Contoh perhitungan kapasitas conveyor 2000 tph

Batu bara sebagai fuel memegang peranan penting di PLTU . Umumnya Coal dari jetty ditransportasikan ke Coalyard/Coal bunker menggunkan conveyor. Standards CEMA memberikan guidance untuk mendesain conveyor, mulai dari design consideration, conveyor capacities, belt selection, idler, pulley design dan banyak lagi.

Kali ini saya akan share tentang langkah perhitungan kapasitas konveyor berdasarkan standard CEMA.

Langkah – langkah perhitungan:

1. Menentukan surcharge angle berdasarkan CEMA Standard 550 (Tabel 3.3 dan 3.5).

Ketika suatu material (batu bara misalnya) dituangkan ke permukaan datar, maka akan terbentuk tumpukan berbentuk kerucut. Sudut antara permukaan datar dengan permukaan dari material ini disebut sebagai angle of repose. Surcharge angle adalah sudut yang dibentuk oleh tumpukan batu bara dalam keadaan bergerak diatas konveyor (dynamic condition).

Material Characteristics ditunjukkan pada tabel 3.3 berikut ini:

Kapasitas Grab Type Ship Unloader dan Jetty Conveyor

Pada suatu powerplant khususnya PLTU berbahan bakar batubara, dibutuhkan fasilitas unloading/pembongkaran batubara yang dikirim dari kapal (Vessel) atau Tongkang (Barge). artinya dibutuhkan pelabuhan (jetty) dan peralatan untuk pembongkaran. untuk PLTU skala kecil mungkin hanya dibutuhkan excavator dan Dump Truck tetapi untuk PLTU skala menengah dan besar akan sangat tidak efektif, sehingga dibutuhkani ship unloader dan jetty conveyor. Saat ini tipe ship unloader yang cukup banyak digunakan adalah grab type ship unloader.

Berbeda dengan tipe contineous ship unloader ataupun conveyor dimana kapasitasnya mudah didefinisikan, grab ship unloader yang bekerja secara intermitent tidak lah mudah untuk menentukan kapasitasnya.

Pada grab unloader, ada istilah cycle time atau waktu yang dibutuhkan  Grab mengambil material- membawa menuju hopper hingga kembali mengambil material lagi. Sehingga untuk 1 jam operasi terdapat berapa kali cycle dikali tonase material yang diangkut 1x cylce adalah Kapasitas grab ship unloader. Dan ternyata cyle time sendiri bisa bervariasi tergantung berbagai kondisi yang terjadi akibat perbedaan pasang surut, kondisi muatan, posisi pengambilan di kapal, maupun skill operatornya. Oleh karena itu dikenal 3 istilah kapasitas grab ship unloader yang umum yaitu maximum capacity, free digging capacity, dan average capacity.

Sizing Coal Conveyor Berdasarkan Standard CEMA

Data awal yang diperlukan untuk mendesain belt conveyor adalah material yang akan dibawa dan kapasitas yang diinginkan. Selanjutnya engineer dapat mengikuti langkah-langkah pada Standard Conveyor Equipment  Manufacturers Association (CEMA) untuk menentukan size belt  yang sesuai.

Langkah-langkah menentukan size belt Conveyor  menurut CEMA adalah sebagai berikut:

  1. Menentukan Surcharge Angle Material
  2. Menentukan Density of material
  3. Memilih idler shape
  4. Menentukan speed Belt conveyor berdasarkan rekomendasi CEMA
  5. Konversi kapasitas TPH ke ft3/hr
  6. Konversi Ft3/hr ke Q100
  7. Menentukan Lebar Belt Conveyor

Untuk dapat lebih memahami, mari kita ambil contoh  desain perhitungan Belt Conveyor untuk batubara dengan kapasitas 1000 ton per hour (TPH) yang digunakan untuk coal handling di Powerplant, berikut detail langkah-langkahnya.

