ANALISIS EFFECTIVENESS SECONDARY SUPERHEATER PLTU UNIT 4 .
TUGAS AKHIR – TM145502ANALISIS EFFECTIVENESS SECONDARYSUPERHEATER PLTU UNIT 4 PT. PJB UP GRESIKDENGAN VARIASI PEMBEBANANHANIF FARRASNRP 2112 030 023Dosen PembimbingGiri Nugroho, ST., MSc.PROGRAM STUDI DIPLOMA III REGULERJURUSAN TEKNIK MESINFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya2015i
FINAL PROJECT – TM145502EFFECTIVENESS ANALYSIS OF SECONDARYSUPERHEATER POWER GENERATION UNIT 4PT.PJB UP GRESIK WITH VARIATION OFLOADHANIF FARRASNRP 2112 030 023Counsellor lectureGiri Nugroho, ST., MScDIPLOME III REGULERMECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENTFaculty of Industrial TechnologySepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya2015ii
ANALISIS EFFECTIVENESS SECONDARYSUPERHEATER PLTU UNIT 4 PT. PJB UP GRESIKDENGAN VARIASI PEMBEBANANNama MahasiswaNRPJurusanDosen Pembimbing: Hanif Farras: 2112030023: D III Teknik Mesin FTI-ITS: Giri Nugraha, ST., M.ScAbstrakBoiler merupakan bejana tertutup dimana panaspembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atausteam. Superheater merupakan alat yang berfungsi untukmenghilangkan kadar air dalam uap dengan cara menaikkantemperatur uap jenuh sampai menjadi uap panas lanjut(superheated vapour) yang kemuidan di uap panas lanjut ini dialirkan untuk memutar turbin. Mengetahui peran boiler yangpenting bagi efisiensi siklus, maka perlu dilakukan analisisperforma boiler pada PLTU Unit 4 untuk mengetahui rata-ratatingkat effectiveness tertinggi pada setiap pembebanan (50%,75% dan 100%). Dengan demikian di ketahui efektivenes terbaikbada pembebanan tersebut.Berdasarkan hasil perhitungan dan pembahasaneffectiveness Secondary Superheater, dengan data yang diambildalam tugas akhir ini adalah data rata-rata kondisi aktual boilerkondisi sekarang. Sedangkan metode yang digunakan untukmenghitung laju perpindahan pans adalam dengan Number ofTransfer Unit. Dari hasil hasil perhitungan diketahui bahwa ratarata tingkat effectiveness tertinggi berada pad pembebanan 50%dengan rata-rata nilai NTU 0,831003428, Cr 0,310407097 danCr 0,837685402.Kata Kunci : Superheater,Perbedaan Pembebanan.NTU, Boiler,,vEffectiveness,
(Halaman ini sengaja dikosongkan)vi
EFFECTIVENESS ANALYSIS OF SECONDARYSUPEHEATER POWER GENERATION UNIT 4 PT. PJB UPGRESIK WITH VARIATION OF LOADINGStudent’s NameNRPMajorCouselor Lecturer: Hanif Farras: 2112030023: D3 Mechanical Engineering FTI-ITS: Giri Nugroho, ST., MSc.AbstractBoiler is a closed vessel in which the combustion heattransferred to water until it becomes heated water orsteam.Superheater is a tool that serves to remove the watercontent in the vapor by raising the temperature of saturatedsteam to be further hot steam (superheated vapor, which is thenfurther steam is piped to turn turbines. Knowing that animportant role for the efficiency boiler cycles, it is necessary toanalyze the performance of the boiler at the power plant unit 4 todetermine the average highest level of effectiveness in every load(50%,75% dan 100%). Thus to know the best effectiveness of theloading it.Based on calculation and discussions effectiveness boiler,with data taken in this thesis is the average data of actual boilercondition sekaran conditions. While the methods used to calculatethe rate of displacement pans is the Number of Transfer Unit.From the results of the calculation result is known that onaverage the highest level of effectiveness is at a loading of 50%with an average value of NTU 0,831003428, Cr 0,310407097and Cr 0,837685402.Keywords :Boiler,Efficiency,Effectiveness,Imposition difference.vii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)viii
