Sains, Teknologi dan Ekonomi Bisnis

Water Treatment Plant (WTP) PLTU, Proses Pengolahan Air

Diposting oleh caesarvery On Thursday, June 11, 2015

Fluida yang dipakai untuk menggerakkan turbine disebut main steam yang berupa steam kering (superheated steam) yang didapatkan dari pemanasan lanjut steam basah (saturated steam) dan steam basah didapatkan dari pendidihan air bebas mineral (demineralized water). Air bebas mineral didapatkan dari proses water treatment air tawar (raw water) dan air tawar didapatkan dari proses penghilangan kadar garam air laut. Urutan proses air seperti berikut :

“The fluid that is used to rotate turbine rotor namely main steam that form dry steam (superheated steam) which obtained from further heating wet steam (saturated steam) and wet steam is obtained from boiling demineralized water. Demineralized water is obtained from water treatmnet process of raw water and raw water is obtained from removing process salt content. The sequence of water process as follows :"

Untuk menghasilkan air bebas mineral di unit pembangkitan diperlukan suatu sistem pengolahan air yang disebut water treatment plant (WTP). WTP adalah proses pengolahan air yang dimulai dari pre-treatment-desalination dan demineralization.

“To produce demineralized water, in power plant unit required water treatment system that called water treatment plant (WTP). WTP is the process to water treatment such as pre-treatment-desalination and demineralization”

Proses WTP : Air Laut – Desalination Plant – Raw Water Tank (Air Tawar) – Demineralization Plant (Air Demin) – Make Up Water Tank – Unit (Condensor – Deaerator – Steam Drum – Steam Turbin)

Penjelasan sebagai berikut :

Air Laut

Air laut dari intake canal (conductivity = 40.000-50.000 µs/cm) yang memiliki beberapa filter sebagai berikut :

Coarse Screen

Filter pertama air laut yang bertujuan menahan kotoran yang berukuran besar. Berbentuk seperti jaring

Bar Screen

Filter kedua air laut yang berbentuk seperti anyaman yang terbuat dari material besi tahan karat sehingga padatan yang masih lolos dari coarse screen diharapkan tertangkap disini.

Travelling Screen

Filter ketiga yang berupa saringan berjalan dari atas ke bawah. Filter ini akan terus berputar untuk menyapu kotoran yang terikut dari bawah untuk dibawa keatas dan dibuang.

Debris Filter

Filter keempat yang dilengkapi teknologi modern yang bisa autobackwash berdasarkan perbedaan tekanan antara in dan out. Filter ini ditempatkan di antara perpipaan sebelum inlet condenser.

Desalination Plant

Desalination Plant adalah proses meminimalisir kadar garam (salinitas) dari air laut. Untuk pembangkit listrik yang berkapasitas besar menggunakan alat tipe multi stage flash evaporator (MSFE) yaitu sistem distilasi multi stage yang sekali lewatan air laut tanpa sirkulasi sehingga antara masukan dan keluaran selalu fluida yang baru. Dalam proses ini didapatkan distillate (produk yang diharapkan yang disebut air tawar (raw water) yang memiliki conductivity ≤ 40 µs / cm dan produk yang tidak diharapkan yang mengandung salinitas tinggi yang tidak mengalami kondensasi dan dibuang dengan pompa blow down pump. Istilat tersebut umumnya digunakan untuk desalination plant tipe MSFE atau MED, namun jika menggunakan tipe reverse-osmosis (RO) maka terdapat 2 istilah yaitu permeate (produk yang diharapkan) dan concentrate (produk yang dibuang).

“Desalination plant is the process of removal salt content from sea water. In the power plant with high power output using MSFE types which multi stage distillation system that once through sea water without circulation so that between inputs and outputs always new fluid. In this process, it’s obtained distillate (expected product that called raw water which has a conductivity ≤ 40 µs / cm and unexpected product that contain high salinity which it’s obtained from fluid that not condensed and discharged by blowdown pump.”

