I.4. METODE PEMBAHASAN
Metode pembahasan yang dipergunakan dalam penulisan Karya Akhir ini , antara lain sebagai berikut :
1. Dengan mempelajari secara teoritis dan pengamatan langsung selama
Kerja Praktek KP, serta melakukan diskusi dengan pembimbing lapangan dan operator lapangan.
2. Melakukan diskusi dengan Dosen Pembimbing.
3.
Dengan cara studi kepustakaan.
I.5. SISTEMATIK PEMBAHASAN
Untuk mempermudah penulisan dalam Karya Akhir ini, maka penulis membuat sistematika pembahasan. Sistematika pembahasan ini merupakan urutan
bab demi bab. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan pembahasan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika pembahasan.
Bab II : Landasan Teori
Bab ini berisi tentang teori-teori umum seperti parameter pencemar udara, metode-metode pembersihan gas buang boiler, teori dasar listrik
statik.
Bab III : Electrostatic Precipitator
Bab ini berisi pengertian electrostatic precipitator, prinsip kerja dan sistem-sistem pada electrostatic precipitator.
Universitas Sumatera Utara
Bab IV : ESP Sebagai Penyaring Debu Pada Gas Buang Boiler
Bab ini berisi spesifikasi precipitator, pengamatan dan pembahasan tentang tahap-tahap pembersihan gas buang boiler pada electrostatic
precipitator serta analisa debu.
Bab V : Penutup
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
Universitas Sumatera Utara
BAB II LANDASAN TEORI
II.1. Parameter Pencemar Udara
Selama ini teknologi pengolahan limbah kurang mendapatkan perhatian serius di Indonesia. Padahal, tidak sedikit permasalahan limbah cair maupun gas
terbentur pada permasalahan penggunaan teknologi. Dengan semakin berkembangnya perindustrian di Indonesia, sudah selayaknya pemilihan serta
penggunaan teknologi yang tepat dalam mengatasi masalah limbah segera diterapkan.
Limbah Industri dibedakan menjadi empat jenis, yaitu: a.
Limbah cair b.
Limbah padat c.
Limbah gas dan partikel d.
Limbah B3 bahan berbahaya beracun Parameter pencemar udara yang dihasilkan dari ruang pembakaran pada
boiler adalah : A.
Sulfur Dioksida a. Sifat fisik
Pencemaran oleh sulfur oksida terutama disebabkan oleh dua komponen sulfur bentuk gas yang tidak berwarna, yaitu sulfur dioksida SO
2
dan Sulfur trioksida SO
3
, dan keduanya disebut sulfur oksida SOx. Sulfur dioksida mempunyai karakteristik bau yang tajam dan tidak mudah terbakar di udara,
sedangkan sulfur trioksida merupakan komponen yang tidak reaktif.
Universitas Sumatera Utara
b. Sumber dan Distribusi Masalah yang ditimbulkan oleh bahan pencemar yang dibuat oleh manusia
adalah dalam hal distribusinya yang tidak merata sehingga terkonsentrasi pada daerah tertentu. Sedangkan pencemaran yang berasal dari sumber alam biasanya
lebih tersebar merata. Tetapi pembakaran bahan bakar di industri pada dasarnya merupakan sumber pencemaran SOx, misalnya bahan bakar bakar batu bara.
c. Dampak dan Pencegahan Pencemaran SOx menimbulkan dampak terhadap manusia dan hewan,
kerusakan pada tanaman terjadi pada kadar sebesar 0,5 ppm. Pengaruh utama polutan SOx terhadap manusia adalah iritasi sistim pernafasan.
Untuk menekan emisi gas SOx digunakan unit FGD Flue Gas Desulfurizazi.
B. Carbon Monoksida
a. Sifat Fisik Karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan
pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Senyawa CO mempunyai potensi bersifat racun yang berbahaya karena mampu membentuk
ikatan yang kuat dengan pigmen darah b. Sumber dan Distribusi
Sumber CO buatan antara lain kendaraan bermotor, terutama yang menggunakan bahan bakar bensin, sedangkan dari sumber tidak bergerak seperti
pembakaran batubara, minyak dari industri dan pembakaran sampah domestik.
Universitas Sumatera Utara
c. Dampak dan Pencegahan Dampak dari CO bervasiasi tergantung dari status kesehatan seseorang,
pengaruh CO kadar tinggi adalah terhadap sistem syaraf pusat. Untuk menekan emisi CO digunakan unit Scrubber pada cerobong asap.
