Penukar panas untuk pembangkit listrik

Jenis Penukar Kalor untuk Pembangkit Listrik

Penukar kalor untuk pembangkit listrik adalah perangkat yang mentransfer panas antara dua atau lebih fluida. Ada berbagai jenis penukar kalor untuk pembangkit listrik, yang aplikasinya berkisar dari energi nuklir hingga energi surya. Yang paling umum adalah:

• Penukar Kalor Cangkang dan Tabung/Kondensor Permukaan Uap

  Jenis penukar kalor ini terdiri dari cangkang besar dengan bundel tabung ke dalam. Bundel tabung berisi fluida yang melepaskan panas. Desain ini membantu mentransfer panas dari fluida di dalam tabung ke fluida lain di cangkang. Dalam pembangkit listrik, penukar kalor cangkang dan tabung melayani berbagai keperluan. Mereka dapat menjadi perangkat pendingin yang menghilangkan panas berlebih dari boiler atau kondensor yang mengubah uap kembali menjadi air di kondensor permukaan.

• Penukar Kalor Spiral

  Penukar kalor spiral terdiri dari dua saluran spiral konsentris, satu untuk setiap fluida. Panas ditransfer melalui dinding saluran saat fluida mengalir dalam arah berlawanan. Desain ini memungkinkan transfer panas intensif di area yang kompak. Penukar kalor spiral untuk pembangkit listrik biasanya berfungsi sebagai perangkat pendingin dalam sistem gas buang.

• Penukar Kalor Pelat

  Penukar kalor pelat terdiri dari pelat tipis. Pelat tersebut membuat beberapa saluran untuk dua fluida untuk melewati secara bergantian. Ketipisan dan bentuk bergelombang pelat meningkatkan luas permukaan. Karena alasan ini, panas ditransfer lebih efisien. Pemilik pembangkit listrik sering menggunakan penukar kalor pelat bersegel atau dilas. Penukar kalor pelat bersegel memiliki bagian yang dapat dilepas dan diperbaiki. Ini membuatnya cocok untuk pembangkit listrik kecil. Di sisi lain, seluruh unit yang dilas tidak dapat diperbaiki. Mereka ideal untuk situasi yang lebih mudah berubah.

• Penukar Kalor Berpendingin Udara

  Penukar kalor berpendingin udara juga dikenal sebagai penukar kalor tabung sirip. Mereka menggunakan kipas untuk meniup udara sekitar ke atas tabung bersirip. Udara sekitar menyerap panas dari pendingin di dalam tabung. Tabung tersebut memiliki sirip yang diperluas yang meningkatkan luas permukaan untuk transfer panas yang lebih banyak. Penukar kalor berpendingin udara umum di pembangkit listrik tenaga panas. Ini karena mereka merupakan cara yang hemat biaya untuk mendinginkan fluida kerja.

• Penukar Kalor Pipa Ganda

  Penukar kalor pipa ganda memiliki konfigurasi yang sederhana. Ini terdiri dari dua pipa—satu bersarang di dalam yang lain. Fluida mengalir dalam arah yang berlawanan di kedua pipa. Ini memberikan cara yang sederhana namun efektif untuk mentransfer panas dari satu fluida ke fluida lainnya. Sementara penukar kalor pipa ganda tidak umum di pembangkit listrik yang lebih besar, mereka ditemukan di pembangkit kecil. Mereka juga dapat digunakan untuk memanaskan air umpan untuk boiler.

Spesifikasi & Pemeliharaan

Spesifikasi sistem penukar kalor bergantung pada jenis dan aplikasinya. Berikut adalah spesifikasi untuk beberapa jenis penukar kalor untuk pembangkit listrik.

• Peringkat Suhu dan Tekanan

  Penukar kalor memiliki peringkat suhu dan tekanan yang berbeda berdasarkan aplikasinya. Penukar kalor pembangkit listrik memiliki peringkat suhu dan tekanan tinggi untuk mentransfer panas di lingkungan yang ekstrem.

• Konstruksi Material

  Penukar kalor membutuhkan material yang kuat yang dapat menahan panas dan korosi. Karena alasan ini, penukar kalor untuk pembangkit listrik terbuat dari baja tahan karat atau baja karbon. Beberapa model menggunakan paduan titanium atau paduan tembaga-nikel jika transfer panas memerlukannya.

