Bag Filter

32
TUGAS TEKNIK PENGENDALIAN PENDEMARAN UDARA Disusun Oleh: BAYU PRAMANA PUTRA MAGISTER TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA DARUSSALAM, BANDA ACEH 2015 BAG FILTER/FABRIC FILTER

description

information for bag filter

Transcript of Bag Filter

Page 1: Bag Filter

TUGASTEKNIKPENGENDALIAN

PENDEMARANUDARA

Disusun Oleh:

BAYU PRAMANA PUTRA

MAGISTER TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM, BANDA ACEH

2015

BAG FILTER/FABRIC FILTER

Page 2: Bag Filter

ii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .............................................................................................................i

BAB II MEKANISME PROSES ...........................................................................II-12.1 Mekanisme Proses Filtrasi ..................................................................II-12.2 Intersepsi Langsung.............................................................................II-22.3 Impingement........................................................................................II-32.4 Difusi ...................................................................................................II-42.5 Elektrostatik ........................................................................................II-5

BAB III PERTIMBANGAN DESAIN ...................................................................III-13.1 Pertimbangan Desain...........................................................................III-1

3.1.1 Kecepatan Filtrasi.......................................................................III-13.1.2 Media Filtrasi .............................................................................III-33.1.3 Jenis Serat...................................................................................III-33.1.4 Mekanisme Pembersihan ...........................................................III-63.1.5 Susunan Kantung Filter .............................................................III-15

3.2 Efisiensi Penyisihan Debu Pada Baghouse Filter ...............................III-16

DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................Pust-1

BAB I BAG FILTER/FABRIC FILTER..............................................................I-11.1 Bag Filter.............................................................................................I-11.2 Keuntungan dan Kerugian...................................................................I-21.3 Skema Big House Filter ....................................................................I-3

Page 3: Bag Filter

I-1

BAB IBAG FILTER/FABRIC FILTER

1.1 Bag Filter

Bag filter adalah alat untuk memisahkan partikel kering dari gas (udara) pembawanya.

Di dalam bag filter, aliran gas yang kotor akan partikel masuk ke dalam beberapa

longsongan filter (disebut juga kantong atau cloth bag) yang berjajar secara pararel, dan

meninggalkan debu pada filter tersebut. Aliran debu dan gas dalam bag filter dapat

melewati kain (fabric) ke segala arah. Partikel debu tertahan di sisi kotor kain, sedangkan

gas bersih akan melewati sisi bersih kain. Konsentrasi partikel inlet bag filter adalah

antara 100 μg/ m3 – 1 kg/m3. Debu secara periodik disisihkan dari kantong dengan

goncangan atau menggunakan aliran udara terbalik, sehingga dapat dikatakan bahwa bag

filter adalah alat yang menerima gas yang mengandung debu, menyaringnya,

mengumpulkan debunya, dan mengeluarkan gas yang bersih ke atmosfer.

Alat ini umum digunakan di industri carbon black dan cemen serta industry lain yang

menangani powder-powder yang jika dibiarkan akan menyebabkan pencemaran

lingkungan. Pencemaran lingkungan yang paling utama yaitu pencemaran udara berupa

partikulat (debu). Mengingat debu yang dihasilkan dari pabrik semen sebenarnya

merupakan produk juga (hanya belum sempurna), maka debu yang tertangkap alat

pengendali partikulat akan dikembalikan lagi ke proses hingga diperoleh produk dengan

kehalusan yang sesuai. Sedangkan untuk pencemaran air dan tanah tidak terlalu

berdampak pada lingkungan.

Page 4: Bag Filter

I-2

1.2. Keuntungan dan kerugian

Dalam penggunaan baghouse filter terdapat beberapa kelebihan dan kekurangan yang

perlu dicermati, sehingga penggunaan alat baghouse filter dalam menanggulangi

partikulat di udara akan efektif. Berikut ini adalah keuntungan dan kekurangan dari

baghouse filter:

Keuntungan dari penggunaan bag filter adalah Efisiensi pengumpulan sangat tinggi,

meski untuk partikulat yang sangat kecil, dapat dioperasikan pada kondisi debu dan

dalam volume alir yang berbeda-beda, terjadi konservasi energi, tidak beresiko

menimbulkan pencemaran air dan tanah. Sedangkan kerugian dari bag filter adalah :

memerlukan area yang luas, material kain akan dapat rusak akibat adanya temperatur

yang tinggi ataupun korosi bahan kimia, tidak dapat beroperasi pada keadaan basah

(moist); kain dapat menjadi lengket, dapat berpotensi menimbulkan kebakaran atau

meledak (eksplotion).

Keuntungan dari baghouse filter:

Memiliki efisiensi yang tinggi walau untuk partikel yang sangat kecil

Dapat dioperasikan pada berbagai jenis debu

Dapat dioperasikan melebihi rentang volumetrik flow rate yang ada.

Membutuhkan kehilangan tekan yang cukup

Kerugian dari baghouse filter:

Membutuhkan area yang besar.

Bahan yang digunakan dapat rusak akibat temperatur yang tinggi atau bahan yang

dapat menyebabkan korosif.

Page 5: Bag Filter

I-3

Tidak dapat diaplikasikan pada daerah yang memiliki kelembaban tinggi: karena

dapat menyebabkan pori-pori bahan tertutup.

