PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi...

50
PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN SAMPAH (INSINERASI) Oleh : Kardono Bahan Diskusi Internal Pusat Teknologi Lingkungan, BPPT Serpong, 27 Juli 2016

Transcript of PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi...

Page 1: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK

PENGOLAHAN SAMPAH (INSINERASI)

Oleh : Kardono

Bahan Diskusi Internal

Pusat Teknologi Lingkungan, BPPT

Serpong, 27 Juli 2016

Page 2: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Referensi

Alonso-Torres Beatriz et. al., 2010, Design of a Municipal Solid Waste Incinerator Based on Hierarchical Methodology, CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS Volume 21, 2010, ISBN 978-88-95608-05-1 ISSN 1974-9791.

María Margallo, et al., 2012, Best Available Techniques in Municipal Solid Waste Incineration: State of the Art in Spain and Portugal, CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS VOL. 29, 2012, ISBN 978-88-95608-20-4; ISSN 1974-9791.

WORLD BANK, 1999, Technical Guidance Report, Municipal Solid Waste Incineration , Washington, D.C. 20433, U.S.A.

UNIDO – UNITED, 1991, Audit And Reduction Manual For Industrial Emissions And Wastes, United Nations

Publication, Sales No. : 91-III-D6, ISBN 92-807-1303-5, Copyright © 1991 UNEP, First edition 1991.

LaGrega, M.D, et.al., 2001, Hazardous Waste Management (Chapter 12: Thermal Method), McGraw-Hill

International Edition.

Jerry W. Crowder, Jerry W, John R. Richards, Inspection of Gas Control Devices and Selected Industries, Student

Manual, APTI Course 455, Third Edition, USEPA, Office of Air, Noise and Radiation, Office of Air Quality

Planning and Standards, Research Triangle Park, NC 27711

Gerald T. Joseph, David S. Beachler, Control of Gaseous Emissions, Student Manual, APTI Course 415, USEPA,

Office of Air, Noise and Radiation, Office of Air Quality Planning and Standards, Research Triangle Park, NC

27711

Shammas, N. K. and L. K. Wang (2010), Incineration and Combustion of Hazardous Wastes, in Handbook of

Advanced Industrial and Hazardous Wastes Treatment (Editors: L. K. Wang, Yung-Tse Hung, N. K. Shammas),

CRC Press,Boca Raton, FL 33487-2742.

Walter R. Niessen (2002), Combustion and Incineration Processes, Third Edition, Marcel Dekker, Inc., 270

Madison Avenue, New York, NY 10016

Page 3: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Urutan Presentasi

I. APA ITU TEKNOLOGI TERMAL?

II. KELOMPOK SISTEM TERMAL UNTUK SAMPAH

III. SYARAT INSINERASI SAMPAH

• Proses Insinerasi

• Keuntungan/ Kerugian Insinerasi

• Faktor-faktor Penting Insinerasi

• Technical Plant Overview

• Lokasi Fasilitas: Isu dan Kriteria Kunci

IV. TEKNOLOGI INCINERATOR

• Isu Kunci/ Kriteria Kunci Teknologi

• Perbedaan 3 tipe Teknologi Insinerasi Sampah

V. TENTANG GRATE INCINERATOR

• Desain dan Layout

• Beberapa Contoh Data Operasi

Area/ lahan

Energi

Air

Emisi

Air Limbah

Residu

Page 4: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

I. APA ITU TEKNOLOGI TERMAL?

Teknologi termal adalah proses termokimia untuk

menghasilkan energi (listrik, bahan bakar atau panas); misalnya pembakaran atau gasifikasi sampah (MSW).

Fasilitas termal sampah juga dikenal dengan istilah fasilitas “limbah-ke-energi” (“waste-to-energy /WTE”).

Sebenarnya incinerator – utamanya untuk penghancuran limbah (waste destruction).

Jika boiler and industrial furnaces (BIFs) – utamanya untuk pemulihan energi dan material (bahan baku).

