Electrostatic Precipitator4/10/2009  HaGe  0 komentar

Artikel kali ini akan membahas mengenai aplikasi dari teori elektrostatis yang pernah dibahas pada artikel

sebelumnya di sini. Aplikasi dari electrostatic pada dunia industri digunakan untuk mengatasi masalah limbah

debu. Industri yang mengaplikasikannya antara lain PLTU, pabrik gula dan pabrik semen, salah satu caranya

adalah dengan menggunakan 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%). 

Salah satu komponen terpenting dalam proses produksi di Pabrik Gula dan PLTU adalah boiler. Fungsinya

adalah sebagai tempat untuk memanaskan air, sehingga menghasilkan uap yang nantinya akan digunakan untuk

proses selanjutnya. Pada PLTU, uap ini digunakan untuk memutar turbin uap sebagai

penggerak generator.Untuk melakukan kerjanya, boiler membutuhkan adanya panas yang digunakan untuk

memanaskan air. Panas ini disuplai dari bagian yang disebut dengan ruang bakar atau furnace, dimana pada

ruang bakar ini dilengkapi dengan alat pembakaran atau burner. Hasil pembakaran di ruang bakar tersebut

mengandung banyak debu mengingat bahan bakar yang digunakan adalah batubara, dan debu tersebut akan

terbawa bersama gas buang menuju cerobong. Sebelum gas buang tersebut keluar melalui cerobong, maka gas

buang tersebut akan melewati kisi-kisi suatu electrostatic precipitator (ESP).

Gambar 1. Electrostatic precipitator overview.

Gambar 2. Persentase penangkapan partikel debu pada ESP.

Cara Kerja ElectroStatic Precipitator

Cara kerja dari electro static precipitator (ESP) adalah (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 sekarang bermuatan

negatif (-) kemudian menempel pada pelat-pelat pengumpul (collector plate), lihat gambar 4. Debu yang

dikumpulkan di collector plate dipindahkan kembali secara periodik dari collector plate melalui 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.

Gambar 3. Bagian-bagian dari electrostatic precipitator.

Gambar 4. Proses ionisasi.

Proses Pembentukan Medan Listrik

Proses pembentukan medan listrik; (1) Terdapat dua jenis electrode, yaitu discharge electrode yang bermuatan

negatif dan collector plate electrode bermuatan positif. (2) Discharge electrode diletakkan diantara collector plate

pada jarak tertentu (memiliki jarak antara discharge electrode dengan collector plate). (3) Discharge electrode

diberi listrik arus searah (DC) dengan muatan minus (lihat gambar 3), 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) collector plate 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 electrode tersebut dan partikel-partikel debu akan tertarik

pada pelat-pelat tersebut, Gas bersih kemudian bergerak ke cerobong asap.

Electrostatic precipitator merupakan salah satu cara agar Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ataupun

industri lainnya yang berpotensi menghasilkan limbah debu menjadi ramah lingkungan, setidaknya dapat

mengurangi kandungan polutan yang dibuang melalui cerobong.

Pendahuluan

Elektrostatik merupakan salah satu cabang fisika yang berhadapan

dengan gaya yang dikeluarkan oleh medan listrik statik (tidak berubah)

kepada sebuah objek yang bermuatan. Aplikasi elektrostatik dalam dunia

industri digunakan untuk mengatasi masalah limbah debu. Industri yang

banyak mengaplikasikannya yaitu seperti PLTU (Pembangkit Listrik

Tenaga Uap), pabrik gula, dan pabrik semen. Salah satu penerapannya

yaitu penggunaan electrostatic precipitator (ESP).

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%).

Salah satu komponen terpenting dalam proses produksi di Pabrik Gula

dan PLTU adalah boiler yang berfungsi sebagai tempat untuk

memanaskan air, sehingga menghasilkan uap yang nantinya akan

digunakan untuk proses selanjutnya. Pada PLTU, uap ini digunakan

untuk memutar turbin uap sebagai penggerak generator. Untuk

melakukan kerja, boiler membutuhkan adanya panas yang digunakan

untuk memanaskan air. Panas ini disuplai oleh bagian yang disebut

dengan ruang bakar atau furnace, dimana pada ruang bakar ini

dilengkapi dengan alat pembakaran atau burner. Hasil pembakaran di

ruang bakar tersebut akan mengandung banyak debu, mengingat bahan

bakar yang digunakan adalah batubara, kemudian debu tersebut akan

terbawa bersama gas buang menuju cerobong. Sebelum gas buang

tersebut keluar melalui cerobong, maka gas buang tersebut akan

melewati kisi-kisi suatu electrostatic precipitator (ESP).

