Volume Nomor 1, Oklober 2003 /SSN /411-13411

PENERAPAN SISTEM MODUL UNTUK PENGOLAHANGAS BUANG PLTU BATUBARA KAPASITAS BESARDENGAN MESIN BERKAS ELEKTRON

Rukijatmo, M. Munawir ZP2PN BATAN

ABSTRAKKonsep desain pengolahan gas huang sax dan NOx dengan MBE dengan kapasilas 25 % dari 400 MWedengan ejisiensi sax 90% akan dibuat untuk memenuhi baku mutu lingkungan meliputi proses pengolahan,sistem pengolahan. pemilihan MBE, dan penetapan ukuran chamber. Pembahasan dilitikberatkan padapemilihan MBE dan ukuran bejana (vessel) untuk memenuhi kesempurnaan reaksi dan waktu proses. Darihasil perhilungan desain untuk menghasilkan pengolahan sax dengan ejisiensi 90% dari 25% dari debit 2,/x / ff NmJ /jam dapat digunakan dUG buah MBE, arus 500 mA dan tegangan 800 kV yang dipasang paraleldengan diameter vesel 3 meter Sampai 3,4 meter. Pada diameter tersebut kecepatan gas antara /6,4 sampai/8,/4 meter per detik, sedangkan untuk pengolahan 80% dari batu bara berkadar sulfur 0,7% untukIllemenuhi BME cukup diolah 50% dari kapasitas, dengan modul sebanyak 4 buah.

ABSTRACTConceptual design of sax dan NOx fluegas treatment base on 25% of 400 MWe capacity and 90%efficiency reduction of sax ,the electron beam machine will be utilized to performed the enviroment qualitystandard of air polluton .The technical specification of electron bean, machine, processing system andchamber dimension should conformed to the regulatloil. The discussion is focused on the selection ofelectron beam machine type and the dimention of radiation vessel for perfect reaction and exact timepricessing. The design calculation is indicataed that we need two electron beam machnes of 500 "IA, 800 kVinstaled in parallel and 3 upto 3.4 metres diametre , the speed of fluegas in the vessel around 16.4 upto18. J 4 metre per second, 80% treatment of 0,7% sulphur content coalis conform to regulation on emi.vslon 00

flue gas environment, and only 50% of flue gas needed to be treated by 4 modulars.

PENDAHULUAN pupuk amoniak Sulfat -Nitrat daTi basil reaksi NHJdengan H2SO4 clan HN03.

Pada tulisan ini disajikan konsep pemilihanMBE untuk pengolahan SOX clan NOx dengan debit525 x 103 Nrn3 flam dari basil taping 25%pembakaran bahan bakar untuk menurunkan emisiSOx dengan kadar 1500 rng/m3 (ekvivalen kadarsulfur 0,9%) clan NOx dengan kadar 500 rng/m:',efisiensi pengolahan SOx sebesar > 90% sedan2NOx sebesar > 70%. Untuk memenuhi baku mutulingkungan clan emisi SOx clan NOx sesuai deng::nkep Men LH no. Kep. 13fmen LW3f1995 seplJrtl

lTabell.

Latar Belakang

adar emisi SOx dan NOx yang dikeluarkanoleh PL TV Batubara dapat diturunkan

cara pengolahan menggunakanberbagai teknologi diantaranya Flue GasDesulfurization (FGD) untuk mereduksi emisi SOxatau Selective Catalitic Reduction (SCR) untukmereduksi NOx atau dengan MBE yang dapatmereduksi keduanya sekaligus (SOx dan NOx).Dalam skala relatif besar, pengolahan gas huangSOx dan NOx dengan radiasi berkas elektron, selainbisa bekerja secara simultan biaya maupun spaceyang diperlukan untuk Plant relatif lebih murah dankecil, sehingga akhir-akhir ini teknologi nuklirtersebut mulai menjadi pilihan, dirnana secara teknistidak lagi dalam skala laboratorium atau pilot, tetapimulai masuk pembangunan pada skala komersialatau industrial seperti di : China, Jepang danPolandia. Diantara keuntungan yang dihasilkan dariteknologi ini adalah produk sampingan berupa

Table 1. Kep Men LH. Baku Mutu EmisiSOx dan NOx Kep. 13/MenLH/3/1995.

Emlsl Baku Mutu 1995

1500 mg/m3

1700 mg/m3

Baku Mutu 2000

750 mgim3

850 mgim3

SOx

NOx

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5. No. J, Oktober 2003.. /20 -/28

120

Volume 5, Nomor J, Oktober 2003 ISSN /4//-/349

Pemilihan kadar emisi ini karena disesuaikan dengankondisi kandungan Sulfur dari bahan bakarterbanyak yang dipakai di industri di Indonesia,sehingga dengan demikian konsep ini bisa segeradimanfaatkan, nyata clan dibutuhkan.