Page 5: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incinerator vs BIF

• Insinerator yang digunakan untuk mmembakar limbah B3

atau sampah tujuan utamanya untuk penghancuran/

pengolahan limbah, namun kadang-kadang sedikit energi atau

material dapat diperoleh.

• Jika dilakukan dengan benar, insinerasi dapat

menghancurkan senyawa organik beracun dan

mengurangi volume limbah.

• Oleh karena logam tidak terbakar, insinerator bukan cara

efektif untuk mengolah metal dalam limbah.

• BIF membakar limbah untuk pemulihan potensi energi

dan material, dengan manfaat sekundernya pengolahan

limbah.

Page 6: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

II. KELOMPOK SISTEM TERMAL UNTUK

SAMPAH

A. Sistem pembakaran konvensional,

B. Sistem gasifikasi, dan

C.Memanfaatkan sampah (atau komponen

sampah) sebagai campuran bahan bakar

terhadap bahan bakar fosil.

Page 7: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

A. Sistem Pembakaran Konvensional

(“transformation”)

Sistem pembakaran konvensional

membakar campuran sampah ( tanpa

diproses atau diproses minimal) dalam

insinerator.

Page 8: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

B. Sistem Gasifikasi

Ada 3 tipe sistem gasifikasi: (1) gasifikasi konvensional, (2)

pirolisa dan (3) plasma arc.

1. Sistem gasifikasi konvensional

• membakar sampah padat dalam ruang bakar (kiln) dengan suhu

tinggi dalam kondisi oksigen berkurang yang menghasilkan

bahan bakar gas sintesis (syngas).

• Produk syngas: CO, H2, CH4 dan hidrokarbon ringan lainnya.

• Gasifikasi mungkin juga menghasilkan cairan dalam bentuk tar

atau minyak, padatan misal arang (char) dan abu.

Page 9: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

B. Sistem Gasifikasi

2. Sistem pirolisa

• Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O2

atau udara.

• Prosesnya mirip dengan gasifikasi konvensional tetapi

dioptimalkan untuk memproduksi bahan bakar cair atau minyak

pirolisa (kadang disebut “bio-oil”); juga menghasilkan produk gas

dan padatan (arang).

• Cairan pirolisa dapat digunakan langsung (sebagai bahan bakar

boiler dan mesin stasioner), atau disuling (refined) untuk

menghasilkan kualitas yang lebih tinggi (misal sebagai bahan bakar

motor, bahan kimia, adhesive, dll).

Page 10: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

B. Sistem Gasifikasi

3. Gasifikasi plasma arc

• Menggunakan voltase listrik yang tinggi untuk

menciptakan medan listrik yang memanasi sampah

pada suhu yang sangat tinggi.

• Intensitas panas bisa memecah molekul organik

menjadi molekul gas yang sederhana misalnya H2, CO

dan CO2.

• Bagian anorganik dari MSW diubah (divitrifikasi)

menjadi residu mirip kaca yang dapat digunakan dalam

konstruksi atau bahan paving.

Page 11: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

C. Sampah sebagai Bahan Bakar Campuran/

Alternatif

MSW atau tipe tertentu dari sampah yang

dipisahkan dapat digunakan sebagai bahan bakar

tambahan di beberapa fasilitas.

Misalnya, sampah ban digunakan sebagai bahan bakar

campuran di pabrik semen.

Potongan-potongan ranting kayu yang berasal dari

sampah kota juga dimanfaatkan sebagai bahan bakar.

Page 12: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Proses Termal MSW

Insinerasi

Gasifikasi

BBA

Power

Power

Bahan Kimia

Bahan Bakar

Steam

Syngas MSW

Power Padat

Page 13: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

III. INSINERASI SAMPAH (MSW)

Page 14: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Proses Incinerasi

Proses pembakaran berdasarkan prinsip 3T:

1) Time (waktu);

2) Temperature;

3) Turbulence (kecepatan gas, pencampuran)

Dapat mengurangi MSW sekitar 90% volume atau 75% berat.

