ISSN 1693-9301
U\t:RSITAS ISLAM JAKARTA
TEKNOLOGI INDUSTRI VOLUME XIII NOMOR_ 2, J U L l - QESEMBER_ 2013
Pengukuran Efisiensi Kinerja Angkut Tebu (Pekat) Dengan Menggunakan Data Envelopment Analysis (DEA) Model Tarwa Pengaruh Kegagalan Collecting Plate System Electrostatic Precipitator Dengan Kenaikan Emisi Pada Pembangkit Lisitrik Tenaga Uap Margono Sugeng, Supriyo Analisis Pengendalian Kualitas Dengan Menerapkan Metode Seven Tools Pada Produksi Kain Vitrage Lokal Di CVWiska Knitting~ Manufacture Hari Moektiwibowo, Basuki A, Diah Novita C. A Analisis Penerapan Konsep Penyeimbang Lini Pada Transmisi Lintasan 4G15 Di PT. X Komarudin A, Suryatin, Adnan Wahyu A Analisis Pengukuran Produktivitas Menggunakan Metode American Productivity Center (APC) Di PT. CMS Herman Noer Rachman, Ray Fadli itas Konsumen Terhadap Kualitas Produk Internet Flash Unlimited Di Bogor arwan Ahyadi, Rudi Saputra, Mubiarti S eningkatan Layanan Bank Dengan Menggunakan Quality Function Deployment (QFD) Mulki Siregar, Erwin Setyawan
Volume XIII Nomor 2, Juli - Desember 2013
ISSN 1693 - 9301
JURNAL ILMIAH TEKNOLOGI INDUSTRI SUSUNAN PENGURUS/STAF REDAKSI
.................................................................................•.................................. PEMBINA Rektor Universitas Islam Jakarta PENANGGUNG JAW AB Dekan Fakultas Teknik Universitas Islam Jakarta DEWAN PENYUNTING Ir. Mulki Siregar, M.T. Ir. Tarwa, M.T. PENYUNTING PENELAAH Prof Dr. Ir. Abdul Hakim Halim, M .Sc. (Institut Teknologi Bandung) Prof. Dr. Ir. Kohar Sulistyadi, MSIE. (Universitas Sahid Surakarta) Prof. Dr. Ir. Raihan, M .Si. (Universitas Islam Jakarta) Ir. Herman Noer Rachman, M .E. (Universitas Darma Persada) Ir. Karel L. Mandagi, M .M. (Universitas Surya Darma) Ir. Margono Sugeng, M.Sc. (Institut Sains dan Teknologi Nasional) SEKRETARIS PENYUNTING Ir. Untung Setyo Purwanto, M.T. ALAMATREDAKSI Fakultas Teknik - Universitas Islam Jakarta n. Balai Rakyat - Utan Kayu - Jakarta Timur 13120 eln. 021) 856645 1, 8574463 Fax. (021) 8504818 e-mail:
[email protected]
6
+
ah Jumal ilmiah sebagai wadah pengembangan bidang ilmu il kajian dan penelitian dari dosen, peneliti, sertmlp:isi industri. ~..... ~-trJran oleh Fakultas Teknik Universitas Islam Jakarta, dalam waktu --Ii padcperiode JanuariJuni dan Juli- Desember. Redaksi =ormat penulisan sebagaimana tercantum pada halaman dalam
"''~~
~-or-="""
_.. .,·
~=---=-~ --
-=~~-
-
.
-
-
- - - --Jesember 2013
JU
IAH
TE
DUST RI DAITAR
1. Pengukuran Efisiensi kinerja Envelopment Analysis (DEA)
An~
T
I
(Pekat) Dengan Menggunakan Data
odel
Tarwa ......... ... ................ ........ .. ... ................ .... ..... ... .... .. ......................................... ..... 1 - 32 2. Pengaruh Kegagalan Collecting P late System Electrostatic Precipitator Dengan
Kenaikan Emisi Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap Margo no Sugeng dan Supriyo ... .. ... .... ........ ..... ,.. ..... ..... .......... ..... .. ... ...... .. ... ..... ..... ...... 22 - 46 3. Analisis Pengendali Kualitas Dengan Menerapkan Motode Seven Tool Pada Produksi Kain Vitrage Lokal Di CV. Wiska Knitting Manufactlire Hari Moektiwibowo, Diah Novita Chandra A, dan Basuki Arianto ... ... ........... .. ....... .... 47 - 60
4. Analisis Penerapan Konsep Penyeimbang Lini Pada Transmisi Lintasan 4G 15 Di PT. X Komarudin, Suryatin, dan Adnan Wahyu Adji .... .. ..... .... .. ...... ..... .. .. .. .. ... ... ...... ....... ... .. 61 - 73 5. Analisis Pengukuran Produktivitas Menggunakan Metode American Productivity Center (APC) Di PT. CMS Herman No er Rachman dan Ray Fadli ..... ... .... ...................................................... .. .... 74 - 90 6. Loyalitas Konsumen Terhadap Kualitas Produk Internet Flash Unlimited Di Bogor Harwan
Ahyad~
Rudi Saputra, dan Mubiarti Semiawan .. ................... .............. ........... 91 - 100
7. Upaya Peningkatan Layanan Bank Dengan Menggunakan Quality Function Deployment Mulki Siregar dan Erwin Setyawan ....... .... ... ;.............. ... .. .................................. ........ . 101 - 117
PENGARUH KEGAGALAN COLLECTING PLATE SYSTEM ELECTROSTATIC PRECIPITATORDENGAN KENAIKAN EMISI PADA PEMBANGKITLISTRIK TENAGA UAP Margono Sugeng, Supriyo Teknik Industri, Institut Sains dan Teknologi Nasional ABSTRAK Permasalahan gas buang hasil pembakaran boiler pada PLTU yang mengandung sulfur (S) ikut terbawa ke udara bebas melalui cerobong akan membahayakan kesehatan, untuk itu perlu a/at untuk mengurangi atau mengkontrol abu terbang, al at yang paling efektif adalah ESP. Prinsip ketja adalah gas buang yang keluar dialirkan melalui inlet ESP kemudian dilewatkan collecting plate system yang sudah diberi muatan listrik sehingga abu akan menempel pada dinding collecting plate, dilakukan pengetukan oleh rapping sistem dan abu akan jatuh kedalam hopper, kemudian gas buang bersih dan terpisah dari abu akan dikeluarkan melaui stack. Penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kegagalan collecting plate system pada ESP terhadap kenaikan emisi, penyebab kegagalan pengumpulan abu dan solusi dari penyebab terjadinya kerusakan pada komponen ESP saat operational. ESP harus memperhatikan desain kriteria dengan cara mempertahankan nilai standar SCA, standar proses kontruksi, proses perawatan dan penggatian komponenen berkala internal part, maka efisiensi akan naik dan emisi akan berkurang. Hasilnya akan membuat efisiensi akan naik. Kata kunci: Electrostaic precipitator (ESP), Collecting plate, nilai SCA, emisi
