COAL FIRING SYSTEM PADA PLTU

Coal firing system ialah suatu system pengkondisian bahan bakar batu bara yang berfungsi untuk mengkondisikan batu bara sebagai bahan bakar utama yang ada didalam silo penampung batu bara menuju ruang bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang furnace.  

Karena bahan bakar utama adalah batu bara maka akan di berikan sedikit ulasan tentang spesifikasi batu bara dalam hal keterkaitanya dengan pengoperasian dan pemeliharaan pltu. Adapun spesifikasi batu bara antara lain:

Ø Moisture Content ( kandungan air) : Yaitu kandungan air dalam batu bara yang menyebabkan batu bara menjadi basah, pengoperasian batu bara yang basah akan menurunkan temperature mill outlet ( settingan 55⁰C – 65⁰C ). Untuk mengatasi hal ini maka hot air yang dibutuhkan akan semakin banyak dan juga penyerapan panas di daerah radiasi akan berkurang dan penyerapan panas di daerah konveksi bertambah, temperature main steam akan semakin tinggi sehingga dilakukan spray untuk menurunkannya, secara keseluruhan effisiensi pembangkit akan menurun.

Ø Ash content ( kandungan abu) : Sisa pembakaran dalam boiler dapat menghasilkan bottom ash 20% dan fly ash/abu terbang 80% dari total abu yang dihasilkan. Jika kandungan abu dalam batu bara meningkat maka akan mengakibatkan jumlah kedua hal tersebut akan meningkat pula. Hal ini mengakibatkan meningkatnya keausan dan kerusakan pada peralatan ash handling dan biaya pemeliharaan akan tinggi.

Ø Calorific value ( nilai kalor ) : pengaruh nilai kalor akan terlihat langsung pada pemakaian batu bara untuk menghasilkan listrik ( SFC= specific fuel consumption) kg/kwh. Nilai kalor tinggi maka nilai SFC akan rendah dan juga sebaliknya nilai kalor rendah maka nilai SFC akan tinggi. Bertambah/berkurangnya batu bara yang akan digunakan akan mempengaruhi kecepatan coal feeder, perbandingan kecepatan coal feeder dan laju aliran udara primer akan mempengaruhi combustion control. Pada kondisi normal (nilai kalor sesuai standat) kecepatan coal feeder 80 – 90%, tetapi bila nilai kalor kurang dari standat maka kecepatan coal feeder akan melebihi 90%, hal ini mempengaruhi combustion control dan beban maksimum tidak tercapai.

Ø Hardgrove grindibility index ( HGI ) : Yaitu nilai kekerasan dari batu bara yang digunakan, jika nilai HGI rendah maka batu bara akan keras dan sulit di giling , hal ini mengakibatkan unjuk kerja, biaya pemeliharaan dan kebutuhan pemakaian listrik motor mill tinggi.

Batubara dari silo penampung melalui Coal Feeder di isikan ke Pulverizer untuk proses penghalusan (kehalusan 200 mesh) dengan jumlah / rate sesuai dengan kebutuhan beban yang dibangkitkan unit pembangkit. Pemakaian batu bara tiap-tiap Pulverizer dicatat melalui Totalizer pada panel operasi Pulverizer di display lokal panel coal feeder, batu bara dari Pulverizer disalurkan ke Boiler (proses pembakaran) dengan bantuan udara primer dari Primary Air Fan melalui coal pipe dan berakhir di coal nozzle pada 4 corner pada elevasi yang sama untuk satu pulverizer.

Di unit pembangkitan paiton sendiri terdapat 5 unit Pulverizer dan pada boiler terdapat 5 elevasi coal burner (elevasi A, B, C, D dan E). Pada Pulverizer, batubara atau material lain (kayu, batu, besi dll) yang tidak bisa digerus akan dikeluarkan dari pulverizer melalui elbow pyrite yang sebelumnya telah disapu oleh scrapper dan ditampung pada pyrites hopper untuk  selanjutnya dibuang ke bottom ash hopper.

