Esp.docx

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Untuk sebuah recovery boiler dengan kapasitas yang sangat besar seperti yang terdapat pada sebuah perusahaan pembuatan kertas, berkapasitas 1080 ton uap/jam membutuhkan bahan bakar dalam jumlah besar. Jumlah emisi bahan bakar berupa gas buang dan partikulat hasil pembakaran yang ditimbulkan oleh industri merupakan hal penting yang perlu diperhatikan oleh perusahaan. Perlu sebuah penanganan untuk mengatasi ekses dari hasil pembakaran ini. Komponen pencemar udara yang paling berpengaruh adalah Karbon Monoksida (CO), Nitrogen Oksida(NOx), Sulfur Oksida (SOx), Hidrokarbon (HC) dan Particulate Matter (PM). Bahan bakar recovery boiler menggunakan black liquar, yang merupakan hasil sampingan dari pengolahan kayu pada industri kertas. Hasil pembakaran black liquar pada tahap pyrolisis menghasilkan gas buang berupa H2, CO, CH4, gas TRS (Total Reduced Sulphur), CO2, H2O dan sejumlah karbonat. Selain itu juga menghasilkan emisi berupa partikulat Natrium Karbonat (Na2CO3) dan Natrium Sulfat (Na2SO4) yang merupakan emisi utama dari sebuah recovery boiler modern. Partikulat hasil pembakaran black liquar tidak dapat langsung dibuang keudara bebas, melainkan ditangkap oleh unit Electrostatic Presipitator (ESP). ESP adalah salah satu alternatif penangkap debu dengan effisiensi tinggi (mencapai diatas 90%) dan rentang partikel yang didapat cukup besar. Cara kerja ESP pada dasarnya melewatkan gas buang pembakaran black liquor pada ruang yang berisi plat-plat elektroda (plat pengumpul), 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

batang-batang elektroda akan terinduksi oleh muatan negatif. Butiran-butiran debu yang bermuatan negatif akan tertarik oleh plat-plat pengumpul yang bermuatan positif. Kemudian pelat-pelat pengumpul digetarkan melalui pemukulan untuk merontokan partikulat yang menempel yang selanjutnya disedot oleh blower. 1.2 Tujuan Tujuan dilakukan penelitian terhadap pencemaran udara adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui berapa besar emisi gas buang yang dihasilkan sebuah recovery boiler 2. Rekayasa penggunaan electrostatic precipitator (ESP) sehingga emisi gas buang dan partikulat dapat dikurangi. 3. Memberika innformasi mengenai jenis polutan yag dihasilkan pembakaran pada boiler dan bagaimana cara pencegahannya

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Parameter Pencemar Udara Selama ini teknologi pengolahan limbah kurang mendapatkan perhatian serius dari pemerintah. Padahal, tidak sedikit permasalahan limbah cair maupun gas terbentur pada permasalahan penggunaan teknologi. Dengan semakin berkembangnya perindustrian, sudah selayaknya pemilihan serta penggunaan teknologi yang tepat dalam mengatasi masalah limbah segera diterapkan. Parameter pencemar udara yang dihasilkan dari ruang pembakaran pada boiler adalah: 1. 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 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 Desulfurisasi). 2. 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 domestic 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.

3. 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, 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. 4. Partikel Debu a. Sifat Fisik

Pada dasarnya sisa pembakaran dari gas buang boiler yang bersifat debu dibedakan menjadi dua jenis, yaitu: 

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 relative 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 batubara yang tidak sempurna sehingga terbentuk aerosol kompleks dari butir-butiran. Dibandingkan dengan pembakaraan batubara, 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. Jadi untuk menekan emisi debu digunakan Electrostatic Precipitator (ESP).

2.3 Electrostatic Precipitator (ESP) ElectroStatic Precipitator (ESP) adalah salah satu alternatif penangkap debu dengan effisiensi tinggi (mencapai diatas 90%) dan rentang partikel yang didapat cukup besar. Dengan menggunakan electro static precipitator (ESP) ini, jumlah limbah debu yang keluar dari cerobong diharapkan hanya sekitar 0,16 % (efektifitas penangkapan debu mencapai 99,84%), ukuran partikel debu terkecil yang diperoleh < 2 µC. Hasil pembakaran di ruang bakar tersebut mengandung banyak debu dan debu akan terbawa bersama gas buang menuju cerobong. Sebelum gas buang tersebut keluar melalui cerobong, maka gas buang tersebut akan melewati kisi-kisi suatu sistem electrostatic precipitator (ESP).

Gambar 2.1. Sistem elektrostatic presipitator (sumber : www.flowvision-energy.com)

Gambar 2.2. Bagian-bagian dari electrostatic precipitator (sumber: http://www.endress.com)  Cara kerja dari electro staticprecipitator (ESP) adalah 1) melewatkan gas buang (flue gas) melalui suatu medan listrik yang terbentuk antara discharge electrode dengan plat pengumpul, flue gas yang mengandung butiran

debu pada awalnya bermuatan netral dan pada saat melewati medan listrik, partikel debu tersebut akan terionisasi sehingga partikel debu tersebut menjadi bermuatan negatif (-). 2) Partikel debu yang sekarang bermuatan negatif (-) kemudian menempel pada pelatpelat pengumpul (collector plate), lihat gambar 3.4.Debu yang dikumpulkan di pelat pengumpuldipindahkan kembali secara periodik dari pelat pengumpulmelalui suatu getaran (rapping). Debu ini kemudian jatuh ke bak penampung (ash hopper), lihat gambar 1 dan 2, dan ditransport (dipindahkan) ke flyash silo dengan cara di vakum atau dihembuskan.  Proses Pembentukan Medan Listrik 1) Terdapat dua jenis elektroda, yaitu discharge electrode yang bermuatan negatif dan plat pengumpul bermuatan positif. 2) Discharge electrode diletakkan diantara plat pengumpul pada jarak tertentu. (3) 3) Discharge electrode diberi listrik arus searah (DC) dengan muatan minus (lihat gambar 4), pada level tegangan antara 55 – 75 KvDC (sumber listrik awalnya adalah 380 volt AC, kemudian dinaikkan oleh transformer menjadi sekitar 55 – 75 Kv dan dirubah menjadi listrik DC oleh rectifier, diambil hanya potensial negatifnya saja. 4) Plat pengumpul ditanahkan (di-grounding) agar bermuatan positif. 5) Dengan demikian, pada saat discharge electrode diberi arus DC maka medan listrik terbentuk pada ruang yang berisi tirai-tirai elektroda tersebut dan partikel-partikel debu akan tertarik pada pelatpelat tersebut. Gas bersih akan terus bergerak ke cerobong asap.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Pengumpulan Data awal Bahan Bakar Data awal yang digunakan pada penelitian ini diambil langsung pada unit ESP yang ada di salah satu recovery boiler pada sebuah perusahaan kertas.