Electrostatic Precipitator (EP)
Abu dari hasil pembakaran yang terbawa oleh gas asap melalui
Gas Dust to Precipitator dan dilewatkan pada elemen negatif (Wire Frame)
yang terdapat pada EP, sehingga mendapat supply arus listrik
searah dari transformator rectifier, yang berfungsi untuk mengubah arus
listrik AC menjadi DC tegangan tinggi.
Abu akan menempel pada elemen positif sedangkan abu yang
tidak tertangkap pada elemen positif dihisap melalui ID Fan untuk
dibuang lewat cerobong asap(chimney). Abu yang menempel pada
collecting electrode digetarkan oleh rapper sehingga jatuh menuju
hopper.
Pada hopper abu batu bara dipanaskan oleh hopper heater untuk
mencegah penggumpalan. Level abu batu bara di dalam hopper
dimonitor oleh Nuclear Monitor. Pada hopper terdapat vibrator yang
berfungsi mencegah agar abu batu bara tidak menempel pada dinding
hopper. Abu dari hopper dihisap keluar oleh Vacuum Blower melalui
instalasi pipa abu (Fly Ash Silo). Untuk menjaga temperatur minimum
dari EP digunakan Blower Heater yang mengambil udara luar untuk
dipanaskan guna dimasukkan ke dalam Penthouse.
Prinsip Kerja Electrostatic Precipitator
Electrostatic Precipitator merupakan sistem yang bertujuan untuk
menangkap partikel yang ada pada gas asap (flue gas). Material yang
dikumpulkan oleh Electrostatic Precipitator adalah abu terbang (fly ash)
yang jumlahnya cukup besar.
Gas asap ini berasal dari sisa pembakaran batu bara di boiler
yang akan dibuang keudara bebas melalui stack (cerobong asap).
Electrostatic Precipitator mempunyai kemampuan menangkap abu lebih tinggi
dibandingkan dengan pengumpul abu lainnya, dan partikel dengan
diameter sub-micron (kurang dari 1 m) dapat ditangkap juga,
sehingga alat tersebut merupakan salah satu yang lebih sering
digunakan untuk perlindungan lingkungan dalam beberapa lingkungan
industri.
Prinsip kerja dari Electrostatic Precipitator adalah memberi muatan
secara elektris pada partikel-partikel fly ash agar dapat diikat
dari flue gas. Mula-mula gas sisa pembakaran dari boiler tidak
bermuatan atau netral, namun setelah diberikan emisi maka gas ini
akan bermuatan negatif. Proses yang terjadi dalam sistem
Electrostatic Precipitator ada tiga, yaitu :
1. Particle Charging (Pemberian muatan pada partikel)
Di dalam Electrostatic Precipitator, muatan listrik ditempatkan
pada sebuah perangkat kawat yang dinamakan discharge electrode.
Partikel-partikel pada fly ash diberi muatan pada suatu medan
listrik yang letaknya sangat dekat dengan discharge electrode. Medan
listrik ini biasanya ditunjukkan dengan corona discharge. Corona
discharge merupakan tempat penyediaan sumber ion uni-polar, yang
bergerak ke arah collecting electrode. Diantara collecting dan discharge
electrode terdapat ruang kosong yang kemudian diisi dengan sebuah
space charge uni-polar. Partikel-partikel abu yang ada pada fly ash
melewati ruangan ini dan akan menyerap ion-ion yang ada sehingga
akan bermuatan tinggi.
Gambar 3.8 Proses Pemberian Muatan Pada Partikel
2. Particle Collecting (Pengumpulan partikel)
Medan listrik yang disebabkan oleh space charge menyebabkan
partikelpartikel yang bermuatan negatif bergerak ke arah collecting
electrode, sedangkan partikel-partikel abunya diserap oleh discharge
electrode.
