MK.PLPC-11./PLI-8-9 PENCEMARAN PARTIKEL

Dr.Ir.Hamzah Lubis,SH.M.Si

Pendahuluan

Disain, lokasi, konstruksi dan pengoperasian sarana pembangkit tenaga listrik sangat Jipengaruhi oleh perhatian terhadap lingkungan. Insinyur ketenagaan harus memrunyai kesadaran yang tulus terhadap lingkungan di samping harus menyediakan cukup :enaga yang dibutuhkan masyarakat dengan biaya serendah mungkin. pemenuhan pertimbangan ketiga "E" (energi, ekologi dan ekonomi) adalah tantangan teknologi abad ini. Meskipun ekologi sangat penting, namun beberapa orang yang memproklamirsan dirinya sebagai pencinta lingkungan sebetulnya bukanlah pencinta lingkungan yang sesungguhnya, melainkan hanya seliedar anti nuklir atau bahkan cuma pembela anti tenaga saja. orang-orang ini melawan pembangunan. instalasi-instalasi pembangkit tenaga baru dengan persengketaan yang lama dan mahal, yang mengakibatkan munculnya pembangunan secara serius. Mereka juga yang mengeluh mengenai penggelapan dan kenaikan harga yang dikarenakan kelambatan pembangunan (Archie, 1989).

Pemerintah negara-negara Bagian dan Federal di Amerika Serikat telah mengeluarkan undang-undang mengenai lingkungan yang membatasi jumlah polusi benda-benda padat dan gas yang boleh dibuang ke atmosfir dan jumlahnya  enegri panas  yang boleh dibuang ke air alam. Menurut "clean-Air Act of l970-,(Akta udar bersih tahun 1970) setiap unit pembangkit uap yang baru atau setiap modifikasi atau pembangunan yang dibuat sesudah 17 Agustus l971, yang mempunyai masukan panas lebih dari 250-juta BTU/jam harus memenuhi standar sebagai minimumnya(Archie, 1989:285).

Rata-rata dua jam maksimum yang diizinkan adalah 0,1 lbm benda partikel untuk setiap juta Btu energi yang diberikan. Emisi yang kelihatan dari cerobong tidak boleh melebihi kepekatan 20% kecuali selama dua menit dalam setiap satu jam ketika kepekatan emisi mungkin sebesar 40% seperti yang ditentukan oleh diagram Standar Ringlemann. Diagram ini berbentuk kartu plastik bergaris sederhana, di mana pemeriksa tinggal membandingkannya dengan benda yang diperiksa.

Oksida belerang (terutama sulfur dioksida) : Rata-rata dua jam maksimum untuk sistem dengan pembakaran minyak adalah 0,80 lbm per juta Btu masukan energi. Rata-rata dua jam maksimum untuk sistem dengan pembakaran batu bara ialah 1 ,20 lbm per juta Btu masukan energi panas (Archie, 1989)

Oksida Nitrogen (Nitrit oksida dan Nitrogen dioksida) : Rata-rata dua jam maksimum untuk sistem dengan pembakaran gas ialah 0,20 lbm per juta Btu masukan energi panas. Rata-rata dua jam maksimum untuk sistem dengan pembakaran minyak ialah 0,30 lbm per juta masukan energi panas. Rata-rata dua jam maksimum untuk sistem dengan pembakaran batubara ialah 0,70 lbm per juta masukan energi panas(Archie, 1989:286). Peraturan ini biasa dikuatkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan (Environmental Protection Agency = EPA). Untuk pembangkit tenaga listrik, peratural ini berlaku untuk setiap sistem yang membangkitkan lebih dari 25 MWe tenaga listrik (Archie, 1989)

Dari tiga penyebab polusi atmosfir umum yang ditimbulkan intlasi pembangkit tenaga berbahan bakar fosil, benda-benda partikel adalah penyebab polusi yang mudah dikontrol. Benda-benda partikel biasanya diklasifikasi menurut ukutan partikel atau sumbernya. Partikel yang mempunyai diameter kurang dari 1 mikro meter (10-6m) biasanya diklasifikasikan sebagai debu dan partikel ini cukup kecil untuk tidak mengendap di tanah tetapi berlaku sebagai aerosol. Partikel yang lebih besar dari 10 mikro-meter biasanya jatuh ke tanah. Kabut (semoke) biasanya terdiri dari partikel suspensi yang stabil  dan mempunyai diameter kurang dari 10 mikro-meter dan hanya kelihatan bila berkumpul bersama-sama. Asap (fumes) adalah partikel yang sangat kecil yang dihasilkan oleh reaksi kimia dan biasanya mengandung metal atau oksida-oksida metal. Partikel abu biasanya terdapat dalam gas buang ketel uap pembakaran bahan bakar fosil dan berdiameter kira-kira 100 mikro-meter atau kurang disebut debu terbang (flyash), sedangkan partikel yang lebih besar disebut dengan terak api (cinder). Rentang ukuran bermacam-macam partikel, asal (fume), aaerosol dan sebagainya ditunjukkan dalam gambar -1(Culp, 1989).

Emisi partikel 

Dari tiga penyebab polusi atmosfir umum yang ditimbulkan oleh instalasi pembangkit tenaga berbahan bakar fosil, benda-benda partikel adalah penyebab polusi yang paling mudah dikontrol. Benda-benda partikel biasanya diklasifikasi menurut ukuran partikel atau sumbernya. Partikel yang mempunyai diameter kurang dari 1 µm (10-6 m) biasanya diklasifikasikan sebagai debu dan partikel ini cukup kecil untuk tidak mengendap di tanah tetapi berlaku sebagai aerosol. Partikel dengan'diameter lebih besari dari 10 µm biasanya jatuh ke tanah. Kabut (smoke) biasanya terdiri dari partikel suspensi yang stabil dan mempunyai diameter kurang dari 10 µm dan hanya kelihatan jika berkumpul bersama-sama. Asap (fumes) adalah partikel yang sangat kecil yang dihasilkan oleh reaksi kimia dan biasanya mengandung metal atau oksida-oksida metal. Partikel-partikel abu yang biasa terdapat dalam gas buang ketel uap pembakaran bahan-bakar fosil dan berdiameter kira-kira 100 µm atau kurang, disebut debu terbang (Flyash), sedang partikel yang lebih besar disebut terak api (cinder). Rentang ukuran bermacam partikel, asap (fume), aerosol dan sebagainya ditunjukkan dalam Gambar-1(Archie, 1989:286).