ABSTRACT Problems of boiler combustion flue gas containing sulfur (S) in steam power plant was carried inro the aD11osphere ilrrough the stack would harm health, it is necessary equipr.em w reduce and co11ITVI the fly ash, th e most effective equipment is ESP. The e:ri1 flue gas flow is then passed through the inlet ESP has been given an electrical charge so the ashes will colleaing plate, rapping is done by tapping system and the 'PfJET, then clean and separate the exhaust gas from the ashes -~ the stack This research are to determine the effect of the on the ESP collecting plate against increase emissions, the cause ash collection and solution of the cause of damage to the opermi.onal ESP. ~ - J anemion to the design criteria in a way to maintain the value of the Ward, standard of construction processes, internal parts periodic maintenance replacemerrt of internal parts, then the efficiency will increase and emissions will reduced. The result will make the efficiency will goup.
oe
Keywords: Electrostaic precipitator (ESP), Collecting plate, the value of SCA, emissions
I.
PENDAHULUAN Flue gas system adalah suatu sistim yang penting untuk mengatur agar
PembangkitListrik Tenaga Uap tidak mengeluarkan polusi yang berlebihan pada
Margono Sugeng, Supriyo-Pengan1h Kegagalan Collecting Plate ...... ...
lingkungan.bagian dariflue gas system yang umum terdapat di semua pembangkit listrik tenaga uap adalah electrostatic precipitator(ESP). Mengingat pentingya ESP dalam mengurangi polusi, maka alat ini harus dirancang, dioperasikandan dirawat agar tetap dalam kondisi baik termasuk efisiensinya. Masalah pokok yang menjadikan perhatian utama masalah ini adalah sebagai berikut: 1. Flue gas atau gas buang yang masih mengandung sulfur membahayakan kesehatan, 2. Pemberian muatan pada abu ini sangat tergantung pada
k""""' ~_,.,....,.,._,
performance dari collecting plate system dan emitting wire
3. Terjadipermasalahan pada saat operasional. Tujuan penelitian untuk mengetahui pengaruh kegagalan coll ESP terhadap kenaikan emisi: 1. Mengetahui penyebab kegagalan ash collection arau peim:::ro:rnp1l!.la:rr ESP. 2. Memberikan solusi dari penyebab terjadin a kerusakan pada komponen electrostatik precipitator saat operational. Mengingat sangat kompleknya permasalahan dalam kenaikan emisi serta kualitas dan efisiensi gas buang ini, pembatasan masalah pada bagian-bagian yaitu antara lain: 1. Permasalahan dan kerusakan yang timbul pada internal parts atau lebih tepatnya pada collecting plate system 2. Permasalahan pada sistim mekanik dan elektrik pada ESP 3. Mengasumsikan jika engineering pada ESP sudah dilakukan dengan benar. Adapun manfaat penelitian adalah: 1. Dapat mengetahui tentang permasalahan ESP dan bagaimana meningkatkan qualitas gas buang serta penurunan emisi. 2. Umur pakai ESP (life time) i:nenjadi lebih panjang.Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukan pada PLTU terutama pada solusi penanganan masalah polusi udara. Metododologi Penelitian yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Studi Pustaka dan literatur
23
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desernber 2013
2. Mengumpulkan data kualitatif dari seluruh komponen mesin tersebut termasuk material, spesifikasi, proses dan hasil inspeksi pada tahap konstruksi. 3. Pengujiankenaikan emisi dan kualitas gas buang pada ESP. Adapun pengujian yang akan dilakukan dengan Visual dan kebocoran
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Prinsip Dasar Dan Cara Kerja Electrostaic precipitatoratau yang disebut dengan ESP adalah suatu alat yang
berfungsi sebagai mesin penangkap abu atau ash collection pada PLTU dan berfungsi untuk mengurangi polusi yang ditimbulkan oleh hasil pembakaran batubara dalam boiler. Czra kerja secara umum dari (ESP) adalah sebagai berikut: :'i. -
·· -, • "sar
gas buang (flue gas) dari hasil pembakaran batubara didalam boiler lewat
inlet duct ESP. kemudian melalui suatu medan listrik yang terbuat antara discharge electrode dengan collecting plate. Flue gasyang mengandung butiran abu pada awalnya bermuatan netral dan pada saat melewati medan listrik, partikel abu tersebut akan ~,...,..,
·"·=-
:e:imisasi sehingga partike1'-partikel abu tersebut menjadi bermuatan
Gambar.1 Partikel181
24
~':~.fit:~
---
;:..-~
~
-
... --_.....::
Margono Sugeng, Supriyo-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ..... . .. .