Peralatan utama pada coal firing system ini adalah:

1.      Coal silo ( penampung batu bara ).

2.      Gravimetric Coal feeder.

3.      Coal pulverizer ( mill ).

4.      Coal pipe.

5.      Coal nozzle.

6.      Primary air system.

7.      Mill seal air fan.

1.      Coal silo.

Berfungsi menampung batubara untuk operasi harian setiap saat, sehingga kesiapan unit pembangkit untuk bisa beroperasi sesuai kebutuhan pembebanan terjaga dengan baik. Bentuk Silo seperti corong yang dilengkapi dengan slide gate ( slide untuk membuka tutup discharge silo yang menuju coal feeder ), raper/hammer penggetar ( digunakan untuk mencegah terjadinya plugging pada dinding silo ) dan sensor nuklir untuk mengukur level silo. Di unit paiton terdapat 5 buah coal silo dengan kapasitas masing- masing 560 ton.

2.      Gravimetric Coal feeder.

Coal feeder berfungsi untuk mengatur laju aliran batubara yang akan digiling pada pulverizer sesuai dengan kebutuhan bahan bakar akibat pembebanan unit pembangkit.  Batu bara dari silo dialirkan ke feeder melalui belt feeder bergerak yang ada di dalam coal feeder dengan kecepatan yang terkontrol dengan respon dari sinyal pengaturan pembakaran di dalam boiler, selanjutnya batu bara tersebut di alirkan ke pulverizer melalui centre discharge pipe di discharge feeder yang menuju ke ruang mill.

Bagian-bagian coal feeder antara lain:

• Badan coal feeder ( body coal feeder )
• Pipa saluran masuk batu bara ( inlet pipe )
• Pipa keluaran batu bara ( discharge pipe )
• Rubber belt feeder
• Motor drive belt feeder
• Driven pulley
• Take up pulley ( puli pengencang )
• Tension pulley
• Clean out scrapper
• Belt scrapper
• Load cell modulate
• Belt motion
• Roller shaft
• No coal switch

Dalam system operasinya di butuhkan kalibrasi, kalibrasi coal feeder dilakukan setelah feeder beroperasi satu bulan dari operasi awal, setiap enam bulan berikutnya dan  setiap adannya kejadian seperti pergantian belt, pengaturan weight roller atau penggantian pada load cell modul, CPU board atau pada microprocessor chip.

Coal feeder juga dilengkapi dengan system pengaman selama operasi bila terjadi gangguan yang berupa signal alarm:

1.                                               Alarm no 1:  sensor convert out range. Load cell/kabel load cell tidak berfungsi, kemungkinan  pada koneksi modul analog.

2.                                                Alarm no 2:  sensor tidak ada converting. Alarm no 2 ini identik dengan alarm no 1, modul load cell tidak berfungsi.

3.                                                Alarm no 3:  sensor loose of tacho feeed back. Rangkaian elektronik tidak dapat mendeteksi putaran motor, motor tetap bisa digunakan secara mekanik tapi tidak bisa dioperasikan dalam mode LOCAL atau REMOTE.

4.                       Alarm no 4:  sensor belt motion time out. Pendeteksi gerakan belt tidak bekerja.

5.                                                Alarm no 5:  sensor EE prom write error. U43 tidak befungsi, bisa terjadi karena alat atau perangkat lunaknya.

6.                        Alarm no 6:  sensor loose of power electrical. Feeder kehilangan supply kelistrikan.

7.                                                Alarm no 7:  sensor feeder discharge plugged. Sensor berupa stick di discharge feeder tersumbat.

8.                                                Alarm no 8:  motion belt in local/calibration. Identik dengan alarm no 4, terganggunya sinyal pendeteksi gerakan belt.

9.                       Alarm no 9:  remote TCI error. Sinyal data penghitung total material hilang.
10.                       Alarm no 10: feed rate error. Setting permintaan / demand feedrate tidak terpenuhi.

11.                                            Alarm no 11: motor starter  fault. Rangkaian elektronik motor penggerak belt tidak tersambung atau tidak menerima perintah.

3.      Coal Pulverizer ( Mill ).

Coal pulveizer berfungsi untuk menggerus batu bara yang disupplay dari coal feeder  dengan kehalusan 200 mesh ( yang akan di saring oleh clasifier di dalam mill ) dan selanjutnya serbuk batu bara tersebut di transportasikan ke tiap2 korner di elevasi yang sama dengan bantuan udara primer. Untuk material batu bara yang kehalusanya kurang dari 200 mesh atau tidak dapat ter gerus dan material berupa batu, besi kayu, dll akan  dibuang melalui reject hopper yang akan di bersihkan oleh scrapper. Di dalam mill sendiri terdapat grinding roll untuk menggerus batu bara yang sudah terumpan dalam sebuah bowl berputar yang di gerakkan oleh motor listrik dengan daya 600kW, 3 kV, 114 amp nominal, di PLTU unit 1&2 paiton terdapat 5 buah mill.

