KONSERVASI ENERGI PENGGERAKTURBIN UAP Vs MOTOR LISTRIK

TURBIN UAPSebenarnya turbin uap telah diciptakan sejak sebelum perang

dunia kedua, namun pada waktu itu penggunaanya masih terbatas pada penggerak generator pembangkit pembangkit tenaga listrik dengan sistem multi stage (beberapa tingkat) agar efisiensinya tinggi.

Di Indonesia turbin uap dipakai sebagai penggerak gilingan yang pertama kali sewaktu pelaksanaan rehabilitasi 5 pabrik gula, yaitu : PG. Pesantren Baru, PG. Gempolkrep, PG. Sragi, PG. Djatiroto dan PG. Semboro pada tahun 1975 – 1978.

Umumnya turbin uap penggerak gilingan dibuat dengan konstruksi single stage, inilah yang menyebabkan turbin uap penggerak gilingan boros uap.

MOTOR LISTRIK Penggunaan motor listrik untuk penggerak gilingan adalah yang paling hemat

dari pemakaian tenaga penggerak yang lain. Motor listrik arus searah lebih dapat memenuhi persyaratan yang diperlukan

sebagai tenaga penggerak gilingan, yaitu :1. Kebutuhan tenaga yang konstan.2. Pengaturan putaran yang diperlukan sebagai penggerak gilingan.

Beberapa keuntungan penggunaan motor listrik :1. Pemakaian uap dalam pabrik lebih hemat.2. Secara keseluruhan dalam pabrik diperoleh efisiensi lebih tinggi.3. Pemeliharaan motor listrik lebih mudah dan lebih murah.4. Lingkungan kerja lebih bersih dan teratur.5. Biaya operasional rendah.6. Kecelakaan relatif lebih sedikit7. Uap bekas terbebas dari minyak.8. Mengurangi penggunaan bahan bakar sehingga dapat mengurangi biaya

operasi.9. Mengurangi emisi bahan bakar sehingga dapat menjaga kelestarian

lingkungan

Kerugian :a. Membutuhkan biaya investasi besar untuk

pemasangan awal.b. Membutuhkan double transformasi untuk

energy.c. Ekstra staging untuk reduction gear.d. Bila terjadi kerusakan lebih serius.e. Membutuhkan tenaga ahli yang khusus.

Keterangan : - Sumber : ESCAP (1998) - Dalam KWth/Kweth menyatakan thermal (uap) dan

e menyatakan electric (tenaga listrik)

TeknologiCogeneratio

n

Perbandingan daya

Listrik terhadap uap

(KWth/Kwe)

Daya Keluaran(% dari input bahan bakar)

Efisiensi sistem

(%)

Turbin uap 2,0 – 14,3 14 - 40 60 - 92

Turbin gas 1,3 – 2,0 24 - 35 70 - 85

Combined cycle

1,0 – 1,7 34 - 40 69 - 83

Mesin Diesel 1,1 – 2,5 33 - 53 75 - 85

Tabel 1. Perbandingan Karakteristik Teknologi Cogeneration

Parameter Teknis Dalam pemilihan teknologi beberapa parameter

teknis perlu dipertimbangkan untuk menentukan jenis dan skema operasi dari sistem, antara lain :

Perbandingan antara daya listrik terhadap uap.Kualitas uap.Kurva beban energi listrik dan uap.Ketersediaan bahan bakar.Standar kualitas lingkungan.Keandalan sistem.Penjualan kelebihan energi listrik.

Tabel 2. Standar Emisi untuk Pembangkit Listrik

Parameter Batas Maksimum (mg/m3)

Berlaku mulai tahun 2000

Total Partikel 150

Sulfur Dioksida (SO2)

750

Nitrogen Oksida (NO2)

850

Opasitas 20 %

• Angka standard besarnya tenaga untuk mengiling tebu maximum yang pernah dicapai adalah berkisar 14,5 TK/ton sabut/jam pada kadar sabut 15% tebu.

• Dalam menghitung kebutuhan tenaga untuk menggiling tebu, harus selalu menggunakan dasar kadar sabut tebu = 15 %, sehingga aman bagi keadaan mutu tebuyang bervariasi.

