Penggunaan Electrostatic Precipitator Sebagai Penanggulangan Polusi Udara Pada Cerobong Gas Buang Boiler (Aplikasi Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH)

(1)

PENGGUNAAN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR

SEBAGAI PENANGGULANGAN POLUSI UDARA PADA

CEROBONG GAS BUANG BOILER

(Aplikasi Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH)

OLEH :

Nim : 035203013

Nama : DEDY ADVENTO PASARIBU

PROGRAM DIPLOMA – IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PENGGUNAAN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR SEBAGAI PENANGGULANGAN POLUSI UDARA PADA CEROBONG GAS

BUANG BOILER

(Aplikasi Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH) Oleh:

035203013

DEDY ADVENTO PASARIBU

Disetujui oleh: Dosen Pembimbing

NIP: 131 273 469 Ir Syahrawardi

Diketahui oleh:

Ketua Program Teknologi Instrumentasi Pabrik FT USU

NIP: 131 459 554 Ir. Nasrul Abdi MT

PROGRAM DIPLOMA – IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PBARIK FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penyusun ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena rahmat dan pertolongan-Nya sehingga dapat menyelesaikan tugas karya akhir sebagai salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan.

Karya akhir ini disusun sebagai hasil riset yang telah dilaksanakan penyusun di Dept. Power Plant PT. Canang Indah-Belawan, baik selama Kerja Praktek (KP) maupun dalam hal pengambilan data.

Dalam karya akhir ini penyusun memaparkan penggunaan Electrostatic Precipitator (ESP) pada gas buang boiler, serta tahap-tahap proses penyaringan debu.

Penyusun menyampaikan rasa terima kasih atas dukungan dan bantuan yang telah diberikan dari berbagai pihak kepada penyusun hingga tugas karya akhir ini dapat selesai, kepada antara lain :

1. Bapak, Mama” selaku orang tua yang telah membesarkan aku, terima kasih atas dukungan moril dan materialnya.

2. Bapak Ir. Nasrul Abdi MT. selaku Ketua Program Teknologi Instrumentasi Pabrik FT USU.

3. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Pembimbing. 4. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane selaku Dosen Wali.

5. Bapak Ir. Samad selaku Manejer Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH.

(4)

6. Bapak Ir. Edy Sutanto selaku Supervisior Maintenance Dept. Power Power Plant PT. CANANG INDAH yang menjadi mentoring dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.

7. Bang Masdianto dan seluruh staf selaku pembimbing lapangan. 8. M. Saleh ST terima kasih atas dukungannya dan diskusinya.

9. Rekan-rekan di IMTIP (02-08), terima kasih banyak atas semua support dan jasa-jasa yang tak pernah terbalas.

10. rekan-rekan angkatan 03’ terima kasih atas masukan dan bantuannya selama kuliah maupun dalam mengerjakan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Karya Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Akhirnya penulis berharap Karya Akhir ini dapat bermafaat bagi semua pihak.

Medan, Desember 2008

(5)

ABSTRAK

Electrostatic Precipitator ( ESP ) adalah suatu perangkat listrik yang berfungsi sebagai alat pengendap atau pemisah debu dari udara yang menggunakan listrik statis. Dengan menggunakan ESP ini jumlah limbah debu yang keluar dari cerobong pembuangan bisa diturunkan hingga 95 – 99,8 %.

ESP digunakan sebagai penyaring debu yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar pada burner. Untuk menghasilkan listrik statis digunakan unit transformator yang masing-masing melayani perangkat alat pada precipitator. Listrik statis yang diperlukan pada proses penyaringan debu diperoleh melalui Conventer AC/DC melalui transformator step up.

Prinsip kerja ESP adalah melewatkan gas kotor melalui kamar-kamar yang berisi tirai-tirai elektroda. Elektroda-elektroda ini diberi tegangan tinggi DC sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan.

Disini dijelaskan sistem pada ESP pada gas buang boiler sebagai penangkap limbah debu.