C. Nitrogen Dioksida
a. Sifat fisik Oksida Nitrogen NOx adalah kelompok gas nitrogen yang terdapat di
atmosfir yang terdiri dari nitrogen monoksida NO dan nitrogen dioksida NO
2
. Nitrogen monoksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau
sebaliknya nitrogen dioksida berwarna coklat kemerahan dan berbau tajam. b. Sumber dan Distribusi
Sumber pencemaran NOx yang terbesar adalah dari aktifitas manusia di perkotaan dan kegiatan industri.
c. Dampak dan Pencegahan Dampak NOx berbahaya bagi mahkluk hidup sekitar dan bersifat racun
terutama terhadap paru. Untuk menekan emisi NOx digunakan unit Low NOx Combustion.
D. Partikel Debu
a. Sifat Fisik Pada dasarnya sisa pembakaran dari gas buang boiler yang bersifat debu
dibedakan menjadi dua jenis, yaitu :
Universitas Sumatera Utara
• Bottom Ash abu dasar, bersifat mengendap pada ruang pembakaran dan proses pembuangannya hanya menggunakan conveyor.
• Fly Ash abu terbang.
Partikulat debu melayang fly ash merupakan campuran yang sangat rumit dari berbagai senyawa organik dan anorganik yang tersebar di udara dengan
diameter yang sangat kecil, mulai dari 1 mikron sampai dengan maksimal 500 mikron. Partikulat debu tersebut akan berada di udara dalam waktu yang relatif
lama dalam keadaan melayang-layang di udara dan masuk kedalam tubuh manusia melalui saluran pernafasan. Fly ash pada umumnya mengandung
berbagai senyawa kimia yang berbeda, dengan berbagai ukuran dan bentuk yang berbeda pula, tergantung dari mana sumber emisinya.
b. Sumber dan Distribusi Partikulat debu melayang dihasilkan dari pembakaran batu bara yang tidak
sempurna sehingga terbentuk aerosol kompleks dari butir-butiran tar. Dibandingkan dengan pembakaraan batu bara, pembakaran minyak dan gas pada
umunya menghasilkan abu terbang lebih sedikit. c. Dampak dan Pencegahan
Pengaruh partikulat debu bentuk padat maupun cair yang berada di udara sangat tergantung kepada ukurannya. Ukuran partikulat debu yang
membahayakan kesehatan umumnya berkisar antara 0,1 mikron sampai dengan 10 mikron. Adanya ceceran logam beracun yang terdapat dalam partikulat debu di
udara merupakan bahaya yang terbesar bagi kesehatan. Batas baku mutu emisi
Universitas Sumatera Utara
debu yang ditetapkan pemerintah untuk PLTU berbahan bakar batubara sebesar 150 mgm³.
Untuk menekan emisi debu digunakan Electrostatic Precipitator ESP.
II.2. Metode Pembersihan Gas Buang Boiler
Adapun metode pembersihan gas buang boiler yang digunakan dalam industri adalah:
II.2.1. Sistem Mekanis Kering II.2.1.1. Siklon Cyclone
Prinsip kerja sistem siklon pada gambar 2.1 berawal dari gas yang masuk dengan bantuan ID fan. Gas akan mengikuti bentuk alur dari sirip-sirip siklon
yang mengakibatkan gas yang masuk akan mengalami pergerakan siklon menuju ke arah bawah. Partikel-partikel debu akan terkumpul di tengah-tengah vortex
pusaran dan jatuh ke bawah, sedangkan gasnya akan terpantul dan bergerak ke atas membentuk pusaran baru yang letaknya berada di dalam pusaran yang
mengarah ke bawah saat penutup dust outlet dalam keadaan tertutup. Sehingga untuk pusaran yang mengarah ke bawah disebut inner vortex, sedangkan untuk
pusaran yang mengarah ke bawah disebut outer vortex.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 : Sistem Siklon cyclone
Dengan menggunakan sistem siklon ini efisiensi yang didapat sekitar 80 , sedangkan ukuran partikel terkecil yang diperoleh
10 μC. Namun pada kenyataannya separator jenis ini sangat tergantung dengan kondisi tekanan dan
temperatur gas buang itu sendiri. Padahal tekanan dan temperature pada kondisi riil hampir setiap saat mengalami perubahan walaupun tidak terlalu signifikan.
