Paper Uts Pence Mar An Udara
-
Upload
hamam-suhaily -
Category
Documents
-
view
240 -
download
0
Transcript of Paper Uts Pence Mar An Udara
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
1/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
1. Pendahuluan
Sumber utama pencemaran udara didunia ini adalah berasal dari proses
pembakaran bahan bakar baik yang dari sumber bergerak seperti kendaran, maupun
yang berasal dari sumber yang tidak bergerak seperti proses pembakaran di industri.
proses pembakaran yang tidak sempurna akan menghasilkan gas buang yang
mengandung polutan yang akan mencemari udara.
Dalam dunia industri banyak sekali digunakan boiler sebagai peralatan
penunjang proses, boiler merupakan peralatan yang digunakan untuk menghasilkan
steam dengan memanfaatkan panas yang diperoleh dari reaksi pembakaran bahan bakar
fosil. Sebagian besar boiler di Indonesia menggunakan bahan bakar batu bara
dikarenakan cadangan batu bara di Indonesia masih cukup melimpah. Namun batu bara
merupakan bahan bakar padat yang menghasilkan poilutan lebih banyak dibandingkan
bahan bakar cair dan gas.
Sisa pembakaran dalam boiler berbahan bakar batubara secara garis besar dapat
diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu flue gas dan ash.Flue gas mengandung SOx,
NOx ,CO dan ash yang ikut terbawa oleh flue gas atau biasa disebut fly ash.
Berdasarkan aturan yang dikeluarkan EPA (enviromental protection agency)bahwa gas
buang yang dikeluarkan dari cerobong asap harus memenuhi criteria kadar polutan
tertentu, sehingga perlu dilakukan penanganan gas buang guna mengurangi emisi gas
buang yang akan dikeluarkan ke atmosfer. Table 1 menunjukkan kadar polutan yang
diijinkan dalam gas buang yang dikeluarkan EPA atau biasa disebut NAAQS (national
ambient air quality standards.
Tabel 1. National Ambient Air Quality Standards.
Pencemaran Udara Page 1
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
2/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
2. Pengukuran kadar polutan dalam gas buang boiler batu bara.
2.1 Dual beam NDIR stack gas analyzer.
Dual beam NDIR stack gas analyzer mampu mendeteksi 5 komponen polutan
yang ada di gas buang yaitu NOx, SOx, CO, CO2 dan O2. Prinsip kerjaNDIR cukup
sederhana yaitu dengan cara memasukkan sample udara kedalam tabung yang
kemudian sebuah lampu infra merah diarahkan ke dalam ruang sample melalui
detektor. Tentunya konsentrasi polutan dari udara yang akan dianalisa ditentukan
berdasarkan panjang gelombang. Sebuah filter optik di depan detektor dapat
mengeliminasi semua cahaya termasuk panjang gelombang dari gas tersebut.
Pencemaran Udara Page 2
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
3/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
Gambar 1. Skema NDIR.
Gambar 2. skema pemasangan gas analyzer pada gas buang boiler.
3. Jenis polutan dari boiler batu bara dan penanganannya.
3.1 Sulfur Dioksida
Pencemaran oleh sulfur dioksida terutama disebabkan oleh dua komponen
sulfur bentuk gas yang tidak berwarna yaitu sulfu dioksida (SO2) dan sulfur
trioksida (SO3) dan keduanya disebut sulfur oksida (SOx). Sulfur dioksida
mempunyai karakteristik bau yang tajam dan tidak mudah terbakar diudara,
sedangkan sulfur trioksida adalah zat yang tidak reaktif.
Pencemaran SOx menimbulkan dampak bagi manusia, hewan, dan tumbuhan.
Kerusakan pada tanaman terjadi pada kadar sekitar 0,05 ppm. Pengaruh utama
pencemaran SOx pada manusia adalah terjadi iritasi sistim pernafasan.
Untuk mengurangi kadar SOx dalam gas buang digunakan FGD (Flue Gas
Desulfurization).