• Analisis Elemen Hingga (FEA)

  FEA adalah metode populer yang digunakan oleh produsen untuk menentukan apakah penukar kalor dapat menahan tekanan, suhu, dan tekanan. Penukar kalor pembangkit listrik perlu memiliki suhu dan tekanan yang tepat untuk kinerja yang efektif. Jadi, produsen penukar kalor melakukan FEA. Analisis menunjukkan model yang dapat menahan pertukaran panas dan tekanan tanpa gagal. Fasilitas tersebut juga menghasilkan unit dengan kekuatan dan daya tahan optimal.

• Penukar Kalor Kondensasi

  Perangkat ini mentransfer panas dari uap di dalam tabung ke air pendingin di luar tabung. Spesifikasi yang direkomendasikan untuk penukar kalor kondensasi khas adalah sebagai berikut: suhu 110-130 °C, tekanan hingga 30 bar, dan material baja tahan karat.

• Penukar Kalor Batubara

  Pembangkit listrik tenaga batubara menggunakan penukar kalor pendingin batubara untuk menurunkan suhu batubara sebelum disimpan. Spesifikasi umum untuk pendingin ini adalah suhu 30-70 °C, tekanan hingga 10 bar, dan material baja karbon.

• Penukar Kalor Gas Buang

  Ada banyak penukar kalor untuk menangani gas buang. Fungsinya adalah untuk memulihkan panas darinya. Beberapa pembangkit listrik menggunakan panas tersebut untuk menghangatkan air untuk boiler. Penukar kalor dapat berupa udara-ke-udara, udara-ke-air, atau ekonomiser. Berikut adalah beberapa spesifikasi yang mungkin: suhu 150-350 °C, tekanan hingga 20 bar, dengan material baja karbon atau baja tahan karat.

Pemeliharaan

Penukar kalor di pembangkit listrik membutuhkan perawatan rutin untuk menghindari waktu henti dan memastikan kinerja. Berikut adalah beberapa tips perawatan penting.

• Inspeksi Visual Mingguan

  Periksa apakah unit memiliki kebocoran eksternal, baut longgar, atau bagian yang rusak. Kemudian, lakukan penyesuaian kecil untuk memperbaiki masalah.

• Pemeliharaan Bulanan

  Inspeksi penyangga, titik angkat, dan sambungan baut. Ganti gasket yang aus atau rusak. Kencangkan baut longgar hingga torsi yang direkomendasikan.

• Pemeliharaan Triwulan

  Lakukan analisis termal dan periksa peralatan untuk getaran. Inspeksi unit cangkang dan tabung untuk korosi atau kotoran. Bilas atau bersihkan unit jika ada endapan di tabung.

Skenario Penukar Kalor untuk Pembangkit Listrik

• Pembangkit Listrik Tenaga Uap:

  Dalam pembangkit listrik turbin uap tradisional, penukar kalor, seperti kondensor, memainkan peran penting dalam mendinginkan dan mengembunkan uap yang dihasilkan dari air mendidih. Panas ditransfer ke sistem pendingin eksternal, seperti menara pendingin atau badan air.

• Pembangkit Listrik Siklus Gabungan:

  Pembangkit listrik siklus gabungan menggunakan turbin gas dan uap untuk pembangkitan listrik. Penukar kalor digunakan untuk memulihkan panas dari gas buang turbin gas. Panas yang dipulihkan kemudian digunakan untuk menghasilkan uap untuk turbin uap. Proses ini dikenal sebagai pemulihan panas gas buang.

• Pembangkit Listrik Panas Bumi:

  Pembangkit listrik panas bumi memanfaatkan panas dari bagian dalam bumi untuk menghasilkan listrik. Penukar kalor mentransfer panas dari sumur panas bumi ke fluida kerja. Fluida kerja kemudian diuapkan dan digunakan untuk menggerakkan turbin untuk pembangkitan listrik.

• Pembangkit Listrik Tenaga Surya:

  Dalam pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi (CSP), penukar kalor mentransfer panas dari penerima surya ke fluida kerja, biasanya air atau garam cair. Fluida kerja yang dipanaskan dapat digunakan untuk menghasilkan uap untuk turbin atau disimpan untuk digunakan nanti.

