Feedwater adalah
system pemanasan air dengan mengambil steam dari HP, air dijaga
dalam kondisi cair jenuh dengan tekanan dijaga sama dengan tekanan boiler
sebesar 80 bar dengan mekanisme pompa feedwater. Air feedwater
sebelumnya telah mengalami treatment di dearator dengan mekanisme feedwater
di spray dari atas sehingga O2 terlarut akan tereduksi karena kontak
dengan steam yang diekstrak dari LP steam dari arah berlawanan. Beberapa
variasi parameter dalam contoh kasus ini untuk menghasilkan nilai efisiensi
optimum adalah;
1. HP
Heater (feedwater heater) dengan variasi yang akan
diekstrak dari HP dengan asumsi temperature steam keluar heater
sebesar 200oC dengan kenaikan temperatur fluida sebesar 20oC.
Nilai tekanan steam yang diekstrak akan mengikuti besarnya perbandingan
antara tekanan flasheater dengan tekanan boiler untuk
menghasilkan nilai efisiensi optimum. Rasio optimum pemanasan feedwater heater
dengan membandingkan dengan tekanan boiler (main steam)
menghasilkan data sebagai berikut;
|
Pressure Reheat
(bar)
|
Pressure Boiler
(bar)
|
PRH/PB
|
Efesiensi Gross (â´„Gross %)
|
Efesiensi Nett (â´„Nett %)
|
pompa 5 (kw)
|
pompa 13 (kw)
|
pompa 14 (kw)
|
MW
|
|
18
|
80
|
0.225
|
W
|
W
|
W
|
W
|
W
|
W
|
|
19
|
80
|
0.2375
|
43.774
|
43.184
|
852.77
|
82.15
|
816.61
|
129.941
|
|
20
|
80
|
0.25
|
43.763
|
43.172
|
852.98
|
82.17
|
816.61
|
129.91
|
|
21
|
80
|
0.2625
|
43.751
|
43.161
|
853.17
|
82.19
|
816.61
|
129.881
|
|
22
|
80
|
0.275
|
43.741
|
43.15
|
853.35
|
82.21
|
816.61
|
129.853
|
|
23
|
80
|
0.2875
|
43.73
|
43.14
|
853.53
|
82.22
|
816.61
|
129.826
|
Tabel
3. Rasio Pressure Feedwater heater dan Pressure Boiler
Rasio
uap pemanasan feedwater heater yang digunakan memiliki nilai 0,23
atau tekanan feedwater sebesar 19 bar (nilai dibawah 18 bar menunjukkan
perhitungan warning) terhadap tekanan boiler. Hal ini menunjukkan bahwa
laju aliran massa dengan hasil optimum didapat ketika ekstraksi dari steam
turbin sekitar 23% dibandingkan jumlah aliran massa uap yang memasuki turbin
uap dengan net efisiensi tercapai sebesar 43,18%. Semakin tinggi laju aliran
massa yang diekstrak untuk feedwater heater relative meningkatkan
daya pompa yang dibutuhkan.
2. Variasi
temperature steam keluar feedwater heater HPH (Tout
2) berada di kisaraan antara 180oC hingga 209oC, nilai
diluar itu terbaca warning di cycle tempo. Nilai yang diambil yang
paling optimum yaitu 181oC dengan efisiensi 43.189%, hanya naik
sedikit dibanding pengaturan laju alir massa uap untuk pemananasan di feedwater
heater.
|
Tout2
(°C)
|
Efisiensi (â´„
|
|
180
|
W
|
|
181
|
43.189
|
|
183
|
43.189
|
|
185
|
43.188
|
|
190
|
43.187
|
|
195
|
43.186
|
|
200
|
43.184
|
|
209
|
43.182
|
|
210
|
W
|
Tabel
4. Variasi Tout2 terhadap Efisiensi
3.
Variasi rasio tekanan LP heater
terhadap tekanan LP yang telah diekstrak untuk mengahasilkan nilai efisiensi
paling optimum. Tekanan reheat (LP heater) dibatasi dengan
tekanan maksimum yang diekstrak yaitu 18,8 bar. Data yang dihasilkan adalah
sebagai berikut;
|
Pressure LP Heater
(bar)
|
Pressure LP Steam
(bar)
|
PRH/PLP
|
Efesiensi Gross (â´„Gross %)
|
Efesiensi Netto (â´„Nett %)
|
|
0
|
18.8
|
0
|
W
|
W
|
|
1
|
18.8
|
0.053191
|
W
|
W
|
|
2
|
18.8
|
0.106383
|
43.842
|
43.252
|
|
3
|
18.8
|
0.159574
|
43.779
|
43.189
|
|
4
|
18.8
|
0.212766
|
43.773
|
43.143
|
|
5
|
18.8
|
0.265957
|
43.697
|
43.107
|
|
6
|
18.8
|
0.319149
|
43.668
|
43.077
|
|
8
|
18.8
|
0.425532
|
43.621
|
43.03
|
Tabel
5. Variasi rasio tekanan LP heater
Dari
data diatas menunjukkan semakin kecil laju aliran massa atau tekanan yang
diekstrak dari LP steam maka akan semakin naik efisiensi yang dihasilkan
(43,25%). Pada tahap ini fluida dijaga dalam kondisi cair jenuh dan dinaikkan temperature
secara bertahap (perubahan 20oC) melalui LP heater. Laju alir
masa uap LP yang diekstrak menunjukkan kesesuaian atau jumlah uap yang
dibutuhkan telah optimum untuk menaikkan temperature sesuai nilai yang
diharapkan.
4.