Efek Ratio Reheat -Initial Pressure terhadap Effisiensi Siklus, HP Turbine Exit Temperature, dan LP Turbine Exit Quality

Salah satu cara untuk meningkatkan desain  effisiensi PLTU adalah dengan cara menambahkan reheat pada siklus termodinamika pembangkit tersebut.  secara fisik dapat dilihat pada desain boiler dan turbine yang didesain khusus untuk siklus reheat. Saat ini, hampir semua PLTU skala 300 MW keatas menggunakan sistem reheat.

Penentuan desain Reheat Pressure tentunya tidak sembarangan dipilih. Desain reheat pressure dipilih pada kondisi supaya menghasilkan peningkatan efisiensi siklus tertinggi. Grafik dibawah ini menggambarkan rasio reheat pressure/initial pressure (p2/p1) terhadap effisiensi, Temperatur exit HP Turbine(T2), dan Quality steam exit LP Turbine (X4) pada Siklus PLTU dengan temperature Main steam 2500 PSI (17 Mpa)  538 ˚C dan Reheat 538 ˚C

reheat press rasio

Grafik diambil dari Buku Powerplant Technology, M.M. El-wakil

(untuk mendapatkan tampilan yang lebih jelas silahkan di klik pada gambar)

Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa peningkatan effisiensi siklus tertinggi didapatkan pada ratio antara 0.2 – 0.3, menghasilkan peningkatan effisiensi sekitar ± 3,7 %, dengan Temperatur exit Steam dari HP turbine antara 300 -350 ˚C, dan Steam Quality exit LP Turbine menuju Condenser sekitar 80-90%

Dari sana bisa dilihat juga, ratio lebih dari 0,3 peningkatan efisiensi semakin menurun hingga nol pada ratio 1,0 yaitu dimana pressure reheat dan initial pressure adalah sama. Untuk ratio 0 – 0,2 bisa dilihat pula kenaikan effisiensi semakin menurun hingga minus atau dengan kata lain adanya reheat malah menurunkan effisiensi pembangkit.

Untuk mempermudah pemahaman, berikut salah satu contoh konfigurasi Siklus PLTU skala 300 MW dengan reheat

HBD

(untuk mendapatkan tampilan yang lebih jelas silahkan di klik pada gambar)

Dari Heat & Mass balance Diagram diatas bisa didapatkan data berikut:

  • Ratio P2/P1 = 3,363/16,67 =  0,201
  • T2 = 323,4 ˚ C
  • X4 = Steam Quality pada Enthalpi 2359 kJ/kg dan Pressure condensation 8 kPa adalah 90%

Dari HMBD diatas bisa diartikan bahwa grafik diatas  terbukti dan sudah diaplikasikan dunia industri Powerplant sendiri.

Memprediksi Performa Steam Turbine Generator (Predicting Steam Turbine Generator Performance)

Sebagai Konsultan ataupun Kontraktor Engineering Procurement Construction (EPC) untuk Pembangkit listrik (powerplant) harus dapat memprediksi/memperkirakan performa steam turbine generator. Misalkan sebagai Konsultan baik Konsultan Feasibility Study, Konsultan Bidding, ataupun konsultan lainnya yang terkait dengan Performa Pembangkit Listrik yang belum dibangun, seandainya dihadapkan pada posisi dimana harus menentukan performa Pembangkit listrik tentunya harus dapat memprediksi secara benar. Begitupun sebagai Kontraktor EPC, sebelum menentukan atau membeli steam turbine untuk projeknya dari suatu vendor, tentunya harus bisa memprediksi atau memperkirakan apakah performa yang ditawarkan oleh vendor tersebut wajar atau tidak, meskipun vendor tersebut pasti akan memberikan garansi performa tetapi tidak ada salah nya Kontraktor EPC pun mempunyai perhitungan sendiri sebagai data pembanding.

Salah satu metode yang bisa dijadikan referensi untuk memprediksi performa steam turbine diantaranya karangan R.C Spencer dan k.C Cotton berjudul A method for Predicting the performance of Steam Turbine Generator 16500 kW and larger yang didasarkan pada ASME paper No.62-WA-209. Perhitungan prediksi ini melibatkan beberapa parameter sebagai berikut:

  1. Expansion line efficiency
  2. Exhaust loss
  3. Packing & Valve Steam Leakage flow
  4. Mechanical Loss
  5. Generator Loss