3.1.1 Prinsip Kerja FGD (Flue gas Desurfurization).
Pencemaran Udara Page 3
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
4/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
Pemisahan polutan dapat dilakukan menggunakan penyerap batu
kapur atau Ca(OH)2. Gas buang dari cerobong dimasukkan ke dalam
fasilitas FGD. Ke dalam alat ini kemudian disemprotkan udara sehinggaSO2 dalam gas buang teroksidasi oleh oksigen menjadi SO3. Gas buang
selanjutnya didinginkan dengan air, sehingga SO3 bereaksi dengan air
(H2O) membentuk asam sulfat (H2SO4). Asam sulfat selanjutnya
direaksikan dengan Ca(OH)2 sehingga diperoleh hasil pemisahan berupa
gipsum (gypsum). Gas buang yang keluar dari sistim FGD sudah terbebas
dari oksida sulfur. Hasil samping proses FGD disebut gipsum sintetis
karena memiliki senyawa kimia yang sama dengan gipsum alam.
Selain dapat mengurangi sumber polutan penyebab hujan asam,
gipsum yang dihasilkan melalui proses FGD ternyata juga memiliki nilai
ekonomi karena dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misal untuk
bahan bangunan. Sebagai bahan bangunan, gipsum tampil dalam bentuk
papan gipsum (gypsum boards) yang umumnya dipakai sebagai plafon atau
langit-langit rumah (ceiling boards), dinding penyekat atau pemisah
ruangan (partition boards) dan pelapis dinding (wall boards).
Pencemaran Udara Page 4
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
5/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
Gambar 3. Skema FGD
3.2 Carbon Monoksida (CO)
Karbon monoksida memiliki sifat fisik yang tidak berasa, tidak berbau dan pada
kondisi kamar berbentuk gas yang tidak berwarna. Senyawa CO mempunyai
potensi bersifat racun yang sangat bebahaya dan dapat menimbulkan kematian pada
manusia, karena gas CO mampu berikatan dengan hemoglobin dalam darah
sehingga darah tidak dapat mengikat oksigen (O2) .
Untuk mengurangi kadar CO dalam gas buang digunakan scrubber pada
cerobong asap.
3.2.1 Scrubber
Scrubber merupakan salah satu dari alat pengendali polusi udara
atau emisi dari gas buang sisa pembakaran. Pada suatu instalasi peralatan
scrubbermemiliki kontribusi dalam mereduksi polutan berupa padatan atau
gas yang sifatnya mampu larut dalam air, sehingga pada instalasinya akan
dijumpai alat pendukung lain yang berfungsi untuk mendistribusikan air.
Pencemaran Udara Page 5
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
6/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
Scrubber biasanya dipasang pada bagian lanjutan pada instalasi
yang outletnya mengeluarkan emisi, dikarenakan instalasinya bertujuan
untuk mengendalikan emisi yang keluar dari instalasi tersebut. Skemapemasanganscrubberpada sebuah incinerator adalah sebagai berikut.
Gambar 4, instalasi scrubber pada incinerator.
3.3 Partikel Debu
Pada dasarnya debu sisa pembakaran pada boiler dibagi menjadi dua jenis yaitu
bottom ash yang merupakan debu yang mengendap di dasar ruang bakar dan
penanganannya cukup mudah hanya dengan conveyor, dan yang kedua adalah fly
Pencemaran Udara Page 6
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
7/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
ash yaitu debu terbang yang ikut terbawa aliran gas buang menuju ke cerobong
asap.
Partikulat debu terbang (fly ash) merupakan campuran yang sangat rumit dari
berbagai senyawa organic dan anorganik yang tersebar di udara dengan diameter
yang sangat kecil, mulai dari
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
8/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
ElectroStatic Precipitator (ESP) adalah salah satu alternatif
penangkap debu dengan effisiensi tinggi (diatas 90%) dan rentang partikel
yang didapat cukup besar. Dengan menggunakan electrostatic precipitator(ESP) ini, jumlah limbah debu yang keluar dari cerobong diharapkan hanya
sekitar 0,16% (dimana efektifitas penangkapan debu mencapai 99,84%).
Gambar 5, Particulate control equipment pada boiler.
Cara kerja dari electrostatic precipitator (ESP) yaitu sebagai
berikut :
1. Melewatkan gas buang (flue gas) melalui suatu medan listrik
yang terbentuk antara discharge electrode dengan collector
plate, 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 bermuatan negatif (-) selanjutnya menempel
pada pelat-pelat pengumpul (collector plate). Debu yangdikumpulkan di collector plate dipindahkan kembali secara
periodik dari collector plate melalui suatu getaran (rapping).
Debu ini kemudian jatuh ke bak penampung (ash hopper) dan
dipindahkan (transport) ke flyash silo dengan cara
dihembuskan (vacuum).
