Senin, 30 Mei 2011

PEMBUATAN INSINERATOR DOUBLE COMBUSTION CHAMBER DENGAN WET SCRUBBER

KAPASITAS 0.75 M3/JAM UNTUK PEMBAKARAN SAMPAH DOMESTIK YANG RAMAH TERHADAP LINGKUNGAN


ABSTRAK
Insinerator ini dirancang untuk membakar sampah organik padat jenis degradable. Insinerator  tersebut mempunyai dua ruang bakar yaitu ruang bakar  utama dan ruang bakar kedua. Proses pembakaran sampah di dalam ruang bakar utama memungkinkan terjadi tiga proses yaitu proses  evaporasi, proses gasifikasi dengan terbentuknya gas hidrokarbon misalnya gas CO , dan  pembakaran sampah menjadi abu. Besarnya kandungan gas hidrokarbon di dalam gas buang sangat dipengaruhi oleh kehomoginan pencampuran  antara udara dan sampah selama proses pembakaran berlangsung di dalam ruang bakar. Kemohoginan  campuran udara dan sampah di dalam ruang bakar utama sulit sekali bisa dicapai, sehingga terbentuk gas hidrokarbon. Agar supaya  gas hidrokarbon yang terbentuk di dalam ruang bakar utama berubah nenjadi gas karbon dioksida ( CO2 ), maka gas hidrokarbon tersebut dialirkan ke dalam ruang bakar kedua dan kemudian dicampur dengan udara  lagi secara homogen kemudian dibakar pada temperatur 900 oC, sehingga gas hidrokarbon tersebut berubah menjadi gas CO2, maka gas buang ke luar dari cerobong berupa gas CO2.  Pada ruang bakar utama dan ruang bakar kedua masing – masing   dipasang  dua buah burner.  Ruang baker utama dilengkapi 10 nozel udara dan pada ruang bakar kedua hanya dipasang tiga nozel udara. Temperatur operasi ruang bakar utama adalah  600 – 850  ( oC ) dan temperatur operasi di dalam ruang bakar kedua 800 – 900 ( oC ).  Insinerator ini dilengkapi suatu wet scrubber, agar abu yang terbawa oleh gas buang mengendap di dalam scrubber, maka gas buang bersih yang ke luar dari cerobong memenuhi baku mutu lingkungan. Insinerator mempunyai CE ( Combustion efficiency ) mencapai 99.99 % dan DRE       ( Destruction and Removal Efficiency ) mencapai 99.99 %.

Kata kunci : Insinerator, sampah, ramah lingkungan, efisiensi.



1.    PENDAHULUAN

1.1.Tujuan Kegiatan
Penelitian ini bertujuan untuk membuat suatu unit insinerator dan melakukan karakterisasi untuk digunakan sebagai informasi pendukung yang menunjukkan  insinerator  tersebut layak pakai. Emisi  gas buang sebagai produk hasil pembakaran sampah organik padat memenuhi baku mutu lingkungan yang mengacu kepada peraturan pemerintah No:03/BAPEDAL/9/1995.


1.2. Sasaran Kegiatan
v  Gas buang dari pembakaran sampah di dalam insinerator ini diharapkan dapat memenuhi baku mutu lingkungan yang mengacu pada peraturan  pemerintah No : 03/Bapedal/9/95.
v  Insinerator ini digunakan sebagai sarana laboratorium untuk pengolahan sampah organik padat yang mampu mengurangi/ mencegah terjadinya pencemaran dan kerusakan lingkungan.

1.3.  Ruang Linkup Kegiatan
v  Pengadaan alat dan mesin untuk penunjang pengoperasian insinerator
v  Pengadaan casing insinerator, air header dan fuel tank.

