Analisa Titik Optimum Rasio Reheat Pressure dengan Pressure Boiler Pada Siklus Rankine

Siklus Rankine pada PLTU yang dilengkapi dengan reheater memiliki (minimal) dua tingkat turbin uap, yaitu turbin dengan tekanan tinggi (high pressure) dan turbin dengan tekanan rendah (low pressure). Tujuan penambahan siklus reheat untuk meningkatkan power yang dihasilkan turbin dan juga meningkatkan efisiensi dan performa pembangkit secara keseluruhan.

“Terdapat berbagai macam kondisi dimana tekanan reheat dapat bervariasi. Pada setiap tingkat kondisi uap, nilai optimum dari tekanan reheat akan menghasilkan performa terbaik pada pembangkit Pemodelan dan simulasi dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi serta mendapatkan konfigurasi optimum rasio reheat pressure dengan main steam pressure. Hasil dari pemodelan dan simulasi berupa net power output, fuel consumption, net turbine cycle heat rate, dan net plant efficiency.” 

Pemodelan menggunakan software cycle tempo siklus rankine memiliki data sebagai berikut;

Temperature masuk 1st stage turbin (HP)	T1 :	480oC
Tekanan masuk 1st stage turbin (HP)	p1 :	8 MPa = 80 Bar
Temperature masuk turbin LP	T2 :	440oC
Tekanan keluar turbin HP	p2 :	0,7 MPa = 7 bar
Tekanan Kondensor	pcond :	0,008 MPa = 0,08 Bar

Secara grafik dapat digambarkan sesuai  gambar 1

(sumber : Engineering Thermodynamics, Shapiro)

Pemodelan menggunakan cycle tempo sebagai berikut

Simulai melalui software tempo cycle dilakukan untuk mencari nilai optimum atau efisiensi tertinggi yang dihasilkan dengan melakukan variasi tekanan steam yang dibutuhkan reheater yang dicerat (ekstrak) dari keluaran steam turbine stage pertama (HP turbine), dalam hal ini tekanan boiler dijaga tetap sebesar 80 Bar. Parameter lain (sisi kondensor dan lain-lain tetap atau sesuai contoh kasus sebelumnya). Data variasi yang dilakukan sesuai dalam tabel 1.

Tabel 1. Rasio Reheat Pressure dengan Pressure Boiler

Hasil simulasi tempo cycle menghasilkan grafik dalam gambar berikut yang membandingkan variasi pressure dengan efisiensi yang dihasilkan.

Gambar 1. Variasi Rasio Reheat Pressure dan Main Steam Pressure terhadap efisiensi.

Berdasar hasil simulasi menunjukkan perbandingan paling optimum (efisien) tekanan reheat dan tekanan boiler berada di kisaran angka 0,225 dengan efisiensi (netto) 40,469%. Tekanan reheat yang diekstrak dari keluaraan HP turbine berkisar 18 bar. Secara lebih detail efisiensi netto yang didapat dalam tabel 2, sebesar 40.47% di kisaran tekanan reheat antara 18,8 bar sampai 19 bar.

Tabel 2. Rasio Reheat Pressure dengan Pressure Boiler

Sehingga titip optimum ekstrak yang diambil di tekanan reheat 18,8 bar atau diambil tekanan terkecil ketika nilai efisiensi yang dihasilkan masih sama di 40,47%. 

Gambar 2. Grafik Rasio Reheat Pressure dengan Pressure Boiler

Berdasar data rasio atau perbandingan tekanan reheat dengan tekanan boiler dapat dinyatakan beberapa hal sebagai berikut;

-        Kenaikan efisiensi tertinggi terjadi pada rasio 0,235.

-      Kenaikan rasio > 0,235 akan terjadi penurunan kenaikan efisiensi sedikit demi sedikit sampai pada angka rasio sebesar 1 maka efisiensi akan sama besar seperti efisiensi tanpa reheat.

-      Penurunan rasio < 0,235 akan terjadi penurunan kenaikan efisiensi yang cukup tajam, dan pada rasio < 0,12 maka efisiensi akan lebih rendah dari pada efisiensi tanpa reheat.

Penambahan reheat meningkatkan efisiensi siklus rankine dari sekitar 37% menjadi 40,47% atau kenaikan efisiensi sebesar 9,13% dengan kenaikan power output 99,1 MW ke 149,2 MW. Hal ini salah satunya diakibatkan penyerapan energi dari bahan bakar ke fluida lebih banyak terjadi dengan memanfaatkan uap saturated yang diekstrak dari HP Turbine.