Kemudian setelah terionisai Partikel-partikel tersebut yang bermuatan negatif ( -) akan menempel pada pelat-pelat pengumpul atau collecting plate gambar. l. Butiran abu yang dikumpulkan di collecting plate dilepaskan secara periodik dari collecting plate dengan menggunakan getaran rapping (proses rapping system). Abu ini kemudian akan jatuh kedalam penampung (ash hopper). Selanjutnya ditansport ke flyash silo gambar.2 dengan cara dihembuskan (vacuum).
Gambar.2 Fly ash silo 141
2.2
Abu Basil Pembakaran Boiler Hasil pembakaran dalam boiler menghasilkan abu terbang (fly ash) dan abu
dasar (bottom ash). a.
Abu Terbang (Fly ash ) Abu terbang atau disebut fly ash adalah material yang tidak bisa terbakar habis dan yang ikut terbawa terbang oleh gas panas.
b. Abu Dasar ( Bottom ash ) Abu dasar material sisa pembakaran batubara yang tidak terbawa o leh gas panas.Umumnya fly ash atau yang terbawa oleh gas panas mempunyai ukuran lebih kecil dari 200µm dan masih mengandung unsur kimia yang tidak baik bagi kesehatan lingkungan sekitar PLTU.Untuk itu perlu alat EP untuk menangkap abu tersebut. Komposisi abu terbang pada adalah seperti terlihat pada table.2a.
25
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
Tabel.2a Komposisi abu terbang PLTU 191
[~!f.?ll!Eosisi Kimia 1 i /
Si 02
~----~~··
Al2 03 Ti02 Fe2 03 r · Cao L·-··--······ · -·-~. ··~ ' Na20 K20 MgO s 03 · ->-•,.v..... L.O.I ( Loss on l@'l:tion) i I
I
·,,,..,y,__,__,
,,~--
..A..,,
~,,_.,,,,..,
~~
Presentase ( %) 73.30 19.93 . 0.18 3.27 0.01 0.68 0.56 0.33 2.40 2.44
I I
I
ini data empirik total ash dari pembakaran batubara pada PLTU, abu "strubusi ke beberapa alat sebagai berikut: Dambara basil pembakaran berwujud bottom ash menuju ke bottom
er % abu barubara rerkumpulkan ke bagian bawah/hopper boiler economiser
3. 2 % abu batubara terkumpulkan ke bagian bawah main/mill air heater hopper 4. 80 % dari abu batubara terkumpulkan J:<:e bagian bawah EP Hopper Beban ESP akan semakin berat jika alat yang lain gagal maka abu tersebut akan ditampung oleh oleh Hopper ESP sebagai penangkapan terahir pada PLTU, dan Hopper harus dipastikan akan tidak mampu untuk menampung semua sisa abu yang lolos dari alat tersebut. Untuk itu perlunya alat-alat yang lainharus berfungsi dengan baik.
2.3
Proses Diagram PLTU Pada PLTU pembakaran didalam boiler yang mengunakan batubara akan
menghasilkan uap bertekanan tinggi, dan uap tersebut akan menggerakkan turbine uap kemudian hasil gerakan putar turbin uap tersebut digunakan untuk menjalakan generator yang basil ahirnya adalah listrik. Dari basil pembakaran batubara tersebut flue gas atau gas basil pembakaran akan mengalir melalui ESP yang berfungsi untuk mengurangi polusi udara dari gas buang
26
Marg ono Sugeng, Supriy o-Pengaruh Kegagaian CoLLecting Plate ...... ...
setelah itu dilakukan penghisapan oleh Induced draft Fan (ID fan) yang kemudian dibuang ke stack atau cerobong asap lihat gambar.3.
Gambar.3 Proses flow diagram pada PL
2.4
Bagian Utama ESP Bagian-bagian komponen utama yang ummn
penangkapanflue gas atau gas buang, masing-masing
TTI F''TTTT...,.,,.,"'--=•
dilihat pada gambar.4.
Gambar.4 Electrostatic precipitator Adapun masing-masing komponen dan fungsinya adalah sebagai berikut:
27
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
a. Transformer berfungsi sebagai pemberi daya arus listrik bertegangan tinggi pada collecting plate system dari listrikyang semula hanya 380 Volt dan akan menjadi 70.000 Volt. b. Collecting plate system terdiri dari collecting plate dan discharge electrode setelah mendapatkan arus tegangan tinggi <;tkan timbul medan magnet dan collecting plate akan berfungsi sebagi pengumpul atau collection ash , karena setelah ash atau abu yang keluar dari boiler dan masuk kedalam ESP maka abu tersebut akan terurai menjadi partikel-partikel yang akan menempel pada permukaan diding collecting plate lihat gambar.6.
Gambar.6 Collecting plate system c. Rapper atau rapp ing system ini berfungsi sebagai pemukul atau pembuat getaran yang mana setelah abu menempel pada permukaan collecting plate maka dipukul menggunakan rapping system, yaitu dengan adanya motor penggerak yang dihunbungkan dengan porns mekanis yang masing-masing poros dipasang hammer atau pemukul dan dengan waktu yang sudah diatur maka akan melakukan pengetukan atau pemukulan sehingga abu yang menempel di dinding collecting plate akan jatuh kedalam hopper lihat gambar. 7 Rapping system.
tt~ni
28
Margono Sugeng, Supriyo-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ....... ..
