Trending Topik

Heat-Rate Improvement untuk Efisiensi PLTU Berdasarkan Standard EPRI

Pada perhitungan laporan efisiensi suatu pembangkit listrik sering ditemukan pada dokumen serah terima dari EPC ke owner yaitu "as-designed" dan "as-built". Terdapat perbedaan antara keduanya yaitu as-designed adalah proses flow berdasarkan hasil perhitungan software/asusmsi yang telah ditetapkan diawal, sedangkan as-built adalah kondisi riil yang terpasang dengan beberapa peralatan/part/valve ada yang diubah menyesuaikan dengan kondisi di lapangan, kualitas bahan bakar yang berbeda, air umpan dan air pendingin yang berbeda dll. Ketika perhitungan untuk laporan efisiensi maka baseline performa PLTU sekarang dibandingkan dengan hasil commisioning as-built. Perbedaan antara "as-designed" dan "as-built" terdapat pada beberapa hal sebagai berikut:

  • Extraction line pressure drop
  • Reheater pressure drop
  • Pengurangan performa desain turbine meliputi perubahan HP, IP dan LP
  • Pengurangan performa desain boiler meliputi superheat & reheat spray flow, excess air yang dibutuhkan dan efisiensi APH

Pada perhitungan efisiensi thermal PLTU overall terdapat ketentuan asumsi didalam EPRI sebagai berikut:
Ketika akan melakukan commisioning atau pembuatan baseline baru untuk perhitungan efisiensi PLTU, maka dibuatkan grafik load vs heat rate dan sesuai standard EPRI sebagai berikut:
Terdapat beberapa toleransi keakuratan yang disyaratkan di EPRI sebagai berikut:
Batasan toleransi tersebut didapatkan dari perbandingan alat ukur yang ter-kalibrasi, berikut range batasan yang disyaratkan EPRI:
  • Coal flow rate ≤ 1%
  • Uji laboratorium ± 1%
  • Pengukuran kelistrikan 0.1-0.5%
Untuk mengetahui asal kemungkinan heat-rate losses maka di EPRI sudah dibuatkan heat-rate logic tree, sehingga pengguna bisa langsung melakukan optimasi kemungkinan losses yang menyebabkannya, berikut kutipan tersebut:
Tipe-Tipe Heat-Rate Losses Secara OVERALL Seperti:
1. Boiler Losses, bisa disebabkan karena:
  • Penurunan efisiensi boiler
  • Kenaikan exit flue gas
  • Leakage air heater
  • Kelebihan excess air/kenaikan exit O2

2. Condensate/Feed Water Losses, bisa disebabkan karena:
  • Peningkatan terminal temperature difference (TTD)
  • Peningkatan drain cooler approach (DCA)
  • Penurunan kinerja boiler feed pump (BFP)