• Contoh : 1. Pabrik dengan kapasitas giling = 6600 TTH

dengan 4 perangkat gilingan, jumlah sabutnya :

Dengan demikian besarnya tenaga untuk menggiling tebu pada

tiap gilingan adalah : 45 x 14,5 = 653 TK

ton/jam45 100 x 22

15 x 6600

Bila konfigurasi mesin penggerak dan roda-roda gigi transmisinya adalah

o Turbin uap (single stage) = 0,62o HSGR (tertutup) = 0,98o MSGR (tertutup) = 0,97o LSGR (tertutup) = 0,93o Koppel as dan koppel mof = 0,98o 3 roda gigi gilingan = 0,90

Total rendemen = 0,48 Maka tenaga turbin uap yang harus dipasang untuk

masing-masing gilingan adalah :

TK 1360 0,48

536 iN

Bila konfigurasi mesin penggerak dan roda-roda gigi transmisinya seperti berikut ini akan diperoleh rendemen mekanik (Total mechanical efficiency) :

o Motor listrik DC = 0,90o MSGR (tertutup) = 0,97o LSGR (terbuka) = 0,93o Koppel as dan koppel mof = 0,98o 3 roda gigi gilingan = 0,90

Total rendemen = 0,72 Maka tenaga motor listrik yang harus dipasang untuk

masing-masing gilingan adalah :

Jauh lebih kecil bila dibanding menggunakan turbin uap single stage.(1360 TK)

TK 910 0,72

536 iN

Perhitungan kebutuhan uapnya dapat digunakan rumus :

Nilai he disini merupakan penurunan kalor efektif yang terjadi pada

turbin uap, atau : he = h0 x ήe dimana :

he = penurunan kalor efektif dalam Kcal/kg

h0 = penurunan kalor (jumlah), dalam kcal/kg

h0 = i1 – i2 disini i1 = enthalpi Uba panas lanjut, dalam kcal/kg

i2 = enthalpi Ube panas lanjut, dalam kcal/kg

ήe = rendemen efektif dari sudu-sudu turbin.

g/jam h

632 x

e

kN

G in

g/jam 11.131 51,10

632 x 009 kGn

Selanjutnya untuk menghitung tenaga yang dihasilkan pada pengoperasian suatu turbin uap, selain dari buku manualnya, juga diperlukan nilai rata-rata dari data yang dicatat setiap jam oleh operatornya, ialah :P1’ = tekanan uap pada nozzle chest, dalam kg/cm2

P2’ = tekanan uap bekas, dalam kg/cm2

t1’ = suhu uap pada nozzle chest ~ suhu uap baru, dalam oCt2’ = suhu uap bekas, dalam oC

Contoh :P1’ = 12 kg/cm2

P2’ = 1,0 kg/cm2

t1’ = 325 oC

t2’ = 200 oC

i1 = 739,65 kcal/kg ho = 72,55 kcal/kg

i2 = 667,1 kcal/kg

V2 = 1,102 m3/kg

Dari data diatas dapat diketahui luas penampang nozzle ring-nya :

Jumlah efektif uap digunakan :

Tenaga yang benar-benar digunakan (aktual) :

2cm 41,2 88,55

1,102 x 11.131 x 0,0316 F

kg/jam 8.610 1,425

72,55 x 45,51 x 31,65 Ge

2

0

2n cm h

x vG 0,0316 F

kg/jam 'V

'h F 31,65 G

2

0e

TK 632

x 'h x G N e0e

e

TK 643 632

0,65 x 72,55 x .6108 Ne

I. GILINGANDATA-DATA TEKNIS :

- Kapasitas Giling (Inc) : 6,600 TCD: 287 Ton / Jam

- Sabut % Tebu : 13.5 %

A.Power terpasang (kW) : 448Load Factor (%) : 75Steam Rate (Kg / kW hr) : 16.82Kebutuhan Power (kW / tfh) : 15

= 287 x 0.135 x 15= 581.09 kW

Kebutuhan Real Power = 75% x 581.09= 435.82 kW

Pemakaian Uap = 16.82 x 435.82= 7.33 ton / jam

B.Power terpasang (kW) : 750Load Factor (%) : 60Steam Rate (Kg / kW hr) : 17.33Kebutuhan Power (kW / tfh) : 20

= 287 x 0.135 x 20= 774.78 kW

Kebutuhan Real Power = 60% x 774.78= 464.87 kW

Pemakaian Uap = 17.33 x 464.87= 8.06 ton / jam

C.Power terpasang (hp) : 3254Load Factor (%) : 65Steam Rate (kg / kW hr) : 14.16Kebutuhan Power (kW / tfh) : 60