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK... i

KATA PENGANTAR……….……… ii

DAFTAR ISI... iv

DAFTAR GAMBAR... vii

DAFTAR TABEL... ix

BAB I. PENDAHULUAN... 1

I.1. Latar Belakang……….... 1

I.2. Tujuan Pembahasan………...…. 2

I.3. Batasan Masalah………. 2

I.4 Metode Pembahasan……….... 3

I.5. Sistematika Pembahasan... 4

BAB II. LANDASAN TEORI………..……..……….. 5

II.1. Parameter Pencemar Udara...……… . 5

II.2. Metode Pembersihan Gas Buang Boiler………. 9

II.2.1. Sistem Mekanis Kering………... 9

II.2.1.1. Siklon (Cyclone)………. 9

II.2.1.2. Multi Siklon (Multi Cyclone)………. 10

II.2.2. Sistem Mekanis Basah……….... 11

II.2.2.1. Sistem Hujan Buatan (Scrubber)……… 11

(7)

II.2.3. Sistem Elektrostatik………. 13

II.3. Teori Dasar Listrik………. . 15

II.3.1. Muatan Listrik…... 16

II.3.2. Penghantar Dan Isolator……….. 16

II.3.3. Hukum Coulumb………... 16

II.3.4. Medan Listrik...………. 17

II.3.5 Perbedaan Potensial... 19

II.3.6 Arus Listrik... 19

II.4. Sistem Pembangkitan Plasma Korona (Corona Discharge)... 20

BAB III. ELECTROSTATIC PRECIPITATOR…………....….……….. 22

III.1. Pengertian Electrostatic Precipitator………... 22

III.2. Komponen Unit Electrostatic Precipitator Pada Gas Buang Boiler.... 23

III.2.1. Gas Distribution Wall (GDW)………... 23

III.2.5. Power Supply Tegangan Tinggi……….…………... 24

III.2.2. Kumpulan Plat-plat Pararel………... 25

III.2.2.1. Support Insulator……….. 25

III.2.2.2. Collecting Plate ( Plat-plat Pengumpul Debu)…………. 26

III.2.2.3. Discharge Electrode………. 27

III.2.3. Martil Pemukul Plat……….. 28

III.2.4. Dust Hopper (Bak Penampung)……….... 29

III.2.5. Tempat Penampungan Akhir Debu (Fly Ash Bin)... 29

III.3. Prinsip Kerja Electrostatic Precipitator……….. 30

(8)

III.5. Efisiensi Electrostatic Precipitator…...………. 33

BAB IV. ELECTROSTATIC PRECIPITATOR SEBAGAI PENYARING DEBU PADA GAS BUANG BOILER……... 34

IV.1. Electrostatic Precipitator Pada Unit Power Plant... 34

IV.2. Spesifikasi Peralatan... 36

IV.2.1. Data Teknis Electrostatic Precipitator... 36

IV.2.2. Boiler Combustion (Ruang Pembakaran)... 37

IV.3. Analisa Pengamatan Debu... 37

IV.3.1. Analisa Debu Pada Ruang Pembakaran... 38

IV.3.2. Efisiensi Pada Unit Precipitator... 39

BAB V. PENUTUP... 41

V.1. Kesimpulan... 41

V.2. Saran... 41

DAFTAR PUSTAKA... 42

LAMPIRAN

(9)

DAFTAR GAMBAR

BAB II.

Gambar 2.1. Sistem Siklon (Cyclone)... 10

Gambar 2.2. Sistem Multi Cyclone... 11

Gambar 2.3. Sistem Hujan Buatan (Scrubber)... 12

Gambar 2.4. Sistem Elektroventuri... 13

Gambar 2.5. Pemetaan Medan Listrik Dengan Bantuan Garis Gaya a. Muatan Tidak Sejenis... 17

b. Muatan Sejenis... 17

Gambar 2.6. Diagram V-I Pembangkitan Plasma Lucutan Korona... 20

Gambar 2.7. Proses Pembangkitan Plasma lucutan Pijar Korona Pada Ruang Antar Elektroda... 21

BAB III. Gambar 3.1. Konstruksi ESP... 23

Gambar 3.2. Konstruksi Gas Distribution Wall... 24

Gambar 3.3. Diagram Penyambungan Rectifier... 25

Gambar 3.4. Support Insulator Discharge Electrode... 25

Gambar 3.5. Konstruksi Collecting Plate... 26

Gambar 3.6. Konstruksi Discharge Electrode... 27

Gambar 3.7. Konstruksi Martil Pemukul Collecting Plate... 28

Gambar 3.8. Sistem Airlock... 29

(10)

Gambar 3.10. Urutan Prinsip Kerja ESP... 31 Gambar 3.11. ESP Multi Stage Dilihat Dari Atas... 31 Gambar 3.12. Karateristik Output ESP... 32

BAB IV.