Untuk pelumasan pada mill menggunakan aliran pelumas sirkulasi bertekanan yang digerakkan oleh pumpa yang akan melumasi bagian-bagian mill diantaranya: gear box motor, bearing2 motor. Karena temperature udara primer yang ada di dalam mill mencapai 200⁰C dan bercampur serbuk batu bara yang mudah terbakar, maka untuk mencegah terjadinya internal combustion di dalam mill terdapat inerting steam ( pressure 70 psi ) dan clearing steam ( pressure 140 psi) untuk mencegah terjadinya internal combustion di dalam mill.

System proteksi untuk mill anatara lain:

Ø  Feeder trip.

Ø  Master fuel trip.

Ø  Pressure mill seal air fan low < 8 inWC.

Ø  Berkaitan dengan system pelumasan:

·         Temperature lube oil gear box high= 60⁰C, low <35⁰C.

·         Temperature oil tank low= < 30⁰C, high > 70⁰C ( lube oil pump trip ).

·         Pressure lube oil low= <0.9 bar ( alarm ), < 0.7 bar ( trip ).

·         Lube oil flow low = < 125 lpm.

·         Differensil pressure filter high >/ 1.4 bar.

·         Temperature bearing motor high = 70⁰C ( alarm ), 75⁰C ( trip ).

4.      Coal Pipe.

Pulverize ( bubuk batubara ) hasil penggilingan di dalam Mill dihembuskan dengan udara panas dari primary air sistem melalui coal pipe ini. Tiap mill terdapat 4 buah coal pipe yang masing-masing akan menuju ke 4 corner di elevasi yang sama, pada line coal pipe ini terdapat discharge valve pada tiap-tiap coal pipe yang berfungsi untuk membuka tutup aliran serbuk batu bara yang keluar dari mill serta terdapat shut-off gates yang terletak diujung coal pipe pada corner berfungsi membuka tutup aliran serbuk batu bara yang akan di masukkan ke dalam ruang pembakaran. Didalam sepanjang coal pipe ini juga dilapisi semacam keramik, hal ini bertujuan mengurangi faktor gesekan antara dinding pipa dan serbuk batu bara secara langsung sehingga sanggat berpotensi menimbulkan kebakaran dalam line coal pipe tersebut selain itu pemasangan keramik di dalam coal pipe juga untuk memperlancar aliran batu bara karna koefisien gesekan semakin kecil.

5.      Coal Nozzle.

Fungsi dari coal nozzle adalah mencampur udara sekunder dengan batubara dan udara primer yang kemudian akan dilakukan pembakaran di dalam ruang bakar. Arah coal nozzle bisa digerakkan 30⁰  ke bawah dan 30⁰ ke atas oleh tilting untuk pengaturan temperature serta pressure main steam agar tercapai sesuai set poin. Bila coal nozzle ini mengalami kerusakan maka proses pencampuran ini akan kurang sempurna sehingga pembakaran kurang bagus.

6.      Primary Air System.

Fungsi dari primary air system dalam hal ini adalah menyediakan udara dengan maksud:

-          Mengeringkan batubara row yang digiling dalam Mill sehingga memudahkan proses penggilingan menjadi pulverize ( batubara serbuk ) agar mudah ditransportasikan ke ruang bakar boiler.

-          Sebagai media untuk transportasi pulverize hasil penggilingan dalam mill menuju ke ruang pembakaran boiler.

-          Menyumbangkan udara pembakaran 30% dari kebutuhan udara pembakaran.

-          Serta inlet suction mill seal air fan.

Bagian- bagian dari primary air system antara lain meliputi:

1. PA Fan.
2. Steam coil air heater.
3. Primary air heater.
4. PA Duct ( cold air duct & hot air duct ).

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

1. PA FAN

Berfungsi untuk menghasilkan udara primer yang digunakan untuk proses primary air system, suplay udara pembakaran dilakukan oleh dua fan yang digerakkan oleh motor listrik dengan daya daya 1650 HP, tegangan input 3 kV, arus nominal 275 A dan putaran nominal 1488 rpm.

