Mengenal Compressed Natural Gas

Compressed Natural Gas (CNG) di Indonesia juga dikenal dengan istilah Bahan Bakar Gas (BBG). CNG adalah bahan bakar yang berasal dari gas alam yang terkompresi pada tekanan penyimpanan 200-248bar dan berguna sebagai bahan bakar pengganti bensin, solar, dan LPG. Bahan bakar CNG memang masih memproduksi CO2 sebagai hasil pembakarannya, namun jauh lebih ramah lingkungan jika dibandingkan dengan bahan bakar yang lain. Secara ekonomis, penggunaan CNG juga lebih murah jika dibandingkan dengan bahan bakar minyak bumi yang lain. Atas dasar itulah pemerintah Indonesia saat ini gencar mengkampanyekan konversi bahan bakar kendaraan bermotor ke BBG/CNG.

CNG

Logo CNG

Berikut adalah beberapa keuntungan penggunaan CNG sebagai bahan bakar:

  • Penggunaan CNG tidak akan menimbulkan kerak pada ruang bakar / ignitor seperti penggunaan bensin atau solar.
  • Kendaraan bermotor yang berbahan bakar CNG, relatif lebih rendah biaya perawatannya dari pada kendaraan berbahan bakar konvensional.
  • CNG menggunakan sistem sealing yang baik, untuk mencegah kebocoran. Sehingga penyimpanannya lebih efisien karen losses yang kecil.
  • Memperpanjang umur oli mesin karena CNG tidak akan mengkontaminasi oli mesin.
  • Proses pencampuran CNG dengan udara relatif lebih mudah karena fasenya yang gas,sehingga efisiensi proses pembakaran lebih tinggi.
  • Temperatur terbakar sendiri (Self-Ignition) CNG tinggi, yaitu pada 540oC.
  • Polusi yang dihasilkan lebih rendah.

CNG yang berasal dari gas alam, tersusun atas gas metana (CH4) sebagai senyawa kimia paling banyak. Dan berikut adalah senyawa-senyawa kimia penyusun CNG:

    Hidrogen (H2) = 1,82%

    Metana (CH4) = 93,33%

    Etilena (C2H4) = 0,25%

    Karbonmonoksida (CO) = 0,45%

    Karbondioksida (CO2) = 0,22%

    Nitrogen (N2) = 3,40%

    Oksigen (O2) = 0,35%

    Hidrogen sulfida (H2S) = 0,18%

Dari komposisi di atas, maka pada proses pembakaran CNG terjadi pembakaran senyawa-senyawa CH4, C2H4, H2, CO, dan H2S. Dan berikut adalah reaksi pembakaran masing-masing senyawa tersebut :

Reaksi Pembakaran Metana

    CH4 + 2O2 →CO2 + 2H2O + 37.705,49 kJ/m3

Reaksi Pembakaran Etilena

    C2H4 + 3O2 →2CO2 + 2H2O + 59.948,74 kJ/m3

Reaksi Pembakaran Hidrogen

    H2 + 0,5 O2 →H2O + 12.079,17 kJ/m3

Reaksi Pembakaran Karbon Monoksida

    CO + 0,5 O2 →CO2 + 11.945,04 kJ/m3

Reaksi Pembakaran H2S

    H2S + 1,5 O2 →SO2 + H2O + 23.957,14 kJ/m3

Dari perincian di atas, maka nilai kalor total (Qh) yang dihasilkan oleh pembakaran 1 m3 adalah:

    Qh = 35.190,53 + 149,87 + 219,84 + 53,75 + 43,12 = 35.657,11 kJ/m3

Pengolahan Air di PLTU (3)

Pada dua artikel sebelumnya, telah saya jelaskan latar belakang dibutuhkannya pengolahan air yang akan dipergunakan di sebuah PLTU. Kali ini saya akan lebih memfokuskan pembahasan mengenai proses-proses pengolahan air yang akan digunakan di sebuah PLTU.