Gambar 4.1. Diagram Proses Penyaringan Gas Buang Boiler

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Parameter Teknologi Penyaringan Partikel Debu... 15 Tabel 4.1. Ukuran Partikel Debu... 38 Tabel 4.2. Unsur Pencemar Udara Dari Pembakaran Batubara... 38

(12)

ABSTRAK

Prinsip kerja ESP adalah melewatkan gas kotor melalui kamar-kamar yang berisi tirai-tirai elektroda. Elektroda-elektroda ini diberi tegangan tinggi DC sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan.

Disini dijelaskan sistem pada ESP pada gas buang boiler sebagai penangkap limbah debu.

(13)

BAB I PENDAHULUAN

I.1. LATAR BELAKANG

Salah satu komponen yang penting dalam proses produksi di Unit Power Plant PT. CANANG INDAH adalah boiler yang merupakan jenis pipa air.

Sebagai pembangkit listrik yang mensuplai seluruh kebutuhan daya listrik di dalam pabrik, unit power plant membutuhkan adanya panas yang digunakan untuk memanaskan air. Panas disuplai dari bagian yang disebut Boiler Combustion, sementara combustion akan membuang gas hasil pembakaran yang mengandung banyak debu. Mengingat bahan bakar yang digunakan adalah batubara dan cangkang kelapa sawit, sisa hasil pembakaran berupa gas asap dibuang ke udara lepas. Hal ini dapat mengakibatkan polusi (pengotoran) udara terhadap lingkungan dengan kadar pencemaran yang tinggi serta dapat membahayakan mahkluk hidup di sekitarnya.

Untuk mengatasi bahaya pencemaran terhadap lingkungan, maka digunakan salah satu sistem penanggulangan kadar pencemaran udara yang dilakukan dengan penyaringan udara hasil pembakaran dari berbagai macam bahan bakar yang menyebabkan debu-debu dari unit Boiler Combustion.

Salah satu sistem pencegahan pengurangan kadar pengotoran udara atau pencemaran udara adalah dengan metode pemanfaatan energi listrik atau yang lebih sering disebut dengan metode ELECTROSTATIC PRECIPITATOR. Menyadari pentingnya precipitator pada unit boiler combustion, maka penulis merasa tertarik membahas tentang “Penggunaan Electrostatic Precipitator

(14)

(ESP) sebagai Penanggulangan Polusi Udara pada Cerobong Gas Buang Boiler ( Aplikasi Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH )” sebagai judul karya akhir.

I.2. TUJUAN PEMBAHASAN

Dalam hal penanggulangan polusi udara yang dihasilkan dari sisa pembakaran yang bersifat fly ash ( abu terbang ) digunakanlah eletrostatic precipitator.

Adapun yang menjadi tujuan penulisan dalam penulisan karya akhir ini adalah :

1. Mengetahui dan memahami prinsip kerja Electrostatic Precipitator (ESP). 2. Mengetahui tahap-tahap pembersihan gas buang boiler.

3. Mengetahui banyaknya abu terbang yang disaring dan emisi yang dibuang ESP.

I.3. BATASAN MASALAH

Agar pembahasan masalah dalam karya akhir ini tidak meluas, penulis membatasi pembahasan karya akhir kepada beberapa hal yaitu :

1. Tidak membahas metode pembersihan gas buang Boiler selain ESP 2. Tidak membahas sistem electrikal secara mendetail.

(15)

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.

(16)

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

(17)

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 (SO2) dan Sulfur

trioksida (SO3), 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.

(18)

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.

(19)

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 (NO2).

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 :

(20)

• 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

(21)

debu yang ditetapkan pemerintah untuk PLTU berbahan bakar batubara sebesar 150 mg/m³.

