Artikel Terbaru

Anti COPAS

Perhitungan Efisiensi Boiler PLTU Menurut ASME PTC 4.1 - Metode Direct or Input-Output (1 of 2)

ASME  adalah American Society of Mechanical Engineer, yaitu suatu perkumpulan standard oleh para ahli teknik mesin di Amerika untuk berbagai bidang di seputar mechanical engineering.
PTC adalah power test code, yaitu standard di bidang energi dan salah satunya adalah steam generator atau boiler
Sebenarnya ASME adalah produk turunan dan berikut sejarahnya :
Induk standar di Amerika adalah ASTM (American Standard Testing and Material) dan memiliki 3 turunan standard yaitu :
  1. ASM (Americal Standard Material) kemudian memiliki turunan lagi yaitu AISI (American Iron and Steel Institute)
  2. ASME (American Society of Mechanical Engineer) kemudian memiliki turunan lagi yaitu SAE (Society of Automotive Engineer) dan PTC (Power Test Code)
  3. API (American Petroleum Institute) kemudian memiliki turunan lagi yaitu RBI (Risk Based Inspection)
EFISIENSI : perbandingan energi aktual dengan standard 

Berdasarkan ASME PTC 4-1 terdapat 2 metode untuk menghitung efisiensi boiler yaitu :
  • METODE DIRECT / INPUT-OUTPUT
Efisiensi : heat output/heat input
Kelebihan Metode Input-Output :
  • Perhitungan cepat
  • Membutuhkan sedikit parameter perhitungan dan peralatan pengukuran
Kekurangan Metode Input-Output :
  • Tidak memberikan root cause asal penyebab nilai efisiensi
  • Tidak menghitung berbagai kerugian yang mungkin terjadi
  • Perhitungan bisa keliru jika uap masih mengandung banyak uap air
  • METODE INDIRECT / HEAT LOSS
Efisiensi : 100% -(Σ%losses)

Berikut kutipan di jurnal ASME PTC 4-1 :




Berikut dikupas perhitungan 2 metode tersebut :

1. DIRECT METHOD / INPUT-OUTPUT METHOD
Poin-poin yang bisa didapatkan adalah : 
Efisiensi boiler : [(heat output superheater + heat output desuperheater)/(gross caloric value x flow rate coal)] + [(heat output reheater + heat output reheat spray water + heat output blowdown) / (gross caloric value x flow rate coal))]

Keterangan :
  • Heat output superheater (steam kering yang siap digunakan untuk menggerakkan turbine) : berat uap x (h superheater- h feed water inlet)
Rumus : ho = wu x (h sh - h fw)
  • Heat output desuperheater (berfungsi menurunkan temperatur superheater agar bisa dinaikkan lagi tekanannya dengan menambah panas sehingga pada kondisi ini terdapat heat yang keluar dan dihitung sebagai output ) : flow spray DSH x (h superheater - h spray DSH)
Rumus : ho = wDSH x (h sh - h DSH) 
  • Heat output reheater (umumnya terdapat di PLTU besar dengan turbine 3 stage yaitu high, medium dan low pressure sedangkan untuk PLTU kecil <100 MW ex Luar Jawa tidak ada sehingga bisa dihilangkan faktor ini) : berat reheat x (h reheater outlet - h reheater inlet)
  • Heat output reheat spray water : flow spray water reheat x (h reheater outlet - h spray water reheat)
  • Heat output blowdown (digunakan jika sistem blowdown dioperasikan terus-menerus sehingga terdapat heat yang terbuang) : flow blowdown x (h blowdown - h feed water inlet)
  • Gross caloric value (GCV) adalah nilai bruto bahan bakar yang digunakan atau lebih terkenal disebut higher heating value (HHV) yaitu nilai kalor tertinggi bahan bakar 
  • Nilai enthalphy (h) didapatkan dari pembacaan Tabel Superheated Steam dan Saturated Steam pada P&T operasi dengan teknik Interpolasi atau lebih gampang menggunakan software khusus dengan menambahkan "add-ins di excel". Catatan superheated sudah kering, sedangkan feed water adalah saturated liquid


Poin-poin yang bisa didapatkan adalah :
  • Jika terdapat properties yang berbeda misalkan dari volume konstan ke tekanan konstan maka bisa dikonversi sesuai perhitungan di ASME PTC tersebut
  • Jika bahan bakar yang digunakan adalah gas/BBM dengan sistem pemanasan awal (preheater) maka juga memerlukan perhitungan tersendiri
  • Bahan bakar yang digunakan terlalu moisture maka juga harus diperhitungkan
  • Untuk PLTU batubara kapasitas kecil <100 MW tanpa reheater maka cukup rumusan yang dipaparkan diatas untuk analisa metode direct/input-output
Dalam memanaskan air (feed water) menjadi uap kering (superheated) didapatkan perubahan fase sebagai berikut :
  • Tahap-1. Feed water pada T=15.5 degC dipanaskan sampai mendidih di T=100 degC dengan memanfaatkan sensible heat
  • Tahap-2. Air yang mendidih kemudian tetap dipanaskan dan menyebabkan perubahan fase dengan memanfaatkan latent heat dan didapatkan saturated steam
  • Tahap-3. Saturated steam terus dipanaskan sampai 150 degC pada tekanan tetap 1 bar dan berubah menjadi superheated steam
  • Kesimpulan : jika memanaskan air terus-menerus pada tekanan tetap (misal 1 bar) maka pada T=150 degC air akan berubah menjadi superheated steam (bisa dilihat dari Tabel Uap-Air) sedangkan aplikasi di lapangan sangat sulit membuat sistem tertutup dengan tekanan tetap dan pasti membutuhkan temperatur yang lebih tinggi lagi ketika ingin mencapai superheated steam. Kelemahan superheated steam yang dihasilkan pada 1 bar ini adalah tekanan terlalu kecil jika digunakan untuk menggerakkan turbine sehingga membutuhkan treatment lanjutan dimana tekanan dibuat besar sehingga berimbas pada kenaikan temperatur untuk mencapai titik superheated steam. Perbandingan P dan T inilah yang dilakukan oleh engineer untuk mengoperasikan boiler agar bisa digunakan untuk menggerakkan turbine.
Referensi : Feriyanto, YE. (2018). Training ASME PTC 4-1. Yogyakarta

Previous
« Prev Post