2. LATAR BELAKANG MASALAH
Program kegiatan tematik insinerator anggaran tahun 2006 merupakan program lanjutan kegiatan program tematik insinerator anggaran tahun 2005.  Kegiatan program  tematik  tahun 2005 dianggarkan sebesar Rp 60 juta, dana tersebut tidak mencukupi untuk pengadaan. Jadi pada anggaran kegiatan program tematik insinerator tahun 2005 hanya dapat diselesaikan sebagai berikut: analisa design, gambar kerja, pengadaan cerobong dan water scrubber.
Kegiatan  program tematik tahun 2006  dianggarkan sebesar Rp 147 juta rupiah dan juga dana tersebut masih tidak mencukupi untuk menyelesaikan seluruh bagian dari system insinerator. Jadi kegiatan yang dapat dilakukan pada anggaran tematik incinerator 2006 yaitu pengadaan casing insinerator, air header dan fuel tank.
Dengan demikian,  program tematik pada anggaran 2006 tersebut masih belum bisa dimulai kegiatan penelitian dan juga karakterisasi dari insinerator tersebut.   Kondisi ini diakibatkan ada beberapa bagian dari system insinerator belum dilakukan pengadaannya di antaranya adalah panel control, casing lining, pondasi, shelter, sarana listrik dan air, sehingga belum memungkinkan  sistem insinerator tersebut dapat diinstalasi dan juga untuk dioperasikan. Selain itu, pada anggaran tematik tahun 2006  belum bisa dilakukan pengadaan  alat dan mesin sebagai penunjang operasional insinerator  ( pengadaan blower, burner dan pump ) karena dana tersedia tidak mencukupi.
 Mudah – mudahan kegiatan penelitian program tematik insinerator dapat dimulai pada anggaran tematik tahun 2007.
3. METODE
Dimensi dari insinerator diperoleh dari hasil analisis  data – data komposisi sampah dan diterjemahkan ke dalam suatu gambar teknik. Gambar teknik dibagi menjadi tiga katagori yaitu gambar assembling, gambar subassembling dan gambar teknis detail. Gambar assembling merupakan  gambar gabungan dari gambar subassemling sehingga membentuk satu kesatuan dari sistem insinerator dapat memberi gambaran yang jelas kepada teknisi di dalam pembuatan konstruksi dan juga pada saat dilakukan instal.
Gambar subassembling merupakan rangkaian dari gambar detail setiap bagian, dimensi mengikuti salah satu international standard, sehingga memungkinkan proses pemesinannya dapat dilakukan  bengkel mekanik dimana saja.
Gambar detail merupakan gambar masing – masing komponen yang dilengkapi informasi ukuran, jenis material, mesin yang digunakan dan toleransi. Informasi ukuran, material, jenis mesin yang dipakai, proses yang dipakai dan toleransi sebagai alat komunikasi teknis antara bengkel mekanik dengan perencana dalam pembuatan konstruksi sistem insinerator. 
 Part dari insinerator pengadaannya telah selesai dilakukan pada anggaran tematik 2005 adalah water scrubber dan cerobong. Konstruksi cerobong menggunakan system modul agar supaya assembling relative lebih mudah, material handling relative dan juga untuk transportasi ke lokasi pemasangan insinerator relative lebih mudah. Namun bila  dilihat biaya harga cerobong dengan konstruksi sistem modul relative lebih mahal. Pada modul satu dari cerobong ini digunakan system water jacket supaya temperatur material rata – rata tidak melebihi temperatur yang dijinkan sesuai ketentuan ASME II, sehingga struktur material tetap pada kondisi kekuatan maksimum dan mampu menahan beban angina. Konstruksi cerobong yang telah dibuat dapat dilihat pada Gambar 1.

 Gambar 1. Konstruksi cerobong

Water scrubber berfungsi sebagai  gas filter untuk abu yang terbawa gas buang dan juga berfungsi sebagai pendingin gas buang yang ke luar dari cerobong, sehingga temperature gas buang yang mengalir lewat cerobong tidak melebihi batas yang ditetapkan ASME II.
Spesifikasi material scrubber terdiri dari lapis bagian dalam dibuat dari material AISI 3004 tebal 3 mm, lapisan kedua ceramic fiber C 98 berfungsi sebagai isolasi panas dan lapisan luar dibuat dari material SA 34 sebagai cover.
Scrubber tersebut dilengkapi suatu nozel yang mempunyai lubang orifis sebesar 3 mm dan setiap lingkaran mempunyai 10 lubang orifis. Nozel tersebut mempunyai 10 tingkatan lingkaran lubang orifis, maka total lubang orifis pada satu nozel sebanyak 100 lubang orifis.
Dengan demikian, abu yang terbawa gas buang akan mengendap di dalam scrubber, sehingga gas buang bersih yang ke luar cerobong. Selain itu, karena gas buang kontak langsung dengan air, maka efisiensi pendinginan dapat mencapai 100 %, maka akan terjadi penurunan temperatur gas buang ke luar dari scrubber  dapat mencapai 40 %.   Konstruksi scrubber dapat dilihat pada Gambar 2.