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.

(22)

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.

(23)

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

(24)

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.

(25)

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

(26)

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.

(27)

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.

(28)

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).

(29)

)

...(

4

1

2 2 1 0

N

r

q

F

πε

=

(1) Dimana :

ε

₀ =Konstanta permitifitas

₂

2 12 0 8,85 10

Nm C x − =

ε

r Jarak antara muatan q1 dan q2

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

(30)

Besar kuat medan listrik pada Electrostatic Precipitator (ESP) : • Kuat Medan pada daerah discharge sebelum ada partikel

) / ....( 301 , 0 1 10 3 1 6

0 V m

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 , 0

R1 = Jari-jari kawat

P = Tekanan (kPa) T = Temperatur (°K)

• Kuat Medan listrik pada daerah discharge setelah ada partikel

2 1 0 2

8 







=

_µ

_ε

w

IR

E

i (3) Dimana, :

w = Jarak antar kawat (m)

ε = Permetifitas udara (8,85x10−12) C²/Nm² μi = Mobilitas gas ion (m²/meter-detik)

E v

(31)

II.3.5. Perbedaan Potensial

• Tegangan Kritis Korona

Merupakan tegangan kritis yang dibutuhkan untuk membangkitkan korona.

)

...(

1

1 2 0 0 0

kV

R

n

R

E

V

=

₍₄₎

Dimana, : R₀ = Jari-jari korona (R₁+0,02 R₁)

R = Jarak kawat-plat (m)

• Tegangan Aplikasi

Merupakan tegangan pada ESP sehingga dapat beroperasi.

)

....(

2

₁ 2 1 2 0 0 0

kV

R

E

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

₀ 1 2 2 2

V

R

n

R

V

I

=

µ

−

₍₆₎

μi = Mobilitas gas ion (m²/meter-detik)

E v

(32)

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,

(33)

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.

(34)

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.

(35)

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

(36)

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 AC/DC 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).

(37)

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.

(38)

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).

(39)

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.

(40)

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

(41)

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.

(42)

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:

(43)

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.

(44)

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.

(45)

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.

(46)

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.

(47)

BAB IV

ELECTROSTATIC PRECIPITATOR SEBAGAI PENYARING DEBU PADA GAS BUANG BOILER

Pada unit Power Plant PT.CANANG INDAH yang mensuplai daya listrik sebesar 2 x 7 MW terdapat dua unit precipitator yang berfungsi sebagai penyaring limbah debu pada gas buang boiler.

IV.1 Electrostatic Precipitator Pada Unit Power Plant

Pada unit power plant, aplikasi electrostatic precipitator digunakan sebagai penyaring gas buang boiler.

ESP

Air Locker Gas buang

boiler

Dust Hoppers

(48)

Keterangan Gambar :

• ID Fan berfungsi menghisap gas buang boiler, agar masuk ke sistem precipitator. Pada Fly ash bin, ID fan berfungsi memvakumkan udara yang terdapat di dalamnya.

• Compresor berfungsi mensulplai udara ke pipa-pipa agar abu tebang dari hopper dialirkan ke tempat penampungan akhir debu.

• Air Regulator berfungsi mengatur tekanan udara yang berasal dari compresor. • Pressure Gauge berfungsi mengetahui tekanan udara pada pipa aliran udara

compresor.

• Electric Heater berfungsi sebagai pemanas udara untuk dialirkan ke Fly ash bin.

• Fly Ash Bin berfungsi sebagai tempat penampungan akhir debu. • Filter berfungsi menyaring debu.

• Chimney merupakan cerobong pembuangan gas buang boiler.

Secara berurutan proses penyaringan gas buang boiler pada gambar 4.1 dapat dituliskan sebagai berikut :

a. Gas buang boiler hasil pembakaran sebelum diemisikan ke udara bebas mengalami proses penyaringan pada unit precipitator.

b. Abu terbang hasil penyaringan ditampung pada bak penampung (dust hopper).

c. Melalui sistem air lock, abu dialirkan pada pipa-pipa udara yang berasal dari kompresor untuk ditampung pada penampungan akhir abu terbang (fly ash bin).

