Pendahuluan Landasan Teori Electrostatic Precipitator ESP Sebagai Penyaring Debu Pada Gas Buang Boiler Penutup ELECTROSTATIC PRECIPITATOR

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