Dicky Febrianto

K2515024

PTM/B

5.9.4.      Perkembangan
Terbaru

Boiler telah mengalami perkembangan seiring
dengan kemajuan teknologi, evaluasi demi evaluasi telah dilakukan dari mulai
gas buang boiler hingga produk steam yang dihasilkan. Salah satunya adalah superkritis
boiler.

Dari tahun 1990an, penggunaan batu bara murah sebagai bahan bakar
menjadi umum, meningkatkan kebutuhanuntuk membangun pembangkit listrik
berwawasan lingkungan. Dengan demikian, MHPS (Mitsubishi Hitachi Power Systems,
Ltd)yaitu gabungan sektor bisnis pembangkit tenagathermal dari dua perusahaan:
Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI)dan Hitachi, Ltd. (HITACHI) berupaya
untuk memperbaiki efisiensinya.Penggabungan sektor
bisnis pembangkit tenaga termal MHI dan HITACHI, MHPS didirikan pada bulan
Februari 2014. Kedua perusahaan telah secara terpisah
mengejar teknologi untukpemanfaatan batubara yang efektif dan bersih dengan
menggunakan sistem penembakan sendiri.

Pembangkitan tenaga uap dengan menaikkan suhu
dan tekanan uap yang sesuaikondisi untuk .Pembangkit listrik terbaru telah diaktifkanyang
disebut USC atau Pembangkit Listrik Superkritis (yaitu, melebihitekanan 24,1
MPag dan suhu 593 ° C). Pembangkit listrik USC dianggap sebagai teknologi mewujudkan
penggunaan batu bara yang sangat efisien dan ramah lingkungan.

Dalam beberapa tahun terakhir, selain batu bara bitumen berkualitas
baik sebagai bahan bakar, ada pula permintaan akan batubara dengan peringkat
rendah yang lebih murah seperti batubara subbituminous dan lignit untuk
diaplikasikan sebagai bahan bakardi pembangkit listrik tenaga batu bara. Proyek
boiler USC / SC, menerapkan teknologi penumpukan batubara dengan peringkat
rendah ke boiler USC / SC.Proyek-proyek ini semua terkait dengan penembakan
batubara dengan peringkat rendah di bawah kondisi uap SC atau USC. Desain
boiler ini didasarkan pada pengalaman dan keahlian MHPS yang berharga dan
keahlian yang tinggi di bidang batu bara.

Subbituminous
coal-fired SC boiler, Paiton II (Indonesia)

Lignit-fired
USC boiler, Boxberg R (Jerman)

Kandungan
abu batubara bertenaga tinggi SC, Rajpura Unit 1
(India)

Pembangkit listrik ultra-superkritis yang canggih
(A-USC) Advanced ultra-supercritical

Untuk meningkatkan efisiensi
pembangkit listrik tenaga batu bara, MHPS bergerak dalam bidang pengembangan
teknologi A-USC untuk mencapai suhu uap yang lebih tinggi, yang bisa menjadi
kelanjutan dari sistem pembangkit listrik berbahan bakar batubara konvensional.
Pembangunan menargetkan uap suhu ?700 ° C dan efisiensi panas bersih 46-48%
(berdasarkan kalori yang lebih tinggi nilai) saat ini sedang berjalan sebagai
proyek nasional dengan subsidi dari Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan
Industri (METI).

 

5.10.       
Cyclone Firing Boiler

Sebuah boiler berbahan siklon atau
disebut juga Cyclone Firing Boiler(Boiler Siklon Pembakar) dirancang untuk
membakar batubara yang hancur. Ini hanyalah salah satu dari banyak jenis
boiler yang dirancang untuk membakar batubara. Boiler berbahan bakar
batubara menghasilkan lebih dari 55 persen tenaga listrik di AS. Boiler
dengan kapasitas tertinggi (dengan megawatt) dirancang untuk membakar batubara
bubuk (PC) atau batubara hancur. Boiler PC memiliki perbedaan yang paling
populer. Boiler siklon memiliki perbedaan yaitu memiliki biaya
pemeliharaan burner tertinggi per tahun dari setiap boiler berbahan bakar
batubara. Biasanya, biaya pembakar siklon membutuhkan perusahaan listrik
sekitar $ 75.000 per tahun untuk memperbaiki kancing pin dan kehilangan
refraktori. Dengan sekitar 500 boiler siklon yang beroperasi, ini setara
dengan lebih dari $ 37 juta atau sekitar 20 persen dari anggaran pemeliharaan
tahunan siklon boiler industri.

