SESSION 3SESSION 3GASGAS--TURBINE TURBINE POWER PLANTPOWER PLANT

OutlineOutline

1.1. DasarDasar TeoriTeori TurbinTurbin GasGas2.2. ProsesProses PLTG PLTG dandan PLTGUPLTGU3.3. KlasifikasiKlasifikasi TurbinTurbin GasGas4.4. KomponenKomponen PLTGPLTG5.5. KelebihanKelebihan dandan KekuranganKekurangan

1. 1. DasarDasar TeoriTeori TurbinTurbin GasGas

TurbinTurbin gas gas bekerjabekerja atasatas dasardasar siklussiklusBraytonBrayton yang yang merupakanmerupakan suatusuatu standarstandarsiklussiklus udaraudara..

Proses 1-2 Kompresi Isentropik (pada kompresor)

Proses 2-3 P = konstan, Penambahan Panas

Proses 4-1 P = konstan, Pembuangan Panas

Proses 3-4 Ekspansi Isentropik (pada Turbin)

pressure ratio, rp = P1/P2

V

P

1

win

v2

Pv k= c

v1

2

v4

Pv k= c

4

wout

qout

P1= P4

v3

3

qin

P2= P3

s

T

qout

P = const. = P1

3

P = const. = P 2

qin

2

s1=s2

1

s3=s4

4

SiklusSiklus BraytonBrayton

• Q1-2 = Energi masuk(Conditions 1 – 2)

• Q4-1 = Energi keluar(Condition 4 – 1)

• V2/V1 = Rasio kompresi• k = Specific Heat Ratio = 1,3 – 1,4 (udara)

1 2 4 11

1 2 2 1

11( / )k

Q QQ V V

EfisiensiEfisiensi SiklusSiklus BraytonBrayton

PenjelasanPenjelasan SiklusSiklus BraytonBrayton

PemampatanPemampatan (compression) (compression) udaraudara dihisapdihisap dandandimampatkandimampatkan

PembakaranPembakaran (combustion) (combustion) bahanbahan bakarbakardicampurkandicampurkan keke dalamdalam ruangruang bakarbakar dengandengan udaraudarakemudiankemudian dibakardibakar

PemuaianPemuaian (expansion) (expansion) gas gas hasilhasil pembakaranpembakaranmemuaimemuai dandan mengalirmengalir keke luarluar melaluimelalui nozzlenozzle

PembuanganPembuangan gas (exhaust) gas (exhaust) gas gas hasilhasil pembakaranpembakarandikeluarkandikeluarkan lewatlewat saluransaluran pembuanganpembuangan

PrinsipPrinsip TurbinTurbin Gas Gas RegeneratifRegeneratif

2. PROSES PLTG

TurbineCompressor

CombustionChamberFuel

Air Intake Exhaust Gases

Compressed Air Combustion Gases

Electric

Generator

Electric Power Output

Pumping

houseFuel

pump

Gas

line

ElectricPower diesel

Air filter

compressorstack

Combustionsystem

Gas Turbine

Generator

Main

transformer

Switch

yard

Transmission

line

ProsesProses PLTGPLTG

El

1. Gas pressure regulator

2. Gas accumulator

3. Deaerator

4. Economizer

GFC; gas fuel compressor

HRSG; Heat Recovery Steam and Gas

PGN

GFC 2

HRSG

3

GGT

1

air

1

water

Steamchimney chimney

by pass main

4

Proses PLTG

Filter

ProsesProses PLTGUPLTGU

Proses PLTGU

AIR INLETFILTERAIR INLETFILTER

GASTURBINEGASTURBINE

EXHAUSTBYPASSSILENCER

EXHAUSTBYPASSSILENCER

GENERATORGENERATOR

DIVERTERVALVEDIVERTERVALVE

SUPPLE-MENTARYBURNER

SUPPLE-MENTARYBURNER

HEATRECOVERYSTEAMGENERATOR(HRSG)