Memiliki kemungkinan yang sangat tinggi terhadap terjadinya kebakaran.

Gambar 1.1 Bag Filter

1.3 Skema Big House Filter

Di industri carbon black, alat ini digunakan untuk produk keluaran reaktor furnace (fluffy

black) merupakan padatan tersuspensi dengan ukuran partikel yang sangat kecil (sekitar

0,3 mikron). Efektvitas pemisahan pada fabric bag filter adalah sebesar 99 – 99,9 %.

Lapisan debu atau dust cake yang terkumpul dalam kain fabric bag filter sangat

berkontribusi pada besarnya efisiensi pemisahan alat ini. Cake tersebut, menjadi

pembatas dengan pori melengkung yang menyaring partikel selama melewati cake.

Page 6: Bag Filter

I-4

Temperatur gas hingga 260 oC hingga 288 oC masih dapat ditangani dengan konfigurasi

tertentu. Pressure drop yang terjadi pada sistem penyaringan alat ini adalah sekitar 5-20

inch H2O. Batasan pada penggunaan bag filter adalah karakteristik gas (temperatur dan

korosivitas) dan karakteristik partikel (tingkat kelengketan) yang berpengaruh pada kain

dan operasi pemisahan yang terjadi.

Keistimewaan pada pengoperasian fabric filter ini yang membedakan dengan yang lain

adalah kemampuan untuk melakukan penyaringan ulang secara periodik dengan adanya

mekanisme gas cleaning. Filter lain pada umumnya seperti High Efficiency Particulate

Air (HEPA) filter, High Efficiency Air Filter (HEAFs) dan automotif induction air filter

adalah contoh dari beberapa alat penyaring udara yang bag penyaringnya harus dibuang

setelah lapisan cake terakumulasi di permukaan bag secara signifikan.

Gambar 1.2 Skema Big Bag Filter

Proses yang terjadi dalam fabric bag filter diawali dengan pengaliran produk reaksi

berupa campuran antara carbon black dengan gas hidrogen, metan, CO2, dll. Pengaliran

campuran gas ini (fluffy black) dibantu dengan menggunakan fan. Fan tersebut ada yang

dipasang pada saluran gas kotor (positive pressure baghouse) ada juga yang dipasang

Page 7: Bag Filter

I-5

pada saluran gas bersih (negative pressure baghouse). Fluffy black selanjutnya melewati

bag filter dan partikel carbon black tertahan pada permukaan kain atau serat. Setelah

disaring pada selang waktu tertentu, aliran gas masuk compartment pertama dihentikan

dan flaffy black dilewatkan melalui compartment lain.

Bag filter yang telah jenuh selanjutnya dibersihkan dengan mekanisme tertentu sesuai

dengan tipenya yaitu reverse-air, shaking dan pulse-jet. Di samping itu pula terdapat

metode sonic fibration yakni dengan menggunakan gelombang frekuensi rendah untuk

menggetarkan bag filter. Periode pembersihan ini sangat singkat berkisar 0,3 -120 sekon

untuk tiap compartment. Gas keluaran bag tersebut selanjutnya memasuki unit operasi

lainnya, sedangkan karbon yang terkumpul di bagian collection hopper dipindahkan

dengan menggunakan screw conveyor.

Page 8: Bag Filter

II-1

BAB II

MEKANISME PROSES

2.1. Mekanisme Proses Filtrasi

Baghouse filter biasanya digunakan untuk menghilangkan debu dan asap dari aliran udara

dengan menggunakan bahan yang memiliki serat dengan diameter 100-150 µ, dan ruang

terbuka yang berada diantara serat tersebut antara 50-75µ Gambar 2.1. Ruang ini dapat

dilewati oleh debu yang sangat kecil. Sehingga ketika pada saat awal alat baghouse filter

diaplikasikan umunya debu yang kecil akan lolos dari bahan yg digunakan. Namun

setelah terjadinya impaksi, intersepsi dan difusi, maka partikel-partikel debu tersebut

yang akan menutup celah-celah kecil tersebut. Ketika celah tersebut telah dipenuhi

partikulat dan lapisan partikulat dipermukaan bahan telah terbentuk maka efisiensi

baghouse filter akan semakin meningkat.

Gambar 2.1 Bahan Yang Digunakan Untuk Baghouse Filter

Efisiensi pengumpulan partikel debu dengan penggunaan baghouse filter pada partikulat

yang memiliki ukuran 1mm atau kurang bisa mencapai 90%, proses filtrasi secara jelas

tidak hanya dengan mekanisme penyaringan biasa saja. Partikel yang kecil pada awalnya

akan tertangkap dan tertahan pada serat dari bahan karena adanya intersepsi,

Page 9: Bag Filter

II-2

impingement, difusi, pengendapan secara gravitasi, dan gaya tarik elektrostatik. Setelah

debu terkumpul, pengumpulan selanjutnya dilakukan dengan metode penyaringan seperti

telah disebutkan sebelumnya. Berikut ini adalah penjelasan detail tentang mekanisme

filtrasi yang terjadi pada Baghouse filter.

Gambar 2.2 Mekanisme Proses Filtrasi Pada Baghouse Filter

2.2. Intersepsi langsung

Dalam kondisi normal aliran pada udara filtrasi yang ada biasanya bersifat laminer (11).