PLTU di Indonesia sebagian besar menggunakan air laut sebagai sumber air yang akan dipergunakan untuk mencukupi kebutuhannya. Selain air laut, juga ada beberapa PLTU yang menggunakan air tanah untuk diolah dan selanjutnya digunakan sebagai media kerja di siklus air - uap air. Namun sepengetahuan saya, semua PLTU di Indonesia menggunakan air laut sebagai cooling water di kondensernya.

Pada kesempatan kali ini, saya akan menjelaskan proses-proses pengolahan air di sebuah PLTU yang menggunakan air laut sebagai sumber untuk mendapatkan air demineralisasi, service water, dan potable water. Dan berikut adalah tahapan-tahapan prosesnya:

Tahap Filtrasi

Air laut yang menjadi bahan baku utama dialirkan menuju sea water pit, dan untuk menghambat pertumbuhan biota-biota laut diinjeksikan sodium hipoklorit dengan kadar tertentu. Selanjutnya air laut difiltrasi menggunakan travelling screen untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang berukuran besar.

Dari sea water pit, air laut dialirkan menuju primary filter dengan menggunakan sebuah pompa. Diperjalanan, air tersebut diinjeksi senyawa koagulan FeSO4 yang berfungsi untuk mengumpulkan partikel-partikel berukuran kecil menjadi partikel-partikel berukuran lebih besar sehingga lebih mudah dilakukan proses filtrasi.

Setelah injeksi FeSO4, air dialirkan menuju ke filter pertama yang disebut dengan Primary Filter, dengan tujuan untuk menahan suspended solids yang terkandung di dalam air laut. Filter ini berjenis multi media filter yang berarti menggunakan beberapa jenis komponen yang berbeda pada satu filter. Komponen-komponen tersebut adalah antrasit pada lapisan atas, pasir pada lapisan tengah, garnet pada lapisan paling bawah, dan gravel sebagai media pendukung. Dari primary filter air dialirkan menuju polishing filter yang memiliki komponen sama dengan primary filter dengan tujuan untuk lebih membersihkan air dari suspended solids yang ada.

Komponen Primary dan Polishing Filters

20111127-071715 PM.jpg

Setelah melalui proses filtrasi di primary dan polishing filter, air ditampung di sebuah tangki bernama filter tank. Air di filter tank selain akan menuju ke proses selanjutnya juga digunakan untuk proses backwash pada primary dan polishing filter. Tahapan selanjutnya, air dari filter tank dialirkan menuju cartridge filter yang memiliki clearence sebesar 5 μm dengan tujuan untuk melindungi membran reverse osmosis dari suspended solids yang masih mungkin terkandung di dalam air.

Tahap Desalinasi

Air dari cartridge filter dialirkan menuju proses Desalination Reverse Osmosis. Desalination Reverse Osmosis adalah proses filtrasi dengan menggunakan membran semi permeable dengan jalan membalik proses Osmosis. Pada tahap ini, air laut sudah berubah menjadi air tawar, dari konduktivitas 40.000-50.000 μS/cm sebelum masuk proses menjadi 700-800 μS/cm di akhir proses reverse osmosis ini.

Selanjutnya air akan mengalami proses decarbonator atau proses menghilangkan kandungan CO2 dalam air. CO2 harus dihilangkan karena ia akan membentuk bikarbonat jika di dalam air dan dapat menurunkan pH. Proses ini dengan jalan menghembuskan udara ke dalam tangki air sisi bawah menggunakan blower, sehingga udara akan mengikat CO2 dalam air.

Setelah itu air ditampung kembali di tangki Permeate Storage Tank. Dari tangki ini, air dialirkan ke dua jalur yaitu jalur pertama untuk digunakan sebagai potable water dan service water, dan jalur yang kedua adalah menuju proses demineralisasi.

Air yang digunakan untuk potable dan service water mengalami proses-proses lanjutan sebagai berikut:

  • Diinjeksi soda ash yang bertujuan untuk menaikkan pH menjadi 9,2-9,6.
  • Penambahan sodium silikat untuk membuat lapisan pasif di permukaan pipa.
  • Air untuk potable water dialirkan ke carbon filter yang bertujuan untuk menghilangkan warna, bau, dan rasa. Kemudian diinjeksikan hipoklorit untuk membunuh mikroorganisme air. Selanjutnya potable water masuk ke potable water tank sebelum dapat dipergunakan secara umum.
  • Sedangkan service water dialirkan ke service tank dan dipergunakan untuk keperluan umum serta kebutuhan pemadam kebakaran.

