Latihan Soal Contoh 1 Dirancang sebuah pembangkit listrik

Latihan Soal

Contoh 1. : • Dirancang sebuah pembangkit listrik tenaga uap menggunakan batubara sebagai bahan bakarnya. – – – Kadar abunya 8%, kadar sulfurnya 0, 5%, nilai kalornya 11. 000 Btu/lb. Daya yang akan dibangkitkan sebesar 2. 250 MW dengan efisiensi thermal sebesar 38%. • Perkirakan banyaknya partikulat, NO 2 dan SO 2 yang teremisikan dari sistem ini. • Faktor emisi masing-masing polutan akibat terbakarnya batubara (dalam lb/ton batubara yang terbakar), adalah sebagai berikut : – partikulat = 16 A, – NO 2 = 20; – SO 2 = 38 S dengan A dan S adalah prosen abu dan prosen sulfur dalam bahan bakar. (1 lb = 453, 6 gram)

Penyelesaian : • Energi yang diperlukan untuk menghasilkan daya sebesar 2250 MW adalah sebesar : – 2. 250 MW/0, 38 = 5. 930 x 106 Watt = 20. 200 x 106 Btu/Jam (1 Watt = 3, 4114 Btu/jam). – Kebutuhan energi, dapat diketahui kebutuhan bakarnya yaitu : – (20. 200 x 106 Btu/jam) /(11. 000 Btu/lb) = 1. 834 x 103 lb/jam = 917 ton/jam. • Emisi masing-masing polutan dapat diperkirakan sebesar : – Partikulat: (16 x 8 lb/ton ) x 917 ton/jam = 117. 300 lb/jam – NO 2: (20 lb/ton) x 917 ton/jam = 18. 340 lb/jam – SO 2: (38 x 0, 5 lbton) x 917 ton/jam = 17. 400 lb/jam • Jumlah emisi partikulat dapat dikurangi jika pada sistem tersebut dilengkapi dengan satuan operasi lain (alat pengendali emisi partikulat) seperti elektrostatik presipitator misalnya.

Contoh 2 : Perkirakan emisi partikulat dari sistem diatas, jika sistem dilengkapi dengan EP yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Ukuran partikel, m 0 -5 5 -10 10 -20 20 -44 >44 Efisiensi, % 75 94, 5 97 99, 5 100 Partikulat yang teremisikan ke udara mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Ukuran partikel, m 0 -5 5 -10 10 -20 20 -44 >44 % berat 15 17 20 23 25

Penyelesaian : Emisi partikulat ke udara setelah menggunakan EP adalah sebagai berikut Ukuran partikel, m Emisi partikel, lb/jam 0 -5 = (100 -75, 0)% x 15% x 117. 300 = 4. 398, 75 5 -10 = (100 -94, 5)% x 17% x 117. 300 = 1. 096, 76 10 -20 = (100 -97, 0)% x 20% x 117. 300 = 703, 80 20 -44 = (100 -99, 5)% x 23% x 117. 300 = 134, 90 > 44 = (100 -100)% x 25% x 117. 300 = 0, 0 Jumlah. . . . . = 6. 334, 21 Atau sebanyak ( 6. 334, 21/117. 300) x 100% = 5, 4 % dari total partikulat

Contoh 3 : • Sebuah TPA dengan sistem pembakaran terbuka mengemisikan 7, 71 kg partikulat per ton sampah yang dibakar. • Jika jumlah penduduk suatu kota 1. 300. 000 orang, setiap orang rata-rata membuang sampah sebanyak 2, 7 kg perhari selama 7 hari perminggu. • Perkirakan jumlah sampah dan partikulat yang teremisikan perhari

Penyelesaian • Jumlah sampah : = 1. 300. 000 orang x 2, 7 kg/hari/orang = 3. 510. 000 kg/hari (3. 510 ton/hari) • Emisi partikulat : = 7, 71 kg/ton sampah x 3. 510 ton sampah/hari = 27. 062 kg/hari • Faktor emisi dari berbagai jenis bahan bakar tersebut diperoleh atas hasil pengukuran berulang pada berbagai sumber emisi dengan tipe sistem yang sama. • Oleh karena itu walaupun bahan bakarnya sama, jika tipe sistemnya berbeda, maka emisi polutannya akan berbeda besarnya.