Dasar Perhitungan Desain

dimana:

a.T (SO2)o = tetap (kadar SO2 mula-mula inlet)

(NO2) = kadar NO2 mula-mula (inlet)

D = dosis radiasi

ljJ = kelembaban relatif (%)

kl, k2 = tetapan. percobaan

T = temperatur proses (~)

cx. = kadar amoniak stoichiometry

Berdasar pen~an percobaan hubungan radiasiclan efisiensi pengolahan dapat ditunjukkan padaGambar 1.

Gambar 1. Energi yang terserap dalam gasbuang.

Dan Gambar 1 untuk mendapatkan "Sox ~ 90%diperlukan dosis iradiasi (10 kGy) untuk memenuhituntutan disain diatas secara sistematis reaksi

pengolahan gas buang dapat dijelaskan sepertiterlihat pada gambar 2, sebagai berikut : Gas buangdaTi hasil pembakaran yang mengandung SOx clanNOx terlebih dahulu dibersihkan daTi kandunganabu terbang melalui BPS dirnasukkan dalam suaturuang untuk dilembabkan clan didinginkanmenggunakan spray cooler, dengan jumlah airtergantung pada jumlah clan spesifikasi gas buang.2)selanjutnya gas buang yang sudah bersih clanabu;lebih lembab clan dingin dialirkan kedalarnvessel (chamber) untuk diiradiasi elektron,menggunakan mesin berkas. elektron agar terbentukpasangan ion clan radikal-radikal bebas yang akanmempercepat pembentukan reaksi asam sulfat clanasam nitrat. Bersarnaan dengan itu sebelum terjadiproses reaksi, diinjeksikan ammoniak (NH3) yang

Efisiensi pengolahan gas huang SOx danNOx dengan MBE ditentukan oleh dosis radiasielektron Yang diserap dan bereaksi dengan molekul-molekul dalam gas huang sehingga terbentukpasangan N2+, O2+, H2O+, CO2+, clan Ni, Oi, N2O.,COi, CO". yang selanjutnya bereaksi juga denganuap air membentuk radikal bebas OH., 02H", ~, 0.,pembentukan pasangan ion clan radikal bebas iniakan teerjadi sangat cepat (dalam orde 10"s dt)akibat proses radiasi ini (hal ini tidak mungkindilakukan dengan reaksi kirnia biasa ). Selanjutnyadalam waktu singkat (10.5 dt) akan bereaksi denganSOx dan NOx membentuk H2SO4 dan HNO) keduaion ini karena proses reaksinya sangat cepat, akanterbentuk dibawah jendela irradiasi elektron.Selanjutnya kedua atom tersebut dalam keadankering bergerak bersama-sama aliran gas, dimanakecepatanya bergantung pada diameter vessel(Chamber) berbentuk silinder dan debit daTi gas nya.Dengan menginjeksikan ammoniak NH) kedalamvessel, maka amoniak juga akan begerakbesama-sama molekul-molekul gas huang, clan padasuatu saat yang tepat akan menangkap asam Sulfat(H2SO4) clan asam Nitrat (HNO) Yang telahterbentuk dibawah chamber clan bereaksimembentuk (NH4)2S04 atau (NH4)2S04 2NH4N04dalam waktu 0,1-1 detik. Dalam perhitungangerakan molekul dalam chamber, waktu reaksi inirelatif cukup lama, sehingga pembentukan pupuk inidapat diupayakan terjadi di ujung atau di luarchamber. Dengan demikian dapat dikurangiterjadinya korosi pupuk didalam chamber.

Dari uraian diatas jelas bahwa selain dosisiradiasi proses pengolahan ini juga dipengaruhi olehkadar uap air dan NH) juga daTi kadar gas buangnya,agar tejadi reaksi secara optimal. Secara matematisefisiensi daTi pengolahan dapat ditulis:

~~(NOx)o

( (kz D))1 -exp '<NO:}:-1]NOx = =k,

daD

17 (8°2) = fr (f/J,a, T) + 12 (D,a, T)

PENERAPAN SlSTEM MODUL UNTUK PENGOLAHAN GASBUA1IG PLTU BATUBARA KAPAS1TAS BESAR DENGANMES1N BERKAS ELEKTRON

Rukijatmo, dkk.

121

ISSN 1411-1349JVolume 3, Nomor I, Oktober 2003

ikut mengalir bersama gas buang yang telahdidinginkan sehingga pacta saat terjadi reaksipembentukan asam sulfat dan asam nitrat, segeradapat ditangkap oleh ammoniak untuk membentukpupuk. Jumlah ammoniak yang diperlukan tentunyahams seimbang dengan produk asam sulfat dan asamnitrat selanjutnya adalah proses pengambilan produksamping dari proses pengolahan gas buang ini.

