Makalah Seminar Kerja Praktek PIACS DC SEBAGAI PENGATUR PARAMETER PADA ELECTROSTATIC PRECIPITATOR DI PT HOLCIM INDONESIA TBK CILACAP PLANT Gigih Mahartoto Pratama Mahasiswa Jurusan Teknik elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro JL. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email:
[email protected] Abstrak PT Holcim Indonesia Tbk merupakan industri produksi semen yang melibatkan pembakaran dalam proses produksinya. Dalam hal ini PT Holcim Indonesia Tbk Cilacap plant menghasilkan emisi debu rata-rata 2,6 juta ton per tahun. Untuk mengatasi permasalahan emisi debu tersebut, PT Holcim Indonesia Tbk Cilacap plant mengaplikasikan beberapa peralatan seperti Cyclone, Bag Filter, dan Electrostatic precipitator (EP). Electrostatic precipitator ( EP ) adalah suatu perangkat listrik yang berfungsi sebagai alat pengendap atau pemisah debu dari udara yang menggunakan listrik statis. Dengan menggunakan ESP ini jumlah limbah debu yang keluar dari cerobong pembuangan bisa diturunkan hingga 63 %. Dalam penggunaanya, Electrostatic precipitator dikontrol dengan menggunakan PIACS DC. PIACS DC merupakan unit pengontrol parameter dalam operasional Electrostatic precipitator yang telah terintegrasi di dalam paket pembelian dari pabrikan. Kata Kunci : Electrostatic precipitator, EP, Emisi Debu, PIACS DC
I 1.1
Pendahuluan Latar Belakang Semakin berkembangnya perindustrian di zaman ini banyak membawa dampak baik maupun buruk sehingga pertumbuhan industri memiliki peranan penting bagi kehidupan manusia. Salah satu dampak baik dengan pertumbuhan industri adalah meningkatnya pemasukan untuk negara sedangkan dampak buruk yang didapat semakin banyaknya pencemaran yang terjadi dalam lingkungan sehingga merusak ekosistem kehidupan. Pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh limbah baik berupa cairan atau gas dari berbagai macam industri, membuat pemerintah menggalangkan program peduli lingkungan dengan menetapkan aturan mengenai perlindungan dan pengelolaan lingkungan hidup dalam UU nomor 32 Tahun 2009. PT Holcim Tbk Cilacap Plant sebagai salah satu industri besar ikut berpartisipasi dalam penggalangan program pemerintah yang tercantum dalam UU nomor 32 Tahun 2009. Untuk meminimalisir emisi debu dalam proses produksi semen, PT Holcim Tbk Cilacap Plant mengaplikasi peralatan penangkap debu yang dinamakan Elektrostatic Precipitator. Dalam pengoperasian Electrostatic precipitator dibutuhkan unit pengontrol untuk
mengatur parameter – parameter yang ada. Dengan adanya unit pengontrol yang dibutuhkan penggunaan Electrostatic Precipitator dapat diharapkan semaksimal dan seefisien mungkin. 1.2
Maksud dan Tujuan Hal-hal yang menjadi maksud dan tujuan dari Kerja Praktek ini adalah: 1. Mengetahui sistem dan lingkungan kerja di PT Holcim Indonesia Tbk. 2. Mengetahui cara kerja dan aplikasi Electrostatic precipitator (EP) di PT Holcim Indonesia Tbk plant Cilacap. 3. Mengetahui setting parameter kerja dari Electrostatic precipitator. 1.3
Pembatasan Masalah Laporan Kerja Praktek ini difokuskan pada permasalahan aplikasi, cara kerja dan penyettingan PLACS DC untuk mengatur beberapa parameter EP di PT Holcim Indonesia Tbk Cilacap plant sebagai penangkap emisi debu.