Pada kondisi laminer ini, partikel yang memiliki gaya inersia yang kecil akan bertahan

pada suatu streamline. Apabila streamline tersebut melewati suatu halangan, seperti serat

dari bahan filter, dalam jarak yang sama dengan radius dari partikel, partikel akan

melakukan kontak dengan penghalang tersebut dan akan melekat karena adanya gaya

Van der Walls.

Page 10: Bag Filter

II-3

2.3. Impingement

Pada partikel yang memiliki kelembaman yang cukup besar, partikel ini tidak akan

mengikuti arah arus aliran ketika arah arus aliran membelok dari arah garis edar ketika

mendekati suatu halangan. Kemungkinan dari partikel untuk melakukan kontak dengan

permukaan penghalang yang ada bergantung pada ukuran penghalang tersebut serta

ukuran dan inersia dari partikel. Seperti yang juga terjadi pada keadaan intersepsi

langsung, penghalang yang kecil cenderung lebih efektif sebagai pengumpul maka hal

ini juga berlaku pada mekanisme impingement atau impaksi.

Kelembaman dari suatu partikel dapat diukur dengan stopping distance. Stopping

distance merupakan jarak yang ditempuh oleh suatu partikel sebelum partikel sampai

pada penghalang ketika arah arus aliran berpindah cepat sebesar 90°. Impaksi bukan

merupakan faktor yang penting dalam pengumpulan partikel yang memiliki ukuran lebih

kecil dari 1 mikron. Sedangkan impaksi merupakan hal yang perlu untuk

dipertimbangkan dalam pengumpulan partikel yang memiliki ukuran 2 mikron dan yang

lebih besar (11).

Untuk mengumpulkan partikel secara efektif dengan memanfaatkan gaya inersia, arah

aliran aerosol harus berubah cepat terhadap suatu jarak tertentu dari kolektor atau

penghalang, yang diperkirakan akan berukuran sama atau kurang dari stopping distance

(11). Sehingga untuk mengumpulkan partikulat secara efektif perlu untuk mendesain

kolektor dengan dimensi tegak lurus dengan arah aliran aerosol dengan ukuran yang

sama dengan stopping distance (11). Pertimbangan teoritis menyatakan bahwa efisiensi

pengumpulan untuk ukuran partikel tertentu akan menurun apabila ukuran alat

pengumpul meningkat.

Page 11: Bag Filter

II-4

Kecepatan arah aliran sangat penting dalam proses impaksi. Efisiensi pengumpulan akan

meningkat sejalan dengan meningkatnya kecepatan, dengan pertimbangan stopping

distance juga akan meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan. Asumsi yang

dinyatakan pada hal ini adalah kecepatan partikel sama dengan kecepatan arah aliran

udara, dimana hampir pada kenyataannya benar. Ketika kecepatan udara sudah mulai

berlebihan, bagaimanapun juga kecepatan isapan akan meningkat secara bertahap, hal ini

menyebabkan gaya rekat menjadi berlebihan dan menyebabkan partikel yang terkumpul

akan terbang kembali dan efisiensi pengumpulan akan menurun.

Ukuran serat atau bahan filter pada umumnya dibandingkan dengan ukuran partikel yang

akan dikumpulkan. Contohnya serat pada katun dan wool memiliki ukuran diameter

bukaan antara 10 sampai 20 mm (11). Serat semacam ini cenderung terlalu besar untuk

digunakan menjadi instrumen pengumpul yang efektif untuk menyisihkan partikel yang

memiliki ukuran kecil sekali.

Efisiensi penyisihan untuk debu halus dan asap pada awal pengaplikasian memiliki

efisiensi yang rendah sampai pada saat lapisan telah terbentuk dipermukaan filter. Hal ini

dinyatakan berdasarkan beberapa eksperimen sebelumnya. Untuk waktu yang pendek

ketika kantung baru dipasang, atau seketika saat baru digunakan untuk pembersihan

terdapat partikel yang lolos dari bahan.

2.4. Difusi

Pada partikel yang berukuran sangat kecil, dengan ukuran yang hampir sama dengan

ukuran intermolecular, atau dapat dikatakan memiliki diameter kurang atau sekitar 0.1

sampai 0.2 mikron, difusi menjadi mekanisme yang paling dominan terjadi pada proses

deposisi. Partikel yang memiliki ukuran sekecil ini akan mengikuti arah aliran akibat

timbulnya kolisi dengan molekul gas, hasil dari gerak random Brown yang meningkatkan

kemungkinan kontak antara partikel dan permukaan pengumpul. Ketika beberapa partikel

Page 12: Bag Filter

II-5

telah terkumpul, konsentrasi gradien akan menjadi lebih sempurna yang akan menjadi

gaya pendorong peningkatan kecepatan deposisi. Kecepatan udara yang rendah dapat

meningkatkan efisiensi dengan meningkatkan waktu kontak dan menghasilkan

kemungkinan kontak yang lebih lama dengan permukaan kantung filter. Pengumpul atau

halangan yang lebih kecil juga dapat meningkatkan efisiensi pengumpulan.

