Bahan Bakar Turbin Gas

Keuntungan utama turbin gas adalah fleksibilitas bahan bakar yang melekat padanya. Kandidat Bbahan bakar mencakup seluruh spektrum dari gas ke padatan. Bahan bakar gas secara tradisional terdiri dari gas alam, gas proses, gas batubara, dan bahan bakar minyak gas. “Gas proses” adalah istilah luas yang digunakan untuk menggambarkan gas yang dibentuk oleh beberapa proses industri. Gas proses termasuk gas kilang, gas produser, oven kokas gas, dan gas tanur sembur antara lain. Gas alam adalah bahan bakar pilihan dan biasanya menjadi dasar perbandingan kinerja turbin gas, karena bahan bakar bersih yang mendorong umur alat berat lebih lama.

Spesifikasi Bahan Bakar

Untuk memutuskan bahan bakar mana yang akan digunakan, sejumlah faktor harus dipertimbangkan. Tujuannya adalah untuk mendapatkan efisiensi tinggi, waktu henti minimum, dan penghematan biaya. Berikut ini adalah beberapa kebutuhan bahan bakar yang penting dalam merancang sebuah sistem pembakaran dan peralatan pengolahan bahan bakar yang diperlukan:

1. Nilai pemanasan
2. Kebersihan
3. Korosivitas
4. Kecenderungan pengendapan dan pengotoran
5. Ketersediaan

Pemanasan bahan bakar mempengaruhi ukuran keseluruhan sistem bahan bakar. Umumnya pemanasan bahan bakar adalah perhatian yang lebih penting sehubungan dengan bahan bakar gas, karena cairan bahan bakar semuanya berasal dari minyak mentah minyak bumi dan menunjukkan variasi nilai kalor yang sedikit. Bahan bakar gas, di sisi lain, dapat bervariasi dari 1100 Btu/ft³ (41.000 kJ/m³) untuk gas alam (11.184 kJ/m³) atau di bawahnya untuk gas proses. Kebutuhan sistem bahan bakar harus lebih besar untuk gas proses, karena lebih banyak diperlukan untuk kenaikan suhu yang sama.

Kebersihan bahan bakar harus dipantau jika bahan bakar secara alami “kotor” atau dapat mengambil kontaminan selama transportasi. Sifat kontaminan tergantung pada bahan bakar tertentu. Pengertian kebersihan disini menyangkut partikulat yang dapat disaring dan tidak dengan kontaminan terlarut. Kontaminan ini dapat menyebabkan kerusakan atau pengotoran pada sistem bahan bakar dan mengakibatkan pembakaran yang buruk.

Korosi oleh bahan bakar biasanya terjadi di bagian mesin yang panas di ruang bakar atau bilah turbin. Korosi terkait dengan jumlah logam berat tertentu dalam bahan bakar. Korosivitas bahan bakar dapat sangat dikurangi dengan perawatan khusus.

Pengendapan dan pengotoran dapat terjadi di sistem bahan bakar dan di bagian yang panas dari turbin. Laju pengendapan tergantung pada jumlah senyawa tertentu terkandung dalam bahan bakar. Beberapa senyawa yang menyebabkan endapan dapat dihilangkan dengan perawatan bahan bakar.

Terakhir, ketersediaan bahan bakar harus diperhatikan. Jika cadangan masa depan tidak diketahui, atau variasi musiman diharapkan, kemampuan bahan bakar ganda harus dipertimbangkan. Kebutuhan bahan bakar ditentukan oleh berbagai sifat bahan bakar.

Sifat Bahan Bakar

Titik nyala (flash point) adalah suhu di mana uap mulai terbakar. Titik terang adalah suhu maksimum di mana bahan bakar dapat ditangani dengan aman.

Titik tuang (pour point) adalah indikasi suhu terendah di mana bahan bakar minyak dapat disimpan dan masih mampu mengalir di bawah gaya gravitasi. Bahan bakar dengan titik tuang yang lebih tinggi diperbolehkan dituang di mana pipa telah dipanaskan. Air dan sedimen dalam bahan bakar menyebabkan pengotoran pada sistem bahan bakar dan penyumbatan pada filter.

Residu karbon adalah ukuran senyawa karbon yang tersisa dalam bahan bakar setelah komponen volatil telah menguap. Dua tes residu karbon yang berbeda digunakan, satu untuk distilat ringan, dan satu untuk bahan bakar yang lebih berat. Untuk bahan bakar ringan, 90% bahan bakar diuapkan, dan residu karbon ditemukan di sisanya 10%. Untuk bahan bakar yang lebih berat, karena residu karbonnya besar, 100% sampel dapat digunakan. Tes-tes ini memberikan perkiraan kasar tentang kecenderungan untuk membentuk karbon deposit dalam sistem pembakaran. Senyawa logam yang ada dalam abu berhubungan dengan sifat korosi bahan bakar.

Viskositas adalah ukuran resistensi terhadap aliran dan penting dalam desain dari sistem pompa bahan bakar.

