Cilacap dan PLTU nya ( 4 )

Feedwater dan De-aeration.


Istilah Feedwater disini adalah air yang dimasukan ke dalam Boiler untuk dipanaskan dan di ubah menjadi uap. Feedwater yang digunakan dalam Boiler ( steam boiler ) adalah alat untuk mentransfer energi panas dari bahan bakar yang dibakar menjadi energi mekanis putaran turbin uap ( steam turbine ). Jumlah Feedwater yang masuk kedalam Boiler merupakan jumlah kondensat air ( uap dari Boiler yang didinginkan lagi ) yang disirkulasikan di tambah air murni ( de-mineralisasi ) atau biasa disebut purified makeup water. Tambahan Makeup water diperlukan karena pada saat menjadi uap dan digunakan untuk memutar turbin dan kemudian didinginkan kembali jumlah air kondensat menjadi berkurang. Dan untuk menghindari korosi corrosion pada suhu dan tekanan tinggi pada permukaan pipa maupun material dalam sistem boiler dan turbin yang terbuat dari bahan besi / metal, makeup water harus dimurnikan ( purified ) sebelum digunakan. Sistem penetralan air ( water softeners ) dan demineralisasi ( ion exchange demineralizers ) menghasilkan air dengan tingkat kemurnian yang tinggi hingga menjadi insulator ( electrical insulator ), dengan daya hantar ( conductivity ) berkisar 0.3–1.0 microsiemens per centimeter. Kebutuhan makeup water dalam PLTU 500 MW berjumlah lebih kurang 20 US gallons per minute (1.25 L/s) untuk menggantikan air yang hilang selama proses penguapan.

Siklus feedwater dimulai dari air kondensate yang dipompa keluar dari sistem pendingin ( condenser ) setelah melalui turbin uap. Kecepatan alir dari air kondensate ini pada PLTU 500 MW berkisar 6,000 US gallons per minute (0.38 m³/s).
Air kondensat dan makeup water mengalir melalui pemanas feedwater ( feedwater heaters ) dan deaerator . Deaerator ini berfungsi melepas udara ( O2 ) dari air. Hal ini diperlukan sebagai kelanjutan proses purifikasi air dan menurunkan sifat korosifnya.

Cilacap dan PLTU nya ( 3 )

Bagaimana PLTU Bekerja ?

1. Penyediaan Batubara

Batubara yang ditambang dibawa ketempat penyimpanan ( coal hoper ) untuk dipecah menjadi ukuran 5 cm (2 inches) .
Kemudian batubara diangkut dengan moda angkutan yang sesuai ( truk, kapal dsb ) ke lokasi PLTU dan disimpan di tempat penyimpanan ( Coal Yard ).

2. Pulverizer

Pulverizer adalah mesin sebagai bagian dari peralatan PLTU yeng merupakan mesin penghalus atau pemecah batubara.
Batubara dari coal yard diangkut ke pulverizer dengan conveyor belt untuk dipecah atau dihaluskan menjadi bubuk halus batubara, kemudian dicampur dengan udara dan ditiupkan ke dalam Boiler atau tungku untuk pembakaran.

3. Boiler

Gambar - kiri ke kanan : Stack + ESP - Boiler - Turbin & Generator Building ( warna biru )

Boiler adalah tempat dimana air yang telah dimurnikan diubah menjadi uap dengan cara pemanasan menggunakan pembakaran batubara. Batubara yang telah dicampur dengan udara dibakar secara instant di dalam Boiler. Jutaan liter air yang telah dimurnikan dipompakan melalui pipa – pipa kedalam boiler. Intensitas panas yang tinggi dari pembakaran batubara mengubah air yang telah dimurnikan di dalam pipa – pipa boiler menjadi uap panas bertekanan tinggi, yang kemudian memutar turbin untuk menghasilkan listrik.

4. Precipitator, stack

Batubara yang dibakar akan menghasilkan Burning carbon dioxide (CO2), sulphur dioxide (SO2) dan nitrogen oxides (NOx). Gas – gas ini dikeluarkan dari Boiler. Bottom ash atau abu yang lebih tebal / berat yang terbuat dari serpihan coarse dijatuhkan ke bawah Boiler dan masuk ke silo untuk dibuang. Fly ash atau abu yang sangat ringan terbawa oleh gas panas di dalam Boiler. Fly Ash ini dtangkap oleh electrostatic precipitator ( ESP ) sebelum gas buang terbang ke udara melalui cerobong asap ( Stack / Chimney ). ESP berfungsi sebagai filter udara yang menyaring atau menangkap 99.4% fly ash.

