BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Perpindahan debu dari transfer point Perpindahan debu di sekitar conveyor sangat di pengaruhi oleh tiga faktor, dengan hubungan sebagai berikut : 1. Perpindahan debu akan tinggi pada saat banyaknya kandungan atau volume ukuran material yang kecil/halus 2. Perpindahan debu menjadi tinggi saat kecepatan aliran udara yang membawa debu juga tinggi 3. Perpindahan debu akan tinggi saat daya ikatan antar material rendah Secara ideal kaitannya di hubungkan sebagai berikut : Perpindahan debu tinggi Daya ikat antar & & Aliran udara tinggi Ukuran material kecil/halus material rendah Penjelasannya sebagai berikut Proses perpindahan debu menunjukan hubungan erat antara udara dan material. Semakin banyak kontak dengan udara, semakin besar pula potensi pembentukan debu. Didalam transfer point, material yang baru Sumber : Wet dust Fundamental terlepas dari head pulley conveyor, gerakan jatuh Spraying System.co material akan menghisap udara sekitar dan udara mengalir bersama material, Adanya ruang udara membuat partikel berukuran kecil menjadi lebih mudah kering dan terlepas dari ikatan dengan material besar. Udara kemudian terdorong dengan kecepatan cukup tinggi dengan membawa partikel kecil. Apabila kondisi material basah atau kelembaban tinggi, material halus tidak mudah lepas. 8
Saat terlepas dari head pulley material besar akan cepat jatuh, material yang halus akan melayang dalam ruang transfer point, tetap diatas aliran material dan sangat mudah berpindah terbawa oleh udara Udara terhisap (Induced Air) Udara yang dipindahkan Pada saat terjadi benturan pada belt dibawahnya, beberapa material akan pecah dan pembentukan partikel atau material halus akan bertambah. Benturan ini juga akan menimbulkan tiupan udara sehingga meningkatkan kecepatan aliran udara dan meningkatkan terjadinya perpindahan debu. Aliran udara juga di pengaruhi oleh adanya tambahan dari peralatan lain. Beberapa conveyor terhubung dengan unit pemecah atau crusher. akibat putaran rotor pemecah atau crusher, maka akan terjadi produksi udara yang cukup tinggi, kondisi ini akan mempercepat perpindahan debu keluar dari transfer point. Dengan demikian dapat di simpulkan debu berpindah karena penambahan volume udara dan peningkatan kecepatan udara dalam ruang transfer point, sehingga akan meniup partikel-partikel kecil keluar dari ruang transfer point. Dari keterangan diatas dan kondisi lapangan, dapat diamati bahwa faktorfaktor yang menentukan penyebaran debu dari belt conveyor adalah kecepatan aliran udara, ukuran partikel dan ikatan antar material. 2.2 Sistem Solusi Berdasarkan methodenya, terdapat beberapa cara mengurangi volume debu, seperti penggunaan metode dust Collector yaitu mengumpulkan debu pada tempat tertentu, penggunaan dust Supression atau menyemprotkan cairan pada material yang diangkut dan penerapan system containtment yaitu memberikan ruang dengan penyekatan yang optimal agar debu tidak berpindah ketempat lain, juga 9
mengurangi kecepatan aliran udara agar memperlambat dan memperkecil perpindahan ke area lain. Pengendalian debu antara lain : 1. Sistem Containtment : Membatasi pergerakan debu dengan memberikan ruang dan penyekatan yang optimal, agar debu dapat berkumpul dalam satu lokasi, kemudian menjenuhkan debu agar dapat jatuh kembali kedalam aliran material, juga mengurangi kecepatan aliran udara sehingga memperkecil perpindahan debu ke area lain. 2. Sistem Collector : Sistem Collector berfokus pada pengurangan kecepatan aliran dari ruang transfer point. Umumnya menggunakan media saringan udara untuk menyaring debu. Pada volume debu yang tinggi, debu perlu di hisap, di saring, kemudian di jatuhkan kembali pada conveyor. Sangat kuat dugaan bahwa tekanan di dalam ruang transfer point akan meningkat saat material jatuh pada belt, peningkatan Sistem aktif dust collector, tekanan ini akan mengakibatkan peningkatan kecepatan debu di hisap, disaring dan aliran udara, sehingga pengurangan tekanan ruang transfer dihembuskan kembali ke point merupakan salah satu hal penting dalam dalam conveyor pengurangan debu. Sistem pasif dust collector, tekanan dari transfer point akan menggelembungkan saringan, debu tertahan pada saringan, udara bersih keluar, kecepatan udara dalam transfer point akan berkurang, Material yang menempel akan jatuh saat proses mengembang-mengempis. 10