Penjelasan bagaimana reaksi pengolahan gasbuang tersebut, telah disampaikan olehpara penelitidalam banyak sekali persamaan diantaranya adalahdiagram reaksi berikut. Bila elektron tenaga tinggiditembakkan pacta gas buang yang komposisinyaterdiri dari Nz, °z, NzO, COz, CO maka akanterbentuk pasangan ion Nz+, Oz+, NzO+, COz+ danmolekul tereksitasi Ni, Oi, HzO., COi, CO' .Pasangan ion dan. molekul tereksitasi Akan bereaksidengan uap cair membentuk radikal-radikal bebasON", OzN", N°, 0., selanjutnya radikal bebas ini akan

bereaksi dengan SOx dan. NOx membentuk asarolsulfat dan asam nitrat mengikuti diagram be:ikut :

NO:+O"/, ~OH.

NO

+H:O~ /'NO:+OH

HNO)

+011"

NO.

!lNC,

803+ y ~20'802

+O~ ~H803

H2SO4

Gambar 2. Skema proses iradiasi berkas elektron untuk pengolahan gas huang.

Gambar 3. Proses pengolahan gas huang PLTU dengan MBE.-

Prosiding Pertemuan dan Pre$entasi I/miah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5. No. J. Oktober 2003.. /20 -/28

1221

Volume 5, Nomor J, Oktober 2003 ISSN1411-1349

Selanjutnya asam sulfat clan asam nitrat yangterbentuk akan ditangkap oleh NH3 yang diinjeksi-kan mengikuti reaksi :

Untuk memenuhi BME 2000, pada sa at ini PL TVSuralaya masih menggunakan barn bara dengankadar sulphur kurang daTi 0,5 % yang mcnghnsilkanemisi S02 kurang daTi 750 mg/mJ .

Penggunaan barn bara dengan kadar sulphurkurang daTi 0,5% sebanyak 9,9 juta ton/tahundengan cepat akan menghabiskan cadangan barnbara dengan kualitas tersebut di Indonesia, karenajumlahnya kurang daTi 10% daTi jurnlah cadanganbarn bara nasional. (36 Milyar ton), sementara jenisbatubara ini yang punya peluang untuk diexport.Pada saat ini export barn bara telah mencapai 40 jutaton/bulan daD selalu naik seperti terlihat pada Tabel2. Kondisi ini yang menyulitkan operasi PLTVSuralaya dimasa depan, oleh karenanya pemakaianbarn bara harus segera berpindah menggunakan jenisbarn bara dengan kadar sulphur lebih 0,5 %, yangjumlahnya jauh lebih banyak (lebih daTi 90%).Konsekuensinya , agar tidak melanggar BME 2000ini, PL TV Suralaya hams dilengkapi denganperalatan sistem pengolahan SO2 dan NOx, untukmenurunkan kadar emisi SO2 sesuai dengan kondisikadar sulphur yang digunakan. Peralatan yangditambahkan perlu disesuaikan dengan ternpat yangtersedia, biayanya murah, aman serta tidakmenimbulkan limbah atau masalah barn.

PLTU SURALAYA

Kondisi PL TV Suralaya

PL TV Suralaya yang telah dibangun dengankapasitas 3400 MW adalah PL TV cukup besardengan persediaan lahan sangat terbatas, sangat sulithila akan dilengkapi dengan fasilitas pengolahan gashuang khususnya dengan teknologi konvensional.Namun dengan menggunakan MBE masih adapeluang meski dengan tingkat kesulitan cukuptinggi.

Penambahan fasilitas instalasi pengolah gasbuang dengan MBE, se!ain PL TU Suralayamemperoleh gas huang yang bersih, PL TU ini dapatberperan sebagai pendorong pengembanganimpleme:.rtasi teknologi maju di Indonesia umumnyaclan khususnya institusi riset.

Dalam upaya memenuhi baku mutulingkungan kep.Men.LH No. 13/MEN.LH/3/1995,seperti pacta tabel 1 dan mengantisipasi keterbatasancadangan barn bara yang memenuhi baku mututerse but di Indonesia, dibuat studi kelayakanpengolahan gas huang S02 dan NOx dengan MBEagar dapat dipenuhi batas baku mutu ernisi sesuaidengan kondisi barn bara di Indonesia. Denganmengambil kadar sulphur 0,53 % -1,53 % kemudiandiolah dengan MBE sehingga terjadi penguranganS02 dan NOx sesuai dengan batas baku ernisi sepertipada tabel I. Batu bara dengan kadar sulphur 0,7 %adalah barn bara dengan jumlah cadangan terbanyakdi Indonesia, oleh karenanya study kelayakan akandikonsentrasikan pada kadar sulphur 0,7 %.

