Analisa Numerik Pengaruh Slagging Pada Superheater PLTU 315 MW Terhadap Laju Perpindahan Panas Dan Efisiensi Pembangkit

Tampubolon, Gabriel Nicholas (2025) Analisa Numerik Pengaruh Slagging Pada Superheater PLTU 315 MW Terhadap Laju Perpindahan Panas Dan Efisiensi Pembangkit. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007211171-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Pertumbuhan ekonomi, urbanisasi, dan perluasan penggunaan teknologi telah menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam konsumsi listrik di Indonesia. Karena keterbatasan pasokan dan kenaikan harga batubara, terjadi pergeseran strategi operasional pembangkit listrik dengan menerapkan coal switching, yaitu penggunaan batubara berkualitas rendah guna menekan biaya produksi. Salah satu pembangkit yang menerapkan metode ini adalah PLTU Rembang, namun konsekuensinya adalah meningkatnya potensi permasalahan teknis seperti slagging. Slagging merupakan fenomena penempelan abu cair pada permukaan komponen perpindahan panas seperti economizer dan superheater, yang dapat menghambat laju perpindahan panas dan menurunkan efisiensi sistem. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh ketebalan slag dan nilai konduktivitas termalnya terhadap performa perpindahan panas dalam boiler dengan pendekatan simulasi numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS Fluent. Simulasi dilakukan dengan variasi ketebalan slag sebesar 0 mm, 4 mm, dan 10 mm serta konduktivitas termal slag 0,4 W/m·K dan 0,7 W/m·K. Parameter yang dikaji mencakup koefisien konveksi, resistansi termal, laju perpindahan panas, dan daya turbin, serta efisiensi pembangkit menggunakan perangkat lunak Cycle Tempo. Berdasarkan hasil analisis, peningkatan ketebalan slagging terbukti meningkatkan resistansi termal yang secara signifikan menurunkan laju perpindahan panas, temperatur uap superheated, dan daya keluaran turbin. Pada ketebalan slag 10 mm dan konduktivitas 0,7 W/m·K, daya turbin menurun 4,056% menjadi 66,399 MW dibandingkan kondisi tanpa slag sebesar 70,455 MW. Selain itu, penurunan konduktivitas slag juga berdampak negatif, ditandai dengan penurunan daya sebesar 1,192 MW pada ketebalan yang sama saat konduktivitas termal diturunkan dari 0,7 menjadi 0,4 W/m·K. Akibat gabungan dari kedua faktor tersebut, efisiensi pembangkit juga mengalami penurunan dari 44,852% pada kondisi tanpa slag menjadi 44,45% pada kondisi slag 10 mm dengan konduktivitas 0,4 W/m·K. Dengan demikian, hasil penelitian ini menegaskan bahwa pengelolaan slag secara tepat sangat penting untuk menjaga efisiensi termal, operasional, dan kinerja turbin dalam sistem pembangkit listrik berbasis batubara.

======================================================================================================================================

Economic growth, urbanization, and the expansion of technology use have led to a significant increase in electricity consumption in Indonesia. Due to limited coal supply and rising prices, power plants have shifted their operational strategies by implementing coal switching—using lower-quality coal to reduce production costs. One of the power plants adopting this method is the Rembang coal-fired power plant (PLTU Rembang). However, this shift has led to technical issues such as slagging. Slagging is a phenomenon where molten ash adheres to the surfaces of heat transfer components such as economizers and superheaters, thereby hindering heat transfer rates and reducing system efficiency. This study aims to analyze the effect of slag thickness and its thermal conductivity on heat transfer performance in the boiler using numerical simulations with ANSYS Fluent. Simulations were conducted by varying slag thickness at 0 mm, 4 mm, and 10 mm, as well as slag thermal conductivity values of 0.4 W/m·K and 0.7 W/m·K. The parameters examined include convective heat transfer coefficient, thermal resistance, heat transfer rate, turbine output power, and overall plant efficiency using Cycle Tempo software. The analysis results confirm that increasing slag thickness significantly raises thermal resistance, which in turn reduces the heat transfer rate, superheated steam temperature, and turbine output. At a slag thickness of 10 mm and thermal conductivity of 0.7 W/m·K, the turbine power output dropped by 4.056%, from 70.455 MW (no slag) to 66.399 MW. Additionally, a decrease in slag thermal conductivity also negatively impacts performance, with a 1.192 MW power reduction observed at the same thickness when conductivity was lowered from 0.7 to 0.4 W/m·K. As a result of both factors combined, the plant's efficiency dropped from 44.852% no slag to 44.45% under conditions of 10 mm slag thickness with 0.4 W/m·K conductivity. Therefore, this study highlights the importance of proper slag management in maintaining thermal efficiency, operational performance, and turbine output in coal-fired power generation systems.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Slagging, Superheater, Konduktivitas Termal, Efisiensi, Thermal Conductivity, Efficiency
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ164 Power plants--Design and construction T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263 Heat exchangers T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263.5 Boilers (general)
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Gabriel Nicholas Tampubolon
Date Deposited:	31 Jul 2025 23:32
Last Modified:	31 Jul 2025 23:32
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/124922

Actions (login required)

View Item