5. Turbine, generator

Air di dalam pipa – pipa Boiler menerima panas dari Boiler dan berubah menjadi uap. Uap bertekanan tinggi dari Boiler dialirkan ke Turbin sehingga berputar. Turbin adalah tempat dimana terdapat satu as beasi yang panjang yang dipenuhi dengan sirip baling – baling. As besi ini dikopel dengan generator atau dynamo listrik berkapasitas besar. Ketika uap bertekanan tinggi ini menyentuh sirip – sirip baling – baling ini, turbin akan berputar dengan kencang dan memutar bagian generator yang di kopel ke turbin. Generator yang berputar akan menghasilkan listrik.

6. Kondensator (Condensers) & Sistem Air Pendingin (cooling water system)

Air pendingin dialirkan ke dalam pembangkit dan disirkulasikan melalui pipa – pipa di dalam kondensor, yang digunakan untuk mendinginkan uap yang berasal dari turbin. Air pendingin yang bisa diambil dari air laut akan mendinginkan uap panas sehingga berubah menjadi air murni kembali dan disirkulasikan kembali ke Boiler untuk dipanaskan menjadi uap dan memutar turbin. Air pendingin yang diambil dari laut sekarang menjadi hangat karena adanya pertukaran panas di dalam kondensor, dibuang kembali ke laut.

7. Water treatment plant: Pemurnian Air ( Purifikasi )

Untuk mengurangi korosi, air yang diubah menjadi uap di dalam Boiler harus dimurnikan. Proses pemurnian air ini dilakukan di dalam Water Treatment Plant yang menjadi bagian dari PLTU.

8. Substation, transformer, transmission lines

Listrik yang dihasilkan oleh generator biasanya mempunyai tegangan 6,000 Volt atau 11,000 Volt akan dinaikan tegangannya menjadi 150,000 Volt ( 150kV ) atau 500,000 Volt ( 500kV ) melalui transformer sesuai system kelistrikan di Indonesia dan dialirkan ke Gardu Induk ( substation ) untuk didistribusikan. Kenaikan tegangan tersebut diperlukan untuk keperluan pendistribusian hingga ratus kilometer ke wilayah lain melalui jaringan transmisi.
Untuk penggunaan sehari – hari ataupun industri, tegangan tinggi tersebut akan diturunkan kembali melalui transformer menjadi 380 Volt ( phasa ke phasa ) atau lebih dikenal 220 Volt ( phasa ke netral ).

Cilacap dan PLTU nya ( 2 )

Batubara

Bahan Bakar Fossil

PLTU Cilacap dan Adipala dikegorikan PLTU dengan bahan bakar Fossil.
Pembangkit dengan bahan bakar fossil membakar fossil ( fossil fuels ) seperti batubara ( coal ), natural gas atau petroleum (oil) untuk menghasilkan listrik ( electricity ).
Bahan bakar fossil adalah sumber energi yang tidak terbarukan artinya bahan baker tersebut habis setelah di konversi dan tidak bisa diperbaharui lagi. Bahan baker ini terbentuk dari tumbuhan dan binatang yang tumbuh dan hidup pada 300 juta tahun yang lalu. Deposit bahan bakar ini dapat ditemukan di dalam bumi. Bahan bakar ini di bakar untuk melepaskan energi kimia yang terkandung di dalamnya.

Batu bara ( coal ) terbentuk dengan cara yang sama seperti bahan bakar fossil lainnya, walaupun batu bara mengaami proses yang berbeda yang disebut Coalification. Batubara merupakan bentukan dari tanaman atau pepohonan yang tertimbun di dalam tanah jutaan tahun yang lalu pada tekanan dan suhu yang tinggi. Komposisi batubara tidak seragam tetapi berbeda dari satu deposit ke deposit lainnya. Pembentukan batubara berawal dari Peat atau tumbuhan yang mati. Peat menjadi Lignite, batu kecoklatan yang mengandung dan memperlihatkan dengan jelas material tumbuhan dan mempunyai nilai panas yang rendah. Lignite merupakan setengah perjalanan dari peat ke batubara. Phase berikutnya adalah sub-bituminous, bongkahan hitam yang hanya sedikit memperlihatkan material tumbuhan. Jenis ini mempunyai nilai panas yang sedikit di bawah nilai panas ideal. Dari sub-bituminous menjadi Bituminous, yaitu batubara berwarna hitam pekat dengan densitas yang tinggi. Batubara jenis ini mempunya nilai panas yang tinggi.

