ALBERT BATISTA TARIGAN (20406065) JURUSAN TEKNIK MESIN 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 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.

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

Udara luar masuk terkompresi oleh kompresor 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.

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

Uap air panas lanjut akan menggerakkan turbin HP turbin. 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.

Air laut di pompa menuju flash evaporator untuk pemanasan awal. 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 = ρ.Q mbrine = 1025.8 kg/m3 X 0.035 m3/s = 35.90 kg/s mair tawar = 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 = 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.

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 = ρ x Q 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 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