Proses pembuatan medan listrik di ESP
Pencemaran Udara Page 8
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
9/14
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
10/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
Gambar 6, proses pengisian dan pengumpulan partikel dalam ESP
Gambar 7, komponen electrostatic precipitator.
3.4Nitrogen oksida(NOx). Nitrogen oksida (NOx) adalah senyawa gas yang terdapat di udara bebas
(atmosfir) yang sebagian besar terdiri atas nitrit oksida (NO) dan nitrogen dioksida
(NO2) serta berbagai jenis oksida dalam jumlah yang lebih sedikit. Kedua macam gas
Pencemaran Udara Page 10
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
11/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
tersebut mempunyai sifat yang sangat berbeda dan keduanya sangat berbahaya bagi
kesehatan. Gas NO yang mencemari udara secara visual sulit diamati karena gas
tersebut tidak bewarna dan tidak berbau. Sedangkan gas NO2 bila mencemari udaramudah diamati dari baunya yang sangat menyengat dan warnanya merah kecoklatan.
Sifat Racun (toksisitas)gas NO2 empat kali lebih kuat dari pada toksisitas gas NO.
Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO2 adalah paru-paru.
Paruparu yang terkontaminasi oleh gas NO2 akan membengkak sehingga penderita sulit
bernafas yang dapat mengakibatkan kematiannya.
Udara yang mengandung gas NO dalam batas normal relatif aman dan tidak
berbahaya, kecuali bila gas NO yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada sisitem
saraf yang menyebabkan kejang-kejang. Bila keracunan ini terus berlanjut akan dapat
menyebabkan kelumpuhan. Gas NO akan menjadi lebih berbahaya apabila gas itu
teroksidasi oleh oksigen sehingga menjadi gas NO2. Di udara nitrogen monoksida (NO)
teroksidasi sangat cepat membentuk nitrogen dioksida (NO2) yang pada akhirnya
nitrogen dioksida (NO2) teroksidasi secara fotokimia menjadi nitrat.
Mekanisme reaksi pembentukannya di udara sebagai berikut :
N2 + O2 2NO
2NO + O2 2NO2
2NO2 + O2 H2O 2HNO3
Udara yang tercemar oleh gas nitrogen dioksida tidak hanya berbahaya bagi
manusia dan hewan saja, tetapi juga berbahaya bagi kehidupan tanaman. Pengaruh gas
NO2 pada tanaman antara lain timbulnya bintik-bintik pada permukaan daun. Pada
konsentrasi lebih tinggi, gas tersebut dapat menyebabkan nekrosis atau kerusakan pada
jaringan daun, dalam keadaan seperti ini daun tidak dapat berfungsi sempurna.
Pencemaran udara oleh gas NO2 juga dapat menyebabkan timbulnya Peroxy Acetil
Nitrates yang disingkat dengan PAN. PAN ini menyebabkan iritasi pada mata sehingga
mata terasa pedih dan berair.
Untuk menekan emisi NOx dalam gas buang digunakan SCR (selective
catalytic reduction) dan unit low NOx combustion.
Pencemaran Udara Page 11
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
12/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
3.4.1 Selective catalytic reduction
SCR (selective catalytic reduction) adalah suatu alat yang
digunakan untuk mereduksi kandungan NOx yang dihasilkan gas buang
boiler batu bara. Prinsip kerja SCR adalah dengan merubah nitrogen oksida
(NOx) menjadi nitrogen diatomik (N2) dan air (H2O) dengan bantuan
katalis. Sebuah gas reductant seperti anhydrous ammonia, aqueous
ammonia, atau urea ditambahkan kedalam aliran gas buang dan kemudian
diserap dikatalis.
Reaksi yang terjadi antara NOx dengan gas reductant dapat ditulis
sebagai berikut.
4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O
NO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O
Gambar 8 dibawah menunjukkan proses penguraian NOx dimana
NH3 diinjeksikan kedalam aliran gas panas, gas panas yang telah
bercampur dengan ammonia kemudian melewati permukaan catalyst dan
NOx mengalami reaksi didalam catalyst sehingga terbentuk N2 dan H2O.
Pencemaran Udara Page 12
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
13/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
Gambar 8, Proses menghilangkan NOx
Gambar 9, SCR.