• Pembangkit Listrik Nuklir:

  Dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, penukar kalor mentransfer panas yang dihasilkan dari fisi nuklir di reaktor ke loop sekunder. Loop sekunder kemudian menghasilkan uap yang menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik.

• Sistem Pemanasan Distrik:

  Sistem pemanasan distrik memasok panas terpusat ke beberapa bangunan dan fasilitas. Sistem pemanasan distrik menggunakan penukar kalor untuk mentransfer panas yang dihasilkan dari pembangkit listrik atau pabrik pembakaran ke air panas yang digunakan dalam jaringan perpipaan pemanasan distrik.

Cara Memilih Penukar Kalor untuk Pembangkit Listrik

Beberapa faktor perlu dipertimbangkan saat memilih penukar kalor untuk aplikasi pembangkit listrik, seperti kapasitas, material, desain, biaya, dan banyak lagi.

• Kapasitas:

  Penukar kalor pembangkit listrik dibangun untuk menangani kapasitas tertentu. Konsumsi penukar kalor yang tepat harus dipilih untuk memastikan bahwa ia dapat memenuhi kebutuhan transfer panas pembangkit listrik.

• Aplikasi-spesifik:

  Penukar kalor melayani tujuan yang berbeda dalam pembangkit listrik. Misalnya, pemanasan air umpan dalam pembangkit listrik tenaga panas akan berbeda dari kondensor yang digunakan dalam pembangkit listrik turbin gas.

• Material:

  Material konstruksi penukar kalor akan memengaruhi kinerjanya dan masa pakainya. Paduan tahan korosi seperti baja tahan karat atau baja karbon dapat dipilih karena kompatibilitasnya dengan fluida kerja.

• Desain:

  Penukar kalor hadir dalam berbagai desain, masing-masing dengan keuntungan dan kerugiannya. Misalnya, penukar kalor cangkang dan tabung banyak digunakan di pembangkit listrik karena fleksibilitasnya dan kemampuannya untuk menahan tekanan dan suhu tinggi. Penukar kalor pelat, yang lebih kompak dan efisien, merupakan alternatif dalam beberapa skenario aplikasi.

• Efisiensi:

  Efisiensi penukar kalor, yang biasanya ditunjukkan oleh efektivitasnya, adalah faktor penting untuk dipertimbangkan saat memilih penukar kalor. Penukar kalor dengan efisiensi yang lebih tinggi dapat memanfaatkan penuh energi dari sumber panas dan meningkatkan penggunaan energi secara keseluruhan dari pembangkit listrik.

• Biaya:

  Termasuk biaya pembelian dan pemasangan serta biaya pemeliharaan dan pengoperasian, sangat penting untuk menyeimbangkan kinerja, efisiensi, dan biaya dengan memilih penukar kalor yang sesuai dengan kendala anggaran proyek sambil memenuhi persyaratan teknis.

T&J

T1: Mengapa penukar kalor industri diperlukan?

J1: Penukar kalor industri diperlukan di fasilitas industri untuk memfasilitasi transfer panas dari satu fluida ke fluida lain tanpa mencampur kedua fluida tersebut. Ini akan meningkatkan efisiensi energi, mengurangi biaya dan mengoptimalkan proses industri.

T2: Apa tanda-tanda bahwa penukar kalor rusak?

J2: Beberapa tanda umum dari penukar kalor yang rusak meliputi penurunan efisiensi pembangkit listrik, peningkatan konsumsi energi, panas berlebih dari peralatan yang terhubung ke penukar kalor, adanya suara yang tidak biasa, dan penurunan suhu atau tekanan secara tiba-tiba.

T3: Berapa lama penukar kalor bertahan?

J3: Penukar kalor yang dirawat dengan baik dapat bertahan selama 10 hingga 20 tahun atau bahkan lebih lama. Namun, masa pakai penukar kalor akan bergantung pada banyak faktor termasuk kualitas material, praktik pemeliharaan, kondisi pengoperasian, dan jenis penukar kalor.

T4: Berapa biaya penukar kalor?

J4: Biaya penukar kalor bervariasi berdasarkan jenis, ukuran, dan material penukar kalor. Penukar kalor kompak umumnya lebih terjangkau daripada penukar kalor industri besar. Misalnya, penukar kalor pelat dapat berharga beberapa ribu dolar, sedangkan penukar kalor industri besar dapat berharga puluhan hingga ratusan ribu dolar.