Suhu pembakaran tinggi memastikan pembakaran sempurna untuk

menghilangan bau, menghasilkan produk gas dan abu yang tidak bahaya dan

beracun.

Stabilisasi limbah - Output dari insinerator lebih inert akibat oksidasi bahan

organiknya.

Pemulihan energi dari limbah - Energi yang dipulihkan untuk menghasilkan uap

yang digunakan sebagai pembangkit listrik atau energi panas.

Sterilisasi limbah - Untuk memastikan penghancuran patogen sebelum

pembuangan akhir.

Page 15: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Keuntungan Insinerasi

Volume dan berat limbah terkurangi.

Pengurangan limbah terjadi segera, tidak memerlukan waktu panjang.

Limbah dapat dibakar di dekat lokasi sumber tidak harus diangkut ke lokasi yang jauh.

Emisi udara dapat dikontrol secara efektif untuk mengurangi dampak lingkungan (atmosfer)

Residu abu insinerasi biasanya tidak akan membusuk atau lebih steril.

Tersedia teknologi terbaik (BAT) dan efektif.

Memerlukan TPA yang relatif kecil dibandingkan TPA sampah.

Dengan menggunakan teknik pemulihan panas/ energi, biaya operasi dapat ditekan.

Page 16: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Kerugian Insinerasi (1)

Menghasilkan abu terbang (fly ash) dan gas kontaminan sehingga

perlu perangkat kontrol polusi.

Biaya modal besar.

Butuh operator yang terampil

Tidak semua material limbah dapat dibakar (misal: material

konstruksi dan bongkaran).

Suplemen bahan bakar diperlukan untuk start dan untuk

mempertahankan proses pembakaran.

Kekhawatiran publik tentang pembakaran sampah kota (MSW)

yaitu potensi emisi dioksin dan furan.

Page 17: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Kerugian Insinerasi (2)

Residu padat yang tersisa di tungku (bottom ash) harus dikirim

ke TPA.

Dioksin terbentuk seperti dalam pembakaran limbah yang

mengadung klorin misal PCB dan PVC.

Dampak Kesehatan seperti

o Gangguan sistem saraf ;

o Gangguan tiroid;

o Kerusakan pada sistem kekebalan tubuh;

o Dll

Page 18: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Faktor-faktor Penting Insinerasi

1. Kadar air sampah

Tambah tinggi kadar air sampah, lebih banyak bahan bakar yang digunakan untuk

proses penghancurkan.

2. Nilai kalor

Tanpa nilai kalor yang signifikan, insinerasi tidak akan menjadi cara pengelolaan

sampah yang layak, terutama dalam kerangka WTE.

3. Garam anorganik

Sampah yang mengandung banyak anorganik, garam-garam alkalin akan

terakumulasi pada permukaan furnace, menghasilkan slag atau cake yang sangat

menurunkan kinerja insinerator.

4. Kandungan sulfur atau halogen yang tinggi

Adanya klorida atau sulfida dalam limbah umumnya membentuk senyawa asam

dalam gas emisi.

Page 19: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Technical Plant Overview (1)

Sistem insinerasi MSW terdiri dari beberapa sub-sistem sbb:

Registrasi dan kontrol sampah masuk.

Untuk tujuan pembayaran, monitoring, dan kontrol, sampah harus

disebutkan (declared), ditimbang dan dicatat setealh masuk pabrik.

Pengurangan ukuran, pemilahan dan inspeksi

sampah (opsional).

Tergantung pada tipe sampah dan asalnya, mungkin perlu

mengurangi ukurannya, memilah dan menginspeksi semua atau

bagian sampah yang diterima.

Page 20: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Technical Plant Overview (2)

• Penerimaan (unloading) dan hopper untuk sampah

Sampah diturunkan masuk ke penyimpanan (bunker) atau sistem hopper.

Kapasitas penyimpanan harus memperhatian variasi harian atau

mingguan jumlah sampah dan untuk pencampuran sampah

(menghomogenkan) untuk diumpankan ke ruang bakar.