3. Sistem Supression : Sistem Supression adalah menambah cairan pada material. Material yang di gunakan bisa menggunakan air, cairan pengikat (surfactant) atau foam. Berdasarkan tujuannya, supression dibagi dalam tiga cara yaitu; menangkap (capturing), mencegah (prevention), dan membatasi (barrier) A. Prevention Menyemprot material dengan butiran air yang besar, yang bertujuan untuk meningkatkan ikatan material agar mencegah debu berpindah. Diperlukan debit aliran air yang tinggi dengan tekanan yang rendah, partikel air yang dibentuk berukuran 200-1200 µm bisa menggunakan air, foam atau material pengikat lainnya. B. Capturing Menyemprotkan partikel air yang seukuran dengan partikel debu pada udara sekitar material. Hal ini diperlukan, karena ukuran yang sama dapat melayang mengikuti pergerakan debu. Untuk aplikasi ini, diperlukan tekanan tinggi umumnya dengan debit air yang rendah, partikel air yang dibentuk berukuran 20-200 µm. C. Barrier Penyemprotan air dengan tujuan menghalangi pergerakan aliran debu. Bisa menggunakan tekanan rendah ataupun tekanan tinggi, dengan range ukuran partikel 20-1200 µm. 11
2.3 Penerapan Sistem Containment & Supression pada Transfer Point. Sistem Containtment & Supression terbukti dapat menurunkan secara signifikan kadar debu di sekitar transfer point. Metode yang diterapkan adalah gabungan dari metode yang telah di kembangkan oleh Martin Engineering USA dan Spraying System.Co USA yang telah berpengalaman dalam menangani masalah debu, referensi juga didapat dari beberapa pengalaman saat menangani permasalahan debu. Umumnya sistem supression menjadi pilihan karena mengutamakan pengikatan debu, sehingga dapat mengurangi proses pembentukan debu dan menangkap debu yang sudah terbentuk, berikut landasan teori yang mendasari perancangannya Metodanya menggunakan konsep sebagai berikut : a. Debu perlu di kendalikan terlebih dahulu; dengan cara di beri ruang yang cukup, di sekat, diarahkan dan diperlambat kecepatan aliran udara yang menyertainya. Caranya dengan rekayasa pembesaran ruang transfer-point, pemasangan sistem penyekat transfer-point, dan pemasangan tirai perlambatan laju debu. b. Sistem supression kemudian diarahkan pada debu yang sudah lambat kecepatan alirannya. Sistem dust suppression yang dipilih adalah Suppression - Capturing, yaitu pembentukan partikel air yang halus yang bertujuan menangkap partikel-partikel debu supaya menjadi berat dan jatuh kembali ke aliran conveyor. Dengan penggabungan sistem diatas, dapat mengurangi penyebaran debu yang keluar dari conveyor 12
2.3.1 Karakter Debu Untuk mendapatkan sistem solusi yang optimal, terlebih dahulu harus memahami karakter debu yang akan di tangani. Untuk skripsi ini, pokok pembahasan adalah mengenai penanganan debu batubara. Secara umum karakter debu batubara sebagai berikut : 1. Umumnya berukuran 1 s/d 100 micron. (Sumber : Wet Dust Fundamental by Spraying System.co) 2. Partikel debu berpotensi lepas dari material induknya pada kecepatan angkat berkisar 1 s/d 1,25 m/detik atau 200 250 fpm, artinya udara diatas material yang bergerak pada kecepatan tersebut, dapat melepas ikatan dan mengangkat debu dari permukaan material dan membawanya. (Martin Foundation fourth Edition, page 94) 3. Partikel debu yang beterbangan di udara terbuka ataupun didalam ruangan, akan lebih mudah ber-interaksi dengan partikel air yang ukurannya sama. Apabila terdapat perbedaan ukuran partikel, maka partikel kecil tidak mengikat tetapi akan melewati partikel besar dan mengikuti aliran udaranya. 4. Kondisi volume debu batu bara yang di produksi sangat bervariasi, karena tergantung dari berbagai macam variable seperti : variasi ukuran dalam satu tumpukan, jenis dan sifat batubara, suhu material, suhu lingkungan, kelembaban material, kelembaban lingkungan, proses pengolahan, proses pengangkutan, dll. 13
Volume debu batubara sulit di prediksi karena berdasarkan pengamatan, ditemukan kondisi-kondisi sebagai berikut : - Batubara di area Thiess Satui, sulit untuk menaikan kelembaban batubara agar menghindari terbentuknya debu, karakter batubara disini sulit berikatan dengan air. - Sebagian besar batubara di sekitar Muara Enim, dan di sekitar Melak Kalimantan Timur memiliki kelembaban hingga lebih dari 50% sejak keluar dari tanah. - Batubara di area CPP - KPC, mengandung clay atau tanah liat yang cukup tinggi, sehingga cenderung menggumpal. - Batubara di area Tabang Kalimantan Timur, mudah hancur dan banyak menghasilkan debu - dll. Debu Batubara di sekitar Tabang Kalimantan Timur Dengan demikian, untuk mengangkut batubara pada kondisi kapasitas dan kecepatan conveyor yang sama, dapat menghasilkan kondisi debu yang berbeda. Kondisi ini membuat volume debu baru dapat di perkirakan setelah terlihat efeknya. 2.3.2 Transfer Point Transfer point merupakan area yang perlu mendapat perhatian khusus, karena banyak permasalahan conveyor yang berawal di area ini. Misstracking atau belt keluar dari jalurnya, cacat di permukaan belt, dll, dapat menjadi potensi penghasil debu. 14