 Gambar 2.  Water scrubber

4. KEGIATAN PROGRAM TEMATIK 2006
4.1. Casing Insinerator
Pada tematik anggaran tahun 2006 pengadaan casing, casing ini merupakan hausing dari tungku insinerator. Casing dibagi tiga ruang yaitu ruang bakar utama, ruang bakar kedua dan ruang abu.
Casing mempunyai lapisan refractory sebanyak tiga lapis yaitu lapisan permukaan dinding ruang bakar dibuat dari bata tahan api SK 34, lapisan kedua dibuat dari bata isolasi C1 dan lapisan ketiga dibuat dari ceramics fiber.
Pada casing dilengkapi dua bearing burner untuk ruang bakar utama dan dua bearing burner pada ruang bakar kedua. Casing ini mempunyai suatu pintu  abu pada ruang bakar utama dan suatu pintu lagi pada ruang bakar kedua. Casing dilengkapi fasilitas untuk pintu umpan dan tiga buah nozel udara. Untuk mengalirkan gas pembakaran, maka casing tersebut dilengkapi plenum gas buang. Pintu umpan dapat dilihat pada Gambar 4.
Casing mempunyai ukuran lebar 1480 mm x panjang 2100 mm x tinggi 2520 mm , material  cover dari casing dibuat dari SA 34, spesifikasi dan daftar material casing dapat dilihat pada Tabel 1.

Gambar 3. Casing incinerator tipe PPF – OF.CCS 0.75


Gambar 4. Fasilitas pintu umpan
4.2. Air Header
Untuk mendistribusi udara ke ruang bakar utama dan ruang bakar kedua agar tekanan dan laju massanya relative massa menggunakan air header. Air header ini mempunyai tiga fasilitas untuk mengalirkan udara ke ruang bakar utama dan ruang bakar kedua serta satu fasilitas bypass.Air Header dapat dilihat pada Gambar 4 dan spesifikasinya dapat dilihat pada Tabel 2.


Gambar 5. Air header

4.3  Fuel Tank
Fuel tank mempunyai kapasitas 1000 liter minyak tanak atau minyak solar, fuel tank mempunyai fungsi untuk mendistribusikan bahan bakar keempat buah burner  yang terpasang pada casing. Fuel tank dibuat dari material SA 34 dengan mempunyai tebal 3 mm. Ukuran fuel tank berdiameter 1000 mm dan tingginya 1200 mm, spesifikasi lengkap dapat dilihat pada Tabel 3. Pengadaan fuel tank  telah selesai dan konstruksinya  dapat dilihat pada Gambar 6.


Gambar 6. Fuel tank

Tabel 1. Rincian Material Casing 

Spesifikasi :
Lebar                   :  1420    mm
Panjang                :  2000   mm
Tinggi                  :  2540   mm
Casing cover        : mild steel  6 mm thickness
Structure              : U profil 12, 10 , 5
Structure joint      : Welded  
Cat                       : tahan karat
No
Uraian Material
Ukuran Material ( mm )
Jumlah
1
Plat esser
1200 x 2400 x 6
8
2
Plat esser
1200 x 2400 x 4
3
3
Plat esser
1200 x 2400 x 10
2
4
Profil U
U 12
1
5
Profil U
U 10
8
6
Profil U
U 5
12
7
Pipa galvanized
Sch 40,f 4”
1
8
Pipa  uap
Sch 40, f 6” x 25”
4
9
Pipa uap
Sch 40,f 1,5 – 0.5”
13
10
Flange
f 600 x 385 x 20
1
11
Flange
200 x 200 x 15
4
12
Castable
C 16 ( 200 kg )
4
13
Han dle
Handle
3
14
Shaft VCN 150
f 50 x 30
6
15
Cat
Hammer tone
8 kg
16
Many
Sinkromat
10 kg
17
Thinner
ND
4 gl
18
Amplas
No 1 - 3
10
19
Trust bearing
No
3
20
Bearing
180 x 100 x 30
3
21
Bearing
180 x 100 x 20
3
 Material Air Header

Spesifikasi :
Diameter                  :  385    mm       Syst samb                : las
Panjang                    : 1280   mm       Charger                   : 5  “
Material                   : mild steel
Tebal                       : 3          mm
Support                    : U profil 50
Dischager                : 3” – 2 “
Cat                           : tahan karat 
No
Uraian Materia
Ukuran Material
Jumlah
1
Plat esser
1200 x 2400 x 3
1
2
U profil
Uprofil 5
2
3
Pipa uap
Sch 40 f 5 “
Sch 40 f 4 “
Sch 40 f 2 “
1
3
1
4
Flange
f 200 x 15
1
5
Socket