Tabel 2. Keriteria desain pengaruh SOl danNOx dengan MBE

Parameterproses

Simbol Nilai

Efisiensi

Dosis

Temperatllr

KenaikanKelembaban

Kecepatan gas

Energi berkas

Arus berkas

80% .90%

4,5 Kby-12 Kby

60°C -80°C

8 °C -12 °C

17 (%)

D (Gy)

I (OC)

/). Rh (OC)

5 mtdt -10 mtdt

500 keY -1000 KcV

> 10OmA--

v

E

I

Kapasitas gas huang PL TV Suralaya

PL TU Suralaya dengan kapasitas 3400MWterdiri dari 7 (tujuh) unit pembangkit listrik, rnasing-masing 400MW pada unit 1,2,3 dan 4 dan 600 MWpada unit 5,6 daD 7, PLTU ini menghabiskan bahanbakar barn bara sebanyak 170 ton /bari pada unitpembangkit berkapasitas 400MW dan 225 ton/haripada unit pembangkit dengan kapasitas 600MW.Secara keseluruhan PL TU Suralaya menghabiskanbahan bakar barn bara rata-rata sebanyak 27000ton/hari Specific Fuel Consumtion (SFC) 0,42 % kg!K'vh, rnaka dalam setahun rata-rata akanmenghabiskan barn bara sebanyak 9.855.000 ton.

Gas Buang Hasil Pembakaran Batubara DiSuralaya

Gas buang yang dihasilkan bahan bakar barnbara pada saat keluar daTi boiler memilikitemperatur t=352° C dengan debit 2,1 juta Nm3/ jam/ unit pada unti 1,2,3 clan 4 clan 3,1 5 jutaNm3/jam/unit pada unit 5,6 clan 7. Komposisi gasbuang terdiri daTi berbagai molekul yang nilaifraksinya tergantung jenis barn bara clan kadarsulphur didalamnya. Bila pilihan instalasi menggu-

~PAN

SISTEM MODUL UNTUK PENGOLAHAN GASBUANG PLTU BATUBARA KAPASITAS BESAR DENGANMESIN BERKAS ELEKTRON

Rukijatmo, dkk.

123

ISSN141/-134YVolume 3. Nomor I. Oktober 2003

nakan teknologi MBE, maka perbedaan nilai fraksidaTi komponen-komponen gas huang ini akanmempengaruhi proses pendinginan clan efektifitasradiasi elektron didalam sistem instalasi pengolahangas huang dengan MBE. Kadar abu yang jurnlahnyacukup banyak menjadi faktor gangguan utama dalamproses pengolahan ini, oleh karena itu kadar abuhams dibersihkan terlebih dahulu sebelum dilakukanpengolahan S02 clan NOx. Selain itu kondisitemperatur gas huang yang terlampau tinggi clankadar uap air yang rendah akan mempersulit prosesterjadinya reaksi termokirnia clan tidak bisamenyediakan cukup uap air untuk membentukradikal bebas yang sebanding dengan ernisi S02 danNOx untuk membentuk asarn sulfat clan asarn nitrat.Sebagai upaya utarna dalam proses pengolahan gashuang dengan MBE adalah rnenurunkan temperaturgas huang sampai mencapai kondisi proses 600 C -800 C dengan kenaikan kelembaban 8% -12%. Bilatelah mencapai kondisi ini, gas huang siap diolah.Dari data di PL TU Suralaya temperatur gas sebelumrnasuk Electrostatic Precipitator (ESP), temperaturtelah di turunkan sampai t = 1400 C dan saat keluardaTi ESP temperatumya 1380 C, kondisi ini belummemenuhi kondisi reaksi termokirnia yang diperlu-kan, oleh karenanya perlu diturunkan lagi sampaimencapai -70 °c.

S02 clan NOx tidak mungkin digunakan, karenakedua teknik ini memerlukan lahan yang sangalluas, sementara lahan di PL TV Suralaya tidaktersedia.