Gambar 3.9 Proses Pengumpulan Partikel
3. Transporting of Collected Materials (Pengangkutan material yang
terkumpul)
Collecting dan discharge electrode akan dipenuhi dengan partikel-
partikel setelah beberapa waktu tertentu. Untuk menghilangkan
partikel-partikel tersebut digunakan alat pengetuk abu yang
dinamakan rapper. Pada saat beroperasi, rapper akan menggetarkan
kedua elektroda ini sehingga partikel yang melekat pada kedua
elektroda akan jatuh pada bagian bawah Electrostatic Precipitator atau
disebut dengan hopper. Dari hopper, abu tersebut akan dihisap
dengan vacuum blower menuju ke silo abu. Rapper tidak melakukan
pemukulan partikel secara bersamaan tetapi bergantian sesuai
dengan timing yang telah diatur. Gas asap yang berasal dari
pembakaran di boiler yang kemudian masuk ke Electrostatic Precipitator akan
keluar dalam kondisi bebas dari abu tetapi tidak bebas dari
sulfur.
Gambar 3.10 Proses Penangkapan Abu di Electrostatic Precipitator
3.15.2 Konstruksi Electrostatic Precipitator
Kebanyakan Electrostatic Precipitator dari pembakaran batu bara
disebut juga Electrostatic Precipitator tipe kering. Electrostatic Precipitator
(ESP) yang digunakan pada Unit Pembangkitan Paiton memiliki
spesifikasi sebagai berikut :
Tipe EP : Rigit Frame Single Stage
Cell : 32 buah
Kapasitas Hopper : 30000 kg/jam
Kapasitas Bottom Ash : 10000 kg/jam
Efisiensi : 99,5 %
Total luas collecting electrode tiap EP : 60870 m2
Total luas discharge electrode tiap EP : 54569 m2
Kecepatan aliran gas maksimal : 1,35 m/s
Suhu gas pada beban penuh : 162 C
Komponen-komponen utama yang menyusun Electrostatic Precipitator adalah :
1. Discharge dan Collecting Electrodes
Discharge electrode merupakan bagian dari EP yang berbentuk
elemenelemen yang diluruskan dan digantung pada sebuah frame,
sedangkan collecting electrode di ground-kan pada sebuah baja karbon
yang terdapat pada Electrostatic Precipitator. Discharge electrode harus
dijaga agar tetap bersih, karena tujuan rapping adalah untuk
memindahkan abu bermuatan negatif yang melekat pada discharge dan
collecting electrodes.
Collecting electrode membentuk medan pengumpul bersama dengan
discharge electrode, abu yang termuati dikumpulkan dan menempel pada
collecting electrode karena gaya Coulomb. Oleh karena itu, collecting
electrode membutuhkan bentuk medan listrik yang seragam pada
permukaannya, untuk mencegah masuknyakembali abu dengan pemukulan
elektroda atau aliran gas dan mencegah perubahan yang diberikan
pada ekspansi suhu. Sehingga, plat yang dibentuk dengan tekanan
khusus biasanya digunakan untuk collecting electrode pada ESP tipe
kering. Abu yang bermuatan listrik menempel pada collecting electrode,
oleh karena itu collecting electrode membutuhkan peralatan rapping untuk
memindahkan abu selama periode operasi, untuk menjaga efisiensi
pengumpulan tetap konstan setiap waktu. Sistem rapping yang
memindahkan abu dari collecting electrode ke hopper dan interval rapping
pada pemukulan collecting electrode harus diatur untuk mencapai
kemampuan pengumpulan tertinggi ESP berdasarkan pada jumlah dan
karakteristik dari abu.
2. Precipitator Ash Hopper
Komponen ini terletak di bagian bawah tiap-tiap Electrostatic
Precipitator. Hopper merupakan tempat bagi partikel yang dibuang dari
collecting dan discharge electrode setelah digetarkan oleh rapper. Hopper
berbentuk piramid yang memiliki kemiringan 50 sampai 70 yang
bertujuan untuk mencegah abu menggumpal dan untuk melewatkan abu
agar terlepas dengan mudah. Beberapa sudut lembah hopper dan
peralatan pembantu ditentukan berdasarkan pada karakteristik abu
seperti timbunan dan kandungan air.
