ANALISIS TERMODINAMIKA PERALIHAN BATU BARA DENGAN METODE PENCAMPURAN PADA PLTU OMBILIN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK GATECYCLE TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Dosen Pembimbing Dr. Ing. Willy Adriansyah, S.T, M.T. Oleh FX ADEODATUS ALFA FEBRIANT NIM: 23122319 Program Studi Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2025 i ABSTRAK ANALISIS TERMODINAMIKA PERALIHAN BATU BARA DENGAN METODE PENCAMPURAN PADA PLTU OMBILIN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK GATECYCLE Oleh FX ADEODATUS ALFA F NIM : 23122319 (Program Studi Magister Teknik Mesin) Dalam pemenuhan kebutuhan Listrik Nasional, PLTU Batu bara masih memiliki peran yang sangat penting dan krusial di tengah era transisi energi. Hal ini dikarenakan 36,85% supply energy Listrik nasional masih menggunakan PLTU Batu Bara. Tahun 2022, harga batu bara meningkat signifikan hingga tahun 2024, sehingga mengakibatkan operasional PLTU Batu Bara terganggu dan mengharuskan untuk menggunakan batu bara LRC. Salah satu contohnya adalah PLTU Ombilin yang harus mengalami derating akibat penggunaan LRC dengan komposisi blending yang belum optimal. Untuk mempermudah mendapatkan komposisi blending yang optimal, simulasi heat balance dapat digunakan melalui salah satu aplikasi yaitu GateCycle. Dalam menentukan komposisi blending yang optimum, harus mempertimbangkan beberapa constraint dari sisi kapasitas mill udara pembakaran dan gas buang. Terdapat 2 skenario dalam penentuan komposisi blending, yaitu skenario 1 dengan mode auto pada primary air fan dan skenario 2 dengan mode manual pada primary air fan. Pada skenario 1, optimasi blending supaya PLTU Ombilin dapat beroperasi 100 MW dibatasi oleh parameter tempering air temperature dan pada skenario 2, optimasi blending dibatasi oleh parameter secondary air ratio. Penggunaan methode blending batu bara akan mengakibatkan perubahan pada parameter operasi khususnya di sisi peralatan boiler. Terdapat peningkatan kebutuhan udara pembakaran akibat naiknya kebutuhan laju batu bara. Penggunaan batu bara LRC, dilain sisi akan meningkatkan nilai NPHR hingga 60,12 kkal/kwh, namun dengan harga batu bara LRC yang cenderung lebih murah dibandingkan HRC, akan berdampak pada penurunan fuel cost sebesar Rp 15,02 juta / hari. Kata Kunci: blending,boiler, constraint, GateCycle, HRC, LRC optimasi, ii ABSTRACT THERMODYNAMIC ANALYSIS IN COAL SWITCHING WITH BLENDING METHOD ON OMBILIN COAL FIRED POWER PLANT USING GATE CYCLE SIMULATION SOFTWARE by FX ADEODATUS ALFA F NIM: 23122319 (Master’s Program in Mechanical Engineering) In order to fulfill electricity national needs, Coal Fired Power Plants still have important role in the middle of energy transition era. National energy supply 36,85% come from Coal Fired Power Plant. In 2022, coal price rose significantly until 2024, leading to coal fired power plant operational problematic issue and need to use LRC to replace its primary fuel. Ombilin Coal Fired Power Plant is one of the CFPP which experienced derating due to LRC usage without an optimum blending composition. In order to achieve optimized blending composition with easier method, a heat balance simulation was deducted using GateCycle software. In order to get an optimized blending composition, some operational parameter such as mill capacity, combustion air and flue gas should be considered as constraints. There are 2 blending skenarios, first skenario with automatic mode Primary Air Fan Operation and the second skenario is manual mode Primary Air Fan Operation. In first blending skenario, Ombilin Coal Fired Power Plant can operate up to 100 MW but it is limited by tempering air temperature parameter as its constraint. In second blending skenario, blending optimization is limited by secondary air ratio parameter. Coal blending method will result in operating parameters change especially in boiler equipment. Higher coal flow will result in higher combustion air flow. LRC usage will also result in increased NPHR up to 60,12 kkal/kwh, but with LRC lower coal price than HRC will result in decreased fuel cost up to 15,02 million IDR / day. Keywords: blending, boiler, constraint, GateCycle, HRC, LRC optimization, iii ANALISIS TERMODINAMIKA PERALIHAN BATU BARA DENGAN METODE PENCAMPURAN PADA PLTU OMBILIN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK GATECYCLE Oleh FX ADEODATUS ALFA F NIM: 23122319 (Program Studi Magister Teknik Mesin) Institut Teknologi Bandung Menyetujui Dosen Pembimbing Tanggal 30 Januari 2025 ______________________ Dr. Ing. Willy Adriansyah, S.T, M.T. (NIP: 196912191995121001) iv PEDOMAN PENGGUANAAN TESIS Selaras dengan program pemerintah dalam rangka meningkatkan bauran Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Sitasi hasil penelitian Tesis ini dapat di tulis dalam bahasa Indonesia sebagai berikut: Febriant, Fransiskus. (2024): Analisis Termodinamika Peralihan Batu bara Dengan Metode Pencampuran Pada PLTU Ombilin Menggunakan Perangkat Lunak Gatecycle, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. dan dalam bahasa Inggris sebagai berikut: Febriant, Fransiskus. (2024): Thermodynamic Analysis in Coal Switching with Blending Method on Ombilin Coal Fired Power Plant Using Gate Cycle Simulation Software, Master’s Thesis, Institut Teknologi Bandung. