Prinsip Kerja PLTU

Fungsi utama pembangkit adalah untuk membangkitkan tenaga listrik. Ada banyak cara yang dapat dilakukan sebuah pembangkit untuk dapat menghasilkan listrik antara lain; pembangkit fossil menggunakan batubara, minyak, atau gas alam, pembangkit nuklir menggunakan uranium, dan hydroelectric plant menggunakan air yang ditampung oleh sebuah bendungan. Generator adalah sebuah mesin yang mengkonversi energy mekanik menjadi energi listrik. Masing-masing generator di dalam sebuah pembangkit biasanya disebut “UNIT”; biasanya sebuah pembangkit mempunyai dua atau lebih generator yang bekerja secara bersamaan.

Jumlah listrik yang dihasilkan oleh sebuah generator biasanya dalam satuaan watt. Satu unit biasanya mampu menghasilkan energi listrik sampai dengan beberapa ratus MW (megawatt).

Proses PLTU

Di dalam sebuah PLTU, ada 3 komponen utama :

1    .       Boiler

2    .       Turbin

3    .       Generator

Di dalam sebuah boiler, tube-tube yang berisi air membentuk sebuah dinding yang disebut furnace wall. Bahan bakar (minyak atau batubara) akan dimasukkan dan di bakar didalam ruangan boiler yang biasa disebut furnace. Bahan bakar yang terbakar akan menghasilkan energi thermal, yang nantinya akan diserap oleh air di dalam tube. Dengan semakin meningkatnya temperatur air, air akan mendidih, dan pada akhirnya akan terbentuk uap. Uap inilah yang nantinya akan dialirkan menuju turbin.

Di dalam sebuah turbin terdapat banyak blades/sudu-sudu. Sebuah turbin uap biasanya memiliki sudu-sudu Tetap (stationary blades) dan sudu-sudu Putar (Rotating Blades). Ketika uap bertekanan tinggi mengalir melewati sudu turbin, uap akan memutar sudu putar,dan pada akhirnya turbin juga akan berputar. Sudu tetap berfungsi untuk mengarahkan uap dari satu sudu putar menuju sudu putar berikutnya. Didalam sudu putar inilah, tekanan dan energi panas di konversi menjadi energi mekanik. Dan kemudian turbin juga akan memutar generator yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Setelah uap melewati turbin, uap akan mengalir menuju kondensor. Di dalam kondensor, uap akan didinginkan dan di kondensasikan kembali menjadi air. Air akan dipompa lagi ke dalam boiler, dan demikian siklusnya akan dimulai lagi.

Satu siklus lengkap dari boiler, menuju turbin, masuk ke dalam kondensor, dan kembali lagi ke boiler disebut Siklus uap dan air. Semua komponen dan sistem di dalam siklus uap biasanya disebut satu unit pembangkit, atau singkatnya satu unit.

Siklus uap dan air

PLTU pada umumnya menggunakan superheater dan reheater di dalam boilernya. Siklus pada PLTU dapat digambarkan dengan menggunakan siklus rankine

Siklus Rankine

Keterangan:

     a)   Proses 1 – 1’       : menaikkan tekanan air dengan menggunakan condensate extraction pump (CEP)

     b)  Proses 1’ – 2       : Pemanasan air pada low pressure heater (LPH)

     c)   Proses 2 – 2’       : Penaikan tekanan air menggunakan boiler feed pump (BFP)

     d)  Proses 2’ – 3       : Pemanasan air pada high pressure heater (HPH)  dan pada Economizer.

     e)  Proses 3 – 4        : Pemanasan air menjadi uap air pada wall tube di dalam boiler.

     f ) Proses 4 – 5        : Pemanasan uap air menjadi uap panas lanjut ( superheated steam) pada superheater

     g)   Proses 5 – 6        : Ekspansi uap di dalam high pressure turbine (HP Turbine)

     h)   Proses 6 – 7        : Pemanasan kembali uap yang keluar dari high pressure turbine di dalam reheater.

    i)   Proses 7 – 7’       : Ekspansi uap yang keluar dari reheater di dalam intermediate pressure turbine ( IP Turbine )

     j)     Proses 7’ – 8       : Ekspansi uap di dalam low pressure turbine (LP Turbine) tanpa mengalami pemanasan ulang.

     k)    Proses 8 – 1        : Pendinginan uap air di dalam kondensor

Namun sebuah PLTU tidak dapat berjalan jika hanya menggunakan ketiga komponen utama diatas. Sebuah PLTU peralatan-peralatan pendukung untuk mendukung 3 komponen utama tersebut.

Sebagai contoh adalah sistem air penambah. Idealnya siklus uap dan air sebuah PLTU adalah sebuah siklus tertutup, yang artinya jumlah air yang digunakan untuk menghasilkan uap tidak akan berkurang. Akan tetapi, pada prakteknya hal itu tidak dapat tercapai. hal itu bisa disebabkan mungkin karena kebocoran-kebocoran ataupun proses blowdown yang dilakukan untuk tetap menjaga kualitas air. Air ini diperoleh dari unit pemurnian air. Air baku dihasilkan dari unit desalinasi yang mengambil air laut dari kanal masuk sistem air pendingin. Proses desalinasi bisa dilakukan dengan metode MED (Multi Effect Desalination) dan ada juga yang menggunakan RO (Reserve Osmosis)

Untuk bahan bakar dipasok ke unit dari sistem penanganan bahan bakar. Ada dua macam bahan bakar yang digunakan sebuah PLTU, bahan bakar minyak (HSD) dan batu bara. Bahan bakar minyak disimpan dalam tangki persediaan dan di distribusikan ke unit melalui tangki harian BBM. Bahan bakar minyak HSD (light fuel oil) digunakan untuk start up boiler.
Batubara dikirim melalui laut, disimpan pada tempat penimbunan stockpiles. Terdapat penimbunan ’hidup’ (live) dan stockpiles ’mati’ (dead). Batubara di distribusikan ke unit PLTU dari stockpiles hidup melalui stacker / reclaimer yang disediakan atau dengan buldozer melalui hopper bawah tanah.

Air pendingin (cooling water) dipasok oleh sistem air pendingin utama (circulating water), dan sistem air pendingin bantu. Sistem air pendingin utama mengambil air dari kanal masuk untuk air pendingin kondensor dan heat exchanger sistem pendingin bantu. Sistem air pendingin bantu melayani alat bantu boiler dan turbin.

Gas buang setelah melewati pemanas udara (air heater) regeneratif dan penangkap abu (electrostatic precipitator/EP) dibuang ke atmosfir melalui cerobong yang tinggi. Instrumentasi digunakan untuk memantau gas buang dan memastikan memenuhi persyaratan lingkungan.