Peluang yang mungkin tinggal menggunakanMBE dengan teknik kontruksi bertingkat dengankapasitas pengolahan terbatas (50%-60%). Sedang.kan secara ekonomi biaya pengolahan menggunakan

IMBE relatif lebih murah dibanding konvensiona~sekaligus ada beberapa keunggulan lain diantaranya: I

.Proses terjadi secara serentak (S02 clan NOx)

.Proses terjadi dalam keadaan kering tidak acialimbah

.Menghasilkan produk samping berupa PUPUlyang bernilai ekonorni

.Harga peralatan cenderung semakin murah

PENERAPANOLAH GASSIT AS BESAR

MBEBUANGUNTUK PENG-, PLTU KAPA-

Penerapan MBE Untuk Pengolahan Gas

BuangPengolahan Gas Buang SO2 clan NOx dengan

Mesin Berkas Elektron (MBE) sebagai salampengo1ahan gas buang SO2 clan NOx dioperasikandengan memanfaatkan radiasi e1ektron pada dosistertentu antara 4.5 kgy -10 kgy.

Tingkat dosis radiasi ini' dicapai denganmengatur parameter terkait daTi MBE (sebagaisubyek) clan kecepatan gas buang (sebagai obyek).Parameter MBE yang terkait adalah Energi (E), daDares berkas elektron (1), selain itu adalahkemampuan serapan material terhadap energielektron (1]). Pada bahan yang sarna (gas buangPL TU Batu Bara), nilai 1] sarna. (1] bukan parameter Iyang bisa diatur).

Energi elektron (E) semakin besar, penetrasisemakin besar berarti energi yang diserap sernakin Ikecil, karenanya dosis semakin kecil. Namun untukE semakin kecil karena energi yang diserap besarmaka penetrasi mengecil, hal ini mengakibatkanbanyak energi elektron yang hilang pada saatmenembus window primer clan sekundair serta udaraantar window. Sehingga tidak ada lagi elektron yangbisa mengenai gas huang, maka dalam penerapan

IMBE untuk pengolahan gas buang energi elektrondipilih antara 300 KeV -1000 KeV yang setaradengan pembangkit tegangan tinggi DC 300 KV-1000 KV. Lazimnya digunakan MBE dengan energi

I800 KeV seda.'1gkan arusnya bisa dipilih sebesar

mungkin.

Wa1aupun tetap harus memperhatikan hargaMBE clan status teknologi MBE yang telah dicapaisaat w, berdasar informasi, MBE yang telah tersedia

1241

Pengolahan Gas Buang Di PLTU Suralaya

Dalam upaya memperhatikan ke1}ersihan clandampak lingkungan PLTU Suralaya secara bertahaptelah menangani emisi gas huang basil pembakaranbatu bara. Pada tahap pertama penanganan gasbuang dilakukan dengan memasang ESP yang dapatmenurunkan kadar abu sampai 95 % sehinggasisanya yang terbang ke udara hanya tinggal 5%.Cukup rendah di banding baku mutu yangditetapkan.

PL TV Suralaya berharap pada tahap keduadapat mengolah emisi S02 dan NOx, bila PL TVtersebut mulai memanfaatkan batubara dengankadar sulphur di atas 0,5% yang mengakibatkankeluarnya emisi S02 diatas BME 2000, untukmemenuhi harapan tersebut, pada saat ini telahdilakukan studi kelayakan untuk pembangunaninstalasinya paling lambat pada taboo 2005.

Berdasarkan basil studi kelayakan, secarateknis pengolahan secara konvensional mengguna-kan FGD (Flow gas desulphurisation) clan SCR(Selective catalitic reduction) Ul'tuk mereduksi emisi

--

"fusiding Pertemuan dan Presentasi I/miah TeknologiAkselerator don AplikasinyaVol. 5. No.1. Oktober 2003: /20 -/28

semakin rendah dengan kelembaban semakin tinggi ,proses themokimia pembentukan asam sulfat daTiS02 semakin baik. Namun karena temperatur gaskeluaran daTi ESP masih terlampau tinggi antara 130-140°C, maka pacta debit gas buang cukup besarseperti PLTU Sura1aya diperlukan sistem pendinginyang sangat besar dengan jumlah air sangat banyakbila di inginkan temperatur gas mencapai temperaturkamar, selain itu bila temperatur sangat rendahdengan air yang ditambahkan terlampau banyakmengakibatkan pupuk itu akan bersifat basah, iniclan memunculkan problem barn di pasta proses.Khususnya terhadap emisi gas bersih clan prosespengambilan pupuk karena terlampau lengket, makatemperatur di pilih antara 60°c -BO°c dengankenaikan kelembaban B% -12% adalah kondisioptimal dalam pemakaian MBE untuk pengelolaangas buang S02 dan NOx. Secara urnum keriteriapenerapan MBE untuk pengolahan gas buang sepertiterlihat pada Tabel 3.

di pasaran adalah 1 MBE denga:n 1 DC HighVoltage 800 KV, 2 akselerator 400 mA/500 mA.