BACA JUGA : Macam-Macam Desalination Plant

Peralatan dalam Desalination Plant adalah :

Sea Water Pump

Pompa yang digunakan untuk mengalirkan air menuju ke pre-treatment seperti clarifier atau bak pengendapan.

Automatic Filter dan Basket Filter

Automatic Filter bekerja normally open dan motor filter bergerak otomatis berdasarkan perbedaan tekanan antara inlet dan outlet filter (karena ada penyumbat padatan) sehingga motor akan bergerak memutar filter untuk merontokkan filter. Basket filter berfungsi menyaring jika masih ada partikel padatan terikut.

“Automatic filter works normally open and motor filter move automatically according to difference pressure between inlet and outlet filter (due to solid plugs) so that motor will move rotate filter to drop off solid plugs. Basket filter has function to separate if there are particles entrained solid."

BACA JUGA : Macam-Macam Alat Penyaring (Screen / Filter)

Chemical Injection

Beberapa injeksi kimia yang dipakai adalah :

Anti Scaling berfungsi untuk mencegah terjadinya kerak di perpipaan
Anti Foam berfungsi untuk mencegah terjadinya buih - buih pada air laut di water treatment plant
Acid berfungsi untuk membersihkan tube

Injeksi dilakukan sebelum air laut masuk ke Basket Filter atau Automatic Filter.

Sealing Water Pump

Pompa yang digunakan untuk perapat (sealing water) pada sistem pompa agar udara, air dan pengotor dari luar masuk ke pompa selain itu juga untuk mendinginkan karet pompa.

“The pump that is used for sealing on the pump system so that air, water and impurities from the outside not entrance to the pump, beside that it’s to cool pump rubbers.”

Brine Heater

Pemanas air laut sebelum masuk proses yang panasnya diambil dari auxiliary steam low pressure (LP) turbine dengan suhu ± 110 ^oC dan tekanan 1,25 bar.

Ruang Evaporator (Multi Stage / Chamber)

Stage / Chamber sebanyak 30 buah yang tersusun seri melingkar 4 seri diagonal dengan susunan seri 1 (stage 1 – 10), seri 2 (stage 11 – 18), seri 3 (stage 19 – 25) dan seri 4 (stage 26 – 30). Air laut dipompa menuju ke stage terakhir 30 dan mengalir sampai ke stage awal 1 melewati sisi dalam chamber kemudian melewati brine heater untuk pemanasan kemudian dilewatkan ruang evaporator (stage) mulai dari seri 1 - seri 2 - seri 3 dan seri 4. Air laut yang sudah melewati brine heater akan mengalami penguapan selama mengalir ke ruang evaporator dan karena kontak dengan aliran air laut dingin di dalam chamber maka terjadilah kondensasi (distillate water) dan tertampung khusus di dalam chamber untuk dibawa ke proses selanjutnya dengan distillate pump sedangkan yang tidak teruapkan di stage awal akan terus mengalir sampai stage terakhir sampai ter-kondensasi. Namun sampai stage terakhir terdapat air laut yang tidak mengalami kondensasi dan disedot oleh pompa blowdown pump untuk dibuang kembali ke laut. Kondisi disini vacuum karena pengaruh jet ejector system sehingga penguapan di tiap ruang evaporator menjadi lebih cepat pada panas rendah dan cepat mengalami proses kondensasi.

“Stage / chamber / evaporation room composed of 30 pieces that it’s arranged circular 4 series diagonal with first series (stage 1 – 10), second series (stage 11 – 18), third series ( stage 19 – 25) and fourth series (stage 26 – 30). The sea water is pumped to the final stage 30 and flow until to the first stage through inner side chamber. Then passing brine heater to raise heat then it’s passed chamber again start series 1 – series 2 – series 3 – series 4. Sea water that passed brine heater will evaporate during flow in the chamber and because contact with cold flow sea water in the chamber so happen condensation (distillate water) that separated by demister and it’s collected in special place distillate column to bring to the next process with distillate pump whereas sea water that not evaporate in the first stage will continue flow to the final stage until maximal condensation. But until final stage still sea water that not condentation and it’s discharged by blowdown pump to remove into pit then into sea. Condition in here that made by vacuum because influence of jet ejector system so that evaporate in every chamber be faster on low heat and quick happen condentation process.”

