Sistem PLTU

1












 SISTEM PEMBAKARAN

1.1    Sistem Batubara

1.1.1    Sistem pembakaran pada boiler Pulverizered Fuel (PF)

            Mengingat cadangan batubara di Indonesia cukup besar, maka kian hari kian banyak PLTU berbahan bakar batubara dibangun di Indonesia. Bila ditinjau dari keragaman sistemnya, PLTU batubara memiliki tingkat kompleksitas yang lebih tinggi dibanding PLTU minyak. Berkenaan dengan itu, session ini akan mengulas mengenai sistem pembakaran batubara. Lingkup pembahasan dalam session ini hanya dibatasi mulai dari bungker batubara sampai ke burner seperti terlihat pada gambar 1.

Gambar 1. Sistem Pembakaran PLTU.

           

Komponen-komponen dalam sistem pembakaran batubara adalah :

• Bungker Batubara (Coal Bunker)

Merupakan sarana penampung (storage) sementara batubara untuk memasok kebutuhan ketel. Kapasitas bungker umumnya dirancang agar dapat memasok kebutuhan ketel selama beberapa jam, tanpa ada tambahan pemasokan batubara ke bungker. Setiap Unit PLTU umumnya memiliki beberapa buah bungker dimana setiap bungker melayani sebuah penggiling batubara (Pulverizer / Mill).

Setiap bungker dilengkapi level indikator untuk mengetahui level batubara di dalam bungker.

Di mulut bagian bawah bungker dipasang “Discharge Isolation Gate/Bin Gate”, yang berfungsi untuk memblokir aliran batubara dari bungker. Pada beberapa jenis bungker, juga dilengkapi dengan penghembus udara atau vibrator yang berfungsi untuk mencegah menempelnya batubara pada dinding-dinding bungker, yang lebih umum dikenal dengan istilah “Channeling”. Channeling merupakan salah satu masalah yang sering terjadi pada bungker. Masalah lain yang juga kerap terjadi adalah kebakaran dan penyumbatan (blockage). Untuk menanggulangi kebakaran bungker dilengkapi dengan sistem pemadam berupa deluge atau CO₂. Penyumbatan sering terjadi terutama ketika batubara dalam keadaan basah. Pengoperasian vibrator yang lebih intensif cukup dapat diandalkan untuk mengatasi masalah ini.

·         Coal Feeder

Coal feeder memiliki dua fungsi penting yaitu untuk memberikan pasokan batubara secara kontinyu manakala penggiling batubara (mill/pulverizer) dalam keadaan operasi serta mengatur aliran batubara. Pada PLTU batubara, laju aliran bahan bakar untuk ketel dikontrol oleh coal feeder.

Ada beberapa jenis coal feeder namun yang bayak dipakai adalah jenis belt feeder seperti terlihat pada gambar 2.

Gambar 2. Belt Feeder.

Belt feeder dapat beroperasi dalam mode gravimetric atau volumetric yang berarti dapat mengontrol aliran batubara dalam satuan berat atau satuan volume.

1.2       Sistem Udara Pembakaran

Fungsi dari sistem udara Pembakaran adalah menyediakan udara yang cukup untuk kebutuhan proses pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar ketel. Karena proses pembakaran berlangsung terus selama ketel beroperasi, maka pasokan udara pembakaranpun harus dilakukan secara terus menerus. Sementara itu, secara simultan, produk gas hasil pembakaran  juga harus dikeluarkan secara terus menerus dari cerobong. Guna mendapatkan pasokan udara yang kontinyu, maka dibutuhkan adanya aliran. Untuk menghasilkan aliran, dibutuhkan adanya perbedaan tekanan.

1.2.1 Sistem   Forced Draft Fan.

Dalam sistem ini, seluruh saluran udara, ruang bakar ketel hingga ke saluran gas bekas bertekanan positif (lebih tinggi dari tekanan atmosfir). Gambar 8. merupakan ilustrasi sistem ini. Umumnya diterapkan pada ketel - ketel berbahan bakar minyak.

Gambar 8. Sistem Udara Pembakaran pada Forced Draft.

Aliran udara pembakaran dan gas bekas dihasilkan oleh kipas tekan paksa (Forced Draft Fan /FDF). Pada sistem ini, tekanan yang paling tinggi berada pada sisi tekan (discharge) FDF dan semakin mendekati cerobong tekanan semakin rendah.