= 287 x 0.135 x 60= 2,324.35 kW

TURBIN CANE CUTTER II (EBARA)

PERHITUNGAN KEBUTUHAN UAP BARU (LIFE STEAM) UNTUK TURBIN UAP (PRIME OVER)

TURBIN CANE CUTTER I (EBARA)

HDHS

Kebutuhan Real Power = 65% x 2324.35= 1,510.83 kW

Pemakaian Uap = 14.16 x 1510.83= 21.40 ton / jam

D.Power terpasang (hp) : 990Load Factor (%) : 65Steam Rate (kg / kW hr) : 14.98Kebutuhan Power (kW / tfh) : 21

= 287 x 0.135 x 21= 813.52 kW

Kebutuhan Real Power = 65% x 813.52= 528.79 kW

Pemakaian Uap = 14.98 x 528.79= 7.92 ton / jam

E.Power terpasang (hp) : 990Load Factor (%) : 65Steam Rate (Kg / kW hr) : 14.98Kebutuhan Power (kW / tfh) : 18

= 287 x 0.135 x 18= 697.30 kW

Kebutuhan Real Power = 65% x 697.30= 453.25 kW

Pemakaian Uap = 14.98 x 453.25= 6.79 ton / jam

F.Power terpasang (hp) : 990Load Factor (%) : 65Steam Rate (Kg / kW hr) : 14.98Kebutuhan Power (kW / tfh) : 14

= 287 x 0.135 x 14= 542.35 kW

Kebutuhan Real Power = 65% x 542.35= 352.53 kW

GILINGAN I (DRESSER RAND)

GILINGAN II (DRESSER RAND)

GILINGAN III (DRESSER RAND)

II. BOILERA. YOSHIMINE I

- IDF (SNM)Power terpasang (kW) : 440Load Factor (%) : 50Steam Compsumtion (Kg / kW hr) : 20.34- Kebutuhan Real Power = 50% x 440

= 220.00 kW

- Pemakaian Uap = 20.34 x 220= 4.47 ton / jam

- FDF (SNM)Power terpasang (kW) : 160Load Factor (%) : 50Steam Compsumtion ((Kg / kW hr) : 27.81- Kebutuhan Real Power = 50% x 160

= 80.00 kW

- Pemakaian Uap = 27.81 x 80.00= 2.22 ton / jam

- BFWP (SNM)Power terpasang (kW) : 130Load Factor (%) : 70Steam Compsumtion (Kg / kW hr) : 31.2- Kebutuhan Real Power = 70% x 130

= 91.00 kW

- Pemakaian Uap = 31.20 x 91.00= 2.84 ton / jam

B. YOSHIMINE II- IDF

Power terpasang (kW) : 360Load Factor (%) : 50Steam Compsumtion (Kg / kW hr) : 20.34- Kebutuhan Real Power = 50% x 360

= 180.00 kW

PERHITUNGAN KEBUTUHAN UAP BARU (LIFE STEAM) UNTUK TURBIN UAP (PRIME OVER)

- Pemakaian Uap = 20.34 x 180.00= 3.66 ton / jam

- FDFPower terpasang (kW) : 160Load Factor (%) : 50Steam Compsumtion ((Kg / kW hr) : 27.81- Kebutuhan Real Power = 50% x 160

= 80.00 kW

- Pemakaian Uap = 28 x 80.00= 2.22 ton / jam

- BFWPPower terpasang (kW) : 160Load Factor (%) : 60Steam Compsumtion ((Kg / kW hr) : 31.2- Kebutuhan Real Power = 60% x 160

= 96.00 kW

- Pemakaian Uap = 31 x 96.00= 3.00 ton / jam

C. CHENG-CHEN- IDF

Power terpasang (kW) : 130Load Factor (%) : 50Steam Compsumtion ((Kg / kW hr) : 20.34Kebutuhan Real Power = 50% x 130

= 65.00 kW

Pemakaian Uap = 20 x 65.00= 1.32 ton / jam

- BFWPPower terpasang (kW) : 55Load Factor (%) : 55Steam Compsumtion ((Kg / kW hr) : 31.2Kebutuhan Real Power = 55% x 55

= 30.25 kW

Pemakaian Uap = 31.20 x 30.25= 0.94 ton / jam

D. TOTAL PEMAKAIAN UAP = 20.69 t/j

IV. MASAKANB. TURBIN POMPA SIRKULASI MASAKAN (EBARA)

Power terpasang (kW) : 448Load Factor (%) : 50Steam Rate (Kg / kW hr) : 16.82- Kebutuhan Real Power = 50% x 448