Jet Ejector

Peralatan yang berfungsi untuk membuat vacuum system, pembahasan lebih lengkap ada di : Vacuum System PLTU

Distillate Pump

Pompa untuk air yang diharapkan dari hasil proses kondensasi di desalination plant untuk dibawa ke tank.

Condensate Pump

Pompa hasil kondensasi di brine heater untuk dikembalikan lagi ke stage.

Blowdown Pump

Pompa untuk menyedot air laut yang tidak mengalami kondensasi di ruang evaporator untuk dibuang ke laut.

Produk dari desalination plant kemudian dipompa oleh distillate pump ke tank untuk penampungan sementara kemudian dipompa oleh modif pump ke raw water tank (RWT).

Demineralization Plant / WTP Plant

WTP Plant berfungsi untuk menghasilkan air bebas mineral dan didalamnya terdapat beberapa peralatan seperti :

HCL Tank

Larutan HCl 32 % yang akan diencerkan sesuai kebutuhan regenerasi yaitu 4 % untuk proses regenerasi resin kation (Rz^-) dan menangkap ion H⁺ dari HCl sehingga terjadi pengikatan Rz^-H⁺

NaOH Tank

Larutan NaOH 40 % yang akan diencerkan sesuai kebutuhan regenerasi yaitu 4 % untuk proses regenerasi resin anion (Rz⁺) dan menangkap ion OH^-sehingga terjadi pengikatan Rz⁺OH^-

Prefilter Tank

Bertujuan penyaring awal raw water sebelum masuk ke mixed bed polisher dari pengotor air, kandungan besi. Didalamnya terdapat catridge untuk penangkap kotoran.

“The function is first filter raw material before entrance to the mixbed polisher from impurities and metallic content. Inner equipment are cartridges to catch impurities.”

Mixed Bed Polisher Tank

Berisi resin anion (Rz⁺) untuk pengikatan ion mineral negatif (Cl^-, SO₄^2-, CO₃^2-, SiO₂^- dan resin kation (Rz^-) untuk pengikatan ion mineral positif (Mg²⁺, Ca²⁺). Resin dicampur dalam satu tank sehingga disebut mixed bed dan air keluaran mempunyai conductivity ≤ 1 µs / cm (demineralized water) yang siap untuk dimasak di boiler. Reaksi pengikatan sebagai berikut :

Resin Kation (-) Rz^-H⁺ + X⁺ ---> Rz^-X⁺ + H⁺(dengan X⁺adalah ion positif)

Resin Anion (+) Rz⁺OH^- + X^- ---> Rz⁺X^- + OH^-(dengan X^-adalah ion negatif)

Mixing Air Receiver

Berisi udara bertekanan untuk mencampur resin di mixed bed polisher.

Waste Water Pit

Tempat penampungan air sisa proses regenerasi.

Make Up Water Tank (MWT)

Tempat penampungan air yang siap untuk proses selanjutnya di unit. Kondisi air disini disyaratkan mempunyai conductivity < 1 µs / cm dan pH 6,5 – 8.

Tabel 1. Kondisi Batasan Air Pengisi untuk Kapasitas 100 MW PLTU

Parameter	pH (25^o C)	Cond (µs/cm)	SiO₂ (ppb)	PO₄ (ppb)	DO (ppb)	N₂H₄ (ppb)	Total Fe (ppb)	Total Cu (ppb)	Cl^-(ppb)
WTP / MWT	6,5-8,0	< 1	< 20	-	-	-	< 50	-	< 100
Cond / Eco	8,8-9,5	-	-	-	< 7	< 10	< 30	< 10	< 100
Boiler Water	8,7-9,5	< 60	< 0,5	< 5	-	-	-	-	< 2000
Distillate	6,5-8,0	< 20	-	-	-	-	< 200	-	-