Cara Kerja ElectroStatic Precipitator

Cara kerja dari electrostatic precipitator (ESP) yaitu sebagai berikut :

(1)  Melewatkan gas buang (flue gas) melalui suatu medan listrik yang

terbentuk antaradischarge 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), lihat gambar 4. Debu yang

dikumpulkan di collector platedipindahkan kembali secara periodik

dari collector plate melalui suatu getaran (rapping). Debu ini kemudian

jatuh ke bak penampung (ash hopper), lihat gambar 1 dan 2, dan

dipindahkan (transport) ke flyash silo dengan cara dihembuskan

(vacuum).

 

Gambar a

Gambar b

Gambar c

Gambar d

 

Proses Pembentukan Medan Listrik

(1) Terdapat dua jenis electrode, yaitu discharge electrode yang

bermuatan negatif (-) dancollector plate electrode bermuatan positif (+).

(2) Discharge electrode diletakkan diantara collector plate pada jarak

tertentu (jarak antara discharge electrode dengan collector plate).

(3) Discharge electrode diberi listrik arus searah (DC) dengan muatan

minus (lihatgambar 3), pada level tegangan antara 55 – 75 kV DC

(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) Collector plate 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 electrode

tersebut dan partikel-partikel debu akan tertarik pada pelat-pelat

tersebut, Gas bersih kemudian bergerak ke cerobong asap.

Pengendap Elektrostatik Sebagai Sebuah Solusi Ramah

Lingkungan

Alat pengendap elektrostatik digunakan untuk membersihkan udara yang

kotor dalam jumlah (volume) yang relatif besar dan pengotor udaranya

adalah aerosol atau uap air. Alat ini dapat membersihkan udara secara

cepat dan udara yang keluar dari alat ini sudah relatif bersih.

Alat pengendap elektrostatik ini menggunakan arus searah (DC) yang

mempunyai tegangan antara 25 – 100 kv. Alat pengendap ini berupa

tabung silinder di mana dindingnya diberi muatan positif, sedangkan di

tengah ada sebuah kawat yang merupakan pusat silinder, sejajar dinding

tabung, diberi muatan negatif. Adanya perbedaan tegangan yang cukup

besar akan menimbulkan corona discharga di daerah sekitar pusat

silinder. Hal ini menyebabkan udara kotor seolah – olah mengalami

ionisasi. Kotoran udara menjadi ion negatif sedangkan udara bersih

menjadi ion positif dan masing-masing akan menuju ke elektroda yang

sesuai. Kotoran yang menjadi ion negatif akan ditarik oleh dinding

tabung sedangkan udara bersih akan berada di tengah-tengah silinder

dan kemudian terhembus keluar.

Gambar (a) menunjukkan diagram skematik dari sebuah pengendap

elektroststik. Potensial listrik negatif yang tinggi tertahan pada

kumparan kawat yang ada di bagian tengah membentuk sebuah

lompatan listrik di sekitar kawat. Gambar (b) menunjukkan contoh

aplikasi pengendap elektrostatik, sedangkan gambar (c) adalah gambar

cerobong tanpa pengendap elektrostatik. Jika dibandingkan, gambar (c)

akan menghasilkan polusi udara lebih besar dibanding gambar (b). Jika

intensitas pembuangan gas (asap pabrik) terlalu banyak, maka akan

merusak lingkungan di sekitarnya. Hal terburuk yang akan terjadi secara

perlahan-lahan adalah rusaknya lapisan ozon di atmosfer yang

merupakan salah satu bentuk penyebab pemanasan global (global

warming).

Electrostatic precipitator merupakan salah satu cara agar industri yang

berpotensi menghasilkan limbah debu menjadi ramah lingkungan,

setidaknya dapat mengurangi kandungan polutan yang dibuang melalui

cerobong.

Referensi :

http://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_precipitator

http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/electrostatic-precipitator.html

Halliday, Resnick, Fundamentals of Physics 8th Edition