Reducer
Knee
f 3”
f 2”
f 4” x 3”
f 3”
3
1
3
6

 Material Fuel Tank
Spesifikasi:
Kapasitas            :     1000   litter
Diameter            :      1200   mm
Tinggi                 :     1200   mm
Material              : mild steel
Tebal                  :          4    mm
No
Uraian Material
Ukuran Material
Jumlah
1
Plat esser
1200 x 2400 x 4
3
2
Link

2
3
Flange
150 x 150 x 20
12
4
Mur baut
W ½ x 2.5” x 24
24
5
Plat bordes
1200 x 2400 x 3
1
6
L profil
L 50 x 50 x 5
4
7
I profil 12
I profil 12
3
8
Cat
Hammer tone
2
9
Meni tahan karat
Sinkromat
2
10
Thinner
ND
1
11
Sight galss
f 12 x 1000
1


5. KEGIATAN PENELITIAN
Kegiatan Tematik pada anggaran tahun 2006 melanjutkan kegiatan pada anggaran tahun 2005 yaitu pengadaan material untuk konstruksi casing, air header dan fuel tank dan selanjutnya pembuatan konstruksinya.  Jadi pada anggaran 2006 kegiatan penelitian untuk mengkarakterisasi insinerator ini belum bisa dilakukan karena sarana dan prasarana belum disiapkan, maka kegiatan penelitian akan dilakukan tahun berikutnya.
6.  TARGET KEGIATAN TEMATIK TAHUN 2006
Target kegiatan tematik anggaran tahun 2006 yang dapat dicapai sesuai rencana, yaitu pengadaan casing, air header dan fuel tank dapat diselesaikan dan siap dioperasikan. Namun secara incinerator system  masih belum selesai dan belum bisa dioperasikan. Jadi pada tematik anggaran tahun 2008 sarana dan prasana mudah – mudahan dapat diselesaikan, sehingga incinerator system dapat dioperasikan dan dilakukan uji karakteristik sebagai sarana untuk memperoleh informasi bahwa insinerator tersebut layak pakai. 
7. RENCANA KEGIATAN TEMATIK 2007 dan 2008
Rencana kegiatan program tematik pada anggaran tahun 2007 melengkapi kegiatan yang telah diselesaikan pada anggaran tahun 2005 dan 2006 yaitu pengadaan bahan refractory, pengadaan material untuk instalasi, pengadaan alat penunjang seperti burner, blower dan pump.
Dengan demikian konstruksi dari part insinerator yang telah diselesaikan pada kegiatan tematik 2005 dan 2006 dapat diassembling dan diinstalsi untuk siap dioperasikan. Assembling insinerator sistem dapat dilihat pada Gambar 12.
Untuk menjaga system elektronika pada control panel dan sensor yang dipasang pada ruang bakar tidak mengalami  voltage shock pada kondisi hujan, maka pada sistem insinerator tersebut dipasang protection lightening.

Untuk mengukur emisi gas buang dipasang fasilitas lubang ukur, sehingga memudahkan pelaksanaan pengukuran gas tersebut. Untuk memudahkan operator melakukan pengumpanan sampah ke ruang bakar dipasang support . Lay out incinerator dapat dilihat pada Gambar 13.

 Gambar 12. Konstruksi system incinerator

Gambar 13. Incinerator layout

DAFTAR PUSTAKA

1.        Bruner .Calvin R , 1988, Handbook of Incineration System,McGraw – Hill, Inc
2.        J Mecael Moran, 2000, Fundamental of Engineering Thermodynamics, Jhon Wiley & Sons,Inc.
3.        Holman J.P,1981, Heat Transfer, McGraw – Hill Kogakusha, Ltd
4.        Nagaratnam.S, 1984, Fluid Mechanic,Khanna Publishers
5.        Shigley Joseph E, 2001, Mechanil Engineering Design, Sixth Edition, McGraw – Hill Book Co -  Singapore

0 komentar:

Poskan Komentar

 

Copyright 2008 All Rights Reserved | PPF - LIPI : ENERGY RESEARCH GROUP Designed by Bloggers Template | CSS done by Link Building