Variasi rasio tekanan yang diekstrak dari
LP steam ke deaerator, juga dibatasi tekanan maksimum LP steam
sebesar 18,8 bar menghasilkan data sebagai berikut;
|
Pressure LP -
extracted (bar)
|
Pressure LP Steam
(bar)
|
PRH/PLP
|
Efesiensi Gross (â´„Gross %)
|
Efesiensi Netto (â´„Nett %)
|
|
0
|
18.8
|
0
|
W
|
W
|
|
1
|
18.8
|
0.053191
|
42.919
|
42.369
|
|
2
|
18.8
|
0.106383
|
43.406
|
42.848
|
|
3
|
18.8
|
0.159574
|
43.626
|
43.061
|
|
4
|
18.8
|
0.212766
|
43.744
|
43.174
|
|
5
|
18.8
|
0.265957
|
43.81
|
43.236
|
|
6
|
18.8
|
0.319149
|
43.846
|
43.268
|
|
7
|
18.8
|
0.37234
|
43.862
|
43.281
|
|
8
|
18.8
|
0.425532
|
43.864
|
43.28
|
|
8
|
18.8
|
0.425532
|
43.864
|
43.28
|
|
10
|
18.8
|
0.531915
|
43.842
|
43.252
|
|
11
|
18.8
|
0.585106
|
W
|
W
|
Tabel
6. Rasio Tekanan LP Steam ke Dearator
Variasi
rasio antara tekanan LP steam yang diekstrak ke dearator terhadap LP steam
menunjukkan tekanan yang diekstrak ke dearator paling optimum di 7 bar dengan
laju alir massa 15,54 kg/s dan efisiensi yang dicapai 43,281% dengan daya
keluar turbin sebesar 133,262 MW.
Pemodelan siklus rankine
dengan reheat dan preheater melalui software cycle tempo
sebagai berikut;
Gambar. 3 Siklus Rankine dengan Cycle
tempo
Diagram T-S yang
dihasilkan dari cycle tempo siklus rankine reheat dan preheat
adalah sebagai berikut;
Gambar. 4 Diagram T-S Reheat
dan Preheat
Diagram
T-S diatas menunjukkan siklus rankine, boiler beroperasi dengan tekanan
80 bar dan menghasilkan uap superheated dengan temperature 480oC.
Uap ini masuk ke turbin stage pertama atau turbin sisi HP dan sebagian
kecil uap sisi HP ini diekstrak ke system HP heater (feedwater
system) untuk memanaskan air (cair jenuh) dari deaerator sebelum
diumpamkan ke boiler, bertujuan untuk mengefesiesikan kalor yang
terserap kedalam fluida kerja steam turbin. Steam keluar turbin stage
pertama (HP turbin) dilakukan proses reheat atau pemanasan ulang dengan temperature
440oC dan tekanan paling efisin di 18.8 bar sampai 19 bar. Uap ini diumpankan
ke stage dua turbin atau turbin LP dan menghasilkan daya total (HP dan
LP) sekitar 133 MW, uap keluaran turbin tekanan tinggi (HP) memiliki tekanan
dan temperatur yang lebih rendah daripada uap utama dan mengalami penurunan namun
masih belum mencapai titik saturasinya sehingga bisa dimanfaatkan kembali ke
turbin tekanan rendah (LP turbin). Keluaran turbin LP fluida dijaga dalam
keadaan compressed liquid dengan tekanan 0,08 bar dan temperature
berkisar 41oC.
Fluida cair jenuh dari kondensor
secara bertahap mengalami pemanasan awal melalui LP heater dan kenaikkan
tekanan melalui mekanisme pompa kondensat. Fluida cair jenuh ini juga dilakukan
hingga mencapai tekanan boiler sebesar 80 bar dengan mekanisme pompa feedwater.
Air feedwater sebelumnya telah mengalami treatment di dearator dengan
mekanisme feedwater di spray dari atas sehingga O2
terlarut akan tereduksi karena kontak dengan steam yang diekstrak dari
LP steam dari arah berlawanan. Keuntungan utama dari adanya reheat
dan preheat baik HP dan LP adalah untuk memperbaiki kualitas uap dan
meningkatkan penyerapan kalor (Q) pembakaran bahan bakar sehingga menghasilkan
efisiensi siklus rankine yang lebih tinggi.
Nilai
optimasi parameter rasio tekanan uap yang diekstrak terhadap main steam
(HP, LP steam) menghasilkan efisiensi sebesar 43,25%, masing-masing
nilai tersebut terdapat dalam tabel berikut;
|
HP Heater
|
LP Heater
|
Reheat
|
Deaerator
|
||||
|
Tekanan
(bar)
|
Massa
(kg/s)
|
Tekanan
(bar)
|
Massa
(kg/s)
|
Tekanan
(bar)
|
Massa
(kg/s)
|
Tekanan
(bar)
|
Massa
(kg/s)
|
|
19
|
4.142
|
2
|
3.097
|
18.8
|
99.558
|
7
|
15.540
|
Tabel
6. Resume Parameter Tekanan dan Laju Alir Massa Steam Terekstraksi
Efisiensi
awal tanpa reheat maupun preheat efisiensi yang dicapai 37,085%
setelah ditambah dengan reheat dan turbin menjadi dua tingkat efisiensi
mencapai 40,47%. Sedangkan setelah ditambah dengan preheat, efisiensi
dapat mencapai 43,281%. Sehingga ketika dilakukan reheat efisiensi
mengalami kenaikan 9% dan setelah ditambah reheat dan preheat
efisiensi mengalami kenaikan sekitar 17% dengan daya sebesar 133 MW.