Garn bar. 7 Rapping system
d. Hopper ini berfungsi sebagai penampung abu yang jatuh dari hasil pemukulan oleh rapping system, setelah itu dari hopper ini ash akan di transport mengunakan pipa-pipa fly ash handling system untuk dibawa ke penampungan terahir.
2.5
Desain Kriteria
Disamping penelitian dan analisa lapangan penulis JUga akan memberikan kriteria desain untuk proses perancangan dan perhitungan. Jika sebuah ESP didesain dengan tepat, operartion yang benar, maintenance yang teratur dan berkelanjutan maka unit tersebutakan mencapai efisiensi 99 % (Sembilan puluh sembilan persen). Awalnya hubungan pendekatan empiris untuk memprediksi tentang collecting efisiensi ESP adalah Deust-Anderson yang kemudian diturunkan dari prinsip dasar dan menjadi persamaan ( 5 .1) sebagi berikut: R
= 1 -e
[I - A.Vd/Q]
cs. ii
Dimana: R
: Effisiensi
A
: Electrode area (fl:2)
V
: Particle drifts velocity (fl:./sec)
Q
: Gas flow rate (:ft3/sec)
kemudian dikembankan lagi oleh Matss-Ohnfield menjadi persamaan (5.2) sebagai berikut: R = 1 -e[ 1 -A.Vd/QJ k k
= Dimensionless constant
Nilai k
=
(5 .2)
0,4 sampai dengan 0,6
Spesific Collecting Area Persamaan (5 .3) Specific collecting area (SCA) adalah ratio collecting surface area terhadap actual gas rata yang melewati ESP. Spesific collecting area SCA = *(5.3)Dimana:
29
Jurnal Teknologi lndustri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 20I 3
SCA
:Specific collection area (ft 2/10 3acfm)
A
:Total collection plate area (ft2)
Q
: Total gas flow rate (103 acfm)
Pada saat ini level SCA berkisar antara 300 sampai dengan 1000 ACFM atau antara 20 m 2 sampai dengan 25 m2 per 1000 m3/h.
Sectionalization Kemampuan performance tidak hanya tergantung pada collecting plate surface saJa, akan tetapi tergantung bagaimana surface area itu digunakan dan penempatan, susunan dan jumlah field yang akan di pasang dengan demikian faktor penempatan sectionalization dengan tepat akan sangat penting dalam desain ini.
Aspect Ratio Aspect ratio adalah perbandingan antara total panjang dari pada field dengan tinggi
Ilecti:ne plate akan mengurangi ketersediaan waktu untuk melakukan charging dan 'grarion partikel akan terbawa atau tersapu oleh gas tersebut sebelum mancapai
ersamaan ratio adalah:
'iL; AR =
.i::L....__
h
(5.4)
Dimana: AR
: Aspect ratio (dimensionless)
Li
:Length of plate in field (ft)
H
: Collection plate height (ft)
N
: Number of fields in series
Nilai perbandingan minimal 1,0 dan bisa dikemba!.lgkan sampai 1,5 antara L dengan H.
Gas superficial velocity Gas superficial velocity atau kecepatan gas buang pada inlet duct sangat berpengaruh terhadap performance dalam kemampuan atau ketersedian waktu untuk melakukan
30
·~
~~'
. ._-r
~'
Margono Sugeng, Supriyo-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ..... . .. .
charging dan migrasi partikel. Rata-rata pada alat coal fired nilai antara 0,13 sampai dengan 0,67 ft/sec. Variasi nilai dari alat adalah tidak boleh lebih dari 20% karena akan mempengarnhi lamanya proses charging dan migrasi partikel.
Collecting plate spacing Kecendernngan menuju peningkatan jarak plate to plate dimulai pada tahun karena minat akanframe type rigid atau kaku untuk discharge sangat Sebelumnya jaraknya antara 11 sampai 12 inchi, kurang lebih 35 tahun
I!lf'J:lC~~~~
be.ll.U>.~...........
berkembang terns dan ahirnya dipakai jarak plate to plate untuk men.in~ - medan magnet adalah berkisar antara 10 sampai 20 inch. Dibawah ini tabel.9a ringkasan parameter desain dan ukuran pada ESP sebagai acuan parameter dan karakteristik dalam desain. Table.9a Tipikal dan ukuran ESP egative Corona CommonRan e 400-1000
Discharge electrode Pada awalnya desain discharge electrode banyak sekali terjadi masalah terntama short
cut, dan menyebakan ESP tidak bisa berfungsi sebagai penangkap abu karena tidak terjadi medan magnet.Dan sekarang sudah sangat maju sekali yaitu menggunakan
emiting wire, yaitu apabila terjadi putus maka kawat tersebut tidak langsung menempel pada collecting plate melainkan lartgsung tertarik keatas sesuai sifat spring. Dan ini digunakan terns pada ESP modem yang berskala besar.
31
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
Rapping system Pada umumnya bahwa frekwensi raping atau pemberian getaran dengan pemukulan di sepanjang field tidak konstan, :frekwensi getaran dilakukan setiap 5 sampai dengan 15 menit karena pola umum penghapusan partikel dalam suatu precipitator. Ini berarti bahwa seluruh rangkaian
r~pper
di inlet field diaktifkan sekali
selama setiap siklus dari 5 sampai 15 menit. Outlet field collecting plate memiliki waktu siklus yang relative lebih panjang, dan pada bagian inlet filed discharge electrode memiliki frekwensi lebih sering.
Hopper system Pemindahan padatan abu dari hopper adalah langkah ketiga terpenting dalam keseluruhan ESP proses. Kegagalan untuk pemindahan padatan abu dari didalam hopper dapat
menyebabkan
misalignment
Collecting plate
dan
discharge
electrode
misalignment.
Ill.