                                   Gambar -1.  Ukuran polusi partikel (Archie, 1989)

Pengendalian partikel

Ada berbagai cara untuk menghilangkan benda partikel dari gas buang. Parameter performan dari sistem pembuang benda partikel disebut efisiensi koleksi dari sistem dan didefinisikan sebagai berikut : Efisiensi koleksi antara satu sistem dengan sistem yang lain adalah berbeda-beda, tetapi bervariasi antara 50% untuk sistem mekanis sederhana sampai lebih dari 99% pada presipitator elektrostatis(Archie, 1989)

.

1. Sistem mekanis

Beberapa jenis sistem mekanis untuk menghilangkan benda partikel ditunjukkan dalam Gambar-2. Jenis-jenis tersebut termasuk (1) pengurangan kecepatan gas secara tiba-tiba, (2) perubahan tiba-tiba terhadap arah gas, (3) aliran gas yang ditumbukkan ke deretan rintangan, (4) penggunaao gaya sentrifugal seperti pada fan sudu sinder (cinder-vane fan). Tiga sistem yang pertama pada Gambar-2 disebut "penangkap terak api" (cinder catcher) dan biasanya dipakai pada stoker atau dapur-dapur.siklon kecil di mana bongkah batubara lebih banyak dipakai dibanding batubara serbuk (pulverized coal). Siklon dan separator mekanis, seperti ditunjukkan pada Gambar-3, juga dipakai bila dikehendaki efisiensi koleksi yang lebih besar. Efisiensi koleksi penangkap terak api dan fan sudu-sinder (dari Gambar-2) berkisat antara 50 sampai 75 persen. Separator siklon mempunyai efisiensi koleksi sebesar 85% (Archie, 1989).

                                 Gambar-2 .Sistem pengumpul debu mekanis (Archie, 1989)

2. Sistem pembuang basah

Pembuang basah (wet scrubbers), seperti yang ditunjukkan pada Gambar -4 biasanya dipakai untuk membuang benda partikel dari gas proses dalam industri-industri kimia dan penggilingan biji, tetapi tidak biasa dipakai untuk menghilangkan debu dari gas buang. Beberapa masalah sehubungan dengan penggunaan sistem pembuang-basah dalam sistem gas buang adalah bahwa gas sudah didinginkan terlalu banyak sehingga perlu dipanas-ulangi sebelum melewati cerobong; turunnya tekanan setelah melewati pembuang adalah sangat tinggi; air, yang digunakan sebagai fluida pembuang debu, terkotori oleh benda-benda yang mengandung sulfur dan asam sulfat jika gas yang dibuang mengandung oksida sulfur, dan ini menimbulkan masalah korosi. Efiiensi koleksi pembuang basah berkisar antara 90% (Archie, 1989)

                                       Gambar  4. Sistem pembuang basah jenis siklon

Meskipun pembuang basah tidak lazim dipakai untuk menghilangkan benda-benda partikel dari gas buang, namun instalasi pembangkit daya yang menggunakan pembuang basah untuk menghilangkan oksida sulfur dari g4s buang semakin banyak. Meskipun bisa diharapkan sulfur dioksida dan benda partikel bisa dihilangkan dengan pembuang basah yang sama, biasanya suatu sistem penghilang benda partikel yang terpisah telah dipasang sebelumnya, karena penghilangan kedua benda penyebab polusi tersebut secala simultan akan berakibat kurang baik terhadap performan sistem pembuangan sulfur dioksida tersebut (Archie, 1989).

                          Gambar -3. Sebuah sistem penghilang benda partikel jenis sklon

3. Sistem presipirator

Pada masa silam, kebanyakan dapur siklon dan batubara serbuk menggunakan presipitator elektrostatis yang besar untuk menghilangkan benda partikel berupa gas. Sebuah diagram skematis dari salah satu sistem ini ditunjukkan dalam Gambar-5. Pada presipitator elektrostatis, kawat yang dialiri listrik tegangan tinggi (30.000 -60.000 V) direntangkan di laluan aliran gas antara dua pelat yang dihubungkan ke tanah. Partikel-partikel dalam gas mendapat muatan dari kawat yang bermuatan negatif dan kemudian tertarik ke pelat yang ditanahkan. Pelat-pelat ini secara periodik diketok dengan peluru baja yang diambil dan ditembakkan dengan elektromagnet. Partikel yang terkumpul jatuh ke dalam hoper di bawah pelat(Archie, 1989).

Mengoperasikan presipitator haruslah berhati-hati untuk menjamin tidak ada gas yang tak terbakar masuk ke dalamnya. Jika terjadi gas yang tak terbakar masuk ke dalam, listrik harus segera dimatikan, karena antara kawat dan pelat ada busur listrik yang konstan yang dapat menyebabkan timbulnya ledakan.

                         Gambar -5. Presipitator elektrostatik konvensional (Archie, 1989)

Presipitator elektrostatis banyak dipakai pada industri pembangkit daya dan mempunyai efisiensi koleksi sampai 99%, tetapi tidak akan bisa bekerja dengan baik jika debu terbangnya mempunyai tahanan listrik yang tinggi. Debu terbang dengan tahanan tinggi biasanya dihasilkan oleh pembakaran batubara dengan kadar sulfur rendah. Salah satu cara yang sudah sering dipakai untuk mengatasi hal ini, ialah penyuntikan sulfur trioksida ke dalam gas untuk memperbaiki konduktifitas debu terbang. Tetapi cara ini menurut pertimbangan kelestarian lingkungan kurang bisa diterima, karena akan menaikkan emisi sulfur oksida.