Tabel 2. Kondisi Batasan Air Pengisi untuk Kapasitas 200 MW PLTU

Parameter	pH (25^o C)	Cond (µs/cm)	SiO₂ (ppb)	PO₄ (ppb)	DO (ppb)	N₂H₄ (ppb)	Total Fe (ppb)	Total Cu (ppb)	Cl^-(ppb)
WTP / MWT	6,0-8,0	< 1	< 20	-	-	-	< 50	-	< 100
Cond / Eco	8,8-9,5	-	-	-	< 7	< 10	< 20	< 5	< 100
Boiler Water	8,7-9,4	< 20	< 0,2	< 3	-	-	-	-	< 1000
Distillate	6,5-8,0	< 20	-	-	-	-	< 200	-	-

Tabel 3. Kondisi Batasan Air Pendingin untuk Kapasitas 100 MW PLTU

Parameter	pH (25^o C)	Cond (µs/cm)	Kadar NO₂ (ppm)	Cl₂ (ppm)
Cooling Water	7-10	300-750	200-500	-
CWP	-	-	-	0,3-0,5

Tabel 4. Kondisi Batasan Air Pendingin untuk Kapasitas 200 MW PLTU

Parameter	pH (25^o C)	Cond (µs/cm)	Kadar NO₂ (ppm)	Cl₂ (ppm)
Cooling Water	7-10	300-750	200-500	-
CWP	-	-	-	0,3-0,5

Macam – Macam chemical yang diinjeksikan adalah :

NaOH ---> regenerant di mixed bed polisher
HCl ---> regenerant di mixed bed polisher
N₂H₄ ---> oxygen scavenger di deaerator dan outlet condensate pump
Na₃PO₄---> menaikkan pH di steam drum jika ada kemungkinan kebocoran tube condenser dan mereaksikan garam terlarut untuk dijadikan sludge
Ferrous Sulfat (FeSO₄) ---> corrosion inhibitor di tube condenser
NaNO₂ ---> biofouling dan slag inhibitor pada cooling water
Anti Foam ---> pencegah pembusaan di desalination plant
Anti Scale ---> pencegah kerak di desalination plant
Coagulant (FeCl₃ & PAC) ---> pemercepat pembentukan lumpur di waste water pit

Penjelasan Detail Video Silakan Klik di Bawah Ini:

Referensi:

[1] Feriyanto, Y. E. (2016). Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

Kutip Artikel ini Sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2015). Water Treatment Plant (WTP) PLTU, Proses Pengolahan Air, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi DISINI

Bagian-Bagian Furnace & Boiler PLTU

Diposting oleh caesarvery On Friday, April 17, 2015

Dikutip dari Training Calderys Refractory Solution Kaohsiung Taiwan"Boiler Training" 2013, Didapatkan data sebagai berikut:

Ini adalah overview penampang boiler CFB (circulating fluidized bed) dari referensi manual book Dongfang)

Boiler CFB PLTU BT

Saat masih kuliah dulu sering dipelajari alat industri kimia yaitu furnace yang berfungsi sebagai media pembakaran dan boiler berfungsi menghasilkan steam dengan pendidihan air (boiler water). Namun di pembangkit listrik, terapannya adalah menggabungkan kedua alat menjadi satu kesatuan.

Umumnya boiler yang berbahan bakar batu bara seperti di PLTU terbagi menjadi 3 area yaitu :

"While still study in college, often learned equipment of chemical industry such as furnace that function to burning media and boiler has function for steam generator with boiling water. But in the electrical power plant, its application is combining two instrument into single unit. Generally, boiler coal fired power plant divided into 3 areas :"

Area Pembakaran / Combustion (Furnace) ---> Area Paling Kiri dari Gambar Diatas

Disini terjadi pembakaran antara batu bara sebagai bahan bakar, pasir sebagai media transfer panas, batu kapur sebagai penangkap gas berbahaya untuk lingkungan seperti (SO₂), oil fuel sebagai bahan bakar ketika unit pembangkit start, udara dari primary air (PA) fan dan secondary air (SA) fan.