~IETODOLOGIDANPERHITUNGAN
en_aamatan Proses Operasional dengan metode proses operational ESP, ada beberapa yang harus ~bailivm,
dari penelitian beberapa temuan yang sangat berpengaruh terhadap kinerja
.serra penurunan efisiensi yang akibatnya ierjadi peningkatan emisi pada stack atau
serobong asap. 1.
Inlet Duct
Pada bagian inlet duct sering adanya temuan terjadi kebocoran, disebabkan oleh pressure yang tinggi gas buang hasil pembakaran batu bara dalam boiler yang masih mengandung partikel yang kasar ini akan menimbulkan gesekan yang terus menerus terhadap duct plate lama kelaman menjadi tipis, dan apa bila alumniun penahan isolasi diluar duct keropos atau korosi akan terjadi bocor, mengakibatkan udara luar masuk, apabila terjadi hujan maka air hujan tersebut tidak terjadi kebocoran, untuk meniadakan
32
Margono Sugeng, Supriyo-Penganih eaaaalan Collecting Plate ... ..... .
udara luar yang ikut terbawa masuk ke aliran ESP, sehingga tidak terjadi korosi pada bagian lain didalam sistem lihat gambar.12.
Ganibar.12 Inlet Duct 111
2.
Collecting Plate Pada saat operasi collecting plate berperan sangat penting sekali karena pada
bagian inilah partikel abu setelah diberi muatan akan menempel dengan baik dan tidak ikut terbawa oleh gas panas yang menuju oulet duct dan selanjutnya menuju ke cerobong atau stack. Ada beberapa temuan terkait tidak sempurnanya collecting plate dalam mengumpulkan abu atau ash antara lain:
•
Collecting plate banyak terjadi korosi akibat adanya udara luar yang masuk sehingga H2 0 ikut mengalir kedalam ESP sehingga terjadi korosi, menyebabkan
collecting plate tidak maksimal dalam menangkap partikel abu. Dikarenkan pada saat muatan diberikan tidak tercapai dengan adanya korosi pada bagian pennukaan collecting plate tersebut, dapat dilihat pada gambar .14.
33
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 20I 3
Gambar.14 Collecting system korosi 3.
Emitting Wire
Bagian emiting wire setelah dilakukan pengecekan terlihat banyak yang rusak atau putus pada bagian field 1 sampai dengan field 3, pada bagian yang terdekat dari inlet flue gas terdapat kecepatan yang masih sangat tinggi, dan masih banyak parikel yang berukuran besar terbawa oleh gas panas, demikian juga volume ash masih besar dibandingkan dengan fie ld 4 dan 5, hal ini menyebabkan beban collecting system pada bagian tersebut menjadi besar, tentu saja menyebabkan umur pakai emiting wire relative tidak lama jika dioandingkan dengan yang field yang ada dibelakangnya, sehingga pada bagian ini banyak emiting wire yang putus dan harus dilakukan penggatian secara rutin
.engan memperhatikan material dan spesifikasi yang sama dengan existing. Pada tahapan pemilihan emiting ini ada beberapa hal yang harus diperhatikan terutama dalam menentukan diameter, size atau ukuran diameter kawat dan panjang kawat
tersebut, karena akan berpengaruh terhadap besaran pemuatan arus listrik yang pada akhirnya akan mempengaruhi pada kecepatan migrasi partikel selanjutnya kemampuan collecting ash atau pengumpulan abu, pada collecting plate. 4.
Hopper
Akan terjadi ESP mengalami short circuit karena blocking atau tersumbat pada bagian bawah saluran hopper tidak berfungsi, ada beberapa penyebab terjadinya blocking pada hopper diantaranya adalah: a. Terjadi akibat tekanan udara pressure blower udara ataufly ash systemyang ada tidak jalan, b. Fungsi dari motor penggerak untuk disc type ash valve intake pada masingmasing outlet hopper untuk hopper pengeluaran, tidak bisa berjalan,
34
Margono Sugeng, Supriyo-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ........ .
c. Adanya stock atau buffer hopper tidak difungsikan, d. Saluran pada pipa conveying ash handling sudah tidak berfungsi dengan baik,. e. Vibrator pada dinding hopper tidak berfungsi dengan baik,.
£
Heater pada bagian diding ini yang berfungsi untuk menjaga agar suhu ash di dalam tertap terjaga supaya tidak terjadi pembekuan mati. gambar.16 Hopper ESP sebagai penjelasan.
Gambar.1 6 Hopper ES?
g. Pada bagian manhole banyak terjadi kebocoran suhu didalam hopper terlihat dalam gambar.1 .
Gambar.17 Manhole dan gasket
5.
Rapping System Pada bagian rapping system ini setelah dilakukan pengecekan banyak terjadi
kondisi rapper atau pemukul sudah mengalami aus karena gesekan dan juga pada
35
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
anvilatau palu sudah tidak simetris lagi, ada juga yang pecah di beberapa tempat.
Disamping itu motor penggerak gambar.20, juga harus dilakukan perawatan secara berkala. Berikut gambar anvil yang sudah rusak lihat gambar.19.
Gambar.19 Raping dan anvil
Gambar.20 Motor penggerak Rapping
Dibuat rumah panel atau control room untuk peralatan listrik dan biasanya diberikan penyejuk udara agar daya tahan serta peralatan instrument tetap terjaga keakuratannya. Demikian juga terdapat peralatan yang tidak kalah pentingnya adalah isolator, ini benar-bener tidak boleh terkena air untuk itu dibuat roofing kusus dan
36
.....
Margono Sugeng, Supriyo-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ........ .
permanen.Agar dapat mencapai roofing dibuat dua tangga kiri dan kanan dan walkway baik untuk tujuan opersional maupun perawatan.