Aplikasi sistem cyclone pada industri terdapat pada industri peleburan timah, PB Particle board, pabrik pengolahan kayu maupun industri yang
menggunakan bahan bakar dari serbuk kayu.
II.2.1.2. Multi Siklon Multi Cyclone
Sistem ini merupakan penyempurnaan dari sistem siklon. Pada sistem ini terdapat beberapa siklon yang terpasang di dalamnya yang berbentuk seri dan
bertingkat. Gas asap masuk dengan arah tangensial ke dalam ruang utama penampungan pertama siklon, sehingga butiran-butiran debu yang kasar terpisah
dari gas asap.
Universitas Sumatera Utara
Butiran-butiran debu yang halus dan sedang berat jenisnya akan terpisah dari gas asap pada siklon-siklon kecil tingkat kedua, sedangkan butiran debu yang
halus serta ringan masih dapat lolos dari proses pemisahan debu multi siklon ini Dengan metode multi siklon pada gambar 2.2 efisiensi yang didapat 95 ,
sedangkan ukuran partikel debu terkecil yang diperoleh 5 μC.
Gambar 2.2 : Sistem Multi Cyclone
II.2.2. Sistem Mekanis Basah II.2.2.1. Sistem Hujan Buatan Scrubber
Metode sistem hujan buatan pada gambar 2.3 menggunakan media air sebagai penyaring limbah debu, air yang digunakan mengandung zat kimia aktif
tertentu. Gas asap dialirkan melalui tirai hujan buatan, sehingga butiran-butiran debu yang dijatuhi butiran air hujan buatan akan terpisah dari gas asapnya.
Metode ini masih kurang efektif, karena hanya butiran-butiran debu yang kebetulan tepat mengenai butiran air hujan buatan yang dapat dipisahkan dari gas
asapnya, sedangkan butiran-butiran debu yang tidak mengenai butiran air akan
Universitas Sumatera Utara
terbuang ke udara lepas. Efisiensi yang didapat dari penggunaan sistem ini 90 , sedangkan ukuran partikel debu terkecil yang diperoleh
5 μC. Aplikasi penggunaan metode ini pada industri digunakan pada industri yang
menggunakan bahan bakar dengan kandungan NOx yang tinggi, seperti pabrik semen dan industri pupuk.
Kekurangan dalam penggunaan metode ini adalah dihasilkanya limbah cair dari proses hujan buatan yang bercampur dengan partikel debu.
Gambar 2.3 : Sistem Hujan Buatan Scrubber
II.2.2.2. Sistem Elektroventuri
Prinsip kerja elektroventuri pada gambar 2.4 berdasarkan tarik-menarik antara molekul yang tidak sejenis atau gaya adhesi antara molekul-molekul yang
berlainan jenis. Partikel debu diberi muatan negatif dan dikumpulkan pada air yang bermuatan positif.
Universitas Sumatera Utara
Pada dasarnya metode ini hampir sama dengan sistem precipitator, bedanya metode ini beroperasi pada lingkungan yang basah. Efisiensi yang didapat dari
penggunaan sistem ini 99 , sedangkan ukuran partikel debu terkecil yang diperoleh
0,5 μC. Aplikasi metode ini pada industri terdapat pada industri semen, bubur kertas
pulp and paper. Kekurangan pada metode ini ialah menggunakan daerah yang luas dalam penempatanya.
Gambar 2.4 : Sistem Elektroventuri
II.2.3. Sistem Elektrostatik
Sistem elektrostatik pada dasarnya melewatkan gas buang boiler pada kamar yang berisi plat-plat elektroda, yang terbuat dari tembaga, kuningan ataupun
arang. Elektroda yang terpasang pada konstruksi precipitator diberi arus listrik
searah DC dengan muatan positif dan negatif. Antara batang-batang elektroda yang bermuatan negatif dan plat-plat pengumpul debu yang bermuatan positif
dialirkan arus dengan tegangan 70-90 KV. Butiran-butiran debu yang melewati
Universitas Sumatera Utara
batang-batang elektroda akan terinduksi oleh muatan negatif. Butiran-butiran debu yang bermuatan negatif akan tertarik oleh plat-plat elektroda positif.