Dari aspek gas huang sebagai target,parameter yang berpengaruh adalah kecepatan,dimana kecepatan sernakin rendah dosis sernakintinggi. Namun karena waktu reaksi pembentukanpupuk terjadi antara 0,1 detik -1 detik. Denganlebar window antara 1,5 -1,6 m. Maka kecepatantidak boleh terlampau rendah agar pupuk tidak jatuhdi bawah window. Namun juga tidak boleh terlalucepat, agar tidak timbul rnasalah dalam panjangvessel rnaka kecepatan dipilih antara 5 m/dt -10m/dt parameter ini yang digunakan untukmenentukan ukuran vessel berkaitan dengan besardebit gas huang.

Faktor lain yang berpengaruh terhadap reaksiadalah kondisi proses thermokimia, yak1ii temperaturdan kelembaban (kadar air), sedangkan kondisistoichiometri NH3 berfungsi untuk menangkap asamsulfat dan asam nitrat yang terbentuk dari basilproses reaksi themokimia dari S02 Temperatur

Tabel 3. Hubungan kapasltas PLTU,deblt gas huang, prosentasi pengolahan (%) Dan jumJahmoduilakselerator pada kadar sulphur 0,7 % dengan efislensi removal 802 80 %.

Daya PLTUMWe

KapasitasPengolahan

JumlahModul

Unit Jumlahakselerator

Angkakeamanan

Debit(m3/jam)

2.1 x 106

3.15 X 106

1,2,3 clan 4

5,6,7

400 50% 4 8 buah 1,45

1,45600 50% 6 12 buah

Gambar 4. Bentuk Sistem modul pengolah gas huang SOx daD NOx dcngan MBE

125PENERAPAN SISTEM MODUL UNTUK PENGOLAHAN GASBUANG PLTU BATUBARA KAPASITAS BESAR DENGAN

MESIN BERKAS ELEKTRON

Rukijatmo, dkk.

Volume 3, Nomor 1, Oktober 2003 ISSNL~!l:llitl

Pemilihan Model

Seperti telah disebutkan pada Tabel 3 untukmemenuhi BME 2000, kadar sulphur barn barasangat menentukan besar presentase gas buang yanghams diolah. Pada kadar sulphur 0,53% denganemisi S02 924 mg/mJ , untuk memenuhi BME 2000gas buang yang diolah cukup 25 %, sedangkan bilakadar sulphur 0,7 % dengan emisi S02 1200 mg/mJdiperlukan pengolahan 50%, clan untuk kadarsulphur 1,54 % maka gas buang yang hams diolah90%.

Implementasi Modol

Imp1ementasi modul tidak harus dilaksanakansatu persatu secara 1engkap, tapi bisa dibualkombinasi sejauh parameter proses rnasih di penub\salah satu parameter proses yang penting ada!aIkondisi thermokimia dimana temperatur gas harus600 C -800 C sedang ke1embaban naik 8 % -12 ~untuk itu spray cooler mernainkan peran utamasehingga ukuran rnaupun debit air harus di sesuaikandengan debit gas yang diolah. Model implementasimodul, untuk sistem I modul, 2 modul, 3 modul clan4 modul sem 6 modul dapat dilihat pada Gambar 5.

Batu bara di Indonesia berkadar sulphurantara 0,1 % sampai 1,54 %, dengan jumIahcadangan terbanyak berkadar sulphur 0,7 %, sepertiterlihat pada tabel 2, diperkirakan jumIah batubarayang berkadar sulphur antara 0,5 -0,7 hampirmendekati 90%, sedang sisanya 1O % berkadarsulphur dibawah 0,5 % clan 40 % diatas 0,7 %.Mengingat cadangan barn bara 36.5 milyard ton,rnaka 50 % dan cadangan mencapai 18,5 milyar tonyang berkadar sulphur antara 0,5% sampai 0,7%,cukup untuk dijadikan pertimbangan dalampemilihan kapasitas intalasi.

.." "'-=~~ .:.::=.

~:r-"'\

-

L

:~~]~;:~ --s ,--I

~

~2

~a...w4~~t.J.3aA114

==~~::~ F-..,~~r ) /_u,= --"c

~tImM.~~".DAH7t~,~)

~ tAW'AKATAa

~Mengingat keterbatasan arus berkas MBE,perlu dipertimbangkan ukur.ln. vessel. PLTUSuralaya dengan kapasitas 400 MW yangmenghasilkan debit gas buang 2.1 juta Nm3/jam, clanpada kapasitas 600 MW debit gas buang yangdihasilkan adalah 3,15 juta Nm3/jam, denganjumlahdebit sernacam ini tidak mungkin diolah dengan 1(satu) vessel. karena ukurannya menjadi sangat besarpada kecepatan yang rnemenuhi kriteria desainseperti pada Tabel 3. Pada pilihan ini energieklektron yang diperlukan sangat besar, dengandaya(power) sangat besar pula. Dalam hal ini belumada MBE yang sesuai, sebaliknya bila vesel dibuatdalam ukuran kecil diperoleh kecepatan sangatbesar, diperlukan arus sangat besar agar dosisnyadipenuhi. Dalam hal ini MBE yang memenuhi jugabelum ada (selain ukuran vessel menjadi sangantpanjang , kurang sesuai kondisi setempat) makasatu-satunya jalan sistem harus dibagi menjadimodul-modul dengan debit 300 ribu Nm3/dt (sesuaiketersediaan MBE).