3.2
Proses Fabrikasi dan Erection
1.
Proses Fabrikasi Fabrikasi adalah suatu rangkaian proses pembuatan dari field material sampai
.finished product dengan pekerjaan
mulai marking, cutting, fitting, dan welding
selanjunya .finishing dan painting. didalam proses fabrikasi ESP adalah membutuhkan ketelitian yang tinggi terutama pada bagian internal part dan sementara untuk bagian
support structure dan casing relative lebih longgar toleransi dimensinya.
2.
Proses Erection atau Installation Tahapan yang tidak kalah pentingnya dalam menentukan ataupun mengukur
performance dari pada kinerja ESP adalah disamping desain yang tepat, pro es fabrikasi dengan benar sesuai qualitas yang ada didalam desain dan yang eralrir
erection atau installation ini yang tidak kalah penting.
ntuk ·
~~~ ....,;m,~"""'
ada be
persiapan yang hams dilakukan dalam proses ini. Langkah persiapan proses erection adalah 1. Menentukan sequence atau urutan pemasangan 2. Ketahui dengan benar standar qualitas, dan prosedur erection 3. Check daii kelengkapan hasil proses fabrikasi 4. Persiapan liftingequipment, tool dan consumables 5. Sediakan manpower sesuai dengan skill yang butuhkan Setelah semua persiapan sudah dilakukan maka langkah berikutnya adalah proses erection.
3.3
Perhitungan Efisiensi Desain parameter yang terdapat pada ESP adalah seperti yang terlihat pada
tabel.21 b. Dengan demikian kita dapat melakukan perhitungan efisiensi ESP dalam melakukan penangkapan debu.
37
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
Tabel.2lb Desain Parameter dan Technical ESP 600 MW Data 3.457.800
Unit m-/h
oc
m2 mis
m m m
Pa % %
Kva
Dengan menggunakan data Tabel 21. b kita bisa menghitung besar efisiensi dengan mengunakan persamaan 3 .1 sebagai berikut: _
R- 1 -e
[I -A.Vd/Q]
(3 1) ·
Dimana; R
: Effisiensi
A
: Electrode area (:ft:2)
Vd
: Particle drifts velocity (ft./sec)
Q
: Gas flow rate (ft 3 /sec)
Dirnana desain parameter ESP dirancang dengan efisiensi (R) 99,85% , untuk itu kita ( Vd ) sesauai pada kondisi desain dengan
bisa menghitung kecepatan migrasi
menggunakan persamaan 3.2 dibawah ini. Vd =-.!L In [1 -R](3.2) A
38
Margono Sugeng, Supriy o-Penganth Kegagalan Collecting Plate ........ .
R
=
99,85 % (efisiensi desain)
A
=
91.385 (m2)
Q
=
3.457.800 (m3/h)
= 965,5 (m3/sec) ln [ 1 -0.9985)
965,S(ml/sec) 2 9 I .385(m )
vd =
0,06869 (m/sec)
=
0,22538 (ft/sec)
Jadi besar kecepatan migrasi partikel berdasarkan data desain adalah vd
=
0,225 (ft/sec)
=
0,06869 (m/sec)
Maka dengan mengunakan rumus persaman 3.2 diatas kita dapatkan (V d)dan kita bisa menghitung berapa penurunan efisiensi (R) setelah adanya kerusakan pada collecting plate sebagai berikut: Kerusakan collecting plate sebesar 5% maka dengan demikian besaran efisiensi menjadi: A
= 91.385 (m2 ) =
vd
86.815,75
-
(91.385x5%)
(m2)
= 0,225 (ft/sec) = 0,06869 (m/sec)
Q
= 965,5 (m3/sec)
R
= 1 -e
R
=
1 -e
R
=
98,79%
(1-A.Vd/Q]
[I -86.815 , 75m2 .0,06869m/sec /965,5m3/sec]
Dalam hal ini terjadi penurunan efisiensi sebesar: 99,85 %- 99,79 %
3.4
= 0,06 %
Perhitungan Kecepatan Migrasi Partikel Pada emiting wire beberapa bagian putus kurang lebih 20%, pada bagian field 1
sampai dengan field 3, berarti panjang total emiting wire berkurang hal ini bisa kita menghitung dengan melihat pada hubungan antara kecepatan parikel (Vd )atau juga sering dipakai ( c0 ) dengan persamaan 3 .3
[JJ
sebagai berikut:
39
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
Vcdp Eo Ep (3.3) 4nµ
V ct
: Kecepatan Migrasi pertikel
dp
: Diameter particle (µm)
Eo
: Kuat medan listrik untuk memberi muatan particle abu yang lewat, peak voltage (Volt/m)
Ep
: Kuat medan listrik dimana partikel abu itu akan terkumpulkan,
kuat
medan pada posisi dekat dengan collecting plate (Volt/m) µ
: Viskositas gas masuk ke EP (Pascal.detik)
Persamaan 3.3 diatas besaran (Vct) akan sangat tergantung pada besaran (Eµ)atau kuat medanlistrik, akibat dari putusnya beberapa emiting wire membuat panjang emiiting wire kerkurang 20% , ini mengakibatkan muatan medan listrik berkurang, sehingga kecepatam migrasi partikel lemah , dan menyebabkan waktu yang diperlukan r
mencapai collecting plate menjadi relatif lebih lama , tidak menempel pada
.x:-; ;:; .. .,mm collecting plate
eng!!Uilllkan persamaan 3 .4 l5l sebagai berikut:
Vct = _ !L 1n [1 -R](3.4) A
: Particle drifts velocity {ft./sec) R
: Effisiensi
A
: Electrode area (ft2 )
Q
: Gas flow rate (ft3/sec)
Jika efisiensi berdasarkan desian besamya adalah 99,85% dan adanya penurunan efisiensi sebesar 0,06% yaitu menjadi 99,79% , maka penurunan kecepatan partikel didapat sebesar : Vd
= 0,225 ft/s (Desain Migrasi velocity)
A
= 86.815 (m2)
Q
= 965,5 (m3/sec)
Vct
= 965 •5 1n (1 -0.9979] 86.815
=0,06857 (m./sec) =0,22497 (ft./sec)
40
Margono Sugeng, Supriyo-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ... .... ..