4. Saringan karung

Karena adanya masalah pada presipitator elektrostatis dan sistem sistem dengan pembakaran batubara dengan sulfur rendah dan kareila kenaikan konsumsi batubara berkadar sulfur rendah, makin banyak peralatan yang memilih untuk memakai saringan karung untuk menyaring benda partikel. Skema diagram sistem ini ditunjukkan pada Gambar 6.6(Archie, 1989).

                              Gambar-6: Sistem saringan karung(Archie, 1989)

Masalah utama bagi saringan karung ialah tingginya biaya perawatan kantongan kainnya. Kantongan ini, yang merupakan 20% dan harga pendirian saringan karung, mempunyai masa pakai antara 18 sampai 36 bulan. Ada dua jenis dasar material untuk kantongan, tetapi smuanya harus cocok untuk digunakan pa{a aliran gas yang mengandung debu dan bersuhu linggi. Kedua jenis material itu ialah kantong lakan Teflont dan kantong yang ditentun dari serat-kaca (fibre g/ass) dengan lapisan yang bermacam- macam. Unit saringan kosong biasanya dibersihkan dengan aliran balik udara atmosfir. Kantong teflon yang dikempa sukar dibersihkan dan menimbulkan penurunan tekanan yang besar, sedang kantong tenun kehilangan lapisan debunya ketika dibersihkan dan ini menimbulkan penurunan temporer efisiensi koleksi.

                                  Gambar-7: Sistem saringan karung(Archie, 1989)

                                            Gambar-8: Sistem saringan karung(Archie, 1989)

Saringan karung merupakan struktur besar yang tak bisa dipisah-pisahkan dan memerlukan minimum 10 ft2 /MWe. Meskipun pemeliharaan merupakan masalah dan volume pengumpulan yang diperlukan pada sistem ini cukup besar, saringan karung makin lama makin banyak dipakai pada sistem dengan penyalaan batubara. Salah satu perkiraan adalah bahwa 30% dari unit dengan penyalaan batubara akan beralih ke saringan karung menjelang tahun 1980 dan15% unit dengan penyalaan batubara baru yang direncanakan akan dilengkapi dengan saringan karung setelah tahun 1980.

5.Scrubber

Dengan merancang scrubber dalam bahan yang benar untuk meminimalkan erosi, yang merupakan salah satu penyebab paling serius dari kegagalan scrubber, dan maksimum di mana turbulensi yang terbesar. Hal ini terkait dengan ukuran partikel dan kekerasan, dan untuk tingkat turbulensi gas. Meskipun dengan partikel besar turbulensi, dan energi maka menghubungkan energy yang dibutuhkan rendah, hitungan W.G. beberapa cm, memakai cepat aus terjadi terutama dengan debu kasar. Dalam kasus asap halus, perbedaan tekanan tinggi yang terlibat, seringkali lebih besar dari 100 cm W.G. Situasi bisa serius dalam kasus ini karena sangat sedikit proses industri menimbulkan asap bagus saja; hampir selalu ada sebagian kecil _ debu di kisaran kasar. energi yang dihubungkan ditentukan oleh partikel terbaik, tetapi persentase kecil dari partikel kasar menentukan potensi erosi. Dalam salah satu kasus yang disebutkan, pengalaman menunjukkan bahwa salah desain dapat menghasilkan kehidupan hanya beberapa jam atau hari (Parker:255).

  Ketika semprotan atomisasi digunakan untuk memasukkan air dan memecahnya kedalam ukuran tetesan yang sesuai, penurunan tekanan pada semprotan meningkat dengan kemurnian tetesan yang dihasilkan. Ini menjadi masalah dalam memakai semprotan yang dikarenakan suspensi pencemaran air. Dari semua sistem industry scrubber diperlukan untuk menggunakan air kembali. Pengolahan air untuk membersihkan material-material suspense menjadi semakin mahal dengan tingkat kebersihan yang diperlukan dan biaya dari pengolahan air pabrik merupakan persentase tinggi dari biaya total dari sistem scrubber. Ini lebih disukai, oleh karena itu, air akan di sirkulasi ulang dengan kebersihan minimum berikut perjalanannya melalui scrubber: Ini memerlukan perhatian untuk menyemprotkan desain dan metode dalam memasukkn scrubbing liquid (Parker:255).

Banyak proses industri gas menimbulkan volume gas yang sangat bervariasi. Scrubber sering dibutuhkan untuk mempertahankan tingkat rendah debu yang konstan pada gas scrubber, terlepas dari variasi laju air, dan beberapa kasus juga dengan ukuran partikel yang bervariasi. Ini memerlukan scrubber untuk didesain, dalam volume yang bervariasi, untuk mempertahankan energy konstan dan tingkat pembersih gas yang konstan. Jika ukuran partikel bervariasi mungkin perlu untuk beroperasi pada tingkat yang berbeda dari tekanan yang bebeda. Hal ini diinginkan bahwa desain scrubber dapat menampung kebutuhan-kebutuhan ini (Parker:255).

Setiap scrubber berikut perlu untuk membesrihkan tetesan air seutuhnya. Tetesan air tersebut mengandung material padat yang telah dibersihkan. Tidak ada scrubber yang lebih efisien disbanding mesin pemisahnya. Ketika objek tersebut mencegah polusi atmosfer, gangguan untuk membersihkan tetesan dapat menghasilkan hujan buatan di area sekitar pabrik, tanpa menghiraukan debu yang dapat membawa masalah yang besar (Parker:255). Ada banyak jenis perangkat pembersih gas tergantung pada cairan untuk menghilangkan bahan tersuspensi, dan diusulkan sekarang untuk meninjau jenis dan penjelasan pada dasarnya berbeda secara singkat pada karakteristik mereka(Parker:255).