Bagian-bagian transfer point adalah sebagai berikut : 1 2 4 Keterangan : 1. Skirt board 2. Rubber Curtain 3. Belt Support 4. Head Chute 3 Hal yang penting dalam mengendalikan debu di transfer point adalah mengendalikan aliran udara, aliran udara besar berpotensi memindahkan debu yang besar. Agar pengendalian aliran udara/debu pada transfer point conveyor menjadi optimal, diperlukan kondisi sebagai berikut : 1. Seminimal mungkin memperkecil kemungkinan udara untuk masuk ke transfer point, 2. Meningkatkan kualitas penyekatan ruangan transfer point, jangan sampai debu keluar dari sisi kiri, kanan, depan dan belakang 3. Memperlambat kecepatan aliran, dengan memberikan ruang yang cukup agar dapat kecepatan aliran udara kurang dari 1 m/detik 4. Mengurangi potensi terjadinya pembentukan material halus akibat benturan karena jatuh dari ketinggian, misalnya dengan memberikan media penabrakan material sejak awal untuk mengurangi kecepatan aliran material, sehingga bisa dihindari impact besar pada belt dibawahnya. 5. Umumnya hembusan udara ke bagian belakang conveyor cukup besar dan tidak dapat di tahan oleh satu lapis karet penyekatan, sehingga diperlukan ruang khusus berupa tail box. 15
Perpindahan material dari conveyor sebelumnya atau crusher akan mengakibatkan kondisi yang berbeda-beda pada transfer point, tergantung dari konfigurasi lay-out conveyor, ketinggian jatuh, karakter dan dimensi material. Dengan kondisi diatas, agar solusi bisa lebih tepat diperlukan sebagai berikut : - Data ukuran dari ruang penyekatan atau skirt board yang sudah terpasang - Pengukuran kecepatan aliran udara dari saluran keluar, karena penting untuk menjaga kecepatan udara di bawah kecepatan 1 m/s atau 200 fpm, agar partikel halus tidak terangkat dan terbawa aliran udara. - Memahami aliran process material karena beberapa kondisi penanganan debu ada yang mengijinkan penyemprotan air, tapi ada juga yang melarang penambahan air 2.4 Persamaan Umum 1 Debit Aliran udara. Dalam pengendalian debu diperlukan estimasi debit aliran udara (Q) yang berkaitan erat dengan volume debu, rumusan sbb : Q = Va x A Anemometer Q = Debit aliran udara (m3/s) Va = Kecepatan aliran udara ( m/s) A = Luas penampang (m2) A Va 16
2 Dimensi Skirtboard. Ukuran skirt board atau ruang transfer point perlu dihitungkan untuk mencegah dan mengurangi terbentuknya debu dapat dikurangi, rumusannya sebagai berikut : 3 Dimensi Partikel Air Mengacu pada ukuran partikel debu seperti yang di tampilkan dalam uraian di atas, maka ukuran air yang di bentuk harus mempunyai ukuran yang sama. Dimensi partikel cairan dicapai dengan memilih type nozel dan tekanan yang sesuai, sebagai contoh dapat dilihat pada tabel Pemilihan nozzle. Tabel Pemilihan Nozzle Type nozle 17
2.5 Volume Air Untuk area power plant metode Dust Supression yang lebih diinginkan adalah kabut air atau Fog System yang memerlukan air lebih sedikit dibanding dengan spray system, pada area power plant tidak diinginkan penambahan air yang terlalu banyak, karena semakin tinggi akan menambah biaya pengunaan bahan bakar. Sehingga semakin kecil konsumsi air, maka tambahan biaya produksi semakin rendah. Berikut tabel perbandingan antara penambahan air dan efek kenaikan kelembaban batubara. Hal lain yang harus dipertimbangkan adalah efek dari penambahan air, dibeberapa tempat yang memiliki kelembaban yang tinggi, dust supression fogging dapat menambah kelembaban udara, sehingga akan lebih banyak uap air yang menjadi hujan, sehingga conveyor menjadi terlalu basah yang mengakibatkan misstracking. Karena kondisi produksi debu dari setiap lokasi berbeda-beda, maka berdasarkan pengalaman membuat sistem supression di beberapa tempat seperti; PT Freeport, Indominco dan Bara Karya Pratama, penulis mendapat bilangan empiris bahwa pada sistem fogging, setiap 1 (satu) liter air yang dirubah menjadi partikel (atomizing) akan mampu menangkap potensi debu dari setiap 20 ton total material yang diangkut. 18
Potensi debu dari masing-masing tambang atau industri pengguna batu bara dapat berbeda-beda, tergantung dari distribusi materialnya, seperti contoh tabel di bawah ini : Distribusi material di PT Bukit Asam. Distribusi batubara di PT Pendopo Energi Dengan demikian dapat diilustrasikan sebagai berikut, untuk kapasitas 2500 Ton per jam potensi debu diperkirakan : 2,45% x 2500 Tph = 61,25 tph. Air yang diperlukan untuk mengurangi debu : 2500 / 20 = 125 liter per jam. 19