~

, '\ j' r"\~ "--'

Gambar 5. Diagram sistem 4 daD 6 Modul.

Perkiraan Biaya

Berdasar Gambar 5 model modul di alasbiaya kontruksi pengolahan maupun lahan ti~akmerupakan kelipatan daTi jumlah modul karemyang bertambah jumlah akselerator saja, sementanyang lain perubahannya relatif kecil seperti contohpacta kontruksi pelindung (shielding) panjanidinding maupun tinggi tidak berubah, hanya lebaryang sedikit berubah, demikian juga instrumentasiyang berbeda hanya jumlah sensor. Sedangkan biayaspray cooler perubahannya sebanding denganvolume debit, yang akan dibagi dalam diameter daDtinggi. Oleh karena itu biaya investasi dapalperkirakan, semakin besar kapasitas, sen1akin kecilbeaya per KW, untuk 1 modul dengan debit 300 x103 m3/jam yang ekuivalen 55 MW diprkirakanbeaya US$ 175/KW -200/KW dengan 25 0/.diperkirakan cukup us$150/KW -uss 175/KWsedang untuk 50% diperkirakan US$ 120/KW -USS

Dengan ukuran debit tiap modu1 ini cukupdiolah dengan 1 MBE dengan spesiflkasi 2akselerator 400 mAt 1 DC high voltage 800 KV.Dengan vessel ukuran 2.5m x 4.5m x 13m yangakanmenghasilkan efisiensi removal 11 802 = 80 %.Dengan persyaratan kondisi thermokimia dipenuhi.

Dengan batu bara berkadar sulphur maksi-mum 0,7 %, maka debit gas buang yang harus diolahsebanyak 50 % untuk itu parameter pengolahan yanghams dipenuhi seperti terlihat seperti Tabel3.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi I/miah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5, No.1. Oktober 2003.. 120 -128

1261

l50/KW besamya tergantung tingkat kesulitan dankondisinya. Dengan kondisi yang ada di PL TVSuralaya, biaya untuk 1 modul diperkirakan US$ 10juta, sedrngkan untuk 4 modul diperlukan biayasebesar US$ 35 juta clan untuk 6 modul diperkirakanUS$ 45 juta, beaya yang lebih pasti dapat dihitungsetelah detail desain dibuat.

KESIMPULAN

[3] WITTIG, S., SPIEGEL, G., PLATZER, K.H.,WILLffiALD, U., The Performance Charac-teristics of the Electron Beam Technique:Detailed Studies at the (ITS) Flue Gas Facility,Radiat. Phys. Chern. 31,1988,83-93.

[4] NAMBA, H., et al., Pilot-Scale Test ForElectron Beam Purification of Flue Gas FromCoal-Combustion Boiler, Radiat. Phys. Chern.46, 1995, 1103-1106.

[5] CHMIELEWSKl, A.E., ILLER, E., ZIMEK, Z.,LICKl, J., Pilot Plant For Electron Beam FlueGas Treatment, Radiat. Phys. Chern. 40, 1992,321-325.

[6] Feasibility Study for Industrial DemonstrationPlant of Electron Beam Process for Flue GasTreatment at the Electric Power StationPomorzany Szczecin, Poland, 1993.

[7] FRANK, N.W., MARKOVIC, V., ElectronBeam Processing of Flue Gases: Clearing theAir, IAEA Bulletin 1, 1994,7-10.

[8] BATAN-PLN Studi Kelayakan Aplikasi MBEuntuk Pengolahan Gas Buang PLTU Batubara.

[9] AMBOY A MANGUNWIDJOJO Dr.Ir.,Pengembangan Batu Bara Dalam MendalangIndustri Di Indonesia, Rencana PernbangunanKalibrasi dan Evensi Terbaru Dalarn PIP IISistern Teknologi Indonesia, 1997.

[10]IAEA Report of the Consultants Meeting, onThe Status of Industrial Scale Electron BeamFlue Gas Treatment And ITS Future.