6.Gravitasi  Semprotan Tower

Ruang semprot terdiri dari bejana besar di mana gas mengalir biasanya dalam bidang vertikal pada kecepatan yang relatif rendah. Cairan scrubbingk dimasukkan di ujung atas menara dan biasanya melawan-arus gas tersebut. Pengaturan yang khas ditunjukkan pada Gambar. 8.23, di mana cairan dimasukkan dengan sistem semprotan dekat atap menara. Di atas semprotan adalah penghilang tetesan lembab sederhana untuk mencegah mengangkut tetesan air ke dalam saluran keluar cerobong (Parker:256).

                                     Gambar -9. Grafity Spray tower: grafity spray tower

Hal ini diharapkan bahwa efisiensi pembersihan perangkat sederhana ini tergantung pada jumlah air dan ukuran tetesan. Pada Gambar. 8.23b adalah grafik yang menunjukkan efisiensi sasaran, yaitu efisiensi tubrukan partikel debu dan tetesan air, untuk ukuran yang berbeda dari tetesan air dan partikel debu. grafik ini berasal oleh Stairmand.14 Ini menggambarkan keterbatasan mendasar dari menara gravitasi semprot, yaitu bahwa perangkat ini hanya benar-benar terletak pada penghapusan partikel debu yang lebih besar dari diameter 10 m. Ada sedikit jalur menggunakan tetesan semprot sangat halus bahkan jika mereka dapat diproduksi secara ekonomis, sebagai faktor penting adalah untuk mempertahankan kecepatan relatif tinggi antara tetesan air dan debu untuk meningkatkan kemungkinan tabrakan dan perpaduan.

                                  Gambar -10. Hubungan diameter dro-let dengan efisiensi

Dengan keterbatasan pikiran, jelas bahwa menara gravitasi semprot, di mana kecepatan relatif dari partikel debu dan tetesan air secara efektif sama dengan kecepatan jatuh bebas dari tetesan air, memiliki efisiensi sasaran terbatas. Mengacu pada Gambar. 8.1 menunjukkan variasi kecepatan jatuh bebas dengan diameter partikel: ini dapat digunakan untuk memperkirakan kecepatan relatif dari berbagai ukuran partikel dan tetesan cairan. Keuntungan dari jenis sccruber gas konsumsi energi yang sangat rendah, biasanya dari urutan 2-4 cm WG Ini hanya cocok untuk marterial kasar: tekanan yang berbeda yang berkaitan dengan desain dan dapat bervariasi hanya dengan aliran gas yang bervariasi melalui itu (Parker:256).

7.Semprotan Scrubber Terinduksi

Semprotan Scrubber Terinduksi, seperti namanya, tidak memiliki sistem semprot seperti itu namun menggunakan kecepatan dan energi gas untuk menginduksi semprot untuk tindakan scrubbing. Sebuah scrubber khas dari jenis ini ditunjukkan pada Gambar. 11.

                                    Gambar -11. Self-induced spray collector

 Gas kotor memasuki scrubber melalui venturi berbentuk tenggorokan yang terhubung dengan slot sempit untuk air yang terkandung dalam penyedot air bawah scrubber. Efeknya adalah untuk menginduksi aliran air dari slot ke gas, di mana ia dikabutkan dan dibawa mengelilingi ruang melingkar dari scrubber, yang bertindak sebagai wilayah menghubungkan energy untuk tetesan dan gas berdebu dan sebagai pemisah siklon. Gas bersih melewati pemisah air dari jenis inersia ke arah bagian tengah ruangan, yang memiliki baling-baling yang menyebabkan gas tersebut untuk mengubah arah oleh sekitar 180 °, sehingga memastikan bahwa tidak ada air dibawa dengan gas bersih meninggalkan scrubber sepanjang sumbu . 

Dengan jenis scrubber, sirkulasi ulang air dan ketergantungan yang sama ditempatkan pada sedimentasi alami untuk memisahkan partikel debu di dalam air, lendapan yang dikeluarkan dari dasar ruangan. Ketentuan harus dibuat untuk tingkat air yang akan diatur secara ketat dalam scrubber jika tindakan penyemprotan terinduksi sendiri adalah untuk melanjutkan secara merata. Hubungan ukuran partikel-efisiensi dan hilangnya tekanan pada dari scrubber seperti biasanya masuk antara yang satu tubrukan scrubber dan gravitasi semprotan menara ditunjukkan pada Gambar. 8.23. Hal ini terbatas pada partikel dari 1μm di atas, jika efisiensi yang lebih baik dari 90 persen diperlukan(Parker:256).    Hubungan antara ukuran droplet dan efisiensi koleksi untuk partikel 2-10 μm diameter specipie gravitasi debu 2, disajikan pada gambar -11.

8. Tubrukan Scrubber

Tubrukan scrubber menggunakan prinsip yang sama sebagai kolektor inersia. Salah satu jenis, ditunjukkan pada Gambar-12, adalah ketidakstabilan lapisan scrubber. Dalam desain ini gas kotor memasuki bagian bawah menara danbergerak ke atas melalui tirai yang  dari air, yang menghilangkan debu kasar dengan cara yang mirip dengan menara gravitional. Pada sekitar ketinggian pusat menara, terdapat antara dua jaringan penahan, adalah lapisan berat jenis arus bidang plastik berongga secara terus menerus dibasahi oleh semprotan cairan jatuh. Sejak bidang, meskipun difluidisasi, berada di dekat jalur gas yang bersifat berliku-liku dan ada banyak perubahan arah.