Adanya getaran rapping yang menyentuh plat-plat pengumpul mengakibatkan debu akan jatuh ke tempat penampungan dust hopper, dengan
demikian debu akan terpisah dari gas asap di dalam precipitator tersebut. Dengan cara mengalirkan arus listrik statis untuk mengendapkan debu sangat efektif dan
polusi udara sangat sedikit pengaruhnya. Efisiensi yang didapat dari metode ini 99 , sedangkan ukuran partikel
debu terkecil yang diperoleh 2 μC. Aplikasi metode ini pada industri terdapat
pada pabrik semen, pulp and paper, power plant.
Faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan metode pembersihan gas buang boiler pada dunia industri, adalah :
a. Efisiensi yang didapat dalam menyaring partikel debu.
b. Ukuran Partikel debu terkecil yang didapat.
c. Bahan bakar yang digunakan pada ruang pembakaran.
d. Kapasitas bahan bakar pada ruang pembakaran.
e. Biaya pembangunan dan pemeliharaan.
Parameter teknologi penyaringan partikel debu secara lengkap terdapat pada tabel 2.1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 : Parameter Teknologi Penyaringan Partikel Debu
II.3. Teori Dasar Listrik Statik
Listrik statik merupakan proses elektrifikasi terhadap suatu benda sehingga benda tersebut mempunyai muatan potensial listrik electrostatic.
Pada dasarnya daya listrik menurut prinsipnya dibagi atas beberapa bagian, yaitu:
a. Sumber daya gesekan yang menimbulkannya, disebut Electrostatic.
b. Sumber daya magnet yang menimbulkannya, disebut Electromagnetis.
c. Sumber daya proses kimia yang menimbulkannya, disebut
Electrochemical. d.
Sumber daya proses panas yang menimbulkannya, disebut Electrothermic.
Universitas Sumatera Utara
II.3.1. Muatan Listrik
Muatan merupakan suatu sifat dasar dan ciri khas dari partikel dasar yang menyusun zat. Sebenarnya, semua zat tersusun dari proton, neutron dan electron.
Dari tinjauan makro, muatan zat sebenarnya merupakan muatan bersih atau muatan lebih. Benda yang bermuatan lebih artinya kelebihan elektron negatif
atau kelebihan proton positif. Muatan biasanya dinyatakan dengan lambang q.
II.3.2. Penghantar dan Isolator
Pada listrik statik, sifat bahan dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu : penghantar listrik dan isolator dielektrik. Penghantar adalah sifat bahan yang
mengandung pembawa muatan bebas dalam jumlah besar, misalnya logam. Dielektrik adalah sifat bahan yang semua partikel bermuatan di dalamnya terikat
kuat pada molekul penyusunanya. Kedudukan partikel bermuatan dapat bergeser sedikit akibat adanya suatu medan listrik .
Dielektrik yang sebenarnya mempunyai daya hantar yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan daya hantar pada penghantar yang baik.
II.3.3. Hukum Coulumb
Gaya F pada hukum Coulumb menyatakan besar gaya listrik yang diberikan masing-masing benda bermuatan kepada yang lainnya. Jika kedua benda
muatannya sejenis, maka gaya pada masing-masing ber arah menjauhi muatan tolak-menolak. Sebaliknya jika kedua benda muatanya tidak sejenis, maka gaya
pada masing-masing benda mempunyai arah menuju benda yang lain tarik- menarik.
Universitas Sumatera Utara
..... 4
1
2 2
1
N r
q q
F
πε
=
1
Dimana :
=
ε
Konstanta permitifitas
2 2
12
10 85
, 8
Nm C
x
−
= ε
= r
Jarak antara muatan q
1
dan q
2
II.3.4. Medan Listrik
Medan listrik menimbulkan gaya pada setiap partikel yang bermuatan, partikel positif didorong ke arah medan, sedangkan muatan negatif ke arah
sebaliknya. Medan listrik akan dihasilkan oleh satu atau lebih muatan listrik, serta dapat disamakan atau dibedakan arah magnetisasinya dari satu tempat ke tempat
lainnya. Gambar 2.5 menunjukan dua medan listrik sederhana yang telah dipetakan dengan bantuan garis gaya.