II. Pembuatan Semen
III Dasar Teori
2.1 Bahan Baku A. Bahan Baku Utama Bahan baku utama terdiri dari : a. Batu Kapur/Limestone (77%) b. Tanah Liat /Clay (15%) c. Pasir Silica /Silica Sand (6%) d. Pasir Besi /Iron Sand (2%) B. Bahan Baku Pendukung Yang termasuk bahan baku pendukung yaitu : a. Gypsum (3-4%) b. Trass 2.2 Pembuatan Semen Proses yang digunakan dalam pembuatan semen pada PT. Holcim Indonesia Tbk Cilacap Plant adalah proses kering, dengan tahapan kerja yang meliputi : 1. Penyiapan Bahan Baku 2. Pengeringan dan Penggilingan Raw Material 3. Homogenisasi 4. Pemanasan Awal Tepung Baku (Suspension Preheater) 5. Proses Pembuatan Terak (Clinker) 6. Pendinginan Terak 7. Penghalusan Pendahuluan (Pregrinding) 8. Penggilingan Akhir 9. Pengantongan (Packing)
3.1 Prinsip Kerja Electrostatic precipitator Electrostatic precipitator merupakan alat penangkap debu dengan menggunakan sistem elektrik yang terdiri dari plat – plat baja yang merupakan elektroda positif (collecting electrode) dan elektroda negatif (discharge electrode) dengan perbedaan tegangan yang sangat tinggi. Prinsip kerjanya menggunakan prinsip listrik, yaitu partikel bermuatan listrik dilewatkan dalam medan electrostatic sehingga terjadi discharge electrode yang berfungsi untuk menghasilkan elektron–elektron bebas yang digunakan untuk memberikan muatan pada partikel-partikel debu sehingga terbentuk ion debu negatif. Karena pengaruh medan listrik yang kuat ion negatif akan berpindah ke elektroda positif sehingga pada elektroda positif akan terkumpul debu-debu yang terbawa oleh ion negatif tersebut. Selanjutnya ion negatif tadi dinetralkan oleh muatan positif pada elektroda pengumpul sehingga debu yang terkumpul menjadi bermuatan netral . Debu yang netral ini akan semakin banyak dan tebal sehingga lapisan itu akan menurunkan gaya tarik dan keelektrostatikannya, sehingga debu yang terkumpul pada elektroda ini akan mudah terjatuh ketika plat elektroda terpukul hammer. Untuk mengalihkan material yang terakumulasi pada pelat, secara periodik elektroda akan digetarkan oleh pukulan impact hammer dengan waktu interval (dapat diatur) pada unit rapping gear (pada collecting dan discharging system) sehingga secara periodik material rontok dan tertampung pada bottom Hopper. Material akan terkumpul dan siap diangkut sebagai produk atau diangkut ke dust bin oleh screw conveyor. Dari dust bin debu yang tertinggal bersama gas akan keluar bersama-sama melalui cerobong.
Gambar 2.1 Bagan pembuatan semen
3.2
Komponen - Komponen dan Perlengkapan Electrostatic Prescipitator
3.2.1
Komponen-komponen Mekanik dan Elektrik pada Elektrostatic Precipitator
3.2.1.1 Hopper Hopper merupakan komponen electrostatic precipitator yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan debu secara berkala.
Gambar 3.3 Elektroda pengumpul 3.2.2
Komponen Struktural Kompopnen Electrostatic precipitator yang termasuk dalam komponen struktural adalah frame elektroda pelepas muatan bagian bawah, frame elektroda pelepas muatan bagian atas, dan sistem penyangga plat housing.
3.3
Gambar 3.1 Hopper
3.2.1.2 Elektroda pelepas muatan Elektroda pelepas muatan merupakan komponen dimana terjadinya peristiwa sparking corona.
Gambar 3.2 Elektroda pelepas muatan 3.2.1.3 Elektroda Pengumpul Elektroda pengumpul merupakan komponen tempat debu yang hendak ditangkap menempel.