Pengaturan Jumlah aliran Udara dilakukan pada Sisi Inlet oleh damper dengan pembukaan secara Variable. Sedangkan Damper Outlet diperlukan untuk menutup rapat agar PA Fan  tidak memutar balik apabila tidak Running dan untuk pengamanan apabila ada program pemeliharaan / Perbaikan.PA Fan mempunyai kapasitas 2 x 50 %, bisa operasi satu sisi bila salah satunya ada perbaikan.

Sistem proteksi untuk PA Fan antara lain:

Ø    Loss of flow path

Ø    Air heater stop

Ø    Lube oil failure ( alarm low pressure =0.8 kg/cm², trip=0.5kg/cm²)

Ø    Vibrasi high ( alarm=3 mm/s, trip=9 m/s)

Ø    Temperatur bearing high ( alarm=65⁰C, trip=70⁰C)

Ø    Low flow oil = < 19 lpm

Ø    Electric failure.

2. Steam Coil Air Heater.

Steam coil berfungsi untuk memberikan pemanasan awal pada udara supaya temperatur pada sisi cold end PAH tetap terjaga lebih besar dari 90º C. Sisi cold end adalah sisi dari PAH tempat udara primer masuk dan flue gas keluar. Ini untuk menghindari terjadinya dew point kandungan sulfur yang terdapat dalam batubara. Apabila dew point tercapai maka sulfur akan menyublim yang akan berakibat timbulnya korosi pada elemen-elemen pemanas PAH. Media pemanas steam coil adalah auxiliary staem dengan pressure steam saat masuk = 10.3 bar dan temperatur 184⁰C.

3. Primary Air Heater ( PAH ).

Primary air heater adalah pemanas lanjut setelah steam coil air heater, primary air heater (PAH) berfungsi untuk memberikan pemanasan pada udara primer sebelum digunakan untuk mengeringkan batu bara dan transportasi batubara ke ruang bakar. Media pemanasnya adalah flue gas setelah melewati economizer untuk memanaskan feed water. Tipe PAH adalah lyungstrom (regenerative air heater) bisector atau terdiri dari 2 sector elemen yaitu hot elemen dan cold elemen dan berputar dengan digerakkan oleh motor listrik menggunakan reducer gear. PAH terletak di tengah saluran udara primer dan saluran flue gas yang alirannya saling berlawanan. Saat elemen pemanas berada pada sisi aliran flue gas, elemen menerima panas yang dibawa oleh flue gas kemudian berputar dan pada saat elemen berada pada sisi aliran udara primer maka udara akan melewati elemen pemanas dan mengambil panas yang dibawa sehingga temperatur elemen akan turun dan berputar lagi melewati sisi aliran flue gas untuk mengambil panas dari flue gas, begitu seterusnya. Di PLTU Paiton untuk tiap unit terdapat 2 buah PAH.

4. Primary Air Duct.

Primary air duct ini adalah saluran untuk meneruskan udara primer yang dihembuskan dari PA fan, terdapat 2 saluran untuk primari air ini.

1. Hot Air duct : yaitu saluran untuk udara primer dimana udara tersebut setelah dipanaskan terlebih dahulu oleh PAH.
2. Cold Air duct : yaitu saluran untuk udara primer dimana udra tanpa melewati/ di panaskan oleh PAH.

Kedua saluran udara (hot air& cold air) tersebut nantinya akan dpertemukan dan dilakukan percampuran sebelum masuk ke ruang mill dengan mengatur bukaan dari slide gate valve ( hot air gate & cold air gate ), percampuran kedua saluran udara tersebut bertujuan untuk menjaga temperatur outle mill ( settingan 50⁰C – 65⁰C).

7.      Mill Seal Air Fan.

Karena primari air dan pulverizer bertekanan positif, maka untuk mencegah terjadinya kontaminasi debu batu bara atau debu kotoran pada perlengkapan di dalam mill  seperti pulverizer jurnal, pulverizer spring housing dan pulverizer gear box.  Maka Mill seal air fan berfungsi untuk keadaan tersebut yaitu untuk mengseal perlengkapan tersebut dari debu atau kotoran batu bara agar perlengkapan tersebut dapat bekerja optimal.

Untuk supplay udara sendiri di ambil dari primari air sisi cold air, mill seal air fan digerakkan oleh motor berkapasitas 380 volt, terdapat dua buah motor dipasang paralel dengan satu operasi dan satu stand by.