KATA PENGANTARSegala puji syukur penulis panjatkan atas kehadiratALLAH SWT yang telah melimpahkan karunia, rahmat sertahidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhiryang berjudul : ANALISIS EFEKTIVITAS SECONDARYSUPERHEATER PLTU UNIT 4 PT.PJB UP GRESIKDENGAN VARIASI PEMBEBANAN.Penyelesaian Tugas Akhir ini merupakan syarat kelulusanakademis dan memperoleh gelar Ahli Madya dalam menempuhpendidikan Bidang Studi Konversi Energi di Program Studi D3Teknik Mesin Reguler, Fakultas Teknologi Industri, IntitutTeknologi Sepuluh Nopember Surabaya.Terlaksananya dan tersusunnya Tugas Akhir ini tidakterlepas dari dukungan, bantuan dan kerjasama yang baik darisemua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung terlibatdidalam Tugas Akhir ini. Oleh karena itu pada kesempatan ini,penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnyakepada :1. Bapak Giri Nugroho, ST.,MSc selaku Dosen Pembimbingyang telah memberikan ilmu, bimbingan, dan bantuansehingga penulis mampu mengerjakan dan menyelesaikanTugas Akhir ini. Dan sekaligus sebagai Doses Wali yangtelah memberikan gambaran, motivasi dan bantuan dalammenempuh perkuliahan di Program Studi D3 Teknik MesinFTI-ITS2. Bapak Ir. Suhariyanto, MT selaku ketua Program Studi D3Teknik Mesin FTI-ITS3. Tim doseng penguji (Bapak Giri Nugroho, ST.,MSc, BapakIr.Joko Sarsetiyanto, MT, Bapak Dedy Zulhidayat Noor,ST.,MT.,PhD, dan Bapak Dr.Ir.Bambang Sampurno, MT)yang telah bersedia meluangkan waktu, tenaga dan pikirandalam rangka perbaikan tugas akhir ini.4. Ibu Liza Rusdiyana, ST.,MT selaku koordinator tugas akhitProgram Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITSix
5. Bapak Ali, Bapak kurniawan, mas awang dan segenapkaryawan PT. PJB UP Gresik yang telah membantu dalampengambilan data dan penyelesaian Tugas Akhir ini.6. Bapak/Ibu dosen dan seluruh karyawan Program Studi D3Teknik Mesin FTI-ITS yang telah banyak membimbing danmembantu selama perkuliahan.7. Untuk Bapak, Ibu, Mas Fajar, Adek Thifal dan Yafi’. Terimakasih atas dukungan dan doanya8. Untuk partner TA paling sangar ( Dedy, rana, anin) Thanksfor the moment, support and forbearance.9. Untuk teman-teman D3 Teknik Mesin ITS 2012, WargaD3MITS. Terima kasih atas kebersamaan dan kerjasamanyaselama ini, semoga bermanfaat dan sukses untuk kita semua.10. Serta berbagai pihak yang belum tertulis, tetapi sangat berartidalam penyelesaian tugas akhir ini.Semoga segala keikhlasan dan kebaikan yang telahdiberikan mendapatkan balasan yang terbaik dari ALLAH SWT.Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, penulisberharap Tugas Akhir ini dapat terus dikembangkan dandisempurnakan lebih lanjut.Surabaya, juni 2014Penulisx
DAFTAR ISIJUDUL . iTITLE PAGE . iiHALAMAN PENGESAHAN . iiiABSTRACT . vKATA PENGANTAR . ixDAFTAR ISI . xiDAFTAR GAMBAR . xvDAFTAR TABEL. xviiBAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang . 11.2 Rumusan Masalah . 21.3 Tujuan Penelitian . 21.4 Manfaat Penelitian . 21.5 Batasan Masalah . 31.6 Metode Penulisan . 31.7 Sistematika Penulisan . 4BAB II DASAR TEORI2.1 Definisi Boiler . 72.2 Tipe Boiler . 82.3 Klasifikasi Boiler PLTU Unit 4 PT. PJB UP Gresik . 132.4 Sistem Kerja dan Komponen Utama Boiler PLTUUnit 4 PT. PJB UP Gresik . 142.4.1 Sistem Air Pengisi Boiler . 152.4.1.1 Komponen Utama Sistem Air Pengisi Boiler . 162.4.2 Sistem Uap Boiler . 172.4.2.1 Komponen Utama Sistem Uap Boiler . 182.4.3 Sistem Udara Pembakaran dan Gas Buang Boiler . 192.4.3.1 Komponen Utama Sistem Udara Pembakaran danGas Buang Boiler . 192.5 Sistem Bahan Bakar Boiler . 202.6 Pembakaran Bahan Bakar . 212.7 Analisis Termodinamika . 242.7.1 Siklus Rankine . 24xi