TANYA JAW AB

Dari basil perhitungan berdasar mekanikafluida (medium kontinu) clan efek irradiasi elektronpada bahan bergerak yang didukung oleh dataeksperimen aplikasi MBE untuk pengolah gas buangdapat disimpulkan bahwa pengolahan gas buangsenilai 525 x 103 Nm3fjam atau 25% dari 2,1 x 106

Nm3tjam agar mendapatkan 11 S02 ~ 90% dapatdilakukan dengan menggunakan 2 (dua) MBE yangdipasang seri atau paralel.

.Dengan sistem seri diperlukan 2( dua) MBEdengan arus I = 750 mA, tenaga 800 < E < 850

ke V sesuai dengan diameter vesel yang dipilih ((2} = 3 -3,4 meter ), dengan mengambil input

25% dari 2,1 x 106 Nm3fjam.

.Dengan sistem paralel diperlukan 2( dua) MBEdengan arus I = 500 mA, tenaga 800 < E < 850

ke V sesuai dengan diameter vesel yang dipilih ((2} = 3 -3,4 meter) dengan mengambil input

50% daTi 2,1 x 106 Nm3fjam

.Bila dengan menggunakan sistem modul ukurandebit 300.00 m3fjam/modul dengan kadar sulfat0,5 % -0,7 %, maka pacta PL TU Suralaya Unit1,2,3 clan 4 diperlukan 4 modul dengan beayainvestasi US$ 30 juta -US$ 35 juta sedang padaunit 5,6 dan 7 diperlukan 6 modul dengan biayainvestasi US$ 40 juta -US$ 45 juta.

.Berdasarkan kondisi lapangan clan studikelayakan pacta PL TU Suralaya masih actapeluang memasang instalasi gas buang S02 clanNO. dengan MBE.

Ari Sugiharto SL.

-Efisiensi pereduksian?

-Bagaimana kalau energi diturunkan?

-Bagairnana hila tidak ditambah NH3?ACUAN

[1] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGYAGENCY, Electron Beam Processing ofCombustion Flue Gases, IAEA-TECDOC-428,Vienna, 1987.

[2] FUCHS, P., ROTH, B., SCHWING, U.,ANGELE, H., Removal of NOx and S02 byElectron Beam Process, Radiat. Phys. Chern.31,1988,45-56.

Rukijatmo-Dalam sistem yang ditinjau ini efisiensinya 80%.

-Untuk sebuah modul ada hubungan/konfigurasitertentu :

.bila energi diperbesar efisiensi maksimurn 90%selebihnya energi akan terbuang ke dindingtabung proses.

127PENERAPAN SISTEM MODUL UNTUK PENGOLAHAN GASBUANG PLTU BATUBARA KAPAS/TAS BESAR DENGANMESIN BERKAS ELEKTRON

Rukijatmo, dkk.

ISSN 1411-1349jVolume 3, Nomor I, Oktober 2003

Sutadi-Sesuai dengan judul makalah, bagaimana teknis

pelaksanaan pengolahan gas buang PLTU,meliputi energi clan arus berkas elektron dan lajualiran gas buang yang dikenai berkas elektron danberapa laju reduksi gas SOx clan NOx yangdihasilkan.

.bila energi terlalu kecil energi akan habis diwindow atau efiseinsi menurun.

-Bila tidak ditambah NH3 tidak terjadi prosespembentukan pupuk akan terbentuk asam sulfatclan asam nitrat yang bersifat korosif.

Rukijatmo-Reduksi SOx 80% -90% sesuai rancangan, agar

dipenuhi haku mutu emisi SOl. Sedang Noxreduksi rugi antara 20% -60% tergantung dosis.Reduksi NOx tidak menjadi prioritas karena emisiNOx-nya sudah memenuhi baku mutu. Setelabpengolahan gas buang energi elektron habis waktumenumbuk partikel-partikel elemen gas buangmenjadi radikal bebas, untuk bereaski membentukHzSO4 daD HNO31 sedang laju aliran gas tetaphanya dipengaruhi grafitasi khususnya setelahmenjadi senyawa berat pemisahan pup uk.

Dwi Wahini N.

-Mohon dijelaskan lebih lanjut yang dimaksuddengan sistem modulo

-Secara perhitungan tekno ekonorni, gas b':langdengan kandungan Sox mnimal berapa yangmenguntungkan bila diolah dengan MBE.

Rukijatmo-Sebuah moduJ terdiri dari satu tabung proses dan

dua buah akselerator termasuk tegangan tinggi-nya, termasuk kelengkapan pendukungnya.

-Secara ekonomis biaya operasi/investasi sistemini akan tertutup oleh basil produksi pupuk bilakadar Sox yang diolah lebih clari 3%.

1281Prosiding Pertemuan dan Presentasi I/miah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5, No. I, Oktober 2003.. /20-/28