HEATRECOVERYSTEAMGENERATOR(HRSG)

EXHAUSTSILENCEREXHAUSTSILENCER

PROCESSSTEAMPROCESSSTEAM

ProsesProses PLTGUPLTGU

EfisiensiEfisiensi TermalTermal PLTGU & PLTGPLTGU & PLTG

3. KLASIFIKASI TURBIN GAS3. KLASIFIKASI TURBIN GAS

BerdasarkanBerdasarkan SiklusnyaSiklusnya TurbinTurbin gas gas siklussiklus tertutuptertutup (Close Cycle)(Close Cycle) TurbinTurbin gas gas siklussiklus terbukaterbuka (Open Cycle)(Open Cycle)

BerdasarkanBerdasarkan SiklusSiklus

High Pressure Air

Compressor

Heat ExchangerQin

High Temp.Air

Turbine

Heat Exchanger

Qout

Wnet

TurbineCompressor

CombustionChamberFuel

Air IntakeExhaust Gases

Compressed Air Combustion Gases

Open cycleOpen cycle Closed CycleClosed Cycle

BerdasarkanBerdasarkan KonstruksiKonstruksi PorosPoros TurbinTurbin gas gas porosporos tunggaltunggal (Single Shaft)(Single Shaft) TurbinTurbin gas gas porosporos gandaganda (Double Shaft)(Double Shaft)

BerdasarkanBerdasarkan KonstruksiKonstruksi PorosPoros

Single Shaft

Double Shaft

Berdasarkan Aplikasi

• Industrial heavy-duty gas turbines

• Aircraft-derivative gas turbines

Industrial Heavy-duty Gas Turbines

• Daya keluaran yang besar• Berumur panjang• Memiliki efisiensi paling tinggi

dibanding tipe gas turbin lain• Tidak berisik dibandingkan

dengan Aircraft-derivative gas turbine

Aircraft-derivative gas turbines

• Paling banyak digunakan pada Power Plant• Biaya instalasi yang relatif murah• Peralatan start-up membutuhkan daya yang kecil• Proses start-up dan shut-down dapat dilakukan dengan cepat• Dapat meng-handle fluktuasi perubahan beban

Berdasarkan Kapasitas

Medium-range gas turbines

Small gas turbines

Medium-range gas turbines

• Kapasitas berkisar antara 5000 – 15000 hp (3,7 – 11,2 MW).

• Memiliki efisiensi yang cukup tinggi.• Pada kompresor terdapat 10-16 tingkat sudu, dengan

rasio tekanan sekitar 5-11.• Biasanya menggunakan regenerator untuk

meningkatkan efisiensi

Small gas turbines

• Biasanya menggunakan kompresor sentrifugal• Kapasitas di bawah 500 hp (3,7 MW)• Memiliki efisiensi sekitar 20 %, karena:

– Efisiensi kompresor sentrifugal yang digunakan memiliki efisiensilebih rendah dibanding kompresor aksial

– Temperatur masuk pada turbin diusahakan tidak melebihi1700oF (927oC)

4. KOMPONEN PLTG4. KOMPONEN PLTG

KomponenKomponen UtamaUtama

Air Inlet SectionAir Inlet Section

Air Inlet HousingAir Inlet Housing Inertia SeparatorInertia Separator PrePre--FilterFilter Main FilterMain Filter Inlet Inlet BellmouthBellmouth Inlet Guide VaneInlet Guide Vane

Compressor SectionCompressor Section

Compressor Rotor AssemblyCompressor Rotor Assembly

Compressor StatorCompressor Stator Inlet CasingInlet Casing Forward Compressor CasingForward Compressor Casing Aft CasingAft Casing Discharge CasingDischarge Casing