2.5. Elektrostatik.

Selama elektrostatik dengan tidak ragukan lagi memegang peranan dalam penangkapan

dan menyimpan partikel debu oleh baghouse filter, bukti ini tidak cukup untuk

menyatakan mekanisme ini secara kuantitatif. Berdasarkan Frederick (1961),

elektrostatik tidak hanya akan membatu proses filtrasi dengan menyediakan gaya tarik

antara debu dan bahan, tetapi juga memiliki efek dalam aglomerasi partikel, kemampuan

pembesihan bahan, dan efisiensi pengumpulan. Gaya ini memiliki sifat memberikan

dorongan muatan menjadi efek friksi, menyatakan polaritas, intensitas muatan, dan

kecepatan disipasi muatan baik pada debu dan media filter, dan hubungan antara

keduanya dapat meningkatkan atau menghalangi proses filtrasi. Gaya ini hanya

menyatakan perbedan kualitatif saja. Sebagai contoh, bahan A mungkin lebih baik

daripada bahan B pada debu X, dimana bahan B lebih baik daripada bahan A untuk debu

Y. Gaya ini memberikan beberapa “triboelektrik” bahan filter yang akan berguna untuk

menjadi penduan dalam pemilihan bahan dengan sifat elektrostatiknya.

Page 13: Bag Filter

III-1

BAB III

PERTIMBANGAN DESAIN

3.1. Pertimbangan Desain

3.1.1. Kecepatan Filtrasi

Kecepatan filtrasi atau filter rasio didefinisikan sebagai rasio dari gas yang terfiltrasi

(ft3/menit) pada suatu area filter media (ft2) tertentu. Unit dari filter rasio adalah cfm/ft2.

Secara fisik kecepatan filtrasi atau filter rasio, menggambarkan kecepatan rata-rata

dimana gas melewati bahan tanpa mempertimbangkan berapa area yang dibutuhkan oleh

serat dan bahan apa yang digunakan. Berdasarkan alasan ini, bentuk superficial face

velocity sering digunakan.

Kecepatan filtrasi merupakan faktor penting dalam proses filtrasi. Apabila filter rasio

terlalu besar akan menyebabkan kehilangan tekan yang berlebihan, mengurangi efisiensi

pengumpulan, penyumbatan.

Clement (1961) menekankan bahwa filter rasio tidak boleh terlalu rendah dari sudut

pandang operasional. Hal ini dinyatakan berdasarkan pertimbangan ekonomis dimana

sangat dihindari desain yang terlalu berlebihan. Berikut ini pada Tabel 2.7 yang

menyatakan filter rasio maksimum pada jenis debu tertentu. Nilai ini dapat

menggambarkan hasil yang telah disetujui oleh para ahli yang menunjukkan nilai

optimum untuk meminimalisasi biaya, baik pada perawatan, dan juga pada pertimbangan

pembiayaan awal.

Page 14: Bag Filter

III-2

Tabel 3.1 Nilai Kecepatan Filtrasi Maksimum dan Kecepatan Minimum Pada Debudan Asap

Keterangan: a.Pressure relief. b. Flame-retardant cloth, c. Cyclone type cleaner, d. Spark arrester, e. Sprinklers, f. Specialhoppers, gates and valves, g. Grounded bags, h. special electrical, i. Insulate casing (Sumber: Danielson,1967)

Filter rasio yang direkomendasikan diatas digunakan hanya sebagai panduan saja. Nilai

desain aktual mungkin membutuhkan beberapa penyesuaian seperti, nilai perlu

dikecilkan bila ukuran partikel yang dominan akan disisihkan memiliki ukuran yang

kecil.

Debu dan asapKecepatan filtrasi maksimum,

(cfm/ft2 cloth area)

Kecepatan pada

cabang pipa (fpm)

Alumina 2.25 4500(c,f)

Asbestos 2.75 3500-4000

Carbon 2 4000-4500

Charcoal 2.25 4500 (a,g,h)

Cocoa 2.25 4000 (a,e,g,h)

Chocolate 2.25 4000 (a,e,g,h)

Ceramics 2.5 4000-4500

Clay 2.25 4000-4500

Cotton 3.5 3500 (a,b,c,f)

Cosmetics 2 4000

Flour 2.5 3500 (a,h)

Glass 2.5 4000-4500

Gypsum 2.5 4000

Rock 3.25 4500

Soap 2.25 3500 (a,b)

Sugar 2.25 4000 (a)

Page 15: Bag Filter

III-3

3.1.2. Media Filtrasi

Media filter yang digunakan pada baghouse filter harus disesuaikan dengan temperatur

dan pH dari gas buang (Tabel 3.1). Setiap tipe dari serat memiliki spesifikasi tersendiri.

Tabel. 3.2 Ketahanan bahan terhadap temperatur dan zat kimia

3.1.3. Jenis Serat

Katun

Katun merupakan bahan yang telah digunakan sejak lama sebagai bahan standar

untuk debu yang umum. Harga katun cenderung tidak mahal, mudah untuk

BahanTemperatur

Maksimum

(F)

Ketahanan terhadap bahan

kimia

Asam Basa

Dynel 160 Baik Baik

Cotton 180 Buruk Baik

Wool 200 Baik Buruk

Nylon 200 Buruk Baik

Polypropylene 200 Sangat Baik Sangat Baik

Orlon 260 Baik Cukup

Dacron 275 Baik Cukup

Nomex 400 Cukup Baik

Teflon 400 Sangat Baik Sangat Baik

Glass 550 Baik Baik

Page 16: Bag Filter

III-4

ditemukan, dan merupakan media filtrasi yang baik, selain itu bahan ini juga

tahan lama selama dalam pengaplikasiannya temperatur operasi tidak berlebihan

dan tidak terdapat basa dan/atau asam kuat dalam debu. Katun bisa diaplikasikan

sebagai media kolektor yang baik pada proses grinding dan conveying.