2.7.2 Hukum Kekekalan Massa . 252.8 Perpindahan Panas . 272.8.1 Persamaan Dasar Perpindahan Panas . 272.8.2 Prinsip-prinsip Perpindahan Panas . 272.8.2.1 Perpindahan Panas Konduksi . 282.8.3 Analisis Perpindahan Panas . 292.8.3.1 Perpindahan Panas Akibat Aliran Fluida diluarPipa . 292.8.4 Perpindahan Panas Akibat Aliran Fluida DidalamPipa . 322.8.5 Overall Heat Transfer . 332.9 The Effectiveness Number of Transfer Unit (NTU) . 34BAB III METODOLOGI3.1 Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir . 373.2 Penjelasan Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir . 383.2.1 Tahap Identifikasi . 383.2.2 Tahap Pengumpulan Data . 383.2.3 Tahap Pemberian kesimpulan dan Saran . 393.3 Diagram Alir Perhitungan . 40BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN4.1 Data Secondary Superheater PLTU Unit 4 PT. PJB UPGresik . 434.2 Perhitungan Stokiometri Kebutuhan Udara . 444.2.1 Perhitungan Stokiometri Udara yang Dibutuhkanuntuk Pembakaran Natural Gas . 454.2.2 Perhitungan Kandungan CO 2 Teoritis . 474.2.3 Perhitungan Unsur-unsur Gas Buang dan UdaraBerlebih (Excess Air) . 474.2.4 Perhitungan % Volum CO 2 Teoritis Dalam GasBuang Kering . 484.3 Perhitungan Koefisien Perpindahan Didalam Tube . 514.4 Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas Diluar Tube . 524.5 Perhitungan Overall Heat Transfer Coefficient . 564.6 Effectiveness . 564.6.1 Perhitungan Heat Capacity . 56xii
4.6.2 Perhitungan NTU dan Effectiveness . 574.7 Analisa Hasil Perhitungan . 61BAB V PENUTUP5.1 Kesimpulan . 625.2 Saran . 62xiii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)xiv
DAFTAR TABELTabel 2.1 Konstanta persamaan Zhukauskas . 31Tabel 2.2 Perumusan effectiveness heat exchanger . 35Tabel 4.1 Data Analisis Bahan Bakar Boiler Unit 4 . 46Tabel 4.2 Data analisis gas buang boiler unit 4 pada sisikeluar economicer . 47Tabel 4.3 Data analisis gas buang boiler unit 4 padasaluran sisi keluaran air heater . 47Tabel 4.4 Berat atom dan molekul . 47Tabel 4.5 Properties Flue gas . 54Tabel 4.6 Properti Pr . 56Tabel 4.7 Data steam setiap pembebebananSecondary superheater . 56Tabel 4.8 Data Flue Gas Setiap Pembebanan SecondarySuperheater . 57Tabel 4.9 Data Hasil Perhitungan Koefisien PerpindahanPanas Didalam Tube Secondary Superheater . 57Tabel 4.10 Data Hasil Perhitungan Koefisien PerpindahanPanas Diluar Tube Secondary Superheater . 58Tabel 4.11 Data Hasil Perhitungan NTU pada SecondarySuperheater . 58Tabel 4.12 Data Hasil Perhitungan Effectiveness (𝜀𝜀)Secondary Superheater . 58xvii
(Halaman ini sengaja dikosongkan)xviii
DAFTAR GAMBARGambar 2.1 Fire Tube Boiler . 9Gambar 2.2 Water Tube Boiler . 11Gambar 2.3 Boiler Unit 4 PT. PJB UP Gresik . 14Gambar 2.4 Boiler Sistem . 15Gambar 2.5 Sistem Udara Pembakaran dan Flue Gas . 21Gambar 2.6 Segitiga Pembakaran . 21Gambar 2.7 Reaksi Pembakaran Bahan Bakar . 22Gambar 2.8 Pembakaran Sempurna, Baik danTidak Sempurna . 24Gambar 2.9 Siklus Rankine . 25Gambar 2.10 Model perpindahan panas konduksiKonveksi, dan radiasi . 27Gambar 2.11 Perpindahan panas konduksi pada dindingDatar . 28Gambar 2.12 Aliran Fluida Melintasi (a) Aligned TubeBanks dan (b) Staggered Tube Banks . 26Gambar 3.1Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir . 37Gambar 3.2 Diagram Alir Perhitungan . 43Gambar 4.1 Grafik Effectiveness padaSecondary Superheater . 61xv