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. v Dipersembahkan kepada orang tua, istri dan anak tercinta, rekan sejawat PLN, guru, dosen, serta sahabat-sahabat tercinta yang senantiasa mendukung disaat susah maupun senang, disaat cuaca hujan badai, mendung vi KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan petunjuk-Nya, saya berhasil menyelesaikan penyusunan tesis ini yang berjudul “Analisis Termodinamika Peralihan Batu bara Dengan Metode Pencampuran Pada PLTU Ombilin Menggunakan Perangkat Lunak Gatecycle”. Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik Mesin dari Institut Teknologi Bandung, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara, Program Studi Rekayasa Energi Berkelanjutan. Proses penelitian ini merupakan suatu petualangan dan pengembagan ilmu pengetahuan yang penuh tantangan dan dedikasi, serta tesis ini tidak dapat terselesaikan tanpa dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Terima kasih kepada: 1. PT PLN (Persero) yang telah memberikan kesempatan untuk melanjutkan pendidikan ke jenjang magister. 2. Dr. Ing. Willy Adriansyah, S.T, M.T., selaku Dosen pembimbing yang memberikan bimbingan, dorongan, dan wawasan yang sangat berharga selama penulisan tesis ini. 3. Semua Dosen FTMD yang telah berbagi pengetahuan dan pengalaman dalam perkuliahan. 4. Bapak M. Soleh selaku mentor penulis yang selalu memberikan insight dan masukan dalam penyelesaian tesis. 5. Rekan – rekan kelas Rekayasa Energy Berkelanjutan Batch 1 yang selalu berjuang Bersama dalam suka dan duka, serta selalu memberikan semangat pada penulis. 6. Teman-teman sejawat di PLN IP UBP Ombilin yang turut memberikan inspirasi dan dukungan selama perjalanan penelitian. vii 7. Rekan Rekan PLN Indonesia Power Kantor Pusat terutama tim Operasi Sistem (OPSIS) 1-A yang selalu memberikan semangat dan dukungan kepada penulis. 8. Orang disekitar penulis yang mengatakan mendukung dalam studi, namun selalu menghalangi penulis dalam menyelesaikan thesis, sehingga penulis bisa menunjukkan bahwa penulis bisa menyelesaikan apapun halangannya. Segala masukan, dukungan, dan arahan sangat bermanfaat bagi kelancaran penulisan tesis ini. Meski demikian, penulis menyadari bahwa tesis ini masih memiliki keterbatasan dan kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca sangat diharapkan guna perbaikan di masa depan. Semoga hasil penelitian ini dapat memberikan kontribusi positif terhadap pengembangan operasional Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Bandung, Februari 2025 Penulis viii DAFTAR ISI ABSTRAK ........................................................................................................... i ABSTRACT .......................................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ................................................................... iv KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... x DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI .............................................................. xi DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ...................................................... xvi BAB I. Pendahuluan ............................................................................................... 1 I.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 I.2 Masalah Penelitian ............................................................................. 5 I.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 9 I.4 Ruang Lingkup Penelitian ................................................................ 10 I.5 Metodologi Penelitian ...................................................................... 10 BAB II. Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 12 II.1 Sistem PLTU .................................................................................... 12 II.2 Teori Pembakaran ............................................................................ 13 II.3 Permodelan Pembangkit .................................................................. 14 II.3.1 Boiler ................................................................................. 16 II.3.2 Turbin ................................................................................ 19 II.3.3 Condensor ......................................................................... 22 II.3.4 Feedwater Heater .............................................................. 26 BAB III. Metode Penelitian .................................................................................. 28 III.1 Metode Alur Penelitian................................................................ 28 III.1.1 Tahap Persiapan ................................................................ 28 ix III.1.2 Tahap Modelling ............................................................... 28 III.1.3 Tahap Pengujian Data dan Analisa ................................... 31 III.2 Timeline Pelaksanaan Penelitian ................................................. 32 BAB IV. Hasil Penelitian ...................................................................................... 33 IV.1 Validasi Simulasi ......................................................................... 33 IV.2 Hasil Simulasi .............................................................................. 36 IV.2.1 Simulasi Coal Flow ...........................................................