(49)

d. Gas buang yang berupa udara bersih, diemisikan ke udara bebas melalui chimney (cerobong pembuangan).

IV.2. Spesifikasi Peralatan

IV.2.1. Data Teknis Electrostatic Precipitator

Pabrik Pembuat : Tianjie Group China. Tipe Precipitator : Dry, Horizontal

Jumlah : 2 unit untuk melayani 2 boiler

Temperatur Gas : 480 °C

Tipe Elektroda : Mild steel equal to YSC 36-3

Kapasitas ESP : 160.000 m³/h

Tegangan Elektroda : 72 kV DC

Arus Elektroda : 0,3 A

Dimensi Ruang ESP

− Tinggi (total) : 27,47 m

− Lebar : 12,20 m

− Panjang : 17,12 m − Jarak kawat – plat : 0,25 m − Jarak plat – plat : 0,5 m − Jarak kawat – kawat : 1 m

(50)

Pada Electrostatic Precipitator terdiri dari beberapa bagian dan alat pendukung, yakni :

a. Casing (rumah) terbuat dari bahan mild steel (baja lunak)

b. Penutup luar tahan air terbuat dari mild steel, dengan tebal plat 4 mm dan tebal penahan panas 100 mm.

c. Dasar hoppers dengan kekerasan dari mild steel dengan tebal plat 5 mm dan pelapis panas 150 mm.

d. Motor listrik sebanyak 6 buah untuk menggerakan poros hammer, dimana pada 1 poros ada 28 buah hammer yang terpasang.

IV.2.2. Ruang Pembakaran (Boiler Combustion)

Tipe : Chain grate

Jumlah : 2 (dua) unit

Bahan bakar utama : Batubara

Kapasitas bahan bakar : 80 ton/hari untuk 1 unit boiler Temperatur pembakaran : 400-600 °C

IV.3. Analisa Pengamatan Debu

Untuk memprediksi besarnya polutan yang dikeluarkan oleh cerobong, ada beberapa parameter yang saling mempengaruhi. Parameter ini besarnya bisa diambil dari data sekunder yang didapat dari literatur atau dari sumber lain serta diambil dari data primer dengan pengukuran dan perhitungan secara langsung.

Dalam analisis ukuran partikel debu dari abu yang dihasilkan dari unit pembakaran batubara dapat dilihat pada tabel 4.1.

(51)

Tabel 4.1 : Ukuran Partikel Debu

Ukuran Pertikel (µc) Analisa dengan berat (%) < 10

10-20 20-30 30-40 > 40

41 20 14 10 15

Tabel analisa unsur yang terkandung di dalam polusi udara yang disebabkan oleh pembakaran bahan bakar padat pada unit boiler combustion, dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 : Unsur Pencemar Udara Dari Pembakaran Batubara

Bahan Bakar Analisa dengan berat (%)

Batubara Carbon (COx) Nitrogen (NOx) Sulfur (SOx) Debu

80 5,5 1,5 8,1

Hal ini dapat diketahui dari pengambilan sample bahan bakar, sehingga unsur yang terkandung dalam batubara dapat diketahui.

IV.3.1. Analisa Debu Pada Ruang Pembakaran (Boiler Combustion)

Analisa debu yang dihasilkan 1 (satu) unit ruang pembakaran akibat pembakaran batubara adalah :

80 ton/hari = 925.925,93 mg/det

(52)

Sebanyak 10 % dari debu yang dihasilkan tersebut akan mengendap secara alami dalam tungku pembakaran berupa abu dasar (bottom ash) yang akan langsung diangkut ke tempat penampungan, sedangkan sisanya sebanyak 90 % berupa abu terbang (fly ash).