Wool

Sebelum terjadi perkembangan bahan sintetik, wool merupakan satu-satunya

bahan yang ada, bahan ini biasa digunakan pada proses yang memiliki temperatur

operasi sekitar 200 F atau ketika terdapat kehadiran asam pada debu yang akan

difiltrasi. Wool atau campuran wool asbes masih sering digunakan pada operasi

metalurgi seperti pada peleburan timah tingkat dua, walaupun kini telah

tergantikan dengan Dacron.

Nylon

Nylon merupakan bahan sintetis, bahan ini umunya tersedia dalam bentuk

serabut ataupun filamen. Nylon cenderung memiliki harga yang tinggi, tetapi

memiliki ciri-ciri fisik yang sangat dibutuhkan bagi beberapa kegiatan, karena

bahan ini memiliki ketahanan yang tinggi pada abrasi dan pengenduran, kuat dan

elastis, dan juga tahan pada beberapa jenis bahan kimia.

Dynel

Serat acrylic pada umumnya memiliki kelembaban absorpsi yang rendah,

kekuatan yang baik, kenyal, dan tahan terhadap zat kimia, dan tahan terhadap

degradasi oleh jamur dan bakteri. Jenis bahan acrylic yang digunakan pertama

kali sebagai baghouse filter adalah union carbid yang merupakan rajutan filamen.

Jenis serat acrylic yang memiliki bentuk serabut adalah dynel, Dynel memiliki

ketahanan kimia yang tinggi, khususnya untuk asam dan basa kuat, tetapi tidak

cocok pada uap pembakaran.

Page 17: Bag Filter

III-5

Orlon dan Dacron

Orlon dan Dacron merupakan serat pertama yang 100% berasal dari acrylic,

diproduksi hanya dalam bentuk serabut pada saat ini (11). Orlon memiliki sifat

yang ringan, kuat, dan kenyal; memiliki ketahanan terhadap panas, dan tahan

terhadap zat kimia, khususnya asam (11). Perbedaan antara Orlon dan Dacron

adalah dalam bentuk produksi, dimana Dacron diproduksi dalam bentuk filamen

sedangkan Orlon dalam bentuk serabut. Bentuk filamen dirasakan oleh beberapa

pihak lebih menguntungkan dalam hal pembersihan dibandingkan dalam bentuk

serabut. Selain itu Dacron cenderung lebih memiliki harga yang cukup rendah

bila dibandingkan dengan Orlon.

Teflon.

Merupakan serat hasil penelitian dari tetraluoroethylene. Teflon jarang

digunakan karena memiliki beberapa batasan. Bahan ini tidak terlalu tahan

terhadap panas, begitu juga dengan zat kimia. Campuran serat Teflon-Orlon

hanya digunakan bila terdapat fluoride pada gas buang, itupun hanya untuk

konsentrasi tertentu.

Gelas

Dari seluruh media filtrasi yang ada, serat gelas merupakan serat yang paling kuat

terhadap panas, dan hampir seluruh bahan kimia kecuali fluorin. Kekurangan

fisik dari bahan ini adalah memiliki ketahanan yang rendah terhadap abrasi,

membutuhkan penanganan yang khusus, dan juga memiliki ciri-ciri desain

khusus. Kecepatan filtrasi yang direkomendasikan biasanya lebih rendah

dibandingkan dengan bahan yang lain, karena membutuhkan proses pembersihan

dengan kecepatan rendah.

Page 18: Bag Filter

III-6

3.1.4. Mekanisme Pembersihan

Debu yang terakumulasi di media filter, akan menyebabkan meningkatnya kehilangan tekan

sampai batas tertentu. Setelah batas tersebut tercapai maka perlu dilakukan pembersihan

untuk mengurangi kehilangan tekan yang ada. Siklus pembersihan ini bisa dilakukan secara

manual, semi otomatis, ataupun sepenuhnya otomatis. Siklus secara otomatis dapat dilakukan

berdasarkan waktu tertentu atau ketika tekanan tertentu telah tercapai. Pada beberapa alat

pengendali seperti reverse-jet baghouse , alat ini beroperasi dengan pembersihan yang

kontinu. Ketika proses pembersihan telah dimulai, harus dilakukan sampai selesai dengan

intensitas pembersihan yang cukup dan durasi waktu yang cukup untuk memastikan

pembersihan yang menyeluruh. Ketika pembersihan berlangsung direkomendasikan blower

dihentikan (11).

Dari seluruh metode yang ada terdapat dua metode pembersihan pada baghouse filter

yang telah digunakan secara luas yaitu reverse air, dan shaker baghouse filter. Pada kedua

alat ini terdapat kriteria dalam mendesain yaitu kecepatan maksimum filtrasi yang sangat

berhubungan dengan jenis industri apa yang akan ditangani.