a b Gambar 2.5 : Pemetaan Medan listrik Dengan Bantuan Garis gaya
a. Muatan tidak sejenis b. Muatan sejenis
Universitas Sumatera Utara
Besar kuat medan listrik pada Electrostatic Precipitator ESP : • Kuat Medan pada daerah discharge sebelum ada partikel
.... 301
, 1
10 3
1 6
m V
R m
x E
s s
∂ ∂
+ ∂
∂ =
2
Dimana, :
s
∂ ∂
= Densitas Udara Relatif
= 2,95 T
P
m =
{
bersih dan
halus yang
kawat untuk
1 tepat
yang data
ada tidak
bila dipakai
yang nilai
untuk 6
,
R
1
= Jari-jari kawat P
= Tekanan kPa T
= Temperatur °K
• Kuat Medan listrik pada daerah discharge setelah ada partikel
2 1
2
8
=
ε µ
w IR
E
i
3 Dimana, :
w = Jarak antar kawat m
ε = Permetifitas udara
12
10 85
, 8
−
x C²Nm²
μ
i
= Mobilitas gas ion m²meter-detik =
E v
v = Harga rata-rata kecepatan partikel ms
Universitas Sumatera Utara
II.3.5. Perbedaan Potensial
• Tegangan Kritis Korona Merupakan tegangan kritis yang dibutuhkan untuk membangkitkan korona.
..... 1
1 2
kV R
R n
R E
V =
4
Dimana, : R
= Jari-jari korona 02
,
1 1
R R
+
2
R = Jarak kawat-plat m
• Tegangan Aplikasi Merupakan tegangan pada ESP sehingga dapat beroperasi.
.... 2
1 2
1 2
kV R
R R
E V
V −
+ =
5
II.3.6. Arus Listrik
Arus mengalir pada ESP merupakan arus drift, yaitu arus yang mengalir disebabkan oleh berjalannya patikel bermuatan karna adanya medan listrik.
• Kuat Arus
1 2
1 2
2 2
V V
R R
n R
V I
i
− =
µ
6
μ
i
= Mobilitas gas ion m²meter-detik =
E v
v = Harga rata-rata kecepatan partikel ms
E
= Kuat medan listrik Vm
Universitas Sumatera Utara
II.4. Sistem Pembangkitan Plasma Korona Corona Discharge
Plasma merupakan kondisi ketika gas terisi oleh partikel bermuatan dengan energi potensial antar partikelnya lebih kecil dibandingkan dengan energi kinetik
partikel-partikel yang terdapat dalam gas tersebut. Keuntungan dari kondisi plasma adalah pemanfaatannya dalam bidang industri seperti pelapisan logam dan
semikonduktor, penerangan, proses pemotongan logam, sterilisasi, sistem keamanan, hingga pelestarian lingkungan.
Salah satu cara pembangkitan plasma dapat dilakukan melalui lucutan listrik. Plasma yang terbentuk dalam lucutan listrik dikenal dengan plasma lucutan
pijar korona. Plasma lucutan pijar korona dibangkitkan pada ruang antar elektroda kawat-silinder yang berisi udara bebas. Analisa pembentukan plasma dilakukan
melalui karakteristik tegangan-arus V-I guna memperoleh daerah optimal pembangkitan plasma, yang ditunjukan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6: Diagram V-I Pembangkitan Plasma Lucutan Korona
Aliran listrik pada sebuah sirkuit dapat dianalogikan seperti aliran fluida pada pipa. Korona merupakan proses pembangkitan arus di dalam fluida netral
diantara dua elektroda bertegangan tinggi dengan mengionisasi fluida tersebut,
Universitas Sumatera Utara
sehingga membentuk plasma disekitar salah satu elektroda dan menggunakan ion yang dihasilkan dalam proses tersebut sebagai pembawa muatan menuju elektroda
lainnya, yang ditunjukan pada gambar 2.7. Ketika medan listrik dikenakan pada gas, elektron akan mentransferkan energinya pada gas molekul melalui proses
tumbukan, eksitasi molekul, tangkapan elektron, disosiasi, dan ionisasi. Lucutan korona dibangkitkan menggunakan pasangan elektroda tak simetris
yang akan membangkitkan lucutan di dalam daerah dengan medan listrik tinggi di sekitar elektroda yang memiliki bentuk geometri lebih runcing dibanding
elektroda lainnya. Elektroda dimana disekitarnya terjadi proses ionisasi disebut elektroda aktif.