Atau
=
0,06857 mis
Jadi ada penurunan kecepatan migrasi partikel (Vd) sebesar : =
0,225(ft./sec)- 0,224 (ft./sec)
=
O,OOl(ft./sec)
Kecepatam migrasi partikel melemah, dan menyebabkan abu tidak menempel pada permukaan collecting plate berakibat abu akan terbang bersama dengan buang.
3.5
Perhitungan Nilai SCA Kita bisa mengitung Nilai SCA dengan menggunakan persamaan .., . -
mengetahui apakah SCA masih dalam batasan yang dijinkan, dikarenakan P'er::::!n!::-.a:i:;_ nilai SCA Specific Collection Area dimana SCA
=~
yaitu
Collection area dengan gas flow rate, maka akan dipastikan terjadi ESP
[IJ.
SCA =
Tot:al surface collect i o n i n m2 Gass now rat:e 1000 m3 /h
A
= 86.815,75 m2
Q
= 3.457.800 m3/h SCA
(3.5)
86. 815, 75 (m2)
- 3, 457 (1000 :
3
)
= 25,1 lm2(1000 m3/h) < 26,4m2 (1000 m3/h )Hasil perhitungan penelitian < desain Terjadi penurunan SCA sebesar 1,29 m 2 per 1000 m3/h yang mana hal ini disebabkan kerusakan pada collecting plate.
IV.
BASIL PENELITIAN DAN ANALISIS
4.1
Analisis Basil Penelitian·
1.
Analisis kerusakan collecting plate Dikarenakan Colecting Plate mengalami kerusakan kurang lebih 5 % pada
bagian depan yaitu field I sampai dengan field 3, dengan demikian berati luas permukaan collecting plate berkurang dari desain menjadi sebesar:
41
Jurnal Teknologi Jndustri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
A
=
91.385 (m2 )
=
86.815,75 (m2 )
-
(91.385x5%)
Dari hasil perhitungan efisiensi pada Bab 3. 7 didapatkan penurunan nilai efisiensi sebesar:
= 99,85 % - 99,79 %
R
= 0,06 % Akibat penurunan efisiesi tersebut, kemampuan ESP dalam melakukan penangkapan abu akan berkurang sebesar 0,06% dan ini akan membuat abu yang terbawa oleh gas panas tidak seluruhnya tertangkap oleh ESP .Hal ini tentu saja akan terjadi peningkatan polusi yang dibuang melaui stack.
2.
Analisa Kerusakan Emiting Wire Diakibatkan Emiting wire putus kurang lebih 20%, pada bagian field 1 sampai
denganfield 3, berarti panjang total emiting wire berkurang hal ini bisa kita analisa gan melihat pada perhitungan Bab 3.8 Perhitungan migrasi partikel, disini terjadi ~
migrasi partikel sebesar:
= 0,225(ft./sec) - 0,224 (ft./sec) = O.OO l(ft./sec) . . ~ecepatam migrasi partikel melemah, menyebabkan abu tidak menempel dengan baik pada pennukaan collecting plate berakibat abu akan terdorong terbang bersama dengan buang. Analisa Nilai SCA
3.
Apabila terjadi penurunan nilai SCA Specific Collection Area
akan terjadi
penurunan efisiensi ESP [JJ. didalam perhitungan Bab 3.9 Perhitungan nilai SCA didapat hasil sebagai berikut: SCA
= 26,4 (1000 m3/h)
- 25,llm2(1000 m3/h)
= l ,29m2 (1000 m3/h) Terjadi penurunan SCA sebesar 1,29
m2 per 1000 m3/h
ini disebabkan kerusakan pada
collecting plate. Namun demikian masih masuk dalam range standar SCA yaitu antara 2
2
20 m sampai dengan 25 m per 1000 m3 /h. Karena disebabkan oleh berkurangnya
42
~..,
.,-
Margono Sugeng, Supriy o-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ........ .
luasan permukaan collecting plate, maka dianalisa akan terjadi penurunan efisiensi pada ESP, hal ini dipastikan akan terjadi kenaikan emisi yang ditandai dengan terbawanya abu hasil pembakaran yang terbawa langsung oleh gas buang melewati stack atau cerobong.
4.
Analisa Akibat Kebocoran Akibat kebocoran pada bagian inlet duct dan pada expansion joint, manhole
gasket tidak bagus dan pada seal shaft rapping system, semua ini akan mengakibatkan udara luar masuk dan mengakibat suhu didalam ESP menurun, hal i:n.i akan mengakibatkan partikel mengalami penurunan ressivity. Hubungan terhadap penurunan suhu bisa dilihat pada tabel pengaruh hubungan resivity dan suhu lihat tabel.21c. Jika suhu menurun maka akan terjadi perubahan resivity pada partikel yang melewati collecting plate area, yang akan menyebabkan kesulitan partikel untuk diberi muatan.