Terdapat peralatan sebagai berikut :

1. Nozzle Grate : lubang spray oil fuel

2. Superheater & Evaporator Tube : pipa yang didalamnya terdapat demin water yang kontak dengan panas tinggi dari furnace sehingga demin water berubah menjadi uap basah (saturated steam) dan lanjut menjadi uap kering (superheated Steam)

3. Refractory : bata tahan api yang berfungsi memberi isolasi ruang di furnace agar tingkat abrasi antara pasir dengan boiler tube bisa diminimalisir

4. Limestone, Sand, Coal Feeding : untuk tipe boiler circulating fluidized bed (CFB) ketiga bahan adalah sebagai umpan di furnace

5. Boiler / Steam Drum : alat untuk memisahkan antara steam yang berfase gas dengan cair

BACA JUGA: Analisa Kerusakan Profil Tube Boiler PLTU

Wind Cap di Boiler Furnace PLTU BT

"Here occured coal fired between coal as fuel, oil fuel as fire igniter, air from PA fan and SA fan. There are several equipment like below :

1. Nozzle Grate : fuel oil spray holes

2. Superheater & Evaporator Tube : pipe in which there is demin water in contact with high heat allows for demin water turns into steam entirely (superheated steam)

3. Refractory : fire stone that function to isolate furnace from heat leakage to surrounding

4. Limestone, Sand, Coal Feeding for CFB boiler type, three that material as feeding in the furnace

5. Boiler / Steam Drum : instrument to separate between steam has phase gas into liquid"

Bottom Boiler FurnaceLengkap dengan Refractory

Area Pemisahan / Separation (Cyclone Separator) ---> Area Tengah dari Gambar Diatas

Berfungsi untuk memisahkan sisa partikel padat dari coal, lime dan sand yang terikut aliran udara dari furnace (jadi saat operasi, partikel sisa pembakaran yang berat akan jatuh di bottom furnace dan partikel ringan akan terbang ke atas menuju cyclone separator, di sini akan terpisah lagi partikel sisa pembakaran ini, dimana fraksi berat akan jatuh ke bawah cyclone karena gaya sentrifugal aliran akibat desain cyclone yang mengerucut kemudian akan dikembalikan lagi ke furnace (sebagai efisiensi karena recycle) dan fraksi yang ringan akan menuju ke back pass dimana panas akan digunakan kembali untuk pemanasan awal demin water dan udara buang disebut dengan flue gas dan terbuang melewati stack.

"The function to separate solid particle residue from coal, lime and sand that entrained air flow from furnace (while operate, residue particle combustion that has heavy faraction will down in the bottom furnace and then light fraction will fly to cyclone separator, here will be separated again which heavy solid will down in cyclone to return again to the furnace ( as efficiency with name recycle) and light fraction will flay to back pass (flue gas area)"

Back Pass / Flue Gas Area & Pemanasan Awal (Preheater / Economizer) ---> Area Kanan dari Gambar Diatas

Terjadi pemanfaatan panas tersisa yang mempunyai temperatur rendah di alat yang disebut economizer, agar demin water dari boiler feed pump (BFP) sedikit naik temperaturnya sehingga beban furnace untuk menjadikan steam sedikit lebih ringan. Sedangkan untuk air preheater memanfaatkan panas flue gas untuk menaikkan sedikit temperatur yang dihisap oleh PA Fan dan SA Fan.

Wall Tube Boiler Backpass

"Occured there is reuse of residual heat has low temperature in the economizer, so demin water from BFP little high temperature so that furnace load to be steam little. Whereas for air preheater using flue gas to raise temperature that inhaled by PA fan and SA fan"

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2015). Bagian-Bagian Furnace & Boiler PLTU, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:

[1] Feriyanto, Y.E. (2015). Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

[2] Training Calderys Refractory Solution Kaohsiung Taiwan"Boiler Training" 2013

[3] Manual Book "Dongfang" PLTU BT

[4] http://www.energyefficiencyasia.org/energyequipment/typesofboiler.html

[5] Woodruff, E.,Lammers, H., dan Lammers, T. (2000). Steam Plant Operation, Eighth Edition Handbook

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website www.caesarvery.com, Silakan Hubungi DISINI

Klasifikasi Batubara Berdasarkan Kalori Menurut ASTM

Diposting oleh caesarvery On Monday, April 06, 2015

Batubara diklasifikasikan karena merupa campuran heterogen antara beberapa komposisi dan umumnya dikenal dengan istilah "rank". Rank ini menandakan sejarah umur geologi terbentuknya batubara. Berdasarkan standar ASTM D388, klasifikasi batubara menggunakan parameter volatile matter, fixed carbon & heating value untuk proximate analysis (laboratory procedure by ASTM D3172).

