POLITEKNIK KESEHATAN KEMENKES RI JURUSAN KESEHATAN LINGKUNGAN PADANG 2010/2011 BAB I PENDAHULUAN 1.
LATAR BELAKANG BELAKANG
Udara sebagai komponen komponen yang penting dalam kehidupan perlu dipelihara dipelihara dan tingkatkan.Sehingga tingkatkan.Sehingga dapat memberikan daya dukungan hidup yang optimal bagi makhluk hidup. Dampak dari pencemaran udara tersebut adalah menyebabkan penurunan kualitas udara, yang berdampak negatif terhadap kesehatan manusia. Ukuran partikulat debu bentuk padat maupun cair yang berada di udara sangat tergantung kepada ukurannya.Ukuran partikulat debu yang membahayakan kesehatan umumnya berkisar antara 0,1 mikron sampai dengan 10 mikron. Pada umumnya ukuran partikulat debu sekitar 5 mikron merupakan partikulat udara yang dapat langsung masuk kedalam paruparu dan mengendap di alveoli. Partikulat yang lebih besar dapat mengganggu saluran pernafasan bagian atas dan menyebabkan iritasi . Oleh karena itu diperlukan suatu alat pemisah partikulat. partikulat. Beberapa jenis pengontrol partikulat yang ada antara lain adalah inertial separator (settling chamber, baffle chamber, d an cyclone), fabric filter (baghouse), wet scrubber dan elektrostatik presipitator (ESP). Inertial separator memisahkan partikulat dengan menggunakan kombinasi gaya seperti sentrifugal, gravitasi dan inersia. Salah satu jenis inertial separator separator yaitu cyclone. Alat pengendali partikulat yang dapat menangani partikulat lengket adalah wet scrubber, scrubbing liquid dikontakkan dikontakkan dengan aliran gas yang mengandung partikulat. Namun wet srcubber juga memiliki kekurangan yaitu harus menggunakan material anti korosi dalam menangani gas asam. Menyebabkan polusi air sehingga dibutuhkan perlakuan lebih lanjut. 2.
TUJUAN
1.untuk mengetahui pengertian dari elektrostatik elektrostatik presipitator (ESP). 2. untuk mengetahui prinsip kerja elektrostatik presipitator (ESP). 3. untuk mengetahui metoda dari elektrostatik presipitator (ESP). 4. untuk mengetahui jenis-jenis dari elektrostatik elektrostatik presipitator (ESP). BAB II PEMBAHASAN A.
PENGERTIAN ELECTROSTATIC PRECIPITATION PRECIPITATI ON
Electrostatic Precipitator adalah alat yang digunakan untuk menangkap partikel-partikel (mis: debu) dengan menggunakan prinsip elektrostatis. elektrostatis. Dari asal katanya, katanya, Precipitator Precipitator adalah alat yang digunakan untuk mengendapkan sesuatu. Sedangkan Electrostic adalah sebuah fenomena listrik dimana muatan listrik berpindah dari satu potensial tinggi ke potensial rendah tanpa adanya bagian yang bergerak (bandingkan dengan generator). Jadi terjemahan bebas Electrostatic Precipitator adalah alat yang digunakan untuk mengendapkan debu/partikel padat dengan memanfaatkan prinsip elektrostatis. elektrostatis. B.
JENIS-JENIS JENIS-JENIS ELECTROSTATIC ELECTROSTATIC PRECIPITATION
1)
negatively negatively charged dry precipitators
Jenis ini paling sering di gunakan di PLTU batubara, pabrik semen, atau k raft pulp mills. 2)
negatively charged wetted-wall precipitators
Jenis ini sering digunakan untuk mengumpulkan mistatau partikulat yang sedikit basah 3)
positively charged two-stage precipitators
Jenis ini digunakan untuk menyisihkan mist C.
