Tarmizi, Ahmad (2017) Studi Numerik Pengaruh Perubahan Mass Flow dari Secondary Air terhadap Karakteristik Circulating Fluidized Bed Boiler. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
2113100149-Undergraduate_Theses.pdf - Published Version Download (5MB) | Preview |
Abstract
Konsumsi energi listrik di Indonesia terus meningkat seiring dengan meningkatnya perekonomian nasional. Dengan adanya peningkatan ini, maka diperlukan pula peningkatan efesiensi sekaligus kehandalan dari pembangkit listrik yang beroperasi. Salah satu komponen penting yang mempengaruhi kinerja dari suatu pembangkit adalah boiler. Pada PLTU Bangka, boiler yang dioperasikan merupakan jenis Circulating Fluidized Bed Boiler (CFBB). Dengan adanya karakteristik melayang dari CFB boiler, boiler jenis ini memungkinkan untuk melakukan proses pembakaran dengan batubara rank rendah. Selain itu, dengan adanya partikel panas yang terus bersikulasi, membuat proses perpindahan panas pada boiler akan lebih efisien. Pada CFB boiler, jumlah dari secondary air yang masuk ke boiler berpengaruh terhadap karakteristik dari aliran di dalam boiler. Perubahan jumlah secondary air ini dapat berpengaruh terhadap karakteristik aliran fluida dalam boiler dan proses pembakaran.
Penelitian ini dilakukan dengan pemodelan dengan menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk mensimulasikan pembakaran dengan perubahan jumlah secondary air. Nilai secondary air yang digunakan adalah empat variasi, yaitu AFR 3.52 (keadaan aktual), AFR 5.46, AFR 7.40 , dan AFR 9.34. Data yang digunakan pada penelitian ini adalah berdasarkan kondisi aktual PLTU Bangka pada beban 22,5 MW atau 75% MCR (maximum continous rate). Data yang digunakan pada simulasi berupa primary air, secondary air, udara carrier, outlet, batubara, dan sand material sesuai dengan kondisi operasi dari PLTU Bangka. Pembuatan geometri, meshing dan penentuan domain dilakukan dengan perangkat lunak Gambit 2.4.6. Sedangkan simulasi numerik dilakukan dengan perangkat lunak Ansys Fluent 16.2. Model yang digunakan pada simulasi ini adalah multiphase eulerian, model k-ε standard, model pembakaran species transport, dan discrete phase model (DPM).
Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa nilai dari secondary air akan mempengaruhi proses fluidisasi maupun pembakaran yang terjadi pada boiler. Dalam segi aliran fluida, dengan meningkatnya nilai dari secondary air akan mempengaruhi kecepatan superficial yang ada pada boiler. Mass flow secondary air yang besar, yakni pada AFR 7.40 dan AFR 9.34 dapat membuat distribusi sand particle menjadi tidak merata. Selain itu, nilai dari secondary air juga akan berdampak pada banyaknya pasir yang akan terangkat ke bagian upper furnace dan ke daerah cyclone. Dengan nilai secondary air terbesar, yakni m ̇ = 33.15 kg/s atau AFR 9.34, kecepatan superficial yang dihasilkan cukup besar dan volume pasir terangkat relatif lebih banyak dibandingkan dengan variasi lain. Dengan nilai AFR 9.34, membuat equivalence ratio (ϕ) akan bernilai 1.02, yakni di atas nilai dari equivalence ratio (ϕ) pada CFB yang umumnya sebesar 0.83 hingga 0.90. Pada keadaan ini, suhu boiler sekitar 850oC.
========================================================================================================================
Electricity consumption in Indonesia continues to increase along with the increasement of national economy. With this increaseament, it is also necessary to improve the efficiency and reliability of power plant, so the operation of power plant can fulfil energy necessary. One important component affecting the performance of a plant is the boiler. At Bangka Steam Power Plant (PLTU Bangka), the type of boiler that operate is Circulating Fluidized Bed Boiler (CFBB). With the floating characteristics of CFB boilers, this type of boiler makes it possible to carry out combustion processes with low rank coal. In addition, with the presence of hot particles that continue to circulate, making the process of heat transfer in the boiler will be more efficient. In CFB boilers, the amount of secondary water entering the boiler affects the characteristics of the flow inside the boiler. Changes in the amount of secondary water can affect the fluid flow characteristics in the boiler and the combustion process. These characteristics can be analyzed with the distribution of temperature, pressure, and velocity profile in the boiler.
This research was conducted by modeling using Computational Fluid Dynamics (CFD) software to simulate combustion with secondary water quantity change. The secondary water values used are four variations, there are; AFR 3.52 (actual state), AFR 5.46, AFR 7.40 , dan AFR 9.34. The data used in this research is based on the actual condition of Bangka Steam Power Plant at 22.5 MW or 75% MCR (maximum continous rate). The data used in the simulation are primary air, secondary air, outlet flue gas, coal, and sand material in accordance with the operating conditions of the Bangka Steam Power Plant. Geometry, meshing and domain assignment is done with Gambit 2.4.6 software, while the numerical simulation is done with Ansys Fluent 16.2 software. The models used in this simulation are multiphase eulerian, k-ε standard model, species transport combustion model, and discrete phase model (DPM).
The results of the simulation show that the value of secondary water will affect the fluidization process and combustion that occurs in the boiler. In terms of fluid flow, the increased value of secondary water will affect the superficial velocity of the boiler. Mass flow of large secondary water, at AFR 7.40 and AFR 9.34 can make the distribution of sand particles uneven. In addition, the value of secondary water will also affect the amount of sand that will be lifted to the upper furnace and to the cyclone area. With the highest secondary water value, m ̇ = 33.15 kg/s or AFR 9.34, the superficial velocity generated is quite large and the volume of sand is raised relatively high compared to other variations. With AFR 9.34, the equivalence ratio (φ) will be worth 1.02, above the equivalence ratio (φ) of the CFB, which is generally 0.83 to 0.90. In this state, the boiler temperature is around 850oC.
| Item Type: | Thesis (Undergraduate) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | numerical study, mass flow of secondary air effect, CFB characterics, PLTU Bangka, coal combustion |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ164 Power plants--Design and construction |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Ahmad Tarmizi . |
| Date Deposited: | 06 Oct 2017 02:45 |
| Last Modified: | 06 Mar 2019 04:11 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/44079 |
Actions (login required)
 |
View Item |