Feeding system

Sampah dimasukkan dari hopper ke dalam ruang bakar biasanya

menggunakan crane atas.

Furnace

Sampah pertama kali dikeringkan, kemudian dinyalakan, kemudian

dibakar sempurna dalam zona pembakaran yang tersusun secara seri

pada movable grate.

Gas emisi dibakar sempurna di ruang bakar 2 (after-burning chamber).

Page 21: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Technical Plant Overview (3)

Sistem Pemulihan Energi

Energi dipulihkan (recovered) sebagai power, panas atau uap (atau kombinasinya), tergantung pada kebutuhan pasarnya.

Sistem pengambilan abu dan clinker (slag)

Abu dan clinker dikumpulkan dan dibawa dengan conveyor atau sistem doorong.

Abu dan clinker dapat disaring, dipilah dan dimanfaatkan untuk pengerasan tanah/ jalan. Sisanya dikirim ke TPA.

Page 22: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Technical Plant Overview (4)

Sistem Kontrol Polusi Udara (APC system).

Tergantung tingkat kebersihan yang dinginkan–EP, baghouse filter, cyclone, scrubber, pembersih gas (SO2, NOx, dioxin/furan)

Cerobong

Emisi yang sudah ditreatmen akhirnya keluar ke atmosfer melalui cerobong.

Tinggi cerobong tergantung apada kondisi topografi dan kondisi meteoorologi.

Page 23: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Lokasi Fasilitas (1)

Isu-isu Kunci

Lokasi harus ditetapkan berdasarkan isu ekonomi dan lingkungan. Dampak

lingkungan dan kesehatan harus dikaji.

Fasilitas insinerasi sampah sebanding dengan industri menengah sampai berat

dalam kaitannya dengan dampak lingkungan, gangguan publik, keperluan

jaringan transportasi, dan infrastruktur lainnya.

Fasilitas insinerasi sampah akan menghasilkan energi (panas atau listrik), maka

sebanding dengan sistem pembangkit listrik fosil.

Fasilitas insinerasi sampah juga sebanding dengan PLTU batubara kaitannya

dengan polutan (emisi) dan residu padatan dari pembakaran dan operasi APC.

Oleh karena itu, fasilitas insinerasi ini sebaiknya dekat dengan pembangkit

energi fosil agar terjadi kerjasama yang saling menguntungkan terhadap

fasilitas layanan yang dibutuhkan.

Page 24: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Lokasi Fasilitas (2)

Kriteria kunci

: TPA tipe kontrol dan dioperasikan dengan baik (controlled

and well-operated landfill) harus tersedia untuk menimbun

residu.

: Dalam kaitannya dengan kualitas udara, lokasi dengan situasi

inversi dan asbut (smog) yang panjang kurang tepat.

: Fasilitas insinerasi sampah harus ditempatkan pada lokasi tata

guna lahan yang didedikasikan untuk industri menengah atau

berat.

: Fasilitas insinerasi sampah harus ditempatkan pada area

industri yang dekat dengan pembangkit energi.

Page 25: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Lokasi Fasilitas (3)

Kriteria kunci

: Harusnya tidak boleh > 1 jam transport sampah dari sumber ke fasilitas insinerator.

: Fasilitas insinerasi sampah harus berada 300–500 m dari permukiman.

: Fasilitas insinerasi sampah harus berlokasi dekat dengan konsumen energi jika tidak masuk dalam jaringan distribusi PLN.

Kajian Kelaikan Lokasi

Dekat dengan pusat pembangkit energi

Masalah Traffic dan transportasi

Kualitas udara

Kebisingan

Dekat dengan Jaringan distribusi energi (jaringan listrik)

Utilitas

TPA (Landfill)

Page 26: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

IV. INCINERATION

TECHNOLOGY

Page 27: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology - Key Issues

Inti fasilitas insinerasi adalah sistem pembakaran – dibedakan

dalam 2 kategori:

1) membakar sampah langsung seperti apa adanya (mass burning of “as-received”

and inhomogeneous waste), dan

2) membakar sampah yang sudah ditreatmen awal dan dihomogenkan (pretreated

and homogenized waste).