DASAR TEORI
Elektrostatik static precipitators yang dipasangkan pada sistem cerobong asap digunakan untuk menjebak abu terbang sisa pembakaran yang ikut terbawa dalam asap. Teknik yang digunakan adalah dengan menjebak partikel halus menggunakan listrik bertegangan tinggi dan menampungnya di adah khusus. ESP mengurangi lebih dari 99% partikel-partikel pembakaran. Jumlah unit presipitator yang disediakan: 2 per boiler. Potensial tinggi adalah suatu keadaan dimana di daerah tersebut kaya dengan elektron sedangkan potensial rendah adalah suatu keadaan dimana di daerah tersebut miskin dengan elektron. Hal ini sesuai dengan prinsip aliran listrik yaitu listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah (banyak elektron > sedikit elektron). Batere memiliki dua kutub, positif dan negatif. Kutub positif adalah kutub yang memiliki lebih sedikit elektron sedangkan kutub negatif adalah kutub yang memiliki lebih banyak elektron. Saat batere dipakai, elektron mengalir menuju kutub yang memiliki jumlah elektron lebih sedikit sehingga akhirnya jumlah elektron yang ada di kedua kutub menjadi sama yang kemudian batere dikatakan habis. Sifat listrik diatas inilah yang kemudian digunakan sebagai ide awal pembuatan Electro Static Precipitator (ESP). ESP secara garis besar terdiri dari 3 (tiga) komponen utama yaitu Discharge Electrode, Collection Electrode dan Hammering Device (tidak tampak dalam gambar). Discharge Electrode (DE) adalah elektroda yang dialiri pulsa arus DC tegangan tinggi negatif sehingga menghasilkan medan listrik negatif. Collection Electrode (CE) adalah elektroda yang di-tanahkan. Sedangkan Hammering Device (HD) adalah alat yang digunakan untuk melepaskan debu/partikel yang menempel pada Collecting Electrode. Karena DE adalah elektroda yang mendapat suplai energi listrik, maka pada daerah sekitar DE merupakan daerah dengan medan listrik terkuat. Semakin jauh dari DE, maka medan listrik negatif akan semakin lema Di area antara DE dan CE terbagi menjadi dua area yang mengalami kejadian berbeda pula. Di daerah dekat dengan DE dimana pengaruh medan listrik negatif sangat besar, elektron bebas menabrak elektron molekul gas, sedang pada inter electrode region dimana pengaruh medan listrik negatif tidak terlalu besar, elektron bebas menempel pada molekul gas. Dischage Electrode menghasilkan medan l istrik negatif dimana medan listrik tersebut menghasilkan elektron dalam jumlah banyak di sekitar daerah DE.Setelah diketahui ternyata di daerah DE ada bejibun elektron dan CE yang ditanahkan maka sudah kodratnya lah, elektron yang berkeliaran pada DE akan menuju CE. Elektron ini bergerak dengan kecepatan tinggi menuju CE. Ji ka dipetakan berdasarkan tingkat kecepatan, kecepatan elektron tertinggi berada pada daerah di sekitar DE dan semakin menurun kecepatannya apabila semakin jauh dari DE. Kodrat elektron yang menuju CE inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk menangkap debu hasil pembakaran boiler yang dilewatkan melalui ESP. Debu yang dilewatkan ke dalam medan listrik tersebut akan menabrak elektron yang berkeliaran menyebabkan molekul gas kehilangan elektron dan menjadi molekul bermuatan positif saja.
Begitu seterusnya sehingga semakin banyak elektron bebas. Karena satu elektron menabrak satu molekul gas dan dihasilkan dua elektron, begitu seterusnya. Proses multiplikasi elektron ini dinamakan dengan avalanche multiplication. Lalu bagaimana dengan proton bebas tersebut? Proton bebas ini bergerak menuju ke arah DE, mencari dimana potensial berbeda terbesar berada. (mirip seperti magnet, dimana Kutub Selatan tarik menarik dengan Kutub Utara). Electrostatic Precipitator ( ESP ) 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 95 99,8 %. ESP digunakan sebagai penyaring debu yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar pada burner. Untuk menghasilkan listrik statis digunakan unit transformator yang masing-masing melayani perangkat alat pada precipitator. Listrik statis yang diperlukan pada proses penyaringan debu diperoleh melalui Conventer AC/DC melalui transformator step up. Prinsip kerja ESP adalah melewatkan gas kotor melalui kamar-kamar yang berisi tirai-tirai elektroda. Elektroda-elektroda ini diberi tegangan tinggi DC sesuai d engan kebutuhan yang diinginkan. Disini dij elaskan sistem pada ESP pada gas buang boiler sebagai penangkap limbah debu. D. Metoda Cara kerja dari electro static precipitator (ESP) adalah : (1) melewatkan gas buang (flue gas) melalui suatu medan listrik yang terbentuk antara discharge electrode dengan collector plate, flue gas yang mengandung butiran debu pada awalnya bermuatan netral dan pada saat melewati medan listrik, partikel debu tersebut akan terionisasi sehingga partikel debu tersebut menjadi bermuatan negatif (-). (2) Partikel debu yang sekarang bermuatan negatif (- ) kemudian menempel pada pelat-pelat pengumpul (collector plate), lihat gambar 4. Debu yang dikumpulkan di collector plate dipindahkan kembali secara periodik dari collector plate melalui suatu getaran (rapping). Debu ini kemudian jatuh ke bak penampung (ash hopper), lihat gambar 1 dan 2, dan ditransport (dipindahkan) ke flyash silo dengan cara di vakum atau d ihembuskan. E.
Prinsip kerja
1.
Presipitator difungsikan dengan memberikan muatan listrik pada partikel.
2.
Partikel yang telah bermutan listrik tersebut selanjutnya dilewatkan pada plat yang bermuatan
listrik berlawanan dengan partikel sehingga partikel akan menempel pada plat 3.
