Sistem Kogenerasi Siklus Atas Turbin Gas Fixx

Sistem Kogenerasi Siklus Atas Turbin Gas Disusun Oleh : - Tri Lestari - Nyimas Jannatu Adnin Kelas : 6 EGB

Pokok Pembahasan Apa Itu Kogenerasi?

Prinsip Kerja Turbin Gas

Sistem Kogenerasi Siklus Atas Turbin Gas

Apa itu Kogenerasi?

• Kogenerasi adalah suatu proses pembangkitan dan pemanfaatan energi dalam bentuk yang berbeda secara serempak dari energi bahan bakar untuk menghasilkan tingkat efisiensi maksimum, ekonomis dan ramah lingkungan. • Sistem kogenerasi adalah serangkaian atau pembangkitan secara bersamaan beberapa bentuk energi yang berguna (biasanya mekanikan dan termal) dalam satu sistem yang terintegrasi.

Manfaat Kogenerasi 1. Meningkatkan efisiensi konversi energi dan penggunaannya 2. Emisi lebih rendah 3. Penghematan biaya yang besar 4. Menghindari rugi-rugi transmisi dan meningkatkan fleksibilitas pada sistem penggunaan. 5. Suatu kesempatan untuk meningkatkan diversifikasi plant pembangkit, dan menjadikan persaingan pembangkitan.

Klasifikasi Sistem Kogenerasi Berdasarkan Urutan Energi yang Digunakan

Siklus atas

Siklus Kombinasi

Sistem atas turbin uap

Siklus bawah

Sistem atas turbin gas

Sistem atas pemanfaatan kembali panas

Berdasarkan jenis steam (fluida)

Sistem kogenerasi turbin uap

Sistem kogenerasi turbin gas

Sistem kogenerasi mesin reciprocating

Pembangkit Listrik Tenaga Gas

• Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. • Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja PLTG • Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan • Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar. • Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle). • Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Siklus Turbin Gas

• Proses 1->2 (kompresi isentropik) = Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor: Wc = ma (h2 – h1) • Proses 2->3, pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. = Jumlah kalor yang dihasilkan: Qa = (ma + mf) (h3 – h2) • Proses 3->4, ekspansi isentropik didalam turbin. = Daya yang dibutuhkan turbin: WT = (ma + mf) (h3 – h4) • Proses 4->1, pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. = Jumlah yang dilepas: QR = (ma + mf) (h4 – h1).

Sistem Kogenerasi Turbin Gas • Turbin gas sistem kogenerasi dapat menghasilkan seluruh atau sebagian permintaan energi setempat, dan energi yang dilepas pada suhu tinggi pada cerobong pengeluaran dapat dimanfaatkan kembali untuk berbagai pengunaan pemanasan dan pendinginan

Sistem Kogenerasi Turbin Gas Siklus Terbuka Udara dikirimkan melalui diffuser ke ruang pembakaran yang bertekanan konstan. Bahan bakar akan diinjeksi dan dibakar. Pembakaran berlangsung dengan udara berlebih. Gas buang akan keluar dari pembakar pada suhu tinggi. Gas buang yang bersuhu dan bertekanan tinggi ini menuju turbin gas dan menghasilkan kerja mekanis untuk menggerakan kompresor dan beban (generator listrik). Gas buang meninggalkan turbin pada suhu yang cukup besar (450-600 ° C). Panas yang bersuhu tinggi kemudian dimanfaatkan kembali pada unit HRSG.

Sistem Kogenerasi Turbin Gas Siklus Tertutup

Fluida ini dipanaskan dalam suatu penukar panas sebelum masuk menuju turbin, dan didinginkan setelah keluar turbin dan melepaskan panas yang dapat dimanfaatkan kembali.

Sistem Atas Turbin Gas • Turbin gas alam menggerakan sebuah generator. Gas buang mengalir ke boiler pemanfaat panas yang membuat steam dan panas untuk proses.