Abu dasar (bottom ash) = 75.000 mg/det x 10 % = 7.500 mg/det

Abu terbang (fly ash) = 75.000 mg/det x 90 % = 67.500 mg/det

IV.3.2. Efisiensi Pada Unit Precipitator

Efisiensi yang dihasilkan 1 (satu) unit ESP sebesar 99,5 %, maka abu terbang yang diemisikan ke udara bebas adalah :

Abu yang tertangkap ESP = 67.500 mg/det x 99,5 % = 67.162,5 mg/det

= 5,8 ton/hari

Abu yang diemisikan = 67.500 mg/det x 0,5 % = 337,5 mg/det

= 0,02916 ton/hari

Karena Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH menggunakan 2 (dua) unit ESP, maka :

Total abu pada Fly ash bin = 5,8 ton/hari x 2 = 11,6 ton/hari

(53)

Total abu yang diemisikan = 0,02916 ton/hari x 2 = 0,05832 ton/hari = 675 mg/det

Laju emisi debu = 675 mg/det 44,44 m³/det

(54)

BAB V PENUTUP

V.1. Kesimpulan

Dalam penulisan Karya Akhir ini kesimpulan yang dapat diambil oleh penulis ada beberapa hal, yaitu :

1. Faktor yang digunakan dalam pemilihan teknlogi penyaringan gas buang boiler dengan menggunakan Electrostatic Precipitator (ESP) adalah:

a. Ukuran partikel debu terkecil yang didapat yaitu < 2 μC. b. Efisiensi yang didapat besar.

c. Kapasitas yang besar dalam menyaring debu.

2. Debu yang melewati plat precipitator diasumsikan sebagai partikel pembawa muatan dan sebagai resistansi.

3. Emisi abu ESP 99,5 % sebesar 15,19 mg/m³ telah memenuhi baku mutu emisi yang ditetapkan peraturan pemerintah tentang baku mutu emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara sebesar 150 mg/m³.

V.2. Saran

1. Melakukan inspeksi dan perawatan berkala terhadap sistem-sistem yang terdapat pada ESP dapat menjaga efiisiensi sebesar 99,5 %.

2. Monitoring atau pemantauan terhadap kadar polusi udara di sekitar wilayah pabrik penting dilakukan. Hal ini berguna untuk mengetahui seberapa besar dampak kegiatan industri dalam menimbulkan polusi udara.

(55)

DAFTAR PUSTAKA

1. DEPDIKNAS, “ Electronic Devices”, Politeknik USU.

2. John R Reitz, “ Dasar Teori Listrik – Magnet” Edisi ketiga, Penerbit ITB Bandung.

3. Vincent Cavasano, “Industrial Air Pollution Engineering” , McGraw-Hill Publications CO, Newyork.

4. Advanced Air Polution Control Controlling Particulate Emissions With ESP.

Artikel Internet

(http://ceenve3.civeng.calpoly.edu/cota/ESP_diagram.gif) 5. Apparatus and Method For Filtering Voltage For an ESP.

) 6. Dry ESP.

(http://www.beth-filter.de/usa/p03_beth_dry_electrostatic_precipitator.htm) 7. Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya Terhadap Kesehatan.

8. Pembangkitan Plasma Lucutan pijar Korona menggunakan sumber Tegangan Tinggi DC

(http://www.undip.ac.id/index.pdf) 9. Static Electricity.

(1)

Pada Electrostatic Precipitator terdiri dari beberapa bagian dan alat pendukung, yakni :

a. Casing (rumah) terbuat dari bahan mild steel (baja lunak)

b. Penutup luar tahan air terbuat dari mild steel, dengan tebal plat 4 mm dan tebal penahan panas 100 mm.

c. Dasar hoppers dengan kekerasan dari mild steel dengan tebal plat 5 mm dan pelapis panas 150 mm.

d. Motor listrik sebanyak 6 buah untuk menggerakan poros hammer, dimana pada 1 poros ada 28 buah hammer yang terpasang.

IV.2.2. Ruang Pembakaran (Boiler Combustion)

Tipe : Chain grate

Jumlah : 2 (dua) unit

Bahan bakar utama : Batubara

Kapasitas bahan bakar : 80 ton/hari untuk 1 unit boiler Temperatur pembakaran : 400-600 °C

IV.3. Analisa Pengamatan Debu

Dalam analisis ukuran partikel debu dari abu yang dihasilkan dari unit pembakaran batubara dapat dilihat pada tabel 4.1.