Yang utama dari bahan bakar fossil adalah bahan bakar ini terbuat dari Hydrocarbon. Dua elemen Hydro dan Carbon dapat membentuk senyawa yang berbeda – beda dengan karakteristik yang unik. Apa yang membuat hydrocarbon ini berguna bagi masyarakat kita adalah energi matahari yang terperangkap dalam tubuh organisma hewan maupun tumbuhan yang hidup ratusan hingga jutaan tahun yang lalu, mati karena berbagai alasan dan tertimbun tanah. Bagaimana kita mendapatkan energinya ? Ya dibakar.

Pembangkit listrik

Pembangkit dengan bahan bakar fossil dirancang pada pembangkit dengan skala besar untuk operasi yang terus menerus. Di banyak Negara pembangkit jenis ini banyak digunakan untuk memproduksi listrik. Pembangkit ini mempunyai berbagai jenis mesin berputar ( rotating machine ) untuk mengubah tenaga panas hasil pembakaran ( combustion ) menjadi tenaga mekanis ( mechanical energy ), yang kemudian memutar generator listrik ( electrical generator ) sebagai pembangkit listrik. Penggerak utama ( prime mover ) bisa berupa turbin uap ( steam turbine ), atau turbin gas ( gas turbine ).

Hasil produk buang pembangkit adalah limbah panas. Limbah panas yang disebabkan oleh efisiensi terbatas ( finite efficiency ) dari siklus daya harus dilepas ke udara, sering menggunakan Tower Pendingin ( cooling tower ), sungai, air danau atau air laut sebagai media pendingin. Gas buang ( flue gas ) dari pembakaran bahan bakar fossil bi buang ke udara. Gas buang ini mengandung Karbon Dioksida ( carbon dioxide ) dan uap air, sama seperti halnya kandungan lain seperti nitrogen, nitrous oxides, sulfur oxides, dan ( dalam kasus Pembangkit berbahan bakar batubara ) fly ash and mercury. Limbah debu padat dari pembangkit bahan bakar batubara juga harus dibuang. Debu batubara ini dapat di daur ulang sebagai bahan bangunan seperti batu bata.

Konsep Dasar

Dalam pembangkit berbahan bakar fossil, energi kimia yang tersimpan dalam fossil (seperti batubara / coal, minyak / fuel oil, gas alam / natural gas atau oil shale) dengan oxygen yang terkandung dalam udara ( air ) di ubah menjadi energi panas ( thermal energy ), energi mekanik ( mechanical energy ) . Sebagian besar pembangkit listrik thermal di dunia ( thermal power stations ) menggunakan bahan bakar fossil, selebihnya adalah nuclear, geothermal, biomass, atau solar thermal.

Konversi Kimia ke Energi panas.

Pembakaran lengkap ( complete combustion ) bahan bakar fossil menggunakan udara sebagai sumber oksigen.
Tergantung pada parameter suhu dan bara ( flame ) pada proses pembakaran, beberapa Nitrogen dapat dioksidasikan ( oxidized ), menghasilkan Nitrogen Oksida ( nitrogen oxides ). Hasil lain dari pembakaran adalah sulfur dioxide yang timbul karena impuriti Sulfur terutama dalam batubara.

Konversi Panas ke Energi Mekanis.

Hukum kedua thermodynamics ( Second law of thermodynamics ) mengatakan bahwa siklus tertutup ( closed-loop cycle ) hanya dapat mengubah sebagian panas sebagai hasil pembakaran menjadi kerja mekanis ( mechanical work ). Sisa panas yang lain yang disebut limbah panas ( waste heat ), harus dilepas ke dalam sistem pendingin untuk kembali dalam siklus. Bagian panas yang dilepas kedalam media pendingin harus sebanding atau lebih besar dari rasio absolute temperatures sistem pendingin (environment) dan sumber panas / pembakaran (combustion furnace). Menaikan suhu sumber pembakaran ( furnace ) akan memperbaiki efisiensi tetapi juga akan menaikan tekananan uap. Hal ini akan memperumit desainnya dan membuatnya semakin mahal. Meskipun sisa panas / limbah panas ini tidak dapat dikonversi menjadi energi mekanis tanpa sistem pendingin tetapi masih dapat digunakan dalam sistem ko-generasi ( cogeneration plants ) untuk pemanas dalam bangunan, pemanas air dalam industri seperti oil refineries, cement plants, dan chemical synthesis plants.