400 T~r~, · F
Tabel.2.lc Resivity and Temperatur 1 Particle resistivityakan menahan muatan listrik. High resistivity, partikel itu sangat susah untuk diberi muatan listrik, dan begitu partikel itu sudah bermuatan, juga sangat susah untuk melepas muatan di "collecting plate". Tahanan kelistrikan (resistivity) dari partikel abu juga mempengaruhi resistivity dari lapisan abu yang menempel pada collecting plate. Untuk abu dengan resistivity yang 43
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
tinggi , maka begitu menempel pada collecting plate akan susah di netralkan sehingga problem untuk rapping system. Sebaliknya untuk abu dengan ressitivity yang rendah, maka ams listrik corona sangat mudah mencapai collecting plate, dan mudah digroundedkan, tetapi kecenderungan untuk terjadinya re-entrainment juga tinggi. 5.
Analisis Pada Bagian Hopper Apabila heater hopper mati, vibartor tidak berfungsi, rapping system tidak jalan,
maka level abu pada permukaan hopper akan naik terjadilah interloking, sehingga ESP akan mati total ini akan sangat membahayakan sekali karena mempengaruhi dari pada umur pakai ESP jika sering terjadi interlocking. Saat terjadi interlocking tentu saja gas buang akan langsung membawa seluruh partikel abu langsung ke stack, dan akibatnya polusi akan sangat tinggi sekali.
6.
Analisa Pada Perawatan Dari hasil penelitian dan data yang kita peroleh bahwa ESP tersebut kurang
dilakukan perawatan secara berkala. Saat proses perawatan ESP System secara umum efisiensi ash collecting akanbisa maksimal apabila dilakukan perawatan berkala.
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan 1) Pengaruh Kegagalan Collecting Plate System Terhadap Kenaikan Emisi Dikarenakan terjadi penurunan nilai SCA, yaitu nilai Specific Collection Area dimana SCA
=~
adalah perbandingan antara Collection area dengan
gas flow rate, maka akan terjadi penurunan efisiensi ESP .Karena terjadi penurunan SCA sebesar 1,29m2 per 1000 m3/h yang disebabkan kerusakan pada collecting plate, maka dari hasil analisa dan perhitungan terdapat penurunan efisiensi sebesar 0,06%.
Dengan demikian akan terjadi
peningkatan abu terbang yang terbawa oleh gas buang yang akan keluar melalui stack atau cerobong dengan kata lain terjadi kenaikan emisi.
44
Margono Sugeng, Supriy o-Pengaruh Kegagalan Collecting Plate ..... . .. .
Kesimpulan bahwa kegagalan collecting plate systemakan berpengaruh terhadap kenaikan ernisi. 2) Penyebab Kegagalan Ash Collection atau penangkapan Abu Kegagalan ash collection atau penangkapan abu disebabkan oleh: a. Collecting plate mengalami karat atau rusak sebesar 5% maka terjadi penumnan nilai SCA, dengan demikian terdapat penurunan kemampuan dalam penangkapan abu atau ash collection. b. Ash Collection gagal apabila migrasi partikel abu terbang menUJU collecting plate menurun drastis sehingga abu terbang langsung terbawa oleh gas buang. c. Terjadi short circuit electricity yang disebabkan oleh komponen bagian dalam atau internal part ESP yaitu pada erniting wire putus ini berabbat
padafield strength menurun, Rapping system tidak berfungsi dengan baik membuat abu menumpuk pada collecting p late, hopper system tidak baik dikarekanan overflow dan mejadikan short electricity.
5.2
Saran Untuk itu disarankan bahwa pada ESP hams memperhatikan desain kriteria dengan cara mempertahankan nilai standar SCA, standar proses kontruksi, proses perawatan dan penggatian komponenen secara berkala pada bagian
internal part , maka efisiensi akan naik dan ernisi akan berkurang. Untuk itu umur pakai ESP akan bertambah panjang. Hasilnya akan membuat efisiensi biaya operasional dan produksi listrik tidak terkendala.
DAFTAR PUSTAKA Tidewater Operations center of C2 Technologies, Inc .. , Chapter 9, Student Manual,
APT! 413 Controls of Particular Matter Emissions, 5 th Edition. PT
Indonesia Power,
Presentasi Engineering,
Unit Pembangkitan
Suralaya,
Pemgangkit Listrik Tenaga Uap, Suralaya, Banten, Indonesia.
45
Jurnal Teknologi Industri, Vol. XIII No. 2 Juli-Desember 2013
Lembaga
Kerjasama
Fakultas
Teknik
Universitas
Gajah Mada,
PT
Tracon
IndustriEngineering Review, Januari 2011.
ABB Gadelius ,Fly Ash Handling System and Conveying air Compressor and Air Dyer P&ID Diagram, Japan,
P Aarne Vesilind, J.Jeffrey Peirce and R\lth F.Weiner, Environmental Engineering, Butterworth, Heinemann, 3 th editition, 1994 Product Bulletin, Transformer-Rectifier set for Electrostatic Precipitator, NWL Transforming the Future ofPower Technology
http://www. slideshare.net/gbacchiega/electro static-prec ip itator-design#btnNext http://yosemite.epa.gov/oaqps/eogtrain.nsf/b8 l bacb527b0 l 6d785256e4a004c0393/ ca9a el 7f9567495885256b66004e7985/$FILE/12blesl .pdf Achdia Supriadidjaja, Kontrol Variabel Ektrasi Alumia dari Abu Terbang Menggunakan asam Klorida (HCL).Proceding Seminar Nasional Geoteknologi III : dampak Regionalisasidan Globalisasi Industri Perdagangan Terhadap Lembaga Litbang, 276-286, Bandung 6-8 Desember
1996~
American Society for Testing and aterials, ASTM A36, Standar Spesification Carbon Structural Steel, 1997
Guo Ling, Wang Liqian, .. Sizing and Desain experience of the Electrostatic Precipitator fur Two 600 MW Power Generating Unit, ICESP X, Australia , 2006
46