(Halaman ini sengaja dikosongkan)xvi
BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangIndonesia merupakan negara berkembang dengan tingkatpopulasi dan kebutuhan yang tinggi tak terkecuali kebutuhanlistrik nasional. Salah satu langkah yang ditempuh untukmemenuhi kebutuhan masyarakat akan sumber energi listrik yaitumengoptimalkan produksi listrik dari unit pembangkit yang ada diIndonesia yaitu PT. PLN Persero. PT. PJB merupakan anakperusahan dari PT. PLN Persero yang mana telah banyak dibangun pembangkit-pembangkit listrik di berbagai daerah,misalnya Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), PembangkitListrik Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Tenaga Gas(PLTG), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), PembangkitListrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU). Pembangkit ListrikTenaga Uap merupakan pembangkit yang mengandalkan energikinetik dari uap untuk menghasilkan energi listrik, terdapat tigatahapan proses, yaitu : pertama, energi kimia dalam bahan bakardiubah menjadi energi panas dalam bentuk uap bertekanan dantemperatur tinggi. Kedua energi panas (uap) diubah menjadienergi mekanik dalam bentuk putaran. Ketiga energi mekanikdiubah menjadi energi listrik. Dalam sistem ini tentunya kitasering mendengar tentang adanya boiler yang merupakan salahsatu peralatan utama pada PLTU yang tergolong sebagai bejanatekan berfungsi untuk merubah air menjadi uap melalui prosespemanasan pada pipa-pipa penguap dengan sumber panas yangdidapat dari proses kimia pembakaran bahan bakar diruang bakar(furnace).Boiler merupakan mesin yang memiliki peranan sangatvital disuatu unit pembangkitan, karena boiler merupakanperalatan utama yang di perlukan dalam proses konversi energipanas dari bahan bakar menjadi energi kinetik uap bertekanan danbertemperatur tertentu. Energi kinetik uap kemudian digunakanuntuk menggerakkan steam turbin yang satu poros dengan1
generator sehingga menghasilkan energi listrik. Oleh karena itubetapa pentingnya peranan boiler dalam sistem pembangkitanenergi listrik, maka pengoptimalan efisiensi dari boiler harusdijaga. Seperti halnya boiler pada PLTU Unit 4 PT. PJB UPGresik yang merupakan peralatan utama dalam memproduksi uapsebagai sumber tenaga untuk proses pembangkitan energi listrikdi unit pembangkit tersebut. Dalam tugas akhir ini penulis akanmelakukan analisa performa boiler unit 4 dengan melakukanperhitungan effectiveness secondary superheater saat kondisioperasi sekarang dengan variasi pembebanan yakni padapembebanan minimum(50%) beban rata-rata(75%) dan bebanmaksimum(100%) pada komponen boiler di tinjau dari lajuperpindahan panasnya. Sehingga dengan menggunakan metodeini dapat diketahui nilai effectiveness pada setiap pembebanan dannilai tertinggi.1.2 Rumusan MasalahDalam penyusunan Tugas Akhir ini, rumusan masalah yangdiangkat adalah :1. Bagaimana perbandingan nilai effectiveness yangdihasilkan Secondary Superheater pada masing-masingpembebanan ?2. Berapa nilai effectiveness terbesar dari masing-masingpembebanan ?1.3 Tujuan PenelitianDengan mengacu pada latar belakang dan permasalahandiatas maka tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :1. Mengetahui perbandingan nilai effectiveness yangdihasilkan boiler pada masing-masing pembebanan2. Mengetahui nilai effectiveness terbesar dari masingmasing pembebanan1.4 Manfaat PenelitianDengan terselesaikannya tugas akhir ini diharapkan dapatmenjadi bahan refrensi bagi kita semua agar dapat melakukan2