Siklus Brayton

T = 1000 K

h1 h2 h3

= 300,19 kJ/kg x 100 kg = 30019 kJ = 607,02 kJ/kg x 100 kg = 60702 kJ = ∆H =

O2 yang dibutuhkan O2 yang disuplai

= 12,5 kmol = 12,5 kmol x 1,6 = 20 kmol =

640 kg Udara yang disuplai

= 20 kmol : 0,21 = 95,238

kmol = 2744,75 kg O2 yang tidak digunakan

= 20 kmol – 12,5 kmol =

7,5 kmol = 240 kg

cp = 2,268 kJ/kg.K ∆H = 100 kg . 2,268 kJ/kg.K (303 K – 298 K) = 1134 kJ

Udara cp = 1,051 kJ/kg.K ∆H = 2744,75 kg . 1,051 kJ/kg.K (600 K – 298 K) = 871192,0469 kJ

cp = 1,234 kJ/kg.K ∆H = 275 kg . 1,234 kJ/kg.K (1000 K – 298 K) = 238223,7 kJ cp ∆H

= 1,092 kJ/kg.K = 240 kg . 1,092 kJ/kg.K

(1000 K – 298 K) = 183980,16 kJ cp = 1,167 kJ/kg.K ∆H = 2106,664 kg . 1,167 kJ/kg.K (1000 K – 298 K) = 1725850,77 kJ

cp = 2,2886 kJ/kg.K ∆H = 225 kg . 2,2886 kJ/kg.K (1000 K – 298 K) = 361484,37 kJ

∆H = h3 = - 1637212,953 kJ

Tabel Neraca Massa

Persen gas buang CO2

= 9,681%

H2O

= 7,90%

O2

= 8,341%

N2

= 74,002%

Total = 100% h4 pada 500 K gas buang

Cp = 1,014 kJ/kg.K

cp

cp

= 0,972 kJ/kg.K

= 1,056 kJ/kg.K

cp

=1,9517 kJ/kg.K

Wt

= 995728,993 kJ/h = 2765913 kW

Daya generator; Daya generator

α = 0,8 = Wt . α

= 276,5913 kW . 0,8 = 221,273 kW

Siklus Rankine

 

 

     

Contoh soal • Udara masuk ke dalam kompresor dari sebuah siklus brayton standar udara ideal pada 100 Kpa, 300 K dengan laju alur volumetrik 5 m3 /s, rasio tekanan kompresor adalah 10, temperatur masuk turbin 1400 K dengan keefektifan regenerator terpasang yaitu 80%. Hitung efisiensi thermal dari siklus apabila menggunakan regenerator dan apabila tidak menggunakan regenerator

Contoh Soal Regenerator

Q in P2/P1 = 10

x V = 5 m3 / s

4

Ruang Bakar

2 T = 1400 K

3 W siklus

Kompresor Udara masuk P1 = 100 Kpa T1 = 300 K

1

Turbin

• Asumsi • Tiap komponen dianalisis sebagai volume atur kondisi lunak • Proses di dalam turbin dan kompresor adalah isentropik • Tidak ada penurunan tekanan di dalam airan yang melewati penukar kalor • Efek energi kinetik dan potensial diabaikan • Fluida kerja adalah udara yang dianggap sebagai gas ideal

Penyelesaian: Kondisi 1: T

= 300 K

h1 = 300,19 kJ/kg (tabel udara) Pr1 = 1,386 • Maka

• Untuk mendapatkan h2, dapat dilakukan interpolasi dengan menggunakan data Pr2 yang didapat. Dari interpolasi didapat nilai h2 = 579,9 kJ/kg

• Kondisi 3 • T = 1400 K • h3 = 1515,4 kJ/kg • Pr3 = 450,5 • Maka

• Untuk mendapatkan h4, dapat dilakukan interpolasi dengan menggunakan data Pr4 yang didapat. Dari interpolasi didapat nilai h2 = 808,5 kJ/kg

Efisiensi Thermal Sistem Tanpa Kogenerasi

Efisiensi Thermal Sistem dengan Kogenerasi