                                             Gambar -12. Fluidized bed scrubber

Efek akhirnya adalah bahwa sebagai akibat dari perubahan arah partikel debu dipisahkan dari gas dan menimpa pada bidang yang dibasahi. Keuntungan menyatakan untuk jenis pengering alas terfluidasi adalah bahwa karena gerakan bola sistem ini membersihkan diri. Perangkat pengumpul lain dalam kelompok ini terdiri dari sistem alat tulis yang membingungkan  dari kemasan kayu, atau cetakan plastik seperti cincin Raschid, yang mengandalkan hanya pada sifat berliku-liku gas melewati untuk koleksi partikel tersuspensi (Parker:258).

 Ada variasi lain dari tubrukan scrubber. Tekanan hilang sesuai dengan desain antara 20 sampai 80 cm WG, dan itu diklaim bahwa tekanan yang hilang lebih tinggi dengan desain tertentu memberikan efisiensi dari debu penghapusan berat lebih dari 99 persen, bahkan pada debu ke dan kurang dari 1 m . Sebuah partikel khas ukuran-efisiensi kurva untuk jenis scrubber ditunjukkan pada Gambar12, yang akan terlihat bahwa scrubber pelampiasan dengan kerugian tekanan 15 cm W.G akan memiliki efisiensi yang cukup tinggi (lebih dari 90 persen) untuk partikel ke 1μm (Parker:258).

9.Disintegrator Scrubbers

 Disintegrator Scrubbers digunakan secara luas beberapa tahun yang lalu untuk membersihkan gas ledakan tungku. Mereka terdiri dari cincin silinder batang, baris alternatif yang baik statis atau berputar pada kecepatan tinggi sekitar sumbu perangkat. Air disuntikkan sebagai pancaran dan dipecah menjadi partikel halus oleh tabrakan dengan bergerak dan batang statis. gas melewati sistem dan dikenakan sasaran pengeboman dengan tetesan bergerak cepat turbulensi air selain dipromosikan oleh batang bergerak. Energi yang dikonsumsi oleh disitegrator yang hampir seluruhnya yang berputar elemen bergerak. alat tersebut dapat memiliki efek pemulihan energi sedikit dan membantu kipas membawa gas melalui perangkat sehingga tidak ada tekanan yang hilang(Parker:259).

 Disintegrator telah berhasil digunakan untuk membersihkan gas ledakan tungku, memberikan penghapusan debu ke 10-20mg m-3. Karena perlu menghindari membangun di desintegrator dan untuk menghindari abrasi yang akan dihasilkan dari turbulensi kekerasan dengan partikel debu yang besar, itu adalah normaly mendahului disintegrators oleh siklon efisiensi tinggi sehingga beban hanya relatif rendah, yang terdiri dari fraksi halus debu , masukkan disintegrator tersebut. Karena konsumsi daya yang relatif tinggi perangkat ini, bersamaan dengan masalah pemeliharaan, kini sebagian besar tidak lagi digunakan(Parker:259).

10. Scrubber dengan Energi Tinggi

Scrubber yang dikenal di bagian ini tidak diragukan lagi yaitu scrubber venturi, salah satu pengaturan yang ditunjukkan pada Gambar. 8.26. Ini berisi bagian venturi klasik. Gas memasuki venturi mempercepat ke troat tersebut. Karena untuk deesign tetap penurunan tekanan troat, karakteristik pembersihan gas hanya dapat bervariasi dengan memvariasikan kecepatan gas.

                                  Gambar -13. High energy ventury scrubber

Air dipompa dalam melalui semprotan atomazing di tenggorokan venturi, berikut ini yang air ditangguhkan dan gas melewati penghilang air, hal ini ditunjukkan dalam bentuk pemisah siklon. Efisiensi utama dari perangkat scrubbing seluruh tergantung pada kemampuan penghilang siklon kelembaban untuk menghapus hampir seluruh kelembaban ditangguhkan. Untuk scrubber energi tinggi masalah ini meningkatkan ukuran tetesan menjadi lebih kecil, karena turbulensi tinggi gas tersebut(Parker:260).

 Tekanan hilang, dan dengan demikian kecepatan di leher venturi, akan ditentukan oleh ukuran partikel dan efisiensi penghapusan yang diperlukan. Hal ini digambarkan oleh Tabel 8.4, yang menunjukkan hubungan antara kecepatan tenggorokan, diameter tetesan air yang disebabkan oleh energi turbulen tenggorokan, dan efisiensi sasaran, yaitu efisiensi penghapusan yang diharapkan untuk 1 m partikel.

                                        Tabel-2.Scrubber-target efficiency for 1  μm dust particles

Ukuran tetesan dalam tabel ini dihitung dengan Stairmand menggunakan relotionships diperoleh Nikiyama dan Tanasawa. Daftar tersebut menunjukkan  bahwa kebutuhan energi meningkat dengan penurunan ukuran partikel dan dengan efisiensi penghapusan yang diperlukan. Efeknya diilustrasikan pada Gambar 13. 

Kurva (a) menunjukkan scrubber energi tinggi dengan kerugian tekanan lebih dari 140cm W.G.: kondisi ini scrubber itu mempertahankan efisiensi dari 199 persen ke diameter 0.02μm. Karakteristik dari scrubber di balik titik ini tidak ditentukan karena kesulitan melaksanakan partikel ukuran analisis untuk sub-mikron asap, yang melibatkan teknik khusus dengan menggunakan mikroskop electon. Hal ini jelas, bagaimanapun, bahwa memberikan tenaga yang cukup tersedia scrubber energi tinggi yang mampu mendekati efisiensi 100 persen untuk partikel ke urutan 0,01 m. Sementara pernyataan ini dibuat berkaitan dengan scrubber venturi, mereka juga berlaku untuk berbagai jenis scrubber akan dijelaskan (Parker:260).