inovasi pada bidang pembangkitan, khususnya dalam melakukantindak lanjut untuk menekan kerugian-kerugian yang terjadi padaboiler serta mapu mendongkrak nilai effectiveness menjadi lebihbaik lagi sehingga optimalisasi pembangkit dapat terlaksana.1.5 Batasan MasalahAgar permasalah yang dibahas tidak terlalu meluas dan tepatpada sasaran, maka pada analisa tugas akhir ini penulismemberikan batasan masalah sebagai berikut :1. Analisa berdasarkan data desain yang diperoleh dariboiler PT. PJB UP Gresik.2. Pembahasan ditinjau dari segi perpindahan panas3. Head losses didalam dan diluar tube diabaikan4. Pemakaian fin dalam perhitungan diabaikan5. Kondisi aliran didalam dan diluar tube steady state dansteady flow.6. Data-data lain yang diperlukan dalam analisa diambilsesuai dengan data perusahaan dan literatur yang relevan7. Pendinginan menggunakan udara dan perpindahan panassecara radiasi diabaikan.8. Membandingkan hasil perhitungan effectiveness padakondisi sekarang dengan pembebanan 50%,75%, dan100%.1.6 Metode PenulisanMetode penulisan analisa effectiveness boiler pada PLTUUnit 4 PT. PJB UP Gresik antara lain :1. Studi LiteraturUntuk menambah wawasan perlu studi literatur denganmempelajari buku-buku tentang boiler, perpindahanpanas dan karya ilmiah yang berhubungan denganmasalah yang dihadapi.2. Konsultasi Dengan Dosen Pembimbing dan MentorDalam penulisan tugas akhir ini perlu mengadakankonsultasi/responsi dengan dosen pembimbing.3. Observasi Data3
Melakukan observasi data-data melalui media internetdan dari hasil pengamatan langsung di PLTU Unit 4 PT.PJB UP Gresik.4. Analisa DataMenghitung nilai effectiveness dengan menggunakanbuku-buku pedoman serta standart acuan yang berlakuuntuk perhitungan nilai effectiveness boiler.5. Membuat kesimpulanSetelah menyelesaikan laporan tugas akhir, maka dapatdiambil kesimpulan mengenai hasil dari analisa tersebut.1.7 Sistematika PenulisanLaporan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab, berdasarkan penulisanpenulisan tertentu, yang nantinya diharapkan agar pembaca lebihmudah dalam memahaminya. Sistematika penulisannya adalahsebagai berikut:1. BAB I PENDAHULUANPada bab ini berisikan tentang Latar Belakang,Perumusan Masalah, Metode Penulisan dan SistematikaPenulisan.2. BAB II DASAR TEORIPada bab ini berisikan tentang teori yang mendasaripenyusunan laporan tugas akhir secara umum yangberhubungan dengan boiler dan sistem kerjanya, alatbantu pada boiler, siklus rankine PLTU, evaluasieffectiveness boiler, teori Perpindan Panas.3. BAB III METODOLOGIPada bab ini berisikan tentang tahapan dalammengerjakan tugas akhir dan tahapan dalam kmenjadapatkan nilai effectiveness biler.4. BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN4
Pada bab ini bersikan tentang pe
TUGAS AKHIR – TM145502 ANALISIS EFFECTIVENESS SECONDARY SUPERHEATER PLTU UNIT 4 PT. PJB UP GRESIK . maka perlu dilakukan analisis performa boiler pada PLTU Unit 4 untuk mengetahui -rata rata . 4. Ibu Liza Rusdiyana, ST.,MT selaku koordinator tugas akhit Program Studi D3 Teknik Mesin FTI-ITS ix . 5. Bapak Ali, Bapak kurniawan, mas awang .
