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


2/14


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.



3/14


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).



4/14


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).



5/14


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.



6/14


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



7/14


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


8/14


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



9/14


10/14


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



11/14


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.



12/14


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.



13/14


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



14/14


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

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

Paper Uts Pence Mar An Udara

Documents

Transcript of Paper Uts Pence Mar An Udara