= 224.00 kW

- Pemakaian Uap = 16.82 x 224.00= 3.77 ton / jam

C. TOTAL PEMAKAIAN UAP = 3.77 t/j

VI. PROSES (Steam 3 ato) = 7.05 t/jDEAERATOR (YI & CC) = 10.41 t/jBLOWDOWN (Y1, Y2, CC) = 1.80 t/jLOOSES UAP BARU 2.7% = 4.90 t/jSUPLESI STEAM = 0.00 t/jPEMAKAINAN TOTAL = 158.26 t/j

- yosh II (NON) 8.88

- Deaerator (N) 10.41

19.29

- gilingan 67.42

- Boiler YI + CC 11.80

- TA 42.23

- Masakan 3.77

125.22

(Steam 3 ato) 7.05

Blowdown 1.80

Losses 2% 4.90

13.75

Total 158.26

Steam flow 138.97

PENGHEMATAN UAP (ENERGY SAVING)

NoMesin / Power Kebutuhan Power Kebutuhan Uap Penghematan

Peralatan Terpasang Turbin Motor Turbin Motor Uap

I. St Gilingan

1. CC I 448 Kw 435.82 Kw 427.10 Kw 7.33 t/j 4.70 t/j 2.63 t/j

2. CC II 750 Kw 464.87 Kw 455.57 Kw 8.06 t/j 5.01 t/j 3.05 t/j

3. Gil. I 750 Kw 528.79 Kw 443.07 Kw 7.92 t/j 4.87 t/j 3.05 t/j

4. Gil. II 750 Kw 453.25 Kw 379.78 Kw 6.79 t/j 4.18 t/j 2.61 t/j

5. Gil. III 750 Kw 352.53 Kw 295.38 Kw 5.28 t/j 3.25 t/j 2.03 t/j

6. Gil. IV 682 Kw 338.17 Kw 283.35 Kw 5.86 t/j 3.12 t/j 2.74 t/j

7. Gil. V 750 Kw 319.79 Kw 267.95 Kw 4.79 t/j 2.95 t/j 1.84 tt/j

total 2,552.22 Kw 17.96 t/j

427.10

II. St Masakan

1. Pompa Sirkulasi 448 Kw 134 Kw 131.32 Kw 2.25 t/j 1.44 t/j 0.81 t/j

III. St. Boiler

1. IDF (Yosh I) 440 Kw 220.00 Kw 215.60 Kw 4.47 t/j 2.37 t/j 2.10 t/j

2. FDF (Yosh I) 160 Kw 80.00 Kw 78.40 Kw 2.22 t/j 0.86 t/j 1.36 t/j

3. BFWP (Yosh I) 130 Kw 91.00 Kw 89.18 Kw 2.84 t/j 0.98 t/j 1.86 t/j

4. IDF (Yosh II) 360 Kw 180.00 Kw 176.40 Kw 3.66 t/j 1.94 t/j 1.72 t/j

5. FDF (Yosh II) 160 Kw 80.00 Kw 78.40 Kw 2.22 t/j 0.86 t/j 1.36 t/j

6. BFWP (Yosh II) 160 Kw 96.00 Kw 94.08 Kw 3.00 t/j 1.03 t/j 1.97 t/j

7. IDF (C C) 130 Kw 65.00 Kw 63.70 Kw 1.32 t/j 0.70 t/j 0.62 t/j

8. BFWP (C C) 55 Kw 30.25 Kw 29.65 Kw 0.94 t/j 0.33 t/j 0.61 t/j

total 825.41 Kw 11.59 t/j

1,383.83 Total Penghematan Uap = 30.36 t/j

KESIMPULAN :Tenaga dibutuhkan motor listrik DC sebagai penggerak

jauh lebih kecil dari pada menggunakan turbin uap single stage.

Pemakaian uap dalam pabrik lebih hemat.Biaya pemeliharaan lebih mudah dan murah.Tidak menggunakan pipa-pipa uap, baik untuk uap baru

maupun uap bekas , sehingga selain mengurangi adanya kerugian karena radiasi panas juga kelihatan lebih bersih dan teratur.

Mengurangi biaya operasi karena tidak memerlukan banyak operator dan minyak pelumas.

Pemakaian bahan bakar lebih efisien.