 Kerugian dari scrubber venturi adalah bahwa untuk ukuran tertentu batang venturi, efisiensi tidak dapat bervariasi, kecuali dengan memvariasikan kecepatan gas melalui batang. Dalam banyak aplikasi yang dipraktekkan dari scrubber itu diinginkan untuk mempertahankan perbedaan tekanan yang sama, yaitu energi pembersihan yang sama untuk berbagai Volume gas, dan banyak varitions telah dikembangkan. Terlepas dari kebutuhan untuk beragam penurunan tekanan untuk volume konstan, atau bervariasi volume dan mempertahankan penurunan tekanan konstan, juga diinginkan untuk dapat memanfaatkan air hanya semi-bersih; signifikansi ini akan dihargai ketika aspek partical desain saat ini digunakan untuk memberikan fleksibilitas yang dibutuhkan untuk mencapai tujuan ini(Parker:261).

11.Slot ventury scurbbber

Gambar-14  menunjukkan scrubber Slot venturi di mana gas debu sarat dimasukkan melalui pipa melingkar yang jelas dari dinding venturi konvergen. Cairan scrubbing mengalir melalui bendung di dinding konvergen venturi, membentuk sebuah lapisan cairan yang rusak dan dikabutkan oleh turbulensi di tenggorokan venturi. Keuntungan diklaim untuk sistem ini adalah bahwa hal itu memungkinkan penggunaan liqiuds mengandung persentase yang tinggi dari bahan padat, mendekati kondisi lumpur. scrubber ini seperti yang digambarkan memiliki batang tetap, namun versi yang ada di mana profil dari tenggorokan juga dapat bervariasi untuk memungkinkan variasi tekanan kerugian atau aliran gas (Parker:261).

                       Gambar -14. Typical scrubber arrangement: Slot ventury scurbbber

12. Flooded disc scrubber

Pada Gambar-15 ditunjukkan Flooden disc. Sebuah piringan horisontal dipasang pada poros vertikal bergerak secara aksial pada gas di intinya, melalui dimana mengalir Dust-laden gas mengalir. Piringan tersebut agak kecil dengan diameter gas inti, yang di area piringan adalah bagian kerucut sehingga dengan memvariasikan posisi piringan dalam bidang vertikal kesenjangan antara piringan dan dinding dapat bervariasi. Jadi tekanan yang hilang pada scrubber, atau volume yang dapat ditangani untuk menurunkan tekanan yang sama, dapat dipertahankan konstan seperti yang diinginkan. Scrubbing Liquid dimasukkan melalui poros dari piringan dan mengalir di atas permukaan atas piringan, atomisasi yang dibawa oleh turbulensi antara piringan dan dinding. scrubber seperti juga dapat menggunakan cairan yang mengandung proporsi yang tinggi dari bahan padat (Parker:263). 

                                   Gambar-15. Typical scrubber arrangement:
                                                       Flooded disc scrubber

13. Variable orifice  scrubber

 Gambar -16  menunjukkan variable lubang scrubber, yang mungkin merupakan perangkat yang paling sederhana dari semua orang yang dijelaskan. Ini pada dasarnya terdiri dari peredam gilirannya dipasang di buang membawa gas debu-sarat. peredam ini, ketika normal terhadap arah aliran, lebih kecil dari diameter utama, sehingga kesenjangan annular dipertahankan. Ukuran celah yang berbentuk cincin ini bervariasi sesuai dengan penurunan tekanan atau aliran karakteristik yang diperlukan untuk scrubber. Variasi kehilangan tekanan dengan berbagai aliran dipengaruhi dengan memutar pisau peredam, sehingga membuka kesenjangan antara tepi piringan dan dinding utama gas. Air dimasukkan melalui semprotan dipasang di cincin diseluruh scrubber sekitar satu diameter hulu pergantian peredam. semprotan ini dari melalui aliran jenis konstruksi yang sederhana dan dapat menangani cairan yang mengandung persentase yang cukup tinggi padatan, meskipun mungkin tidak sampai ke standar diklaim untuk scrubber (Parker:264).

                                  Gambar-16. Typical scrubber arrangement:
                                                       Variable orifice  scrubber


14. Annular Clearance washer

Gambar-17  menunjukkan  variable lain dari desain desain leher yang berbentuk cincin dimana gas mengalir ke leher kira-kira berbentuk ventury. Pada sumbu leher adalah perangkat dalam bentuk baji melingkar dengan sisi sejajar terhadap lehernya. Perangkat ini dipasang pada batang sehingga dapat dipindahkan dalam bidang vertikal untuk memvariasikan celah sekitar batang venturi. Hal ini memberikan kemampuan untuk mengakomodasi kondisi aliran yang berbeda-beda.

                         Gambar-17.Typical scrubber arrangement:
                                            Annular Clearance washer

 Semua perangkat hanya menjelaskan memerlukan perangkat pemisah kelembapan proses sedimentasi yang bervariasi dalam kompleksitas dengan energi scrubbing. Menurut Tabel 8.4, ukuran tetesan diproduksi berkurang dengan meningkatnya menggosok energi dan penurunan tekanan di scrubber, dan karenanya karakteristik dari eliminator kelembaban harus berubah untuk menghilangkan tetesan kecil dengan efisiensi hampir 100 persen. Hal ini penting, sebagai scrubber energi tinggi hanya digunakan ketika membersihkan gas efisiensi tinggi pada asam-baik saja diperlukan(Parker:265).