“Mass burning waste” sedikit atau tidak membutuhkan treatmen

awal.

Sistem mass burning biasanya menggunakan tipe grate (jeruji)

bergerak (moving grate).

Insinerasi tipe grate bergerak dapat memenuhi kinerja teknis

dan mengakomodasi tingginya variasi dari komposisi dan nilai

kalor sampah.

Page 28: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology - Key Issues

Alternatifnya dan kurang umum digunakan adalah rotary kiln.

Pembakaran limbah yang ditreatmen awal dan dihomogenkan

memerlukan pengecilan ukuran, pencacahan dan pemilahan manual,

sehingga jumlah tipe insinerasi ini terbatas.

Alternatif terhadap pembakaran limbah yang ditreatmen awal dan

dihomogenkan secara teoritis adalah fluidized bed.

Akan tetapi fluidized bed ini termasuk teknologi baru di dalam

insinerasi sampah sehingga sangat terbatas jumlah dan skalanya.

Page 29: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology – Key Criteria

Nilai kalor bawah (LCV) sampah minimal 6 MJ/kg (1434 Kcal/kg)

sepanjang waktu. Rata-rata tahunan LCV minimal 7 MJ/kg (1673

Kcal/kg).

Teknologinya berbasis mass burn technology dengan grate bergerak.

Lebih dari itu, supplier yang dipilih harus mempunyai referensi cukup

bahwa fasilitas tersebut beroperasi bagus beberapa tahun.

Ruang bakar (furnace) harus didesain untuk operasi yang stabil dan

kontinyu dan pembakaran pamungkas (sempurna) dari sampah dan

gas emisinya (CO<50 mg/Nm3, TOC<10 mg/Nm3?).

Jumlah sampah tahunan yang diinsinerasi tidak kurang dari 50.000

Ton, dan variasi mingguan penyediaan sampah untuk fasilitas

insinerasi tidak boleh lebih dari 20%.

Page 30: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Review Teknologi

Page 31: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology - Treatmen awal

limbah

Sorting

Homogenization

Moving Grate Incineration

Page 32: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology - Grate

Grate bergerak yang didesain dengan benar dapat membawa dan

mengaduk sampah serta mendistribuskan udara dengan merata.

Grate diletakkan dalam zona yang bisa secara individu diatur, dan udara

bakar biasanya dapat dipanasi awal (preheat) untuk mengakomodasi

variasi sampah dengan LCV.

Ada beberapa desain grate – bergerak ke depan, bergerak ke belakang,

bergerak ganda, rocking, dan roller.

Desain detil grate tergantung pada pembuatnya, dan penerapannya

harus dievaluasi dengan seksama untuk komposisi sampah aktual.

Yang penting juga, desain grate harus proven oleh pembuatnya

berdasarkan pengalaman dan referensi terkait.

Page 33: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology- Grate

Keuntungan

Tidak dibutuhkan sorting atau shredding.

Teknologi banyak digunakan dan sudah terbukti untuk insinerasi limbah

(sampah) dan memenuhi syarat kinerja teknis.

Dapat mengakomodasi variasi yang tinggi komposisi dan nilai kalor limbah

Memungkinkan tercapainya efisiensi termal sampai 85%.

Setiap furnace dapat dibuat sampai kapasitas 1,200 t/hari (50 t/jam).

Kerugian

Biaya modal dan operasi yang tinggi.

Page 34: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology – Rotary Kiln

Insinerator tipe rotary kiln terdiri dari lapisan sampah yang dibakar dalam silinder berputar

Material ditranspor melalui furnace dengan putaran dari silinder miring

Keuntungan

Tidak perlu sorting atau shredding.

Efisiensi termal bisa mencapai sampai 80%

Dapat mengakomodasi variasi yang besar komposisi dan nilai kalor sampah/limbah.

Kerugian

Teknologi kurang umum digunakan untuk insinerasi sampah.