Tabel 3.3 Kecepatan maksimum filtrasi pada jenis debu tertentu pada shaker baghouse atau reverse

air baghouse.

DustsMaximum filtering velocity ft/min or

cfm/ft2

Activated charcoal, Carbon black, Detergents,

Metal fumes1.5

Alumunium Oxide, Carbon, Fertilizer,

Graphite, Iron Ore, Lime, Paint, Pigments,

Fly Ash, Dyes

2

Page 19: Bag Filter

III-7

DustsMaximum filtering velocity ft/min or

cfm/ft2

Alumunium, Caly, Coke, Charcoal, Cocoa,

Lead Oxides, Mica, Soap, Sugar, Talc2.25

Bauxite, Ceramics, Chrome Ore, Feldspar,

Flour, Flint, Glass, Gypsum, Plastics, Cement.2.5

Asbestos, Limestone, Quartz, Silica, 2.75

Cork, Feeds and Grains, Marble, Oyster

Shell, Salt3.0-3.25

Leather, Paper, Tobacco, Wood 3.5

(Sumber: Danielson,1973; Turner et al.,1987)

Namun nilai V (kecepatan maksimum) sangat bergantung pada muatan dari debu, kehalusan

dari debu, dan faktor lainnya. Sebagai contoh, pada beberapa keadaan perlu dilakukan

pengurang nilai yang ada di tabel dari V antara 10-15% untuk muatan debu yang lebih besar

dari 40gr/ft3, dan beberapa perlu ditingkatkan sebesar 20% untuk muatan debu yang kurang

dari 5gr/ft3. Hal ini juga terjadi pada partikulat dengan ukuran kurang dari 3µm (atau lebih

besar dari 50µm), nilai yang ada di tabel menunjukkan bahwa nilai dar V harus dikurangi

(atau dinaikkan) sebesar lebih kurang 20% (11). Nilai V yang terlalu besar dapat

menyebabkan penetrasi partikel yang berlebihan, menutup pori-pori bahan dan bahkan dapat

menurunkan umur bahan (11).

Bahan yang dipilih (termasuk jenis rajutan) merupakan salah satu pertimbangan yang penting

berdasarkan pada kemampuan melepaskan diri partikel dari bahan. Bahan yang digunakan

harus benar-benar cocok dengan karakteristik dari aliran gas, dan juga dengan tipe partikulat.

Bahan yang biasa untuk digunakan memiliki kemampuan yang berbeda, hal ini berhubungan

Page 20: Bag Filter

III-8

dengan temperatur operasi dan kandungan zat kimia yang ada pada aliran gas. Hal ini dapat

terlihat pada Tabel 3.3

Reverse air baghouse dan shaker baghouse memiliki konstruksi dengan beberapa kompartemen. Pada

saatnya untuk membersihkan kantung, salah satu kompartemen akan terisolasi dari aliran udara yang

mengandung debu.

Shaker Baghouse

Metode shaker baghouse ini memiliki dua metode yaitu mechanical

shaker dan pneumatic shaker.

Mechanical shaker adalah metode pembersihan kantung dengan menggunakan

alat motor elektrik yang berguna untuk mengguncang kantung.

Terdapat eccentric translatesyang memiliki gerakan memutar dari motor

menjadi osilasi. Kantung dapat berguncang secara vertikal maupun horizontal.

Merupakan hal yang penting untuk mempertahankan agar tidak ada tekanan

didalam tabung filter selama kegiatan pengguncangan dilakukan. Tekanan yang

sangat kecil untuk dideteksi oleh manometer masih dapat mengganggu proses

pengguncangan.

Pneumatic shaker adalah salah satu metode yang memanfaatkan udara untuk

mengoperasikan motor udara yang dapat menghasilkan getaran dengan frekuensi

tinggi pada kerangka suspensi dari kantung. Walaupun frekuensinya tinggi,

namun amplitudonya rendah. Metode ini kurang efektif untuk materi yang sukar

lepas dari kantung, karena jumlah total energi yang diberikan terhadap kantung

cukup rendah.

Page 21: Bag Filter

III-9

Gambar 3.1 Shaker Baghouse (U.S Army Corps of Engineer)

Reverse Air Baghouse

Pada sistem reverse air, udara bersih akan dialirkan melalui kantung pada

kompartemen yang terisolasi dengan arah aliran yang berlawanan dengan aliran

yang biasa. Dalam kedua keadaan tersebut, debu yang telah teraglomerasi di

bahan akan meluruh dan jatuh ke hopper yang berada dibawah kompartemen.

Debu akan secara periodik dikeluarkan dari hopper dan dibuang atau digunakan

kembali sesuai dengan kebutuhan.

Secara umum, debit aliran pembersihan berukuran sedang tetapi terkadang

kurang efektif dalam membersihkan kantung filter. Namun pada beberapa bahan,

terutama bahan fiber glass, peregangan akibat debit pembersihan yang disertai

dengan guncangan dapat mengakibatkan kerusakan pada bahan.