Gambar 2.7: Proses pembangkitan plasma lucutan pijar korona pada ruang antar elektroda
Mengalirnya arus listrik menunjukkan akan adanya ionisasi yang mengakibatkan terbentuknya ion serta elektron pada udara diantara dua elektroda.
Semakin besar tegangan listrik yang diberikan pada elektroda, semakin banyak jumlah ion dan elektron yang terbentuk.
Universitas Sumatera Utara
BAB III ELECTROSTATIC PRECIPITATOR
III.1. Pengertian Electrostatic Precipitator
Electrostatic Precipitator ESP berasal dari kata Electrostatic dan Precipitator, dimana Electrostatic merupakan listrik statis sedangkan precipitator
adalah pengendapan. ESP atau pengendap udara electrostatic adalah suatu alat yang
membersihkan partikel-partikel dari udara yang mengalir dengan menggunakan suatu gaya yang diinduksikan. ESP merupakan piranti atau penyaring yang sangat
efisien, karna mampu menghalangi aliran udara yang melalui alat ini secara minimal dan mengembalikan materi-materi yang baik ke udara.
Dengan mengunakan ESP sebagai alternatif penangkap limbah debu serta mempunyai efisiensi tinggi dan rentang partikel yang didapat cukup besar, jumlah
limbah debu yang dikeluarkan dari cerobong pembuangan bisa diturunkan sampai 99,8 .
Alat ini mengalirkan tegangan yang tinggi dan dikenakan pada aliran gas yang berkecepatan rendah. Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara
beraturan dengan cara getaran. Keuntungan yang diperoleh dari penggunaan pengendap elektrostatik ini ialah didapatkannya debu yang kering dengan ukuran
rentang 0,3 - 40 mikron. Secara teoritik seharusnya partikel yang terkumpulkan tidak memiliki batas minimum.
Universitas Sumatera Utara
III.2. Komponen Unit Electrostatic Precipitator Pada Gas Buang Boiler
Bagian paling utama dari ESP adalah suatu ruangan atau jalan terusan yang berisi elektroda-elektroda dalam bentuk plat-plat pararel, kumpulan tabung-tabung
atau hanya sekedar dinding bagian dalam dari suatu pengumpul. Jarak antara plat yang satu dengan plat yang lain sekitar 0,5 m, udara akan mengalir melalui jarak
antar plat tersebut. Plat-plat tersebut bertindak sebagai elektroda yang berfungsi mengumpulkan partikel-parikel.
Gambar 3.1: Konstruksi ESP
Komponen-komponen ESP yang ditujukan gambar 3.1 terdiri dari :
III.2.1. Dinding Penyaring Debu Gas Distribution Wall
Fungsi dari Gas Distibution Wall GDW pada gambar 3.2 adalah sebagai tempat penyaringan debu hasil pembakaran bahan bakar pada unit boiler
combustion ruang pembakaran. GDW pada prinsipnya beroperasi tanpa
Universitas Sumatera Utara
menggunakan energi listrik yang terdiri dari susunan plat besi yang dibuat berlubang-lubang.
Gambar 3.2 : Konstruksi Gas Distribution Wall GDW
Debu yang dihisap oleh Induced Draft Fan ID Fan sebelum masuk ke unit precipitator akan melewati GDW, sehingga kadar debu yang mempunyai ukuran
lebih besar dari ukuran lubang yang ada akan tersangkut pada dinding plat dan jatuh ke bawah.
III.2.2. Power Supply Tegangan Tinggi
Dengan peralatan ini, tegangan input AC mengalami peningkatan melalui transformator step up, kemudian disearahkan manjadi tegangan tinggi DC.
Listrik statis yang diperlukan dalam proses pengendapan debu diperoleh melalui conventer ACDC melalui transformator step up. Pengontrolan tegangan
dilakukan pada sisi primer dari transformator dengan menggunakan dua buah tyristor yang dihubungkan saling terbalik pada masing-masing kabel
penghantarnya. Pengontrolan ini dilakukan secara feed back terhadap perubahan variabel arus puncak, arus rata-rata serta tegangan lebih over voltage.
Universitas Sumatera Utara
Pada sisi sekunder dari transformator dihubungkan pada jembatan penyearah dengan empat buah dioda masing-masing dengan rating yang sama besar gambar
3.3.