Biaya kapitas dan operasi yang tinggi

Kapasitas maksimum furnace terbatas hanya sekitar 480 ton /hari (20 t/jam).

Page 35: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Incineration Technology – Fluidized Bed

Insinerasi unggun terfluida didasarkan pada prinsip dimana partikel bercampur

dengan bahan bakar diunggunkan oleh udara. Reaktor biasanya terdiri dari

tungku vertikal berisi material granular misalnya pasir silica, kapur atau material

ceramic.

Keuntungan

Relatif rendah biaya modal dan perawatan karena desain yang sederhana.

Efisiensi termal sampai 90%

Cocok untuk berbagai bahan bakar dan dapat untuk limbah padat dan cair

secara kombinasi atau sendiri-sendiri.

Kerugian

Sampai sekarang tidak umum atau belum terbukti secara teknolgi untuk sampah.

Relatif membutuhkan limbah dengan ukuran dan komposisi tertentu yang

biasanya memerlukan penanganan awal.

Page 36: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

V. GRATE INCINERATOR

Page 37: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Desain dan Tata Letak Mass Burning

Incineration System – Grate (1)

Grate mempunyai 2 maksud utama: (1) untuk membawa, mencampur

dan mengukur bahan bakar (limbah), dan (2) untuk menyediakan dan

mendistribusikan udara bakar primer ke dalam lapisan limbah.

Insinerator tipe grate telah secara luas diterapkan untuk insinerasi

campuran sampah kota (MSW). Di Eropa 90% instalasi insinerator

MSW menggunakan tipe grate.

Insinerator tipe grate digunakan untuk limbah tidak homogen dan

bernilai kalor rendah.

Sistem grate meliputi:

o Reciprocating grates

o Roller grates

o Reversed feed grates

Page 38: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Desain dan Tata Letak Mass Burning

Incineration System – Grate (2)

Insinerator tipe grate biasanya mempunyai komponen sbb:

o Pengumpan limbah (waste feeder)

o Grate insinerasi

o Pengeluar abu dasar (bottom ash)

o Sistem pipa udara insinerasi

o Ruang (kiln) insinerasi

o Tungku (burner) tambahan

Page 39: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Desain dan Tata Letak Mass Burning

Incineration System – Grate (3)

Waktu tinggal limbah dalam grate insinerasi < 60 menit.

Suplai udara primer dan udara sekunder.

Waktu tinggal gas > 2 detik dan suhu gas > 850 °C.

Kesempurnaan pembakaran diindikasikan oleh kadar CO.

Biasanya tungku tambahan diperlukan untuk mencapai suhu

pembakaran yang ditetapkan.

Grate perlu didinginkan karena suhu tinggi dapat merusak grate.

Dua sistem pendingin grate: udara pendingin dan air pendingin.

Pemanfaatan produk panas melalui pembentukan uap sangat panas

tekanan tinggi dari penukaran panas antara flue gas dan sirkuit

air/steam dalam boiler.

Page 40: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Diagram alir massa proses

Page 41: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

MSW incineration furnaces with reciprocating grate (left) and

roller grate (right)

Page 42: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Moving grate

Page 43: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Contoh WTE dengan insinerator grate bergerak

Page 44: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Data Operasi Proses berbasis Pengalaman (1)

Area

Fasilitas WTE perlu area yang cukup. Dari pengalaman yang ada , tanah yang

dibutuhkan berkisar: 0,1 -0,25 m2 per ton umpan/ tahun; 0,16-0,19 m2/t untuk

grate incinerators , dan 0.68 m2/t untuk fluidized bed.

Energi

Proses insinerasi perlu energi untuk operasi: pompa dan blower. Kebutuhannya

naik dari kegiatan:

o Sistem pre-treatment mekanikal: shredder dan alat pompa dan persiapan air.

o Pemanasan udara insinerasi

o Pemanasan kemabli gas emisi (misal untuk peralatantretamen gas )

o Operasi fasilitas evaporasi air limbah

o Sistem treatmn flue gas dengan kehilangan tekanan tinggi (misal sistem filtrasi).

o Penurunan nilai kalor limbah – perlu tambahan bahan bakar.

o Treatmen lumpur, misal pengeringan.