Page 22: Bag Filter

III-10

Gambar 3.2 Reverse Air Baghouse (U.S. Army Corps of Engineer)

Pulse-jet baghouse

Pulse-jet baghouse, merupakan jenis baghouse filter yang penggunaanya telah

berkembang dalam 20-25 tahun terakhir. Metode operasi pulse-jet

baghouse dapat dilihat secara skematis pada Gambar 3.3. Metode operasional

pada jenis pulse-jet baghouseadalah metode filtrasi eksterior dimana udara yang

akan difiltrasi dialirkan melewati kantung-kantung, dimana aliran udara bergerak

dari bagian luar kantung menuju ke dalam. Sehingga debu yang akan disisihkan

tertahan pada permukaan bahan. Pada pulse-jet baghouse terdapat kerangka yang

berada didalam kantung yang berguna untuk mempertahankan kantung agar tidak

jatuh.

Metode pembersihan pada kantung-kantung filter menggunakan udara yang

memiliki aliran udara cepat (30-100 millisecond), dengan tekanan udara yang

Page 23: Bag Filter

III-11

besar (90-100 psi). Getaran udara ini dialirkan melalui solenoid valve sehingga

membentuk gelombang udara yang tiba-tiba, yang membuat kantung menjadi

meregang sehingga partikel yang tertahan di permukaan kantung akan meluruh.

Waktu pembersihan kantung cenderung lebih singkat dari metode-metode

lainnya dan baghouse tidak terbagi-bagi ketika pembersihan dengan pulse

jet berlangsung.

Gambar 3.3 Pulse-jet baghouse (U.S. Army Corps of Engineer)

Page 24: Bag Filter

III-12

Gambar 3.4 Mekanisme Pembersihan Kantung pada Pulse Jet Baghouse

Gambar 3.5 Peluruhan Debu pada Pulse-Jet Baghouse

Page 25: Bag Filter

III-13

Keuntungan utama dari metode pulse jet ini adalah pada metode ini

diperbolehkan kegiatan pembersihan dilakukan selama udara yang

mengandung debu terus mengalir kedalam baghouse. Selain itu keuntungan

utamanya yang lain adalah bahan media dapat digunakan pada rasio air-to-

cloth yang lebih besar, biasanya sekitar dua atau tiga kali lebih besar daripada

yang digunakan pada metode konvensional. Walaupun begitu, dalam

pengaplikasian pulse-jet baghouse, dibutuhkan sistem pembersihan udara

otomatis, yang memiliki pengaturan aliran pada solenoid valve dalam setiap

rentang waktu tertentu.

Pertimbangan yang penting dalam desain pulse-jet baghouse adalah kecepatan

filtrasi (Tabel 2.4). Kecepatan filtrasi merupakan hal yang penting karena

pada kecepatan filtrasi yang tinggi dapat mengurangi net cloth area yang

dibutuhkan, dan selanjutnya dapat mengurangi ukuran serta biaya kapital.

Tabel 3.4 Kecepatan filtrasi pada variasi debu atau asap pada pulse-jet

baghouse

Dusts or fumesMaximum filtering velocity

ft/min or cfm/ft2

Carbon, Graphite, Metallurgical,Fumes, Soap,

Detergents, Zinc Oxide 5-6

Cement(Raw), Clay(Green), Plastics, Paint Pigments,

Starch, Sugar, Wood Flour, Zinc(Metallic) 7-8

Page 26: Bag Filter

III-14

Alumunium Oxide, Cement(Finished),

Clay(Vitrified), Lime, Limestone, Gypsum, Mica,

Quartz, Soybean, Talc 9-11

Cocoa, Chocolate, Flour, Grains, Leather Dust,

Sawdust, Tobacco 12-14

(Sumber: Danielson,1973;Theodore and Buonicore, 1976)

Pulse-jet baghouse secara umum hanya membutuhkan ukuran setengah dari

ukuran reverse-air baghouse, yang merupakan pertimbangan yang cukup

penting bagi area yang terbatas. Luas area yang tidak terlalu besar disebabkan

karena pada sistem pulse-jet baghouse tidak terdapat kompartemen dan juga

tidak terdapat kantung ekstra yang dibutuhkan oleh sistem-sistem lainnya.

Berdasarkan percobaan, sistem pembersihan pada pulse-jet baghouse dapat

menyisihkan debu hingga hanya meninggalkan konsentrasi debu 1% di

permukaan kantung (11). Namun dalam sistem pembersihan kantung pulse-

jet baghouse, yang berlangsung ketika proses filtrasi terus berlanjut, dapat

menyebabkan kantung yang digunakan menjadi mengkerut yang dalam hal ini

dapat mengurangi efisiensi dari filtrasi itu sendiri.

Dalam pengoperasian baghouse filter hal lain yang penting adalah adanya

kompresso untuk mengalirkan udara balik pada kantung. Pada umumnya

dalam pengoperasian pulse-jet baghouse , aliran volumetrik dari udara

kompresor setara dengan 0.2% – 0.8% dari aliran udara filtrasi dimana

keduanya memiliki hubungan yang erat terhadap temperatur dan tekanan

Page 27: Bag Filter

III-15

3.1.5. Susunan Kantung Filter

Kantung filter perlu disusun dengan baik sehingga terdapat ruangan yang cukup antara

kantung filter yang memungkinkan aliran udara dapat secara bebas masuk kedalam filter dan

meminimalkan berbagai hambatan aliran udara yang menyebabkan kehilangan tekanan yang

besar selama proses filtrasi berlangsung.