4. Kesimpulan.
Polutan yang dihasilkan oleh boiler batu bara meliputi SOx, NOx, CO, dan
Partikel padat yang berupa fly ash dan bottom ash. SOx dapat direduksi dengan
menggunakan FGD ,hasil samping dari FGD adalah gypsum yang memiliki nilai
ekonomis yang cukup tinggi karena gypsum dapat digunakan sebagai hiasan rumah,sehingga tidak akan merugikan jika semua PLTU yang ada menggunakan FGD.
Untuk mereduksi CO digunakan wet scrubber , hal ini penting karena CO
merupakan gas yang sangat berbahaya dan sebagian besar orang awam kurang tahu
tanda- tanda teracuni gas CO sehingga sangat penting untuk mereduksi gas CO sebelum
di buang ke atmosfer.
Untuk mereduksi NOx digunakan SCR yang mampu memisah NOx menjadi N 2
dan H2O . Nitrogen merupakan zat yang dibutuhkan tumbuhan guna melakukan
Pencemaran Udara Page 13
-
8/3/2019 Paper Uts Pence Mar An Udara
14/14
Polutan Pada Boiler Batubara dan Penanganannya
metabolism sehingga penggunaan SCR akan lebih menguntungkan, sedangkan untuk
mereduksi abu terbang digunakan ESP yang sangat efektif dalam mengurangi debu
terbang sisa pembakaran.
Daftar Pustaka
1. The Babcock & Wilcox company.2005. Steam its generation and use ,edition 41.ohio
2. http://id.wikipedia.org/wiki/Hujan_asam
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Flue-gas_desulfurization
4. http://www.adityarizki.net/?p=149
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_catalytic_reduction
6. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18257/3/Chapter%20II.pdf
7. http://repository.upi.edu/operator/upload/s_d5351_0611193_chapter3.pdf
8. http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Monitoring%20equipment%20(Bahasa%20Indonesia).pdf
9. http://www.sea.siemens.com/us/internet-
dms/ia/AppliedAutomation/AppliedAutomation/docs/CS_power_fossil_fuel.pdf
10.http://www.energymanagertraining.com/energy_audit_instruments/flue_gas_analyser/p
df/procal_Flue_gas_analyser.pdf
Pencemaran Udara Page 14
http://id.wikipedia.org/wiki/Hujan_asamhttp://en.wikipedia.org/wiki/Flue-gas_desulfurizationhttp://www.adityarizki.net/?p=149http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_catalytic_reductionhttp://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18257/3/Chapter%20II.pdfhttp://repository.upi.edu/operator/upload/s_d5351_0611193_chapter3.pdfhttp://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Monitoring%20equipment%20(Bahasa%20Indonesia).pdfhttp://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Monitoring%20equipment%20(Bahasa%20Indonesia).pdfhttp://www.sea.siemens.com/us/internet-dms/ia/AppliedAutomation/AppliedAutomation/docs/CS_power_fossil_fuel.pdfhttp://www.sea.siemens.com/us/internet-dms/ia/AppliedAutomation/AppliedAutomation/docs/CS_power_fossil_fuel.pdfhttp://www.energymanagertraining.com/energy_audit_instruments/flue_gas_analyser/pdf/procal_Flue_gas_analyser.pdfhttp://www.energymanagertraining.com/energy_audit_instruments/flue_gas_analyser/pdf/procal_Flue_gas_analyser.pdfhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hujan_asamhttp://en.wikipedia.org/wiki/Flue-gas_desulfurizationhttp://www.adityarizki.net/?p=149http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_catalytic_reductionhttp://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18257/3/Chapter%20II.pdfhttp://repository.upi.edu/operator/upload/s_d5351_0611193_chapter3.pdfhttp://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Monitoring%20equipment%20(Bahasa%20Indonesia).pdfhttp://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-%20Monitoring%20equipment%20(Bahasa%20Indonesia).pdfhttp://www.sea.siemens.com/us/internet-dms/ia/AppliedAutomation/AppliedAutomation/docs/CS_power_fossil_fuel.pdfhttp://www.sea.siemens.com/us/internet-dms/ia/AppliedAutomation/AppliedAutomation/docs/CS_power_fossil_fuel.pdfhttp://www.energymanagertraining.com/energy_audit_instruments/flue_gas_analyser/pdf/procal_Flue_gas_analyser.pdfhttp://www.energymanagertraining.com/energy_audit_instruments/flue_gas_analyser/pdf/procal_Flue_gas_analyser.pdf