Perusahaan listrik menghargai biaya
perawatan yang lebih rendah dan menghasilkan listrik. Untuk boiler siklon,
ini berarti mengurangi sisipan pin dan kehilangan refraktori di dalam pembakar
siklon mereka. Untuk melakukan itu, sangat membantu untuk memahami apa
yang membuat boiler siklon begitu unik dan memusuhi refrakter dan kancing pin.

Sebuah boiler berbahan bakar siklon
menggunakan partikel batubara besar yang hancur (berukuran 4 mesh), yang harus
dibakar pada tingkat yang lebih lambat dari pada PC untuk menyelesaikan
proses pembakaran. Tingkat pembakaran yang lebih lambat ini membutuhkan
desain pembakar yang unik.Rakitan burner adalah bilik bundar yang panjang
(diameter 6- sampai 10 kaki) yang dibentuk oleh tabung dinding air yang
menempel pada dinding tungku di luar tungku. Rakitan burner siklon paling
baik digambarkan oleh tiga bagian dasarnya:

1.      Area
belakang penutup pembakar, letaknya di bagian belakang jauh dari pintu tungku,
yang menyulut batubara dengan menggunakan minyak atau gas

2.      Daerah
tangkapan, dimana batubara dan udara dicampur dalam aksi berputar dan
“siklon” sehingga pembakaran terjadi

3.      Area
tenggorokan re-entrant, tempat api dari batu bara yang menyala itu masuk ke
area tungku boiler

Tidak seperti boiler berbahan bakar PC, membakar
batubara dalam kompor siklon menciptakan jumlah terak yang luas dan membutuhkan
hingga 10.000 lbs kawat refraktori dan ribuan kancing pin.Kawat refraktori dan
pin diperlukan untuk melindungi permukaan dinding tabung dari aksi angin yang berputar
(atau angin topan) dari batu bara dan dari terak yang tercipta saat batu bara
dibakar.Semakin lama lapisan refraktori dan kancing pin bertahan, semakin lama
boiler siklon dapat tetap beroperasi.

Rata-rata, pembangkit listrik mendapatkan 1 sampai 2
tahun masa tahan refraktori dan kancing pin selama proses pembakaran siklon
mereka. Secara historis, pembangkit listrik yang berusia 2 tahun perlu
adanya perbaikan karena akan terlihat gangguan refraktori di dinding pembakar
siklon yaitu lapisan terak yang menutupi tabung angin topan.

Selama bertahun-tahun, industri boiler siklon telah berusaha
meminta refraktori yang lebih baik yang akan memperpanjang waktu operasi boiler
mereka. Sayangnya, tidak ada refraktori baru yang bisa melindungi pembakaran
siklon seperti itu.

 

5.10.1.  Sejarah
Cyclone Firing Boiler

Burner siklon pada awalnya
dirancang pada tahun 1941.Kembali pada tahun 1950 dan 1960an, siklon dianggap
sebagai jawaban terakhir untuk fleksibilitas bahan bakar dengan pengkondisian
minimum. Data historis menunjukkan bahwa desain dasar burner siklon didasarkan
pada konsep berikut:

·        
Refraktori melindungi
kancing dan tabung dari sifat korosif terak yang terbentul karenapembakaran
batubara yang hancur.

·        
Refraktori harus
mengikuti kontur tabung dan dipasang kira-kira 1/8 inci sampai 1/4 inci di
bagian atas kancing pin.

·        
Kombinasi kuantitas pin
stud dan nilai isolasi (nilai K) dari refraktori akan mendinginkan permukaan
refraktori pada permukaan panas ke suhu yang diinginkan dimana terak akan
membentuk lapisan tipis “beku” dari terak.

·        
Terak beku yang
terbentuk di permukaan panas dari refraktori akan memungkinkan keseimbangan
terak cair tetap cair dan mengalir di atas lapisan beku dan keluar dari lubang
keran terak.