Penyusunan kantung filter ini juga penting agar antara kantung filter itu sendiri tidak saling

bergesekan satu sama lain, terutama pada saat pembersihan. Apabila terlalu sering terjadi

gesekan hal ini dapat menyebabkan peningkatan frekuensi penggantian kain filter, yang

menyebabkan biaya operasi dan pemeliharaannya meningkat.

Untuk berbagai variasi panjang filter, ruangan minimum antara kantung filter adalah 2 inchi

atau 5 cm. Namun khusus untuk panjang filter yang memiliki panjang lebih dari 10 – 12 ft

maka ruangan antara filter harus lebih dari 2 inch. Selain ruangan antara kantung filter,

ruangan antara kantung dengan casing juga perlu diperhitungkan.

Gambar 3.6 usunan Kantung Sejajar

Page 28: Bag Filter

III-16

Gambar 3.7 Susunan Kantung Zig-zag

3.2. Efisiensi Penyisihan Debu pada Baghouse Filter

Penyisihan debu dengan menggunakan baghouse filter terdapat dua mekanisme yang

memiliki peranan penting, yaitu mekanisme difusi dan intersepsi. Kedua mekanisme ini

memiliki peran yang dominan dalam menentukan efisiensi penyisihan debu pada baghouse

filter terutama pada debu yang memiliki ukuran relatif kecil. Model matematis telah

dikembangkan untuk masing-masing mekanisme proses pengumpulan tersebut, sehingga

efisiensi pengumpulan melalui dua mekanisme ini dinyatakan sebagai berikut:

ηDC = 1 – (1 – ηD)(1 – ηC)……………………………………………………………….(1)

Dimana :

ηD = Efisiensi pengumpulan melalui difusi

ηC = Efisiensi pengumpulan melalui intersepsi

Friedlander (1977) telah mengembangkan persamaan diatas menjadi suatu persamaan yang

mudah diterapkan untuk mendesain filter, yang dinyatakan sebagai berikut :

Page 29: Bag Filter

III-17

ηDC = 6Sc-2/3 Re-1/2 + 3R2 Re1/2……………………………………………………..(2)

imana :

Dengan

dan

µ = viskositas fluida

ρ = densitas fluida

k = konstanta Boltzmann = 1,4.10-6

Page 30: Bag Filter

III-18

T = temperatur (K)

dp = diameter partikel

n = kecepatan gas dalam filter

Df = diameter fiber

Pada hakikatnya kolektor pada baghouse filter dapat diasumsikan sebagai kumpulan serat

(fiber) tunggal yang terintegrasi satu sama lain. Sehingga jika efisiensi total baghouse filter

hT, dapat dinyatakan sebagai berikut,

ηT = 1 – (1 – ηDC)n………………………………………………………………………(3)

…………………………………………………………………(4)

………………………(5)

Dimana :

ηT = effisiensi total fabric

N = Konsentrasi akhir (mg/m3)

NO = Konsentrasi awal (mg/m3)

Page 31: Bag Filter

III-19

H = tebal fiber (mm)

Df = diameter fiber (mm)

α = densitas fiber

n = jumlah lapisan fiber

Perhitungan hT sangat penting dalam pemilihan jenis fabric. Untuk menghitung hT

diperlukan spesifikasi jenis fabric yang akan dipilih dalam desain baghouse filter. Seperti

terlihat dalam Tabel 2.11 berikut ini,

Tabel 3.5 Karakteristik bahan

Kode Fabric Karakteristik Diameter fiber (µm) a H (µm)

A

Fiberglass

8 0.296 635Filamen

Bulk Wrap

B

Polyester

12.5 0.344 2092All-spun

Nomex-Needled

CFelt

15 0.083 2553Polyester

DFilamen(Knitted)

13 0.355 559Polyester

EFilamen

25 0.393 381Warspun

FPolyester

25 0.58 228Filamen

(Sumber :Buonicore, 1992)

Page 32: Bag Filter

DAFTAR PUSTAKA

Arief, L.M., 2012, Pembersih Udara, Universitas Esa Unggul, Jakarta

Beachler, D. S., and J. A. Jahnke. ,1981, Control of Particulate Emissions, (APTI Course 413), EPA450/2-80-066. U.S. Environmental Protection Agency.

Buonicore, A.J., 1992, Air, Pollution Engineering Manual, ISBN-13: 978-0471284413

Danielson,R.E., Caldwell, J.J., and Larach, D.R. 1973, Icarus, 20,437

Friedlander, S.K., 1977, Smoke, Dust and Haze Fundamental of AerosolBehavior, Wiley-Interscience. New York

M. Kraus, 1979, Chemical Engineering Journal, 94-106

McKenna, J. D. and G. P. Greiner.,1982, Baghouses. In L. Theodore and A. J. Buonicore(Eds.), Air Pollution Control Equipment - Selection, Design, Operation andMaintenance. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.

Stern, A. C. (Ed.).,1977, Engineering Control of Air Pollution Vol. 4, Air Pollution. 3rded., NY: Academic Press.

Theodore, L., Buonicore, A.J., 2011, Air Pollution Control Equipment: Selection, Design,Operation and Maintenance (Environmental Science and Engineering), ISBN-13: 978-3642851469.