Bila partikel yang sudah banyak selanjutnya alat akan digoyang sehingga partikel yang
menempel akan jatuh F.
Proses-Proses Yang Terjadi
1.
Pemberian muatan listrik
-
Penambahan ion molekul gas
-
Penambahan atau pelepasan elekton dari material atau partikel
2.
Pembuatan medan listrik
Medan listrik dalam elektrostatik presipitasi dihasilkan dengan cara membuat tegangan tinggi arus DC pada dua buah sistem elektroda 3. -
Pelepasan partikel dari presipitator Partikel yang berbentuk cair, dapat lepas dari presipitator dengan cara mengalir melalui dindind
presipitator akibat pengaruh gravitasi. -
Partikel yang berbentuk padat dapat dilepaskan dari presipitator dengan cara mengetuk secara
periodic presipitator
-
Partikel yang menempel pada presipitator juga dapat dihilangkan dengn cara menyiram dinding
sehingga partikel akan dibuang dalam bentuk limbah cair. G.
Gambar Teknis
BAB III PENUTUP 3.1 KESIMPULAN Electrostatic Precipitator adalah alat yang digunakan untuk i menangkap partikel-partikel (mis: debu) dengan menggunakan prinsip elektrostatis jenis-jenis electrostatic precipitation adalah negativelyi charged dry precipitators,positively charged two-stage precipitators,negatively charged wetted-wall precipitators Teknik yang digunakan adalah dengan menjebak partikel h alusi menggunakan listrik bertegangan tinggi dan menampungnya di adah khusus Prinsip kerja presipitator adalah Presipitator difungsikan dengan i memberikan muatan listrik pada partikel.,Partikel yang telah bermutan l istrik tersebut selanjutnya dilewatkan pada plat yang bermuatan listrik berlawanan dengan partikel sehingga partikel akan menempel pada plat,Bila partikel yang sudah banyak selanjutnya alat akan digoyang sehingga partikel yang menempel akan jatuh 3.2 SARAN
1.
Sebaiknya masyarakat lebih memprhatikan kegiatan2 yang menimbulkan pencemaran udara
2.
Sebaiknya industry menggunakan teknologi tepat guna dalam pengendalian pencemaran udara
yang mempunyai dampak terhadap kesehatan
Electrostatic Precipitators Types of Electrostatic Precipitators
An electrostatic precipitator (ESP) uses nonuniform, high-voltage fields to apply large electrical charges to particles moving through the field. The charged particles move toward an oppositely charged collection surface, where they accumulate. There are three main styles of electrostatic precipitators: (1) negatively charged dry precipitators, (2) negatively charged wetted-wall precipitators, and (3) positively charged two-stage precipitators. The negatively charged dry precipitators are the type most frequently used on large applications such as coal-fired boilers, cement kilns, and kraft pulp mills. Wetted-wall precipitators (sometimes called wet precipitators) are often used to collect mist and/or solid material that is moderately sticky. The positively charged two-stage precipitators are used only for the removal of mists. In the remainder of this section, the discussions will focus only on negatively charged dry precipitators because these are the most common types of precipitators. Figure 9 shows the scale of a t ypical electrostatic precipitator used at a coal-fired boiler.
Essentially all of these units are divided into a number of separately energized areas that are termed fields (see Figure 10). Most precipitators have between three and ten fields in series along the gas flow path. On large units, the precipitators are divided into a number of separate, parallel chambers, each of which has an equal number of fields in series. There is a solid partition or physical separation between the 2 to 8 chambers that are present on the large systems.
Figure 11 shows a single gas passage in a typical electrostatic precipitator. A high-voltage electrical charge is applied to the small-diameter electrode shown in the center of the picture. The large vertical surfaces on both sides of the electrode are electrically grounded collection plates. The particles in the gas stream, which is moving horizontally through the unit (into the photograph shown in Figure 11), become charged and then move to either side.
Advantages
and Disadvantages of ESPs
Electrostatic precipitators can have very high efficiencies due to t he strong electrical forces applied to the small particles. These types of collectors can be used when the gas stream is not explosive and does not contain entrained droplets or other sticky material. The composition of the particulate matter is very important because it influences the electrical conductivity within the dust layers on the collection plate. R esistivity, an important concept associated with electrostatic precipitators, is a measure of the abilit y of the particulate matter to conduct electricity and is expressed in units of ohm-cm. As the resistivity increases, the ability of the particulate matter to conduct electricity decreases. Precipitators can be designed to work in any r esistivity range; however, they usually work 8 10 best when the resistivity is in the moderate range (10 to 10 ohms-cm).