FDF menghisap udara atmosfir dan mengalirkannya melalui saluran udara (air duct) melintasi pemanas awal udara (air preheater) yang menggunakan uap untuk memanaskan udara . Dari sini udara terus mengalir ke pemanas udara (air heater) yang memanfaatkan gas bekas sebagai media pemanas. Setelah melintasi air heater, udara kemudian masuk kedalam windbox. Dari windbox, udara kemudian didistribusikan ke damper - damper atau air register disekitar burner untuk keperluan proses pembakaran di dalam ruang bakar. Pada gambar 8, garis yang tercetak tebal merupakan sistem udara pembakaran. Sistem umumnya dilengkapi dengan 2 buah FDF serta 2 saluran (duct) yang dihubungkan oleh saluran penghubung (cross tie).

Umumnya kedua FDF senantiasa beroperasi secara kontinyu. Dalam keadaan darurat, ketel dapat beroperasi hanya dengan 1 FDF. Pengaturan aliran udara dapat dilakukan melalui pengaturan inlet vanes ataupun melalui variasi putaran fan.

 

1.2.3   Udara Sekunder (secondary air)     

Udara sekunder pada ketel batubara sama halnya dengan udara pembakaran (combustion air) pada ketel berbahan bakar minyak. Fungsi udara sekunder adalah memasok kebutuhan udara untuk proses pembakaran yang sempurna di dalam ruang bakar.

Sistem udara sekunder terlihat gambar 11. dalam garis tercetak tebal.

Pasokan udara sekunder disediakan oleh FDF yang dialirkan melintasi pemanas awal udara (steam coil air heater) dan terus ke pemanas udara (air heater) untuk selanjutnya masuk ke dalam windbox dan akhirnya didistribusikan melalui air register ke dalam ruang bakar.

Di dalam ruang bakar udara sekunder bertemu dengan campuran antara udara primer dengan serbuk batubara sehingga terjadi proses pembakaran yang sempurna. Gas-gas bekas hasil pembakaran kemudian dihisap keluar dari ruang bakar oleh IDF.      

1.3       Sistem Gas Bekas.

Gas bekas (flue gas) adalah merupakan gas-gas hasil dari proses pembakaran di ruang bakar ketel. Di dalam ruang bakar, gas bekas mengalir ke arah atas sambil menyerahkan kandungan panasnya ke air yang berada didalam pipa-pipa dinding ruang bakar (water wall tube). Dari ruang bakar, gas bekas selanjutnya mengalir melintasi elemen-elemen secondary superheater dan reheater untuk memanaskan uap.

Dari sini, gas bekas kemudian berbalik arah menuju kebawah melintasi primary superheater dan economizer. Di dalam economiser, sisa-sia panas yang masih terkandung dalam gas bekas dipakai untuk memanaskan air pengisi yang akan masuk ke Boiler drum. Setelah melintasi economizer, gas kemudian keluar meninggalkan ketel dan mengalir didalam laluan gas (gas duct) menuju pemanas udara (air heater). Air heater adalah komponen terakhir yang memanfaatkan sisa panas dalam gas bekas untuk memanaskan udara pembakaran dalam perjalanannya menuju winbox. Dari Air heater, gas bekas selanjutnya mengalir ke dalam pengumpul abu (Precipitator / Dust Colector) baik yang mekanik (Mechanical Dust Colector) ataupun yang elektrik (Electrostatic Precipitator). Pengumpul abu berfungsi untuk memisahkan gas bekas dari partikel abu dalam rangka mengurangi emisi pencemar padat dari gas bekas manakala gas bekas dibuang ke atmosfir melalui cerobong.

Setelah melalui pengumpul abu, untuk ketel-ketel Forced draft, gas bekas langsung menuju cerobong sedang untuk ketel - ketel Balanced Draft, gas bekas dihisap dulu oleh IDF dan baru dibuang ke atmosfir lewat cerobong. Gambar 12, merupakan contoh sistem gas bekas pada ketel Balanced Draft. Sedangkan garis yang tercetak tipis pada gambar 8, merupakan sistem gas bekas untuk ketel Forced Draft.

1.3.1  Sistem Induced Draft Fan.

Pada sistem Balanced Draft, FDF dipakai untuk menghembuskan udara pembakaran sementara kipas isap paksa (Induce Draft Fan / IDF) dipakai untuk mengisap gas bekas hasil pembakaran dari ruang bakar ketel.

Karenanya, sepanjang laluan udara dan gas bekas, ada daerah yang bertekanan positif (lebih tinggi dari tekanan atmosfir), dan  ada daerah yang bertekanan negatif (lebih rendah dari tekanan atmosfir). Itulah sebabnya sistem ini disebut balanced draft. Ruang bakar biasanya termasuk ke dalam daerah yang bertekanan negatif. Daerah bertekanan paling tinggi adalah di sisi tekan (discharge) FDF dan secara bertahap turun menuju negatif dimana tekanan paling rendah adalah di sisi hisap IDF. Ilustrasi sistem ini terlihat seperti gambar 9 dan umumnya diaplikasikan pada ketel-ketel batubara.