Cara Kerja Electrostatic precipitator Proses penangkapan debu pada Electrostatic Precitipator terdiri dari lima langkah, yaitu: 1. Pendistribusian gas Gas kotor yang masuk pada EP diatur sedemikian sehingga pendistribusiannya merata ke seluruh ruangan Electrostatic precipitator (EP). 2. Pemuatan partikel debu atau pelepasan muatan corona Partikel debu akan dimuati ion negatif yang dihasilkan oleh efek corona yang terjadi pada elektroda pelepas muatan sehingga partikel debu tersebut menjadi bermujatan negatif. 3. Migrasi debu ke elektroda pengumpul Partikel yang telah termuati dengan muatan negatif akan bergerakl menuju elektroda pengumpul yang bermuatan positif. Perpindahan partikel bermuatan negatif disebut migrasi partikel debu. 4. Pengumpulan debu di elektroda pengumpul Perpindahan partikel debu yang telah termuati dari elektroda pelepas muatan ke elektroda
pengumpul disebabkan adanya gaya tarik coloumb. Partikel debu menempel pada pelat pengumpul karena adanya gaya adhesif. Partikel debu yang baru datang akan menempel pada partikel debu yang telah menempel sebelumnya akibat adanya gaya kohesif.
IV PIACS DC SEBAGAI PENGATUR PARAMETER OPERASI PADA ELECTROSTATIC PRECIPITATOR 4.1 PIACS DC PIACS DC (Precipitator Integrated Automatic Control System) merupakan perangkat pengontrolan yang terintegrasi atau satu paket dengan Electrostatic precipitator. Sistem PIACS DC mempunyai 2 fungsi pewaktu. Dimana pewaktu 1 dan 2 digunakan sebagai kontrol normal untuk rapping pada collecting system (pengumpul) dan discharge system (pelepas) , pewaktu tersebut dapat digunakan untuk kontrol penggetar pada pada gas distribution screen. Penyetingan pada fungsi pewaktu tergantung pada tipe pabrik atau proses. Dasar aturan penyetingan :
Gambar 3.3 Proses kerja Electrostatic Precitipator 5.
Pemindahan partikel debu Lapisan debu yang menempel pada elektroda pengumpul dapat menjadi demikian tebal sehingga dapat mengganggu proses penangkap debu. Pada lapisan debu yang tebal ini dapat terjadi spark. Untuk mengatasi ini, maka elektroda perlu dibersihkan secara berkala. Komponen Electristatic Precitipator yang bertugas membersihkan debu dari elektroda pengumpul tergabung dalam sebuah sistem yang dikenal dengan sistem rapping. Sistem rapping ini terdiri dari alat pemukul seperti palu (hammer) yang akan memukul elektroda pengumpul sehingga debu menjadi rontok.
- Waktu – ON pada rapping mempunyai penyesuaian untuk satu putaran penuh pada rapping shaft - Waktu – OFF pada discharge system (pelepas) mempunyai kesamaan untuk semua keadaan, umumnya adalah 3 menit. - Waktu – OFF pada collecting system (pengumpul) adalah shortest pada inlet dan memiliki sebuah nilai tinggi dalam mengikuti keadaan, sesuai untuk mengurangi pemusatan debu. - t – ON M1 dan t – OFF M1 fungsi pewaktu 1 ini bentuk normalnya untuk kontrol pada rapping gear motor pada collecting system (pengumpul). T – ON memiliki normal sama untuk penyetingan di semua medan, penyesuaian untuk putaran pada rapping shaft. Waktu ini baiknya adalah 100 s.
4.2
Penyettingan pada Sistem PIACS DC
Gambar 4.2 Papan tombol dan interface PIACS DC. Parameter dibagi dalam dua tingkat akses: Level 1 dapat ditunjukkan dan diubah tanpa menggunakan kata kunci (password) Level 2 hanya dapat ditunjukkan dalam jalan biasa. Untuk mengubah perlu memasukkan kata kunci 222 seperti ditunjukkan di bawah ini : tombol
PASSWORD
2
2
2
ENTER RESET
Password
Gambar 4.2 Langkah untuk parameter level 2 Parameter lain (level 3) sebagai cadangan untuk FLS miljΦ dan dipanggil dengan memasukkan kode seperti ditunjukkan pada contoh berikut (display dari batas regangan lebih). Tombol
PASSWORD
6
display
ENTER RESET
UDC upp.lim kV
kode Gambar 4.3 Langkah untuk parameter level 3
4.2.1 Setting pada Operasi DC (HV) Operasi DC sesuai dengan keadaan dimana thyristor ditembakkan dalam setiap satu setengah siklus pada garis frekuensi.