Page 45: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Data Operasi Proses berbasis Pengalaman (2)

European Commission (2006b), kebutuhan energi listrik 0,062-

0,257 MWh/ ton limbah, dan 0,021 – 0,935 MWh /ton limbah

diinsinerasi.

McDougal et al. (2002): konsumsi listrik spesifik: 70 kWh dan

0,23 Nm3 gas alam per ton limbah yang dibakar selama start

up.

Konsumsi energi dari instalasi juga bervariasi tergantung nilai

kalor limbah.

Kira-kira 400-700 kWh listrik dibangkitkan dengan 1 ton MSW

melalui insinerator.

Page 46: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Data Operasi Proses berbasis Pengalaman (3)

Air

Air digunakan dalam insinerasi limbah untuk berbagai

keperluan (flue gas treatment, steam production etc),

tetapi kebutuhan terbesar adalah untuk pembersih gas

emisi.

Umumnya laju keluaran di insinerasi MSW sekitar 250

kg/ton waste.

Laju konsumsi sampai 3,5 ton air/ton limbah.

Konsumsi air untukFGT sekitar 1-6 m3 / ton limbah

(European Commission, 2006b).

Page 47: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Indeks Lingkungan Proses (1)

Emisi Udara

Polutan yang signifikan diemisikan adalah gas-gas asam ( SO2, NOx), CO2, PM, dioxins/furans (PCDDs/PCDFs), VOC (VOC non-metana dan metana) dan logam-logam berat.

Emisi udara dari fasilitas WTE tergantung pada komposisi limbah masuk, tipe insinerator, kondisi pembakaran, dan tipe FGT system.

Page 48: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Indeks Lingkungan Proses (2)

Air Limbah

Air digunakan insinerasi sampah untuk berbagai maksud (FGT,

produksi steam, dsb).

Limbah cair yang dihasilkan: 0,15-0,3 m3/ ton limbah masuk

insinerator (European Commission, 2006b).

Limbah cair yang dihasilkan: 200-770 liter dari sistem FGT per

ton limbah yang dibakar (McDougall et al., 2002)

Limbah cair juga berasal dari beberapa sumber (kondensat

cerobong setelah wet scrubber, air pembersih, air boiler, air

hujan terkontaminasi, dan diestimasi sampai 10.000 m3/tahun.

Page 49: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

Indeks Lingkungan Proses (3)

Residu

Residu padat dari fasilitas WTE timbul dari 2 sumber pembakaran (abu dasar dan abu terbang)

dan residu padat dari sistem pembersih bahan bakar gas.

Tipikal insinerasi MSW sistem mass burn menghasilkan 220-390 kg abu dasar/ ton waste

(Dougal et al. 2002, European Commission 2006b).

Jumlah abu dasar tergantung kadar abu dari masukan limbah.

Sistem pembersih gas kering menghasilkan sekitar 45-52 kg abu dan residu per ton limbah.

Sistem semi wet menghasilkan 40 kg abu, dan sistem wet menghasilkan 20-30 kg abu dan 2,5-12

kg residu lumpur per ton limbah (McDougal et al. 2002).

Laporan dengan hasil lebih tinggi, yaitu 32-80 kg residu /ton untuk sistem kering, 40-65 kg/ton

untuk sistem semi-dry and 30-50 kg/ton untuk sistem basah (European Commission, 2006b).

MSW mengandung polutan anorganik (logam berat) yang tidak terdestruksi selama insinerasi;

oleh karenanya lepas ke luar atau menjadi abu dasar dan fly ash.

Page 50: PENERAPAN TEKNOLOGI TERMAL UNTUK PENGOLAHAN · PDF filepengolahan limbah, ... • Degradasi limbah padat secara termal dalam kondisi tanpa O 2 ... Akan tetapi fluidized bed ini termasuk

SELESAI