3.Hopper Heater System
Dinding pemanas hopper dirancang untuk menjaga temperatur
permukaan pada saat nilai jumlah embun aliran gas bertambah,
sehingga terlindungi dari korosi dan mencegah timbulnya
penimbunan fly ash di dalam hopper. Ada tiga puluh dua pemanas hopper
dalam sebuah sistem. Tiap hopper dipanasi oleh sekelompok panels
pemanas yang ditahan untuk sisi-sisi luar hopper. Kabel pemanas
itu disambungkan pada kotak yang sudah ditentukan secara
diagonal, bertolak belakang dengan pojok hopper. Setiap hopper
memiliki pengatur temperatur. Selama dioperasikan secara normal,
pemanas menghasilkan energi dengan pengatur temperatur.
4. Heater / Blower System
Sistem ini dirancang untuk mencegah terkumpulnya air di
sekeliling insulator dan sebagai tempat terkumpulnya abu. Heater
atau blower pada tiap-tiap electrostatic precipitator hanya satu buah.
Sistem ini terdiri atas electric blower, inline heater, dampers penghubung
dan kontrol yang sesuai. Keseluruhan sistem ini diisolasi pada
bagian atas precipitator. Daya nominal masing-masing heater adalah 50
kW, sedangkan motor blower sebesar 5 HP.
5. Transformer / Rectifier Sets (T/R Sets)
Energi untuk membangkitkan medan yang ada pada Electrostatic
Precipitator adalah tegangan tinggi satu fasa yang dihasilkan oleh
transformator yang dirangkai dengan solid-state rectifiers. Rectifier
(penyearah) yang digunakan pada sistem ini adalah full wave brigde,
pada beban penuh tegangan dan arusnya adalah 65 kV dan500 mA.
Sedangkan transformator yang dimiliki oleh PT. PJB UP Paiton
memiliki spesifikasi :
Input : LV 380 V dan arus 122 A
Output : HV 72150 V dan arus 0,60 A
Kapasitas : 43,2 kVA
6. Rappers
Sistem rapper dipasang dengan maksud untuk memberi getaran
pada discharge dan collecting electrodes, sehingga fly ash yang terakumulasi
akan jatuh ke hopper. Bagian-bagian dari rapper yaitu :
a) Discharge Electrode Rappers
Rapper tersusun atas kumparan solenoida, hammer atau pluger dan
rapper shaft yang berhubungan dengan batang pada discharge electrode.
Rapper ini terletak pada bagian atas penthouse. Ketika kumparan
solenoida dialiri arus pulsa DC dalam waktu yang singkat akan
timbul gaya magnet yang mampu mengangkat hammer ke atas. Pada
akhir pulsa, hammer terlepas dari pengaruh magnet dan jatuh
akibat pengaruh gravitasi bumi serta karena pengaruh gaya pegas.
Pengaruh dari tumbukan ini menggetarkan batang penyangga dan
discharge electrode frame, sehingga menjatuhkan fly ash ke hopper.
b) Collecting Electrode Rappers
Sistem yang digunakan dalam rapper ini adalah mechanical hammer
dan didesain dengan tipe landasan. Hammer pada rapper ini diangkat
ke atas oleh rotating rapper shaft. Ketika hammer mencapai titik hubung
yang tinggi, hammer akan jatuh disebabkan oleh gaya gravitasi.
Pengaruh gravitasi tersebut akan menggetarkan permukaan landasan
dan menyebabkan collecting electrode plates bergetar.
Gambar 3.11 Konstruksi Electrostatic Precipitator
3.15.3 Faktor Yang Mempengaruhi Efisiensi
A. Debu Dalam Electrostatic Precipitator
Di dalam electrostatic precipitator, partikel yang terkungkung
dalam gas secara elektrik akan dipandu ke collecting electrode dengan
sebuah medan listrik, elektroda yang diketuk akan menyebabkan
partikel jatuh ke hopper. Proses ini berbeda secara mekanis atau
proses penyaringan dimana gaya digunakan secara langsung di atas
partikel daripada pada gas secara keseluruhan. Pemisahan partikel
secara efektif dapat dicapai dengan tenaga yang rendah, dengan
sedikit kerugian dan dengan sedikit atau tanpa mempengaruhi
komposisi gas.