4.2.1.1 Operasi DC tanpa Back Corona Prinsip Dasar Pengaturan : - Arus precipitator harus setinggi mungkin untuk memperoleh efisiensi pengumpulan yang optimal. - Jika emisi debu rendah, level dapat diset dan arus dapat dikurangi. - Nilai percikan yang disesuaikan secara normal harus rendah. - Arus set-back harus kecil. Pengaturan pada Operasi DC tanpa back corona:
I DC Limit Set – Back Spk Set Rt t-Quench t-Recovery t-FastRamp
4.2.1.2 Operasi DC dengan Back Corona Ketika back corona terjadi, operasi DC tidak dianjurkan. Operasi Energy Control (EC) dianjurkan sebagai gantinya, mode operasi ini secara normal menghasilkan efisiensi pengumpulan lebih tinggi. Metode yang dianjurkan untuk mendeteksi back corona selama operasi DC adalah pengukuran dari karakteristik arus tegangan, dimana kepadatan arus (mA / m2) direncanakan sebagai fungsi dari trough value dalam tegangan Precipitator. Jika bentuk kurva adalah vertikal atau negatif, mengindikasikan adanya back corona. Penggunaan dari trough value memberi indikasi lebih tepat dibanding sebelumnya, berdasar nilai rata – rata. 4.2.2 Setting pada Operasi EC (Energy Control) Dalam model operasi ini thyristor secara normal ditembakkan ke dalam satu setengah siklus garis frekuensi dan setelah itu menjaga jumlah nomor tertentu yang diblok pada setengah siklus. Model operasi ini disebut dengan “intermittent energization”.
4.2.2.1
Operasi EC dengan Dust Resistivity Moderate Tidak adanya back corona pada operasi DC, bisa menjadi ide yang baik untuk mencoba operasi EC ketika penyimpanan daya dapat dicapai. Aturan dasar yang menentukan : - Arus precipitator harus tinggi. Bagaimanapun, jika diinginkan penyimpanan energi, arus mungkin dikurangi sepanjang emisi debu rendah pada level pengesetan. - Nilai percikan yang disesuaikan harus lembut / lunak - Arus set back setelah percikan harus kecil. Derajat intermittence (Nec) harus lunak (moderate) Pengaturan pada Operasi EC dengan dust resistivity moderate: I DC Limit Set-Back Spk Set Rt Nec Min
4.2.2.2 Operasi EC dengan Dust Resistivity Tinggi Aturan dasar Penyettingan : Arus precipitator harus cukup rendah untuk membatasi atau menghilangkan back corona. Oleh karena itu, digunakan derajat intermittence (Nec) yang tinggi. Pengurangan arus harus kecil. Nilai percikan (spark) harus moderat ke tinggi. Pengaturan Operasi EC dengan Dust Resistivity Tinggi I DC Limit Set – Back Spk Set Rt BC Measure dan BC Factor 4.2.3 Setting dengan Variasi / Perubahan Kondisi Operasi (HV) Ketika komdisi operasi berubah sehingga normal dalam beberapa periode (tidak ada back corona) dan sulit dalam periode yang lain (back corona), dua solusi yang mungkin bisa digunakan : - Pengaktifan detektor back corona
