ALBERT BATISTA TARIGAN (20406065) JURUSAN TEKNIK MESIN

1
ALBERT BATISTA TARIGAN (20406065)JURUSAN TEKNIK
MESIN
SKRIPSI / TUGAS AKHIR

• ANALISIS PEMANFAATAN GAS BUANG DARI TURBIN UAP
  PLTGU 143 MW UNTUK PROSES DESALINASI

2
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.

3
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.

4
LANDASAN TEORI
Siklus Turbin Gas Terbuka
5
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)

6
Siklus Turbin Uap dan Diagram T-s
7
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)

8
Siklus Turbin Gas Uap dengan Diagram T-s
9
Urutan proses
10
Klasifikasi Proses Desalinasi
11
Proses Distilasi (Penguapan)

• Air laut dipanaskan dan kemudian uap air
  dihasilkan dikondensasi untuk memperoleh air
  tawar.
• 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.

12
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 lt 0.1 mg/l, pH harus
  dikontrol agar tidak terjadi pergerakan calsium
  dan lainnya.

13
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.

14
PEMBAHASAN
15
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 bakar
  terkespansi dan memutarkan turbin.

16
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

17
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.

18
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.

19
Diagram Unit Desalinasi
20
Analisis Termodinamika Proses Desalinasi
21
Diagram Proses Perhitungan Untuk desalinasi
22
Tabel Entalpi Air Laut dan Air Tawar
23
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 ?.Q
• mair laur 1025.8 kg/m3 X 0.067 m3/s
• mair laur 68.73 kg/s

24

• m ?.Q
• mbrine 1025.8 kg/m3 X 0.035 m3/s
• 35.90 kg/s
• m ?.Q
• mair tawar 1000 kg/m3 X 0.035 m3/s
• 35.00 kg/s

25
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

26
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

27
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

28
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

29
Menentukan efisiensi termal desalinasi

• Untuk menentukan nilai efisiensi (?) pada pada
  unit desalinasi dapat dilakukan dengan
  membandingkan antara jumlah nilai SQout dengan
  jumlah nilai SQin. Atau jika dituliskan dalam
  sebuah rumus adalah sebagai berikut.

30
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 mbrine mair tawar
• 68.73 kg/s 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.

31
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 ? x Q
• Q m/Q
• Dimana
• Q debit aliran, m3/s
• m laju aliran massa, kg/s
• ? massa jenis (solar), kg/m3

32

• 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

33

• Menentukan biaya untuk solar selama setahun
  Asumsi biaya solar tahun 2011 Rp 8.200,- /l12.
  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

34
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.

35
SEKIAN DAN TERIMA KASIH