Gambar 3.3 : Diagram Penyambungan Rectifier
III.2.3. Kumpulan Plat-plat Paralel
Sebagai elektroda yang berfungsi sebagai pengumpul partikel. Plat ini akan diberi suatu tegangan tinggi yang berlawanan.
Bagian pendukung plat-plat precipitator diantaranya :
III.2.3.1. Support Insulator
Sebagai Pemegang plat-plat positif dan negatif dari precipitator dalam unit electrostatic precipitator maka digunakan Support Insulator yang ditunjukan
gambar 3.4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4: Support Insulator Discharge Electrode
Fungsi lainnya adalah sebagai media penghambat insulator antara rangka body dari precipitator dengan plat negatif. Support Insulator dilengkapi dengan
pemanas heater dan thermostat. Tujuan support Insulator dilengkapi dengan heater adalah untuk mensetabilkan temperatur insulator itu sendiri. Jika
temperaturnya berubah-ubah maka permukaan insulator akan pecah atau rusak, jadi untuk mencegah hal demikian temperatur dijaga konstan yaitu sama dengan
temperatur opersional pada precipitator.
III.2.3.2. Plat-plat Pengumpul Debu Collecting Plate
Collecting Plate yang ditunjukan pada gambar 3.5 merupakan tempat menempelnya debu-debu pada unit precipitator dan diberi sumber tegangan
positif. Ukuran debu yang menempel pada pada plat-plat tersebut berkisar antara 0,3 - 40 mikron. Debu yang menempel pada collecting plate dipindahkan secara
periodik melalui suatu getaran rapping ke dalam bak penampung dust hopper.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 : Konstruksi Collecting Plate
III.2.3.3. Elektroda Pemberi Muatan Discharge Electrode
Fungsi dari Discharge Electrode pada gambar 3.6 dalam unit precipitator adalah pemberi muatan negatif terhadap partikel debu . Plat Discharge Electrode
terletak di antara dua buah plat pengumpul dan digantung pada sebuah kawat yang dipasang pada suatu penyekat insulator di bagian atasnya, serta dipertahankan
posisinya dengan memberikan pemberat weight pada bagian bawahnya. Tujuan plat discharge electrode dibuat dengan batang yang berpotongan dan
kedua ujung diruncingkan adalah untuk mempermudah terjadinya pembangkitan plasma korona. Karena kadar volume debu yang masuk selalu berubah-ubah,
maka arus yang mengalir pada precipitator juga akan berubah-ubah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 : Konstruksi Discharge Electrode
Debu dan material lainnya yang melalui plat precipitator merupakan media penghantar aliran listrik dari plat positif ke plat negatif, sedangkan sebagai bahan
isolasinya adalah udara disekitar plat.
III.2.4. Martil Pemukul Plat
Untuk membersihkan plat-plat pengumpul elektroda dari debu-debu yang mengendap akibat proses electrostatis, maka digunakan martil-martil pemukul
yang digerakan oleh motor yang berkecepatan rendah gambar 3.7 Martil-martil dirancang sedemikian rupa dengan posisi yang berbeda-beda,
sehingga pemukulan pada plat pengumpul elektroda terus berkelanjutan secara
Universitas Sumatera Utara
bergantian. Posisi martil pemukul berada di sepanjang poros hammer elektroda dan poros kopling melalui transmisi roda gigi ke poros motor penggerak.
Gambar 3.7: Konstruksi Martil Pemukul Collecting Plate
III.2.5. Bak Penampung Dust Hopper
Hopper merupakan tempat penampungan debu atau pembuangan partikel- partikel kotor. Pada satu unit precipitatator terdapat tiga dust hopper, untuk
mengetahui banyaknya debu pada setiap hopper digunakan Sensor Electroda Phone.
Pada bak penampung terdapat sistem pengunci udara air lock yang digerakan oleh motor dan keterpasangannya dilengkapi dengan roda-roda gigi.
Gambar 3.8 : Sistem Airlock
Universitas Sumatera Utara
Penempatan sistem airlock pada gambar 3.8 terdapat pada bak penampungan debu dust hopper dan tempat penampungan akhir abu terbang fly ash bin.
III.2.6. Tempat Penampungan Akhir Abu Terbang Fly Ash Bin
Debu hasil penyaringan pada unit ESP akan ditampung pada Fly ash bin. Udara yang berasal dari pipa kompresor yang masuk ke dalam fly ash bin, akan
dibuang kembali ke udara bebas dengan bantuan fan. Jadi udara di dalam fly ash harus tetap vacuum hampa. Keterpasangan fly ash bin dilengkapi dengan
double screw ash conveyor pada gambar 3.9 untuk membuang debu ke kendaraan pengangkut.
