Teknologi Pengendalian Emisi 1 PENGENDALI DEBU (PARTIKULAT)
Partikulat Apa itu Partikulat? adalah butiran berbentuk padat atau cair Ukuran dinyatakan dalam mikron (µm), 1µm = 10-6 m Contoh 2 > 100µm, cepat mengendap, non dispersive particle < 100 µm, tersuspensi di udara (dikenal sbg Total Suspended Particulate, TSP) <1 µm, tersuspensi permanen di udara Dust (debu), Smoke, Fumes, Mists / Fog, Aerosol
Contoh Partikulat: Dust 3 Asal : Proses mekanis-> pemecahan partikel padat menjadi lebih kecil Grinding Crushing Drilling Wind erosion, debu terbang akibat tiupan angin Ukuran : 1 1000an(µm) Sifat: Cepat mengendap Bentuk tak beraturan (irregular shape)
Contoh Partikulat: Fume Asal : uap kondensasi nukleasi kondensasi bila T= dew point T >530an o C, atau <150an o C) Nukleasi (1)senyawa organik (2) logam dan senyawa logam (3) senyawa klorida Ukuran : 0.1-1 µm Sifat : tersuspensi di udara (gerak brown Contoh : Hasil oksidasi uap logam pada peleburan logam 4 Contoh: pembakaran dlm insinerator spt : Hg, Pb, PbO2, Cd, CdO, CdCl2, As2O3 akan menguap dlm insinerator- umumnya mengalami kondensasi (saat aliran gas melewati heat exchanger) krn sdh mencapai dew pointnya,- > nukleasi (0.005 1 mikron)
Perencanaan Pengendalian Debu 5
Karakteristik Partikulat: DistribusiUkuran 6 Distribusi ukuran partikel : informasi mengenai kisaran variasi ukuran partikel dari yang terkecil sampai ukuran terbesar. berguna dalam menentukan jenis alat pengendali yang akan dipilih. Alat sampling : cascade impactor bekerja seperti saringan yang dapat memisahkan ukuran partikel. Contoh : hasil sampling distribusi partikulat : Kisaran ukuran (µm) 0-2 2-5 5-9 9-15 15-25 >25 Berat (mg) 4.5 179.5 368 276 73.5 18.5 Persen berat (%) 0.5 19.5 40.0 30.0 8.0 2.0
Karakteristik Partikulat: Cascade Impactor 7
Alat Pengendali Partikulat Gravity Settling Chamber 8 Cyclone Electrostatic Precipitator Fabric Filter Wet Scrubber
Alat Pengendali dan Ukuran Partikel yang Dapat Dikendalikan 9 Ukuran Partikulat Alat Pengendali
Mekanisme Penyisihan Gravity Settling chamber 10 Gaya Gravitasi Impaksi Cyclone Fabric filter Gaya Sentrifugal Intersepsi Electrostatic Precipitator Difusi Gaya Elektrostatik Wet Srubber
Gravity Settling Chamber: Konsep Desain η = Efisiensi penyisihan % L = total panjang chamber m V t = Terminal settling velocity m/detik H = tinggi chamber m V g = kecepatan aliran gas horizontal m/detik Bagaimana Cara meningkatkan efisiensi? Memperpendek H Memperpanjang L 11
Kelebihan : Desain alat sederhana mudah untuk dibuat konstruksinya Pemeliharaan yang mudah dan biaya pemeliharaan sangat rendah Kekurangan : Gravity Settling Chamber Kelebihan dan Kekurangan ukurannya besar, perlu lahan yang luas harus dibersihkan secara manual dalam interval waktu tertentu hanya dapat menyisihkan partikel berukuran besar 12