Untuk batubara high rank (antracite), kriteria lain yang digunakan adalah dry, mineral-free basis yang dihitung menggunakan "Parr Formula".

Klasifikasi batubara berdasarkan handbook "The Babcock & Wilcox Company" sebagai berikut:

Urutan Pembentukan Batu Bara:

Wood - Peat - Lignite - Subbituminous - Bituminous - Anthracite

Energi setiap klasifikasi batubara sebagai berikut: (The Babcock & Wilcox Company)

Peat, adalah lapisan teratas batubara yang masih banyak mengandung tanah (belum masuk rank coal). Moisture content sampai 70% dan HHV sekitar 6978 kJ/kg=1667.7 kCal/kg
Lignite, rank coal paling rendah, moisture content sekitar 30% dan HHV kurang dari 19306 kJ/kg=4614.14 kCal/kg. Tipe ini memiliki high volatile matter sehingga mudah terbakar sendiri (auto-ignition). Selama pengangkutan tipe ini akan berpengaruh pada peningkatan moisture content dan penurunan BTU content (kalori)
Sub-bituminous, kadar moisture antara 15-30% dan jika kering tipe ini mudah sekali terbakar sendiri. Memiliki ash content yang lebih rendah dibandingkan lignite dan memiliki kadar sulfur yang cukup rendah. HHV berkisar antara 19306-26749 kJ/kg=4614.2-6393.1 kCal/kg
Bituminous, fixed carbon berkisar antara 69-86% dan HHV pada rentang 24423-32564 kJ/kg=5837.1-7782.8 kCal/kg
Anthracite, ini adalah tipe paling tinggi dari batubara (high rank coal), fixed carbon antara 86-98% dengan volatile matter yang rendah, moisture content sekitar 3% dan HHV sekitar 34890 kJ/kg=8338.7 kCal/kg. Kandungan sulfur sangat rendah sehingga bisa digunakan untuk clean flame dan masuk dalam kategori premium fuel

Kualitas batu bara di PLTU umumnya dibedakan menjadi 3 yaitu:

Medium Caloric Value (5800 kCal/kg)
Low Caloric Value (5100 kCal/kg)
Low Rank Coal (4200 - 4800 kCal/kg)

Ada kalanya batu bara yang disimpan di coal yard akan terbakar sendiri dan fenomena ini sering dipermasalahkan dalam penyimpanan dan penanganan batu bara.

Proses Coal Self Combustion of Low Rank Coal (≥35% Moisture):

Mula-mula batubara akan menyerap oksigen dari udara secara perlahan-lahan dan kemudian temperature batubara akan naik,
Sebagai akibat temperatur naik, kecepatan batubara menyerap oksigen dari udara bertambah dan temperatur kemudian akan mencapai 100-140 ^oC,
Setelah mencapai temperatur 140^oC, uap dan CO₂ akan terbentuk.sampai temperatur 230^oC,
Isolasi CO₂ akan berlanjut apabila temperatur telah berada diatas 350^oC, ini berarti batubara telah mencapai titik sulutnya dan akan cepat terbakar dengan sendirinya.


Coal Yard PLTU BL

Belt Conveyor Coal Yard

Referensi:
[1] The Babcock & Wilcox Company. Sources of Chemical Energy

[2] Understanding self ignition of coal
[3] Federal Institute For Material Research and Testing
[4] Materi presentasi pembangkitan
[5] Catatan dan pengalaman pribadi bekerja di pembangkitan