua PLTG memiliki  fuel forwarding pump.  Filter yang lebih halus (4) sekitar 200 mesh mencegah berfungsi agar kotoran tidak terbawa masuk kedalam Main Fuel Pump (5).