Cyclone 13 Deskripsi Alat outlet inlet body hopper cyclone cyclone2 Prinsip penyisihan gaya inersia partikel-> sentrifugal Udara mengandung partikulat dipaksa utk berputar seperti siklon Massa partikel menyebabkan partikel terlempar dari vortex Partikel besar memasuki hopper, bagian bawah siklon, aliran udara berputar ke atas dan keluar lewat lubang exit Faktor penentu desain Kecepatan inlet gas, diameter partikel Perbandingan ukuran bagian2 cyclone Catatan penting pengumpul awal (pre-collector), pelindung alat pengendali partikulat efisiensi tinggi (spt fabric filter, electrostatic precipitator ) Tidak cocok digunakan bagi industri yang mengemisikan partikulat basah, krn dapat terkumpul di dinding siklon atau di inlet
Cyclone Inlet 14 Pembersihan Hopper
Cyclone: Kelebihan dan Kekurangan 15 Kelebihan : Capital cost yang rendah Peralatan relatif sederhana Dapat dioperasikan pada temperatur tinggi Pemeliharaan mudah Merupakan sistem pengumpul kering Kebutuhan lahan relatif tidak luas Kekurangan : Efisiensi rendah untuk partikel yang sangat kecil Biaya operasi tinggi karena tingginya pressure drop
Electrostatic Precipitator (EP) 16 Prinsip Penyisihan Collection plate Partikel diberikan muatan negatif (negative charging) sehingga menimbulkan gaya elektrostatis. Gaya ini akan berinteraksi sehingga partikulat akan mengalami presipitasi pada sistem pengumpul (berbentuk plat atau tabung) yang bermuatan positif. Discharge electrode EP animation
Electrostatic Precipitator: Klasifikasi EP 17 Turbular EP Plat EP
Fabric Filter (FF) Prinsip Penyisihan mekanisme impaksi, intersepsi dan difusi 18 Mekanisme Penyaringan dalam Fabric Filter Klasifikasi berdasarkan metode pembersihan Shaking FF Reverse air FF Pulse jet FF 1. Gas kotor masuk 2. Gas kotor didorong fan ke FF 3. Partikel berat jatuh ke hopper 4. Partikel kecil tersaring di bag filter 5. Udara bersih keluar
Fabric Filter Pulse Jet Fabric Filter 19 Pulse jet fabric filter Gas bermuatan partikel dialirkan mengelilingi bagian luar bag dust cake akan terakumulasi pada bagian luar permukaan bag. Pembersihan: aliran udara bertekanan dilewatkan dengan singkat pada bagian atas tiap bag sesuai dengan kolom bag yang akan dibersihkan. Aliran udara bertekanan bergerak ke bawah pada tiap bag dan melepaskan dust cake dari bag
Fabric Filters Kelebihan dan Kekurangan 20 Kelebihan : Efisiensi penyisihan partikulat yang sangat tinggi baik partikel kasar maupun halus, bahkan sangat halus Relatif tidak sensitif terhadap perubahan aliran gas: Bahan yang terkumpul dapat direcovery untuk digunakan kembali pada proses atau dibuang Tidak dihasilkan air buangan
Pemilihan Alat Pengendali Partikulat Konsentrasi > 230 gram/m 3 ), perlu unit pengendali pendahuluan Cyclone partikulat yang akan disisihkan berukuran kasar konsentrasi relatif tinggi (> 35 gram/m 3 ) tidak terlalu diperlukan efisiensi penyisihan yang tinggi 21 Fabric Filter dibutuhkan efisiensi penyisihan yang sangat tinggi partikel yang bernilai dikumpulkan dalam kondisi kering gas selalu berada diatas dew point volume cukup rendah temperatur relatif rendah Wet Scrubber partikel halus harus disisihkan dengan efisiensi yang relatif tinggi partikulat dan gas yang disisihkan bersifat mudah terbakar digunakan untuk menyisihkan partikulat dan gas sekaligus Electrostatic Precipitator efisiensi yang sangat tinggi diperlukan untuk menyisihkan partikel halus volume gas yang harus ditangani sangat besar partikel yang disisihkan perlu direcovery