Tahap Demineralisasi

Tahap ini menggunakan air dari hasil tahap desalinasi. Demineralisasi juga menggunakan proses reverse osmosis, yang membedakan adalah penggunaan membran semi permeable jenis lain. Air yang keluar dari proses ini akan memiliki nilai konduktifitas sebesar hanya 20-30 μS/cm dari 1000 μS/cm pada saat sebelum proses.

Selanjutnya air dialirkan menuju mixed bed dengan tujuan untuk menangkap ion-ion baik positif maupun negatif yang terdapat di dalam air dengan menggunakan resin. Resin merupakan polimerisasi dari difinil benzena dan stirine serta ditambah dengan gugus aktif. Kation resin memiliki gugus aktif H+ sedangkan anion resin memiliki gugus aktif OH-.

Prinsip Reverse Osmosis

20111127-080243 PM.jpg

Air hasil dari proses demineralisasi inilah yang selanjutnya dipergunakan sebagai media kerja untuk proses siklus air - uap air. Selain itu juga dipergunakan sebagai media kerja auxiliary cooling water dan pendingin pada stator generator.

Pengolahan Air di PLTU (2)

Pada artikel sebelumnya telah saya jelaskan dengan cukup lengkap kandungan-kandungan apa yang terkandung di dalam air secara umum. Hal tersebut memberi gambaran kepada kita, treatment-treatment apa yang diperlukan sehingga air yang tersedia melimpah di bumi dapat dipergunakan untuk keperluan pembangkit listrik tenaga uap. Namun disamping itu perlu kita pelajari juga beberapa hal mengenai spesifikasi air yang diperlukan sebagai media kerja untuk pembangkitan tenaga listrik tersebut.

Kuantitas air yang dibutuhkan oleh sebuah PLTU tergantung dari kualitas sumber air, lokasi PLTU berdiri, karakteristik bahan bakar, desain tekanan dari boiler, serta regulasi mengenai penanganan air di daerah setempat. Sedangkan untuk kualitasnya, ada beberapa jenis air dengan spesifikasi yang berbeda-beda digunakan di PLTU. Secara umum jenis-jenis air yang dimaksud adalah sebagai berikut:

Cooling Water

Kebutuhan air yang pertama adalah untuk kebutuhan pendingin. Air ini dipergunakan di kondensor untuk merubah uap yang berasal dari turbin menjadi air kembali sebagai rangkaian siklus rankine. Spesifikasi air yang dibutuhkanpun ada dua jenis:

  • Yang pertama adalah pada PLTU yang didesain untuk dibangun di tepi laut, ia menggunakan air laut sebagai sumber airnya. PLTU ini menggunakan kondensor dengan material yang tahan terhadap korosi. Air laut yang telah mengalami proses filtrasi dipompa untuk masuk ke kondensor sisi tube sebagai media pendingin uap air yang mengalir di sisi shell. Proses filtrasi tersebut menggunakan alat bernama trash rake dan travelling screen. Trash rake menjadi tahap filtrasi sebelum travelling screen. Trash rake berfungsi untuk menangkal kotoran-kotoran laut yang ukurannya besar. Sedangkan travelling screen berfungsi untuk memfilter air laut dari kotoran-kotoran yang berukuran lebih kecil.

    Selain proses filtrasi, air laut tersebut juga telah disuntikkan bahan kimia tertentu untuk mencegah hewan-hewan laut berkembang biak di area inlet dan outlet air laut. Pada sisi tube kondensor digunakan sistem tube cleaner yang berfungsi untuk menjaga kebersihan tubing kondensor agar tidak terjadi penyumbatan padanya.

