“Simulasi dan Optimasi Performa Pembangkit Listrik Tenaga Uap Menggunakan Simulasi CFD dan Gatecycle”.

Teguh, Nurdin Hasananto (2023) “Simulasi dan Optimasi Performa Pembangkit Listrik Tenaga Uap Menggunakan Simulasi CFD dan Gatecycle”. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Metode evaluasi dalam sektor energi menjadi salah faktor yang penting dalam menentukan keputusan yang penting terutama pada PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap). Salah satu metode dengan menggunakan perangkat lunak Gatecycle dan ANSYS Fluent. Pada penelitian ini menggabungkan dua perangkat lunak tersebut dalam proses evaluasi. Terdapat tujuh tahap penelitian, pada penelitian tahap satu dengan variasi suhu air laut, dengan hasil perubahan suhu air laut mempengaruhi daya, beban kondenser dan efisiensi thermal. Perubahan 6 derajat suhu air laut membuat penambahan kerja pada kondensor sebesar 602 kW, dan suhu outlet sebesar 5.57 derajat celcius. Perbedaan daya yang ditemukan sebesar 0.61 MW, disertai dengan penurunan daya sebesar 0.635%, kenaikan exergy sebesar 0.35% dan naiknya pengeluaran dalam operasional sebesar 20.35 juta rupiah per hari. Pada penelitian tahap dua, didapati hasil kondisi terbaik terjadi ketika tidak ada feedwater heater yang mengalami kerusakan dimana daya dan efisiensi yang terbentuk masih mempunyai nilai tertinggi dibandingkan ketika terdapat komponen feedwater heater yang mengalami bypass. Diantara keempat tingkat feedwater heater, LPH 2 membutuhkan perhatian yang lebih dikarenakan ketika terjadi kendala, kerugian yang terjadi adalah penurunan efisiensi 0.22%, 196 kWh dan biaya sebesar 11 juta rupiah per jamnya. Pada penelitian tahap tiga, didapati hasil kondisi terbaik berdasarkan variasi PA-SA pada kondisi stokiometrik sebesar 25-75% dengan total pengeluaran sebesar 108.3 juta rupiah dan flow rate batubara sebesar 22756 kg/h. sedangkan pada kondisi 10% udara berlebih, rasio yang optimum juga berada pada 25-75% dengan pengeluaran sebesar 108.94 juta rupiah dan flow rate batubara sebesar 22947 kg/h. Pada kondisi udara berlebih sebesar 20%, rasio yang optimum berada pada 24-76 dengan laju total pengeluaran sebesar 109.87 juta rupiah dan laju batubara sebesar 23144 kg/h. Pada penelitian tahap empat, didapati hasil simulasi CFD menunjukan pada variasi PA-SA dan beban pembangkit, pada beban 25 MW, case optimum didapatkan oleh kondisi dimana primary air sebesar 45% sedangkan secondary air sebesar 55% (case V). Pada beban 20 MW, case VII dengan rasio udara primer dan sekunder sebesar 50-50%. Pada penelitian tahap lima, didapati hasil Integrasi dari kedua perangkat lunak (Gatecycle-ANSYS Fluent) menaikan tingkat komprehensif dari evaluasi pembangkit listrik tenaga uap dan boiler dengan pendekatan CFD. Pada penelitian tahap enam, didapati hasil perubahan sudut orientasi dari port udara sekunder menurunkan kecepatan sumbu Y dan menaikan kecepatan sumbu X yang merubah proses mixing dari batubara dan udara. Pada penelitian tahap tujuh, didapati hasil Windbox dengan tipe splitter 2 dinilai lebih optimum untuk mendistribusikan udara ke dalam furnace yang didasari oleh hasil kecepatan, massa alir, dan Uniformity Index.

English Abstract

Evaluation methods in the energy sector are an important factor in determining important decisions, especially in PLTU (Steam Power Plants). One method uses Gatecycle and ANSYS Fluent software. In this research, this two software are combined in the evaluation process. There are seven stages of research, in stage one the research involves variations in sea water temperature, with the results that changes in sea water temperature affect power, condenser load and thermal efficiency. A 6 degree change in sea water temperature creates additional work on the condenser of 602 kW, and the outlet temperature is 5.57 degrees Celsius. The difference in power found was 0.61 MW, accompanied by a decrease in power of 0.635%, an increase in exergy of 0.35% and an increase in operational expenditure of 20.35 million rupiah per day. In the second stage of the research, it was found that the best condition results occurred when there was no feedwater heater that was damaged, where the power and efficiency formed still had the highest value compared to when there was a feedwater heater component that experienced bypass. Among the four feedwater heater levels, LPH 2 requires more attention because when problems occur, the losses that occur are a decrease in efficiency of 0.22%, 196 kWh and costs of 11 million rupiahs per hour. In the third stage of research, the best condition results were found based on PA-SA variations in stoichiometric conditions of 25-75% with total expenditure of 108.3 million rupiahs and a coal flow rate of 22756 kg/h. while under conditions of 10% excess air, the optimum ratio is also 25-75% with expenditure of 108.94 million rupiah and a coal flow rate of 22947 kg/h. In excess air conditions of 20%, the optimum ratio is 24-76 with a total expenditure rate of 109.87 million rupiahs and a coal rate of 23,144 kg/h. In the fourth stage of the research, it was found that the CFD simulation results showed variations in PA-SA and generator load, at a load of 25 MW, the optimum case was obtained by conditions where primary water was 45% while secondary water was 55% (case V). At a load of 20 MW, case VII with a primary to secondary air ratio of 50-50%. In the fifth stage of the research, it was found that the results of the integration of the two software (Gatecycle-ANSYS Fluent) increased the comprehensive level of evaluation of steam power plants and boilers using the CFD approach. In the sixth stage of research, it was found that changing the orientation angle of the secondary air port reduced the Y-axis speed and increased the X-axis speed, which changed the mixing process of coal and air. In the seventh stage of research, it was found that the Windbox with splitter type 2 was considered more optimal for distributing air into the furnace based on the results of speed, flow mass and Uniformity Index.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0223050001
Uncontrolled Keywords:	boiler circulating fluidized bed, ANSYS, Fluent, Gatecycle, PLTU
Divisions:	S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Depositing User:	agung
Date Deposited:	06 Feb 2024 07:14
Last Modified:	06 Feb 2024 07:14
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/215775

Text (DALAM MASA EMBARGO) Nurdin Hasananto Teguh.pdf Restricted to Repository staff only Download (29MB)

Actions (login required)

View Item