Terminal Temperature Difference (TTD) adalah mengukur seberapa dekat jarak temperature antara feedwater outlet dengan saturation temperature-nya
Drain Cooler Approach (DCA) adalah mengukur seberapa dekat jarak temperature antara heater drain temperature outlet dengan feedwater inlet 
3. Circulating Water Losses, bisa disebabkan karena:
  • Peningkatan condenser backpressure atau vacuum condenser rendah
4. Turbine Losses, bisa disebabkan karena:
  • Penurunan efisiensi pada HP, IP & LP steam
  • Penurunan steam flow
  • Penurunan generator output
Beberapa Penyebab Condenser Vacuum Low sebagai berikut:
  1. Kebocoran tube condenser, hal ini mengakibatkan steam lolos ke lingkungan ikut air pendingin sehingga vacuum menjadi rendah
  2. Beban condenser berlebih, disebabkan karena kapasitas BFP dan heater drain pump yang terlalu kecil
  3. Tube fouling, hal ini menyebabkan pertukaran panas menjadi tidak optimal sehingga condensate yang dihasilkan menurun
  4. Rendahnya flowrate CWP, menyebabkan transfer panas turun
  5. Peningkatan temperature inlet air pendingin, ini menyebabkan kemampuan pertukaran panas
Beberapa Penyebab Kenaikan Make-Up Water Consumption sebagai berikut:
  1. Kebocoran tube boiler, ini tentu akan membuang banyak feedwater (demineralized water) sehingga air siklus akan turun
  2. Excess venting deaerator, ini berisi steam dan feedwater sehingga ketika venting terlalu besar
  3. Excess blowdown
  4. Excess steam lost pada venting condenser
  5. Kebocoran valve
  6. Kebocoran seal pompa
Beberapa Penyebab Tingginya Dry-Gas Losses sebagai berikut:
  • Terlalu tinggi excess air, hal ini bisa disebabkan oleh beberapa hal seperti:
  1. Penyumbatan pada air-preheater (APH), bisa terjadi pada hot-side (dalam) atau cold-side (luar) namun lebih banyak pada sisi luar karena moisture yang terbentuk sehingga mencapai titik dew-point-nya. Dampaknya adalah peningkatan exit flue gas temperature karena kurang maksimal terserap oleh udara yang disemburkan oleh fan
  2. Memastikan tipe soot-blowing yang cocok untuk APH, biasanya menggunakan 2 tipe yaitu: (i) dry superheated steam; (ii) compressed air (ini tidak sebagus penggunaan oleh steam)
  3. Korosi APH
  • Rendah penyerapan panas di boiler system, bisa disebabkan oleh beberapa hal seperti:
  1. Kebocoran di boiler dan ducting
  • Ketidak-akuratan O2 monitoring system
Beberapa Penyebab Tingginya Unburned Carbon Losses sebagai berikut:
  • Excess air yang kurang tepat
  • Mixing yang kurang pas antara udara dan fuel di furnace
  • Size coal yang tidak sesuai desain
  • Tingginya surface moisture pada batubara
Beberapa Penyebab Tingginya Throttle Pressure/Main Steam Valve (MSV) Turbine sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah membandingkan antara pressure di SH outlet drum dengan MSV
  • Tidak mengikuti set point yang telah ditetapkan, memverifikasi apakah MSV turbine tidak fully open
Beberapa Penyebab Rendahnya Throttle Temperature sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah membandingkan temperature antara SH outlet & throttle temperature
  • Throtlle pressure/MSV terlalu tinggi
  • Tingginya desuperheater flow, DSH berfungsi menurunkan temperature SH agar sesuai standar Siklus Rankine. Lebih detail baca: Cara Menurunkan Temperature Superheated Steam
  • Permukaan SH kotor, hal ini bisa disebabkan karena slagging dari sisi outside tube (diselesaikan dengan cara soot-blowing) atau deposit di inside tube (diselesaikan dengan chemical cleaning). Baca detail di: Proses Chemical Cleaning di Tube Boiler
  • Rendahnya excess air, hal ini menyebabkan pembakaran tidak sempurna terjadi sehingga kalor yang belum terbakar masih banyak sehingga kalor yang terserap oleh feedwater menjadi turun
  • Rendahnya set-point
Beberapa Penyebab Tingginya SH Spray Flow (Desuperheater-DSH) sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah menghitung flow dari steam temperature masuk dan yang meninggalkan desuperheater
  • Steam temperature set-point terlalu rendah
  • Excess air terlalu tinggi
  • Temperature feedwater terlalu rendah, ini bisa disebabkan oleh beberapa hal antara lain:
  1. HPH bypass, mengecek temperature sebelum & sesudah bypass. Melakukan close valve dan me-repair jika terjadi leakage
  2. Tingginya temperature difference (TD) HPH
  • Valve DSH bocor
Beberapa Penyebab Tingginya Auxiliary Power sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah mengukur per titik area menggunakan ampere meter, melakukan performance test beban maksimum, mengukur dengan alat PDMA dll
  • Rendahnya efisiensi fan
  • Tingginya excess air, ini memaksa fan bekerja extra sehingga overload dan konsumsi power juga meningkat
Beberapa Penyebab Tingginya Carbon Monoxide (Pembakaran Tidak Sempurna) sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah mengecek CO menggunakan portable flue gas analyzer pada beberapa titik di flue gas seperti inlet-outlet air heater
  • Rendahnya excess air, udara yag kurang menyebabkan oksigen berkurang sehingga untuk mencapai pembakaran sempurna belum bisa tercapai
  • Rendahnya distribusi udara di boiler furnace
  • Atomization dari fuel yang rendah (untuk bahan bakar gas cair)
Beberapa Penyebab Tingginya Unburned Carbon sebagai berikut:
  • Pembakaran yang tidak sempurna
  • Bubbling bahan bakar tidak sempurna di boiler furnace (pada CFB boiler)
  • Densitas coal yang terlalu besar
Beberapa Penyebab Tingginya Air Heater Leakage/Rendahnya Air Heater Effectiveness sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah mengecek pressure drop air heater
  • Korosi pada air heater, hal ini bisa berdampak pada bocornya air heater sehingga flue gas terikut aliran udara atmosfer
Beberapa Penyebab Rendahnya Condenser Cleanliness sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah membandingkan temperature hotwell dengan back-pressure, melakukan verifikasi temperature outlet cooling water dengan mengukur flow dibandingkan dengan kurva pompa
  • Macrofouling, ini berbentuk biota laut yang berukuran besar seperti kerang, tritip dll. Bisa diatasi dengan melakukan inspeksi inlet tube-sheet, membandingkan pressure antara aktual dengan tube bundle untuk mengecek pressure drop
  • Microfouling, ini berbentuk biota laut yang berukuran kecil (mikroorganism/bakteri/tumbuhan laut).  Bisa diatasi dengan melakukan evaluasi injeksi chlorine dan pembersihan tube (ball cleaning)
  • Kebocoran excess air

Beberapa Penyebab Tingginya HPH/LPH Terminal Temperature Difference (TTD) sebagai berikut:
  • Instrument error, hal yang paling utama diduga adalah alat ukur instrumentasi dan cara cepat yang bisa dilakukan adalah mengecek steam pressure di heater dengan turbine (standar turbine pressure ±3% lebih tinggi)
  • Tube fouling
  • Leakage tube
  • Venting yang kurang maksimal
Kutip Artikel ini Sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2021). Heat-Rate Improvement untuk Efisiensi PLTU Berdasarkan Standard EPRI, Bestt Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
EPRI. (1998). Heat Rate Improvement Reference Manual

Ingin Konsultasi dengan Tim Website, Silakan Hubungi DISINI

Previous
« Prev Post