  • Yang kedua adalah air pendingin pada PLTU yang menggunakan cooling tower. Air yang digunakan biasanya bersumber dari sungai atau air tanah. Karena pada cooling tower selalu ada bagian air yang ikut menguap, maka kemungkinan terbentuknya sedimentasi, kerak, hidupnya organisme-organisme kecil, dan bahkan korosi dapat terjadi di pipa-pipa cooling water. Untuk itu diperlukanlah treatment-treatment tertentu untuk menanganinya. Seperti injeksi kimia supaya tidak sampai ada perkembangbiakan organisme-organisme air, serta penggunaan sistem blowdown untuk membuang sedimen-sedimen yang telah terbentuk. Selain itu injeksi bahan kimia juga dapat digunakan untuk mencegah terjadinya korosi.

Auxiliary Cooling Water

Auxiliary cooling water adalah air yang dibutuhkan sebagai media pendingin berbagai peralatan di PLTU seperti lub oil system, pendingin kompresor, pendingin pompa, dan sebagainya. Air pendingin ini bersirkulasi secara close loop / siklus tertutup, dengan menggunakan pompa untuk membangkitkan tekanan. Selain pompa digunakan pula sistem heat exchanger untuk mendinginkan auxiliary cooling water yang bersirkulasi, dan menggunakan cooling water sebagai media pendingin. Auxiliary cooling water yang bersirkulasi disyaratkan harus tidak bersifat korosif dan bersih dari kandungan zat-zat yang dapat menimbulkan kerak. Untuk itu air yang digunakan harus ditreatment terlebih dahulu sebelum digunakan. Selain itu diperlukan injeksi zat kimia tertentu selama sistem auxiliary cooling water beroperasi agar kualitasnya tetap terjaga anti korosif.

Service Water dan Potable Water

Service water digunakan untuk memenuhi kebutuhan sistem penanggulangan kebakaran, supply air demineralisasi, kebutuhan kebersihan PLTU, serta kebutuhan-kebutuhan tambahan lainnya. Service water harus telah bersih dari zat-zat padat terlarut (suspended solids), tidak keruh, dan tidak berwarna. pH service water dijaga di kisaran 6,0 sampai 8,5 dan total dari dissolved solids dibatasi kurang dari 1.000 mg/L.

Pada PLTU biasanya juga disediakan potable water atau air dengan kualitas dapat dikonsumsi oleh manusia. Jika ada sebagian service water yang digunakan untuk potable water maka ia harus terklorinasi dan sesuai dengan standard kualitas air minum yang telah ditetapkan oleh peraturan pemerintah setempat. Untuk itu biasanya supaya dapat dihemat dalam instalasi pipa, sistem pemrosesan airnya, serta lebih efisien, maka PLTU menggunakan satu proses untuk memproduksi service water dan potable water sekaligus.

Air Demineralisasi (Demineralized Water)

Air terdemineralisasi digunakan sebagai media kerja siklus air-uap air pada PLTU. Air ini selain dimasukkan pada pengisian sistem di awal proses sebelum dilakukan penyalaan boiler, juga sebagai make up atau supply tambahan yang ditambahkan ke dalam sistem secara terkontrol. Penambahan tersebut dibutuhkan karena adanya kerugian (losses) yang terjadi. Kerugian-kerugian tersebut seperti akibat dari penggunaan sootblower pada boiler, proses deaerasi, serta adanya uap yang dibuang untuk menjaga kualitas dari uap air tersebut.

Air demineralisasi juga digunakan pada sistem pendingin generator (Primary Water System), pendingin pompa sirkulasi boiler (motor cavity), sistem sealing pada pompa ekstraksi kondensat, serta sistem-sistem lain yang membutuhkan air terdemineralisasi sebagai komponen kerjanya.

Air terdemineralisasi adalah air hasil olahan yang sudah bebas dari kandungan-kandungan mineral terlarut yang dapat berbahaya bagi peralatan-peralatan yang bekerja pada siklus uap air. Berbagai macam ion mineral maupun dalam bentuk senyawa yang terkandung dalam air, harus dihilangkan melalui proses-proses tertentu sebelum air tersebut dapat digunakan lebih lanjut. Selain untuk mencegah terjadinya korosif dan kerak yang dapat terbentuk, juga untuk mencegah terjadinya short circuit jika digunakan pada alat-alat seperti motor cavity dan sistem pendingin pada generator sisi stator (primary water system).

(Bersambung ke: Pengolahan Air di PLTU 3)