CompressorsCompressors

•• Centrifugal CompressorCentrifugal Compressor

•• Axial Flow CompressorAxial Flow Compressor

Centrifugal CompressorCentrifugal Compressor

Axial CompressorAxial Compressor

Combustion SectionCombustion Section

Combustion ChamberCombustion Chamber Combustion LinersCombustion Liners Fuel NozzleFuel Nozzle IgnitorsIgnitors (Spark Plug)(Spark Plug)

Transition PiecesTransition Pieces Cross Fired TubesCross Fired Tubes Flame DetectorFlame Detector

Zona pembakaran padacombustion chamber ada 3, yaitu:

• Primary zone• Secondary zone• Dilution zone

Gradien temperatur, deposit karbon, dan asap harusdiminimalisir, karena:

• Gradien temperatur dapatmenyebabkan combustion liner membengkok dan retak

• Deposit karbon meningkatkan pressure loss dan mengacaukan pola aliran

• Asap pencemaran lingkungan

Combustion ChamberCombustion Chamber

TipeTipe CombustorCombustor

•• CanCan

•• AnnularAnnular

•• CanCan--annularannular

Turbine SectionTurbine Section

Turbine Rotor CaseTurbine Rotor Case First Stage NozzleFirst Stage Nozzle First Stage Turbine WheelFirst Stage Turbine Wheel Second Stage Nozzle and Second Stage Nozzle and DiafragmaDiafragma Second Stage Turbine WheelSecond Stage Turbine Wheel

Turbine Blade CoolingTurbine Blade Cooling1.1. Convection coolingConvection cooling2.2. Impingement coolingImpingement cooling3.3. Film coolingFilm cooling4.4. Transpiration coolingTranspiration cooling5.5. Water coolingWater cooling

Axial Flow TurbineAxial Flow TurbineImpuls, umum untuk menghadapi tekanan sangat tinggi (stage awal steam)

Reaksi, umum untuk menghadapi tekanan sedang (gas turbine)

Heat Recovery Steam GeneratorsHeat Recovery Steam Generators

KomponenKomponen PenunjangPenunjang Starting Equipment Starting Equipment untukuntuk melakukanmelakukan start up start up

sebelumsebelum turbinturbin bekerjabekerja Coupling and Accessory Gear Coupling and Accessory Gear untukuntuk memindahkanmemindahkan

dayadaya & & putaranputaran daridari porosporos yang yang bergerakbergerak keke porosporos yang yang akanakan digerakkandigerakkan

Lube Oil System Lube Oil System untukuntuk melakukanmelakukan pelumasanpelumasan secarasecarakontinyukontinyu padapada setiapsetiap komponenkomponen sistemsistem turbinturbin gasgas

Cooling System Cooling System sistemsistem pendinginpendingin yang yang digunakandigunakanpadapada turbinturbin gas gas adalahadalah air air dandan udaraudara

5. KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN5. KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN

Keuntungan dan Kerugian PLTG

Keuntungan dan Kerugian PLTGU

KelebihanKelebihan dandan KekuranganKekurangan PLTGPLTG

KelebihanKelebihan::•• ProsesProses instalasiinstalasi yang yang mudahmudah dandan murahmurah•• StartStart--up time yang up time yang cepatcepat•• TenagaTenaga daruratdarurat (back(back--up)up)•• DapatDapat menggunakanmenggunakan berbagaiberbagai macammacam variasivariasi bahanbahan bakarbakar•• Ramah Ramah lingkunganlingkungan

KekuranganKekurangan::•• SingleSingle--cycle cycle memilikimemiliki efisiensiefisiensi yang yang rendahrendah

Keuntungan:• Gas panas keluaran dari turbin gas dapat digunakan untuk

memanaskan air sehingga menjadi uap untuk menggerakkan turbinuap

• Meningkatkan efisiensi menjadi sebesar 40-50%• Efisiensi bahan bakar

Kerugian:• Peningkatan biaya• Peningkatan luas area yang dibutuhkan

Kelebihan dan Kekurangan PLTGU