Motor Listrik
Gear Screw
Box Conveyor
Gambar 3.9 : Double Screw Ash Conveyor
III.3. Prinsip Kerja Electrostatic Precipitator
Dalam suatu ESP yang sederhana, tegangan tinggi yang berlawanan positif dan negatif dibebankan pada dua plat atau grid. Grid yang negatif mengisi
partikel-partikel dan grid positif menarik mengumpulkan partikel. Secara berurutan prinsip kerja pada gambar 3.10 dapat dituliskan sebagai
berikut:
Universitas Sumatera Utara
1. Elektroda pada filter gas buang memberi muatan negatif dengan sistem
pembangkitan plasma lucutan pijar korona terhadap partikulat-partikulat debu.
2. Partkel-partikel debu bermuatan negatif tersebut selanjutnya terperangkap
pada lempengan plat yang bermuatan positif. 3.
Dengan getaran mekanik atau goncangan yang dihasilkan martil pemukul plat, partikel-partikel debu tersebut jatuh dan dikumpulkan dalam hopper
pengumpul, dan selanjutnya dibuang diproses lebih jauh lagi.
Gambar 3.10 :Urutan Prinsip Kerja ESP
Pada proses penyaringan debu dengan menggunakan ESP, debu yang melewati plat akan mengalami beberapa tahap multi stage pada gambar 3.11.
Jadi debu yang tidak melekat pada tahap pertama akan melewati tahap selanjutnya.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.11: ESP Multi Stage Dilihat Dari Atas
Fungsi multi stage pada ESP adalah untuk mendapatkan partikel debu sebanyak mungkin.
III.4. Karateristik Output
Karateristik output ESP merupakan merupakan perbandingan antara tegangan dan kerapatan arus. Karateristik tegangan dan arus yang dihasilkan pada
sistem kontrol adalah merupakan kombinasi dari transformator penyearah tegangan tinggi dan precipitator sebagai penyalur tegangan tinggi DC. Debu yang
melewati plat precipitator dapat diumpamakan sebagai partikel pembawa muatan dari plat negatif ke plat positif.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.12 : Karateristik Output ESP
Dari gambar 3.12 diperlihatkan bahwa tegangan output dan kerapatan arus sebagai karateristik, efisiensi pengendapan debu tergantung pada besarnya
perbedaan tegangan pada masing-masing plat precipitator. Dilain pihak, melalui operasi penambahan tegangan output akan menyebabkan timbulnya potensial
medan magnet yang akan menyebabkan timbulnya potensial yang lebih besar pula.
III.5. Efisiensi Electrostatic Precipitator
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi dari kerja precipitator adalah: a.
Jumlah Plat-plat Pengumpul debu Banyaknya jumlah plat dan luas plat pengumpul dapat mempengaruhi
besarnya efisiensi yang diinginkan. Semakin banyak jumlah plat dan luas plat pengumpul, maka semakin besar efisiensi yang didapat.
Universitas Sumatera Utara
b. Kecepatan Gas Buang
Peningkatan aliran kecepatan udara yang dihisap oleh ID Fan dapat mengakibatkan debu tidak terionisasi oleh batang elektroda yang
mengakibatkan debu tidak melekat pada plat pengumpul. c.
Temperatur Perubahan suhu di dalam precipitator dapat mempengaruhi perubahan
efisiensi. Penurunan temperatur di dalam precipitator dapat mengakibatkan debu menjadi lembab dan debu melekat pada plat dan pipa. Untuk mengetahui
temperatur pada precipitator digunakan Thermocouple. d.
Bahan Bakar Pemilihan bahan bakar didalam sistem pembakaran boiler sangatlah penting,
disamping dari aspek ekonomis juga memperhatikan efisiensi yang dihasilkan. Bahan bakar yang digunakan adalah jenis batubara dan cangkang kelapa
sawit. Penggunaan banyaknya bahan bakar tergantung dari beban yang dihasilkan dan kandungan kalori dari bahan bakar batubara.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV ELECTROSTATIC PRECIPITATOR SEBAGAI PENYARING DEBU