seluruh Indonesia. Untuk wilayah Jawa-Bali, PPDE tahap 1 dibangun 10 lokasi PLTU batu bara low rank coal yang tersebar dari barat hingga timur Pulau Jawa. Pada program PPDE tersebut PT. IP dipercaya untuk mengelola 5 PLTU batu bara yakni PLTU Suralaya 8, PLTU Lontar
ASTM A178 Welded Steel Boiler and Superheater Tube ASTM A178/A178M, ASME SA178/SA178M is the standard applicable to electric-resistance-welded carbon steel and carbon manganese steel boiler and superheater tubes ASTM A178 Welded Carbon Steel Pipes ASTM A178 Standard covers minimum-wall-t
TUGAS AKHIR - TM 145688 PERENCANAAN ULANG INSTALASI HEATER DRAIN PUMP (HDP) PADA PLTU UNIT 3 PT. PJB UP GRESIK A. Sumaryanto NRP. 2112 038 013 . pemilihan pompa sentrifugal multistage tipe TSM-7 (YOSHIKURA KOGYO) sudah tepat. Kata kunci: Heater Drain Pump, feed water heater drain .
kinerja keuangan ada beberapa analisis rasio keuangan yang digunakan yaitu: analisis likuiditas perusahaan, analisis struktur keuangan, analisis penilaian pasar, analisis kesehatan keuangan perusahaan, dan analisis dengan metode EVA. 1. Analisis Likuiditas Rasio likuiditas menggambarkan kemampuan p
ANÁLISIS TEXTUAL Y EXEGÉTICO DE LA PRIMERA VISIÓN (Ap 1,9-20) PRESENTACIÓN DE CRISTO A SU IGLESIA 158 I ANÁLISIS EXEGÉTICO 158 1. Texto griego y traducción 159 2. Análisis del versículo 9 161 3 Análisis del versículo 10 176 4. Análisis del versículo 11 182 5. Análisis del versículo 12 189 6. Análisis del versículo 13 196 7.
Estructura económico‐financiera del balance de situación. Técnicas para el análisis. Análisis patrimonial. Análisis a corto plazo. Análisis a largo plazo. Caso práctico de análisis. Tema 3.Análisis de costes para la toma de decisiones directivas. Introducción a la contabilidad y análisis de costes. Definición y clasificación de .
Constant load hangers or variable spring hangers are required to support the piping. SUPERHEATER COIL ASSEMBLY Superheater assemblies, which are hung from waterwall top headers, the downward movement of coils should be restricted. The nose panel to Supe
o Additif alimentaire. 41 Intrants alimentaires: o Matière première : matière unique ou principale soumise à la transformation Unique : blé en minoterie, betterave ou canne en sucrerie Principale en volume : lait pour le yaourt, eau pour les boissons gazeuses Principale en valeur : sucre pour les boissons gazeuses 1. Chapitre introductif 1.4- Intrants et produits des IAA. 42 o Ingrédient .