Collection
Efficiency of ESPs
The typical Particle Size - Collection Efficiency curve for a properly sized and operated electrostatic precipitator is shown in Figure 12. T he efficiency is usually at a minimum in the range of 0.1 to 0.5 micrometers. The shape of the efficiency curve is the combined effect of two particle electrical charging mechanisms, neither of which is highly effective in this particle size range. It should be noted that this decrease in efficiency occurs in the same particle size range as for particulate wet scrubbers. However, the reason for this decreased efficiency zone is entirely different than that for particulate wet scrubbers.
Fabric Filters Operating Principles
Fabric filters collect particulate matter on the surfaces of filter bags. Most of the particles are captured by inertial impaction, interception, Brownian diffusion, and sieving on already collected particles that have formed a dust la yer on the bags. (Inertial impaction, interception, and Brownian diffusion are discussed further in the lesson on Collection Mechanisms in Module 3.) The fabric material itself can capture particles that have penetrated through the dust layers. Electrostatic attraction may also contribute to particle capture in the dust layer and in the fabric itself. Due to the multiple mechanisms of particle capture possible, fabric filters can be highly efficient for the entire particle size range of interest in air pollution control.
Types of Fabric Filters
A reverse-air-type fabric filter, shown in Figure 13, is one of the major categories of fabric filters. It is used mainly for large industrial sources. In this type of unit, the particle-laden gas stream enters from the bottom and passes into the inside of the bags. The dust cake
accumulates on the inside surfaces of the bags. Filtered gas passes through the bags and is exhausted from the unit. When cleaning is necessary, dampers are used to isolate a compartment of bags from the inlet gas flow. Then, some of the filtered gas passes in the reverse direction (from the outside of the bag to the inside) in order to remove some of the dust cake. The gas used for reverse air cleaning is re-filtered and released.
Another common type of fabric filter i s the pulse jet shown in Figure 14. In this type of unit, the bags are supported on metal wire cages that are suspended from the top of the unit. Particulate-laden gas flows around the outside of the bags, and a dust cake accumulates on the exterior surfaces. When cleaning is needed, a very-short-duration pulse of compressed air is injected at the top inside part of each bag in the row of bags being cleaned. The compressed air pulse generates a pressure wave that moves down each bag and, in the process, dislodges some of the dust cake from the bag.
Advantages
and Disadvantages of Fabric Filters
Fabric filters are used in a wide variety of applications where high efficiency particulate collection is needed. The control efficiencies usually range from 99% to greater than 99.5% depending on the characteristics of the particulate matter and the fabric filter design. As mentioned earlier, fabric filters can be very efficient at collecting particles in the entire size range of interest in air pollution control. The performance of fabric filters is usually independent of the chemical composition of the particulate matter. However, they are not used when the gas stream generated by the process equipment includes corrosive materials that could chemically attack the filter media. Fabric filters are also not used when there are sticky or wet particles in the gas stream. These materials accumulate on the filter media surface and block gas movement. Fabric filters must be designed carefully if there are potentially combustible or explosive particulate matter, gases, or vapors in the gas stream being treated. If these conditions are severe, alternative control techniques, such as wet scrubbers, are often used.
General Applicability of Particulate Control Systems
Particulate matter control systems are often selected based on the general criteria listed in Figure 15.
If there is a high concentration of wet and/or sticky particulate matter, either a particulate wet scrubber or a wet electrostatic precipitator is used. If wet or sticky materials are present with combustible materials or explosive gases or vapors, the particulate wet scrubber is most appropriate. If the particulate matter is primarily dry, mechanical collectors, particulate wet scrubbers, conventional electrostatic precipitators, and fabric filters can be used. The next step in the selection process is to determine if the particulate matter and/or gases and vapors in the gas stream are combustible or explosive. If so, then mechanical collectors or particulate wet scrubbers can be used because both of these categories of systems can be designed to minimize the risks of ignition. In some cases, a fabric filter can also be used if it includes the appropriate safety equipment. An electrostatic precipitator is not used due to the risk of ignition caused by electrical sparking in the precipitat or fields. When selecting between mechanical collectors and wet scrubbers, mechanical collectors are the more economical choice. They have a lower purchase cost and a lower operating cost than wet scrubbers. If the dry particulate matter is present in a gas stream that is not combustible or explosive, the selection depends on the particle size range and the control efficiency requirements. If a significant portion of the gas stream is in the less than 0.5-micrometer size range, and high efficiency control is needed, a fabric filter is the most common choice. If a significant portion of the particulate matter is in the 0.5- to 5-micrometer size range, and high efficiency control is needed, fabric filters, electrostatic precipitators, or particulate wet scrubbers (certain types) could be used. If most of the particulate matter is larger than 5 micrometers, any of the four main types of particulate control systems could be used. There are numerous exceptions to the general applicability information presented above due to site-specific process conditions and unique particulate matter control systems. Nevertheless, this chart provides a general indication of the uses and limitations of many commercially available particulate matter control systems.