Pengangkutan Bahan Bakar

PT PLN sedang dan akan membangun beberapa PLTU di pulau Jawa dalam program percepatan 10,000 MW. PLTU – PLTU tersebut berbahan bakar batubara. Batubara akan didatangkan dari luar pulau dan diangkut dengan kapal. Oleh sebab itu semua PLTU dalam program ini berlokasi dipinggir pantai dan dilengkapi dengan pelabuhan batubara ( Jetty ). Kapal pengangkut ini bisa membawa 40,000 ton batubara dan bisa memakan waktu berhari – hari untuk membongkar muatannya di pelabuhan batubara di lokasi PLTU. PLTU dilengkapi dengan fasilitas bongkar ( Coal Un-Loader ) dan Conveyer Belt untuk membawa batubara ke lokasi penyimpanan ( Coal Yard ).

Untuk keperluan startup atau keperluan lain, PLTU mungkin juga membutuhkan bahan bakar minyak fuel oil . Minyak ini dapat dikirim menggunakan pipeline, tanker, tank car atau truk.

Proses Bahan Bakar

Batubara siap digunakan dengan menghaluskannya menjadi serpihan dengan ukuran kurang dari 2 inchi ( 5 cm ). Batubara diangkut dari tempat penyimpanan ( coal yard ) ke Silo ( tabung besar dari besi dengan bentuk kerucut dibagian bawah ) di pembangkit menggunakan conveyor belts dengan kecepatan 4,000 ton/jam.

Dari Silo ini batubara dimasukan kedalam mesin penghalus / pemecah ( pulverizers / coal mills). Pulverizer ini memecah dan menghaluskan batubara dari semula berukuran pecahan 2-inchi menjadi bubuk batubara ( face powder ), memprosesnya dan mencampur bubuk tersebut dengan udara untuk pembakaran ( primary combustion air ). Kemudian memasukan batubara ke tungku ( furnace ) dan memanaskan batubara sehingga siap untuk dibakar. PLTU 2 x 300 MW bisa mempunyai 6 unit pulverizer dan dalam beban penuh sanggup menyediakan batubara ke tungku sebanyak 250 ton / jam.

Cilacap dan PLTU nya ( 1 )

Pembangkit Listrik Tenaga Uap ( PLTU ) Cilacap ( Tjilatjap )
Dengan Bahan Bakar Batu Bara
Fossil fuel power plant
Dirujuk dari beberapa sumber.

Dalam hitungan tiga tahun ke depan Cilacap akan memiliki 2 PLTU. Yang pertama adalah PLTU Cilacap 2 x 300 MW di daerah Karangkandri dan PLTU Adipala di wilayah Adipala. PLTU Cilacap 2 x 300 MW ini telah beroperasi dan menyumbangkan energi listrik ke dalam jaringan interkoneksi Jawa Bali. Sedang PLTU Adipala atau yang dikenal sebagai PLTU Jateng 2 berlokasi di Desa Bunton Kecamatan Adipala tersebut akan dibangun dengan kapasitas 1x600 MW dengan nilai keseluruhan sekitar 550 juta dólar US. Kedua PLTU tersebut menggunakan peralatan utama yang di produksi di Cina.
Menilik lokasi kedua PLTU tersebut dapat dikatakan berdekatan. Keduanya berdiri di garis pantai Telukpenyu. PLTU Cilacap ( Karangkandri ) di sebelah kanan Muara Sungai Serayu sedang PLTU Adipala akan berada di sebelah kiri Muara Sungai Serayu. Kelak pengunjung pantai Telukpenyu kota Cilacap akan melihat dua PLTU dengan masing – masing satu cerobong asap ( Chimney / Flue Gas Stack ).
Apakah PLTU itu ? Beberapa posting tulisan ini akan sedikit membantu masyarakat terutama para pelajar dan mahasiswa Cilacap untuk memahami apakah PLTU dan bagaimana prosesnya serta dampak – dampaknya yang mungkin terjadi bagi kabupaten Cilacap dan kota Cilacap pada khususnya.