Aspek praktis of Pengaplikasian Scrubber
 Atas dasar prinsip yang disebutkan, bahwa efisiensi scrubber ditentukan oleh total energi yang dikonsumsi oleh scrubber, apakah dalam bentuk energi untuk menyemprotkan suatu cairan air atau kehilangan tekanan di scrubber, pertimbangan harus diberikan dengan cara terbaik dimana air harus dimasukkan. Air adalah komoditas yang mahal dan menjadi semakin mahal sehingga dengan meningkatnya kerasnya undang-undang pada pengendalian polusi. Sekarang jarang ditemukan scrubber dimana air melewati hanya sekali. Dalam prakteknya air melewati dari scrubber ke sistem pendingin dan penyaringan dan kemudian diresirkulasi. Total sistem ini untuk mengizinkan penggunaan kembali air merupakan sebagian besar dari biaya modal dari scrubber(Parker:266).
 Air yang meninggalkan scrubber yang melewati menara pendingin kemudian melalui jenis sedimentasi filter. Ini menghapus materi padat yang mengendap di bawah gravitasi: air yang diolah diedarkan kembali ke scrubber. Dapat dikatakan bahwa air disirkulasikan ada gunanya pendinginan, karena apakah air panas atau dingin tidak material mempengaruhi efisiensi scrubber. Referensi untuk Gambar. 8.28 menunjukkan bahwa jika air diizinkan untuk recirculate dan suhu naik di atas 60 ° C, jumlah air yang diangkut dengan gas dalam bentuk uap meningkat tajam, karena gas meninggalkan scrubber jenuh, maka jumlah air yang dibutuhkan dalam sistem dapat meningkat jauh.

                   Gambar -18. Water content of gases after cooling
                                 from 10000C to temperature to suit  cleaning divece

Berbagai bahan konstruksi yang digunakan, mulai dari logam campuran untuk silikon karbida, bahan tahan api yang mendekati kekerasan berlian. Karena ini adalah relatif mahal yang hanya digunakan bila benar-benar diperlukan, tetapi dapat diharapkan untuk memiliki kehidupan, bahkan di bawah kondisi yang sulit, bertahun-tahun. Silikon karbida adalah bahan yang sulit untuk dibuat, tapi untungnya pada jenis scrubber  ini diperlukan hanya untuk batang yang mengandung di wilayah turbulensi maksimum(Parker:266).

 Jumlah air yang dibutuhkan oleh scrubber tergantung pada kondisi operasi, khususnya pada suhu gas yang masuk, dan biasanya berkisar dari 1 sampai 31m-3 gas diolah. Diperhatikan telah dibuat dari risiko erosi leher scrubber. Ketika scrubber memiliki cukup pasokan air, selain menyediakan media yang menghubungkan debu, juga bertindak dalam peran sekunder pelumas leher scrubber dan mengurangi erosi. Hal ini penting untuk tidak membiarkan gas untuk melewati scrubber dengan terlalu sedikit, atau tidak ada air, sama seperti nyawa scrubber akan dipersingkat selain mengurangi efisiensi penghapusan debu. Gambar -19 menunjukkan efek dari berbagai kuantitas watre untuk scrubber jenis lubang variable (Parker:264). Akan terlihat bahwa emisi final untuk penurunan tekanan yang sama di seluruh scrubber membaik jauh sebagai kuantitas air meningkat. Pilihan jumlah air, oleh karena itu, menjadi masalah ekonomi, menyeimbangkan biaya memompa air ekstra terhadap yang memperoleh peningkatan kehilangan tekanan yang diperlukan untuk mempertahankan efisiensi pembersihan gas(Parker:265).

Kebersihan gas sama untuk debu dari pembuatan besi dan pemurnian baja, sebagian besar terdiri dari sub-mikron partikel ukuran asap, memerlukan 35 cm W.G. dan 50 cm W.G. masing-masing. Dalam pembuatan besi, di mana nilai gas sebagai bahan bakar, kandungan debu 0,01 g m-3 biasanya diperlukan, mengurangi ke 0,001 g m-3 jika gas digunakan sebagai bahan bakar untuk turbin gas. Scrubber kehilangan tekanan untuk kondisi ini sangat tinggi, dan jika dikembangkan oleh tenaga kipas angin merupakan biaya tinggi berjalan dalam hal tenaga listrik . Dalam praktek, ketika scrubber tersebut digunakan, blast furnace dioperasikan pada tekanan tinggi, hingga dua atmosfer. gas dilepaskan di atas tungku pada tekanan ini dan menyediakan lebih dari energi yang cukup untuk mengoperasikan scrubber untuk memberikan setiap tingkat kebersihan gas mungkin diperlukan (Parker:266).

Scrubber energy tinggi yang digunakan pada ledakan tungku juga menggabungkan fungsi mengontrol tekanan gas di utama gas klan, di mana tekanan yang dibutuhkan biasanya kurang dari 50 cm WG Dengan kondisi tersebut tingkat tinggi kebisingan yang dihasilkan, dan ini adalah saat masalah . Selama tes laboratorium untuk ivestigate masalah ini, itu menunjukkan bahwa venturi benar dan desain diperlukan kecepatan tenggorokan lebih tinggi dari gambar   memberikan penurunan tekanan yang sama karena tingkat yang lebih tinggi dari turbulensi di tipe yang terakhir. Hasilnya adalah perbedaan yang sangat signifikan dari tingkat kebisingan, jenis ditunjukkan pada gambarmenjadi jauh lebih tenang (Parker:267)

                                  Gambar -19. Typical oprating characteristic
                                                       of ventury and orifiee scrubbers

Grafik yang lebih rendah pada Gambar-19  menunjukkan hasil aktual yang diperoleh dengan scrubber pada proses industri di sana. Debu kasar di pembangkit listrik fly ash. Untuk tujuan pengendalian polusi konsentrasi debu 0,1 g m-3 biasanya dianggap memadai dengan jenis debu. Sebuah scrubber rendah energi dapat menghasilkan standar ini kebersihan gas dengan penurunan tekanan dari tidak lebih dari 6 cm W.G(Parker:266).