- Gunakan fungsi HRM (HRMfunction) Fungsi HRM adalah pilihan yang baik jika dua kondisi yang berbeda dapat ditandai dengan baik dalam parameter proses (contoh temperatur gas, keadaan pada raw mill, dan lainnya). Fungsi HRM digunakan dengan cara berikut : Fungsi HRM harus diaktifkan melalui input INI, dan parameter alternatif ditetapkan sebagai berikut: (I DC rated = 1200 mA) Pengaturan normal I DC Limit = 1000 mA Set-Back = 20 mA Spk Set Rt = 30 / menit t-Recovery = 50 ms Nec min = 1 Pengaturan HRM HRM I Lim = 500 mA HRM Set Back = 10 mA HRM Spk Rt = 60 /menit HRM t-Rec = 50 / ms 4.2.4 Setting pada Rapping Control PIACS DC mengendalikan 2 pemilihan fungsi waktu. Pemilihan waktu fungsi 1 dan 2 digunakan secara normal untuk mengendalikan rapping pada collecting system dan discharge system, tetapi juga dapat digunakan untuk mengendalikan vibrator pada gas distribution screen. Pengaturan dari fungsi ini tergantung dari jenis pabrik atau proses. Aturan dasar penyettingan : - Rapping ON-time harus sesuai dengan putaran rapping shaft - OFF-time pada sistem pelepasan adalah sama untuk semua bidang. Secara normal 2 menit. OFF-time pada sistem pengumpul adalah paling pendek di pintu masuk (inlet) dan mempunyai nilai yang lebih tinggi di bidang berikutnya, sesuai konsentrasi debu yang menurun.
5.1
Kesimpulan
1. Electrostatic precipitator (EP) merupakan perangkat industri yang berfungsi untuk menangkap debu dari gas buang sisa proses produksi atau pembakaran yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas gas buang sehingga tetap ramah lingkungan. 2. Electrostatic precipitator bekerja dengan menggunakan tegangan tinggi DC yang dilewatkan pada sebuah elektroda pelepas muatan sehingga terjadi spark. Kemudian muatan negatif yang dilepas menempel pada debu dan ditangkap oleh collecting plate. 3. Proses penangkapan debu pada Electrostatic precipitator melibatkan beberapa peralatan pendukung seperti transformator tegangan tinggi, rectifier, dan peralatan pengontrol. 4. Electrostatic precipitator memiliki parameter penyettingan yang harus dikontrol untuk mencapai efisiensi yang baik dalam pengoperasiannya antara lain: Penyettingan pada operasi DC (HV) Setting pada operasi EC (Energy Control) Setting dengan varisasi / perubahan kondisi operasi Penyettingan pada rapping control
5. Parameter operasi Electrostatic precipitator di PT. Holcim Indonesia Tbk. Cilacap plant disetting dengan unit control PIACS DC. 6. PIACS DC (Precipitator Integrated Automatic Control System) merupakan perangkat pengontrolan yang terintegrasi atau satu paket dengan Electrostatic precipitator. 5.2 Saran
1. Perlu diperhatikan setting parameter Electrostatic precipitator dalam operasinya
sehingga didapatkan kerja yang optimal dan umur peralatan yang panjang. 2. Perlunya diadakan pemeliharaan tiap bagian dari Electrostatic precipitator dan unit control PIACS DC sehingga peralatan tersebut tetap bekerja dengan baik. VI
DAFTAR PUSTAKA [1]----Gambar Lokasi PT Holcim Indonesia Tbk Cilacap Plant, http://maps.google.com/maps?hl =en&tab=wl, Desember 2011 [2]----Hidayat, Fachojan. ELECTROSTATIC PRECITIPATOR, Laporan Kerja Praktek Teknik Industri Universitas Jendral Soedirman, 2011. [3]----Parker, Ken. Electrical Operation of Electrostatic precipitator. The Institute of Engineering and Technology. London, United Kingdom. 2007. BIODATA
Gigih
Mahartoto
Pratama dilahirkan di Cilacap, 14 Maret 1990. Saat ini masih menempuh studi di Teknik Elektero, Universitas Diponegoro angkatan 2008 mengambil konsentrasi ketenagaan.
Semarang, 18 Februari 2012 Mengetahui, Dosen Pembimbing
Ir. Tejo Sukmadi, MT. NIP. 195906191985111001