Pada mulanya electrostatic precipitator digunakan untuk :
1. Mengembalikan nilai produk seperti timah hitam, tembaga atau
saltcake.
2. Menghilangkan gangguan baik yang tampak atau yang dapat
merusak tanaman.
3. Melindungi peralatan.
4. Seperti aplikasi awalnya, precipitator dirancang dengan adanya
suatu plat yang biayanya murah, dirancang dengan cara
menyambung atau mengumpulkan plat dengan menggantungkan besi-
besi sebagai discharge electrode. Roof-mounted digunakan sebagai
penggetar partikel dari plat pengumpul.
B. Teknik Pengumpul Elektrostatic
Prinsip sederhana dari electrostatic precipitator adalah proses
pemberian muatan elektrostatic pada partikel abu dengan suatu discharge
corona dan melewatkannya melalui medan listrik yang bertujuan agar
partikel tertarik kepermukaan collecting. Unsur-unsur dasar dari
sebuah precipitator, termasuk sumber tegangan yang tidak terkontrol,
corona atau discharge electrodes, collecting electrodes dan semua yang
berhubungan dengan collecting.
Precipitator merupakan kombinasi dari langkah ionisasi dan
collecting. Abu yang berasal dari sisa pembakaran di boiler mula-
mula tidak bermuatan, setelah adanya proses emiting (pemberian
muatan negatif), abu kemudian bermuatan negatif dan akibatnya abu
akan tertarik ke collecting yang bermuatan positif.
C. Faktor yang Mempengaruhi Desain Precipitator
Dalam merancang precipitator perlu diperhatikan beberapa hal
yaitu :
1. SCA (Specific Collection Area)
SCA menghubungkan suatu precipitator ke precipitator lain pada
bagianbagian tertentu area permukaan collecting electrode dalam square
feet per seribu cfm (cubik ft/min) dari gas. Daerah yang harus
diperhatikan adalah permukaan kedua sisi dari collecting electrode,
volume gas adalah volume yang sebenarnya pada desain
pengoperasian temperatur dan elevasi pembangkit listrik.
2. Treatment Time
Treatment time mengacu pada panjang terhadap waktu partikel
yang akan mengalir pada daerah medan listrik. Penggunaan desain
kecepatan, treatment time melintasi panjang keseluruhan dari
precipitator.
1. Kecepatan Gas
Kecepatan gas merupakan faktor penting dalam merancang
precipitator. Desain untuk kandungan sulfur dan sodium yang rendah pada
batu bara kecepatannya dirancang antara 3 dan 4 kaki/detik.
Sedangkan untuk kandungan sulfur dan sodium yang tinggi pada batu
bara kecepatannya adalah 5 kaki/detik.
2. Konfigurasi dan Jarak Elektroda
Jarak dan konfigurasi elektroda dapat menyebabkan efek yang
sangat drastis pada jumlah puncak tegangan dan arus yang dicapai
dalam precipitator sebelum sparking terjadi. Jarak plat positif dan
negatif tidak terlalu dekat dan diletakkan secara bergantian.
3. Number of Fields
Dalam kenyataannya, precipitator dibagi menjadi beberapa medan,
setiap susunan terdiri dari satu atau lebih bagian elektrik bebas
dalam aliran gas yang terkontrol. Penambahan lapisan area per T/R
sets tergantung pada arus puncak dan tegangan yang dicapai dalam
bagian elektrik. Sistem dengan jumlah medan yang banyak, tidak
dirugikan dengan hilangnya sebuah medan.
4. Automatic Voltage Control (AVC)
Sistem AVC pada precipitator dioperasikan pada tegangan yang
optimum. Sistem ini akan dikontrol dengan analog atau digital.
Sistem pengontrol digital dapat menerima beda potensial precipitator
yang lebih tinggi daripada sistem analog diantara discharge dan
collecting platnya. Mikroprosesor sebagai dasar sistem AVC dapat
dirancang untuk mereduksi tenaga electrostatic precipitator yang berlebih
selama beban berubah.
5. Ukuran dan Kemiringan Hopper
Top Related