(2)

Tabel 4.1 : Ukuran Partikel Debu

Ukuran Pertikel (µc) Analisa dengan berat (%) < 10

10-20 20-30 30-40 > 40

41 20 14 10 15

Tabel analisa unsur yang terkandung di dalam polusi udara yang disebabkan oleh pembakaran bahan bakar padat pada unit boiler combustion, dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 : Unsur Pencemar Udara Dari Pembakaran Batubara Bahan Bakar Analisa dengan berat (%)

Batubara Carbon (COx) Nitrogen (NOx) Sulfur (SOx) Debu

80 5,5 1,5 8,1

Hal ini dapat diketahui dari pengambilan sample bahan bakar, sehingga unsur yang terkandung dalam batubara dapat diketahui.

IV.3.1. Analisa Debu Pada Ruang Pembakaran (Boiler Combustion)

Analisa debu yang dihasilkan 1 (satu) unit ruang pembakaran akibat pembakaran batubara adalah :

80 ton/hari = 925.925,93 mg/det

(3)

Abu dasar (bottom ash) = 75.000 mg/det x 10 % = 7.500 mg/det

Abu terbang (fly ash) = 75.000 mg/det x 90 % = 67.500 mg/det

IV.3.2. Efisiensi Pada Unit Precipitator

Efisiensi yang dihasilkan 1 (satu) unit ESP sebesar 99,5 %, maka abu terbang yang diemisikan ke udara bebas adalah :

Abu yang tertangkap ESP = 67.500 mg/det x 99,5 % = 67.162,5 mg/det

= 5,8 ton/hari

Abu yang diemisikan = 67.500 mg/det x 0,5 % = 337,5 mg/det

= 0,02916 ton/hari

Karena Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH menggunakan 2 (dua) unit ESP, maka :

Total abu pada Fly ash bin = 5,8 ton/hari x 2 = 11,6 ton/hari

(4)

Total abu yang diemisikan = 0,02916 ton/hari x 2 = 0,05832 ton/hari = 675 mg/det

Laju emisi debu = 675 mg/det 44,44 m³/det

(5)

BAB V PENUTUP

V.1. Kesimpulan

Dalam penulisan Karya Akhir ini kesimpulan yang dapat diambil oleh penulis ada beberapa hal, yaitu :

1. Faktor yang digunakan dalam pemilihan teknlogi penyaringan gas buang boiler dengan menggunakan Electrostatic Precipitator (ESP) adalah:

a. Ukuran partikel debu terkecil yang didapat yaitu < 2 μC. b. Efisiensi yang didapat besar.

c. Kapasitas yang besar dalam menyaring debu.

2. Debu yang melewati plat precipitator diasumsikan sebagai partikel pembawa muatan dan sebagai resistansi.

3. Emisi abu ESP 99,5 % sebesar 15,19 mg/m³ telah memenuhi baku mutu emisi yang ditetapkan peraturan pemerintah tentang baku mutu emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara sebesar 150 mg/m³.

V.2. Saran

1. Melakukan inspeksi dan perawatan berkala terhadap sistem-sistem yang terdapat pada ESP dapat menjaga efiisiensi sebesar 99,5 %.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

1. DEPDIKNAS, “ Electronic Devices”, Politeknik USU.

2. John R Reitz, “ Dasar Teori Listrik – Magnet” Edisi ketiga, Penerbit ITB Bandung.

3. Vincent Cavasano, “Industrial Air Pollution Engineering” , McGraw-Hill Publications CO, Newyork.

4. Advanced Air Polution Control Controlling Particulate Emissions With ESP. Artikel Internet

(http://ceenve3.civeng.calpoly.edu/cota/ESP_diagram.gif) 5. Apparatus and Method For Filtering Voltage For an ESP.

) 6. Dry ESP.

(http://www.beth-filter.de/usa/p03_beth_dry_electrostatic_precipitator.htm) 7. Parameter Pencemar Udara dan Dampaknya Terhadap Kesehatan.

8. Pembangkitan Plasma Lucutan pijar Korona menggunakan sumber Tegangan Tinggi DC

(http://www.undip.ac.id/index.pdf) 9. Static Electricity.

Penggunaan Electrostatic Precipitator Sebagai Penanggulangan Polusi Udara Pada Cerobong Gas Buang Boiler (Aplikasi Dept. Power Plant PT. CANANG INDAH)