Berat jenis (specific gravity) adalah berat bahan bakar dalam kaitannya dengan air. Sifat ini penting dalam desain sistem pencucian bahan bakar sentrifugal. Kandungan belerang penting sehubungan dengan masalah emisi dan sehubungan dengan alkali logam yang ada dalam abu. Belerang bereaksi dengan logam alkali membentuk senyawa yang terkorosi oleh proses berlabel sulfidasi.

Luminositas adalah jumlah energi kimia dalam bahan bakar yang dilepaskan sebagai radiasi termal.

Berat bahan bakar, ringan atau berat, mengacu pada volatilitas. Bahan bakar yang mudah menguap menguap dengan mudah dan keluar pada awal proses distilasi. Berat destilat akan keluar kemudian dalam proses. Yang tersisa setelah distilasi adalah disebut sebagai sisa. Abu mengandung bahan bakar sisa tinggi.

Pemanasan Bahan Bakar

Pemanasan bahan bakar untuk menaikkan suhu gas hingga 50 F/28 C di atas titik embun hidrokarbon diperlukan. Tiga tipe dasar pemanas tersedia; setiap memiliki keuntungan dan kerugian ekonomi, pemeliharaan, dan operasi.

Pemanas listrik adalah jenis pemanas bahan bakar yang paling nyaman untuk digunakan dan dipasang. Sistem kontrol sederhana dapat mempertahankan suhu keluar yang konstan atau kenaikan suhu konstan dalam batas kapasitas peralatan sebagai laju aliran bahan bakar bervariasi. Efisiensi termal mendekati 100% karena semua listrik yang digunakan adalah diubah menjadi panas dan digunakan untuk menaikkan suhu gas, mengabaikan kerugian lingkungan sekitar. Namun, listrik yang digunakan untuk menyalakan peralatan sedang diproduksi dengan efisiensi 30% hingga 40% untuk mesin siklus sederhana; secara keseluruhan efisiensi energi kira-kira setengah, atau kurang dari yang berbahan bakar gas atau minyak pemanas.

Pemanas berbahan bakar gas atau minyak ini sudah tersedia dan sudah digunakan di seluruh dunia. Fluida perpindahan panas antara umumnya digunakan untuk tujuan keselamatan.

Pemanas bahan bakar berbahan bakar limbah-panas adalah opsi untuk unit siklus gabungan di mana kelas rendah panas (air panas) mungkin tersedia. Keuntungan dari jenis ini pemanas adalah bahwa tidak ada penalti bahan bakar yang dikeluarkan dan efisiensi termal keseluruhan dari pembangkit listrik dapat ditingkatkan. Kerugiannya adalah biaya modal yang lebih tinggi, meningkat pemeliharaan, dan biaya pemasangan untuk pondasi yang lebih besar.

Pengoperasian Bahan Bakar

Pengalaman awal AS dalam operasi residual dimulai pada awal 1950-an. Beberapa perusahaan mengadaptasi turbin gas untuk beroperasi dengan bahan bakar sisa untuk lokomotif. Beroperasi dengan suhu masuk rendah 1350 F (732 C), rendah sulfur korosi sisa terbatas; namun, tercatat bahwa setiap peningkatan dalam penembakan suhu disertai dengan korosi yang serius. Karena kelebihan peningkatan suhu pembakaran, penelitian tentang perawatan bahan bakar dimulai. Pada akhirnya, bahan penyebab korosi ditemukan, dan sistem perawatan bahan bakar untuk membatasi korosi dikembangkan.

Pembangkit listrik dalam mode peaking dan standby mencapai 30.000 jam antara overhaul besar. Selama operasi inilah masalah endapan pada nozel turbin menjadi jelas. Juga, endapan yang dikembangkan pada nozel bahan bakar, situasi yang dapat menyebabkan penyimpangan sudut semprotan bahan bakar dan masalah pembakaran terkait. Oleh karena itu, baik turbin dan nozel bahan bakar diperlukan sering dibersihkan.

Situasi ekonomi sangat menentukan pemilihan bahan bakar. Setelah lonjakan minat pada turbin gas pada awal 1950-an, penggunaan pada 1960-an berkurang karena biaya, masalah, dan ketersediaan gas alam. Tahun 1990-an melihat pertumbuhan yang luar biasa dalam penggunaan turbin gas dengan munculnya turbin gas efisiensi (40–45%), digunakan di Pembangkit Listrik Tenaga Siklus Gabungan, yang memiliki efisiensi antara 55-60%. Sebagian besar turbin ini semuanya digerakkan oleh gas alam. (Pada 2000–2001, turbin gas dipesan ulang untuk yang berikutnya tiga sampai lima tahun. Semua pertumbuhan turbin ini telah didorong oleh gas alam murah pada $3,50/mmBTU ($3,32/mmkJ). Biaya gas alam pada akhir tahun 2001 mencapai $9.0/mmBTU ($8.53/mmkJ), ini membantu membuat bahan bakar alternatif menarik sekali lagi.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR KONVERSI ENERGI LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Boyce, Meherwan P. 2002. Gas Turbines Engineering Handbook: Second Edition. Texas: Gulf Professional Publishing.

Author: admin