 Seperti baterai siklon secara paralel untuk menangani volume gas yang besar, telah diusulkan bahwa venturies kecil yang disusun secara paralel memberikan pembersihan lebih efektif daripada unit pembersih gas yang besar yang tunggal. Namun, konsep total energi tidak mendukung pandangan ini. Selain itu, scrubber secara parallel dikenakan masalah maldistribution aliran, sehingga kecepatan gas dapat bervariasi cukup besar dalam venturis di bagian berbeda dari unit, dengan efek konsekuen pada pembersihan efisiensi. Ada juga masalah serius debu build-up dan membutakan scrubber secara paralel, dengan cara yang sama dengan yang dialami dengan siklon, dan itu menjadi semakin populer, karena itu, untuk unit tunggal yang besar untuk menggantikan banyaknya unit yang lebih kecil. Scrubber unit saat ini dalam pelayanan yang dapat menangani beberapa ribu meter kubik gas per menit. Teknik pertimbangan bukan faktor yang mempengaruhi kinerja menetukan bahwa untuk volume gas yang sangat besar unit seperti yang diatur dalam jumlah relatif kecil secara paralel: situasi ini, seperti dengan siklon, menyajikan tidak ada masalah (Parker:267).

 Meringkas, karakteristik penting dari scrubber dan pencuci basah adalah sebagai berikut:

1. Tidak ada batasan pada suhu, tetapi suhu tinggi meningkatkan konsumsi air, karena gas dibuang pada suhu yang lebih tinggi dalam kondisi jenuh. Hal ini menyebabkan uap pembentukan cendawan asap yang dapat membuat masalah polusi sekunder.

2. Biaya modal dari scrubber sebenarnya sedang tapi, tergantung pada biaya instalasi pengolahan air, biaya modal keseluruhan bisa tinggi.

3. Penurunan tekanan memberikan peningkatan kebersihan diperlukan gas dengan meningkatkan kebersihan (Gbr. 8.29), dan dengan mengurangi ukuran partikel.

4. Untuk penurunan tekanan yang sama, efisiensi scrubber meningkat dengan kuantitas air (Parker:827)

Baku Mutu Udara Ambein Nasional

        Pemerintah telah mengeluarkan Peraturan Pemerintah (PP) Nomor 41 tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara, tertanggal 26 Mei 1999.

Baku Mutu Udara Ambein Nasional No. Parameter Waktu Pengukuran Baku Mutu Metode Analisis Peralatan 1 SO2 (Sulfur Dioksida) 1 Jam 24 Jam 1 Thn 900 ug/Nm3 365 ug/Nm3 60 ug/Nm3 Pararosanilin Spektrofotometer 2 CO (Karbon Monoksida) 1 Jam 24 Jam 1 Thn 30.000 ug/Nm3 10.000 ug/Nm3 NDIR NDIR Analyzer 3 NO2(Nitrogen Dioksida) 1 Jam 24 Jam 1 Thn 400 ug/Nm3 150 ug/Nm3 100 ug/Nm3 Saltzman Spektrofoto meter 4 O3 (Oksidan) 1 Jam 1 Thn 235 ug/Nm3 50 ug/Nm3 Chemiluminescent Spektrofoto meter 5 HC (Hidro Karbon) 3 Jam 160 ug/Nm3 Flame Ionization Gas Chromato garfi 6 PM10 (Partikel < 10 um) 24 Jam 150 ug/Nm3 Gravimetric Hi - Vol PM 2.5* 24 Jam 1 Jam 65 ug/Nm3 15 ug/Nm3 Gravimetric Gravimetric Hi – Vol Hi - Vol 7 TSP (Debu) 24 Jam 1 Jam 230 ug/Nm3 90 ug/Nm3 Gravimetric Hi – Vol 8 Pb(Timah Hitam) 24 Jam 1 Jam 2 ug/Nm3 1 ug/Nm3 Gravimetric Ekstraktif Pengabuan Hi – Vol AAS 9 Dustfall (Debu Jatuh) 30 Hari 10 ton/ Km2/Bln (Pemuki Ma) 20 Ton/Km2 /Bulan (Industri) Gravinetric Cannister 10 Total Fluorides (as F) 24 Jam 90 Hari 3 ug/Nm3 0,5 ug/Nm3 Spesific ion Electrode Impinger atau Continous Analyzer 11 Fluor Indeks 30 Hari 40 ug/100 cm2dari kertas limed filter Colourimetric Limed Filter Paper 12 Khlorine dan Khlorine Dioksida 24 Jam 150 ug/Nm3 Spesific ion Electrode Impinger atau Continous Analyzer 13 Sulphat Indeks 30 Hari 1 mg SO3/100 cm3Dari Lead Peroksida Colourimetric Lead Peroxida Candle Catatan : ·                  (*) PM2.5 mulai diberlakukan tahun 2002 ·                  Nomor 10 s/d 13 Hanya berlakukan untuk daerah/kawasan Industri Kimia Dasar Contoh : Industri Petro Kimia; Industri Pembuatan Asam Sulfat[2]

Kepustakaan:

Archie W.Culp,Jr. Prinsip Prinsip Konversi Energi (Terjemahan Darwin Sitompul). 1989. Erlangga, Jakarta, Cetakan ke-dua

Albert Parker. Industrial Air Pollution Handbook.1978.McGraw-Hill Book Company (UK) Limited. Maidenhead-Bekshire

Peraturan Pemerintah (PP) Nomor 41 tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara, tertanggal 26 Mei 1999

Tugas Mandiri:

1. Jelaskan prinsip 3 E dalam industri?

2. Jelaskan ukuran-ukuran partikel dan sebutannya?

3. Jelaskan pengolahan partikel sistem mekanis?

4. Jelaskan pengolahan partikel sistem sarung?

5. Jelaskan pengolahan partikel sistem air?

6. Jelaskan pengolahan partikel sistem lainnya?

       (Minimal 2 jalaman kuarto, 1 spasi)