 

Ada lebih dari 100 unit, terutama
di Amerika Serikat (beroperasi pada batubara dengan peringkat rendah dengan
suhu fusi abu rendah) dan di Jerman. Hampir tidak ada yang dibangun sejak tahun
1980, karena suhu pembakaran tinggi yang menghasilkan formasi NOx tinggi.

 

 

 

 

5.10.2.  Cara
Kerja Cyclone Firing Boiler

 

Gambar. Skema Boiler dengan Cyclone Firing

Gambar. Ruang bakar cyclone firing

 

Boiler berbahan bakar siklon digunakan
untuk bara dengan suhu fusi abu rendah yang sulit digunakan dengan PCC. 80-90%
abu meninggalkan bagian bawah ketel sebagai terak cair, sehingga mengurangi
beban abu terbang yang melewati bagian perpindahan panas ke saringan pengendap
atau kain hingga hanya tersisa 10-20% dari yang ada. Seperti PCC, unit
beroperasi mendekati tekanan atmosfir, menyederhanakan perjalanan batubara dan
udara melalui pabrik. Uap dihasilkan dalam tabung perpindahan panas,
menggerakkan turbin uap dan generator.

Umpan batubara hancur dengan ukuran 95% <5 ?m. Suhu pembakaran di tungku siklon eksternal dapat berkisar antara 1650 ° C sampai lebih dari 2000 ° C. Boiler berbahan bakar siklon cocok untuk bara dengan: 1.      Kandungan bahan yang mudah menguap lebih dari 15% (dasar kering); 2.      Abu antara 6 dan 25% untuk batubara bitumen, atau 4 dan 25% untuk subbituminous.Abu harus memiliki karakteristik viskositas terak tertentu, dan suhu maksimum di mana terak memiliki viskositas 250 sentipoise adalah 1340 ° C untuk bitumen dan 1260 ° C untuk batubara subbituminous. Perilaku terak asin sangat penting untuk operasi yang memuaskan; dan 3.      Kadar air kurang dari 20% untuk bituminous dan 30% untuk batubara subbituminous.   Ruang tungku siklon dipasang di luar cangkang boiler utama yang memiliki dasar sempit (atau meruncing), bersama dengan pengaturan untuk penghilangan terak. Udara pembakaran primer membawa partikel ke tungku di mana partikel batubara / char yang relatif besar dipertahankan dalam siklon saat udara melewatinya, mendorong reaksi. Udara sekunder disuntikkan secara tangensial ke dalam topan. Ini menciptakan pusaran kuat, melemparkan partikel yang lebih besar ke dinding tungku. Udara tersier memasuki pusat pembakar, di sepanjang sumbu siklon, dan langsung menuju pusaran sentral. Hal ini digunakan untuk mengendalikan vortex vakum, dan karenanya posisi zona pembakaran utama yang merupakan sumber utama panas berseri. Kenaikan udara tersier bergerak ke arah keluar tungku dan boiler utama.   Partikel yang lebih besar terjebak dalam lapisan cair dan lengket yang menutupi keseluruhan permukaan interior topan, kecuali daerah di depan lubang masuk udara. Batubara dibuang di bawah kondisi masukan panas yang intens, dan sementara partikel terbaik bisa melewati pusaran di tengahnya, yang lebih besar dilemparkan ke dinding dan disirkulasikan kembali untuk mencapai kelelahan yang memadai.   Gas pembakaran, residu char dan fly ash masuk ke ruang boiler dimana burnout selesai dan ada berbagai tahap pertukaran panas dan heat recovery, menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin dan generator. Sebagai hasil dari kondisi pembakaran yang intens, pembentukan NOx cenderung jauh lebih tinggi daripada di PCC. Abu abu mengalir dengan gravitasi dari dasar tungku siklon, dan dikeluarkan dari sistem di bagian bawah ketel. Ini jatuh ke dalam tangki quench, sehingga kehilangan sejumlah besar panas. Tindakan pencegahan terhadap pembentukan dan ledakan gas sangat penting di dalam dan di sekitar tangki quench terak. Variasi desain diperlukan untuk menembakkan bara dengan kadar air yang tinggi. Beberapa uap air dapat dilepaskan sebelum memasukkan batubara ke tungku, dan uap air melewati siklon dan masuk ke area boiler utama.  

x

Hi!
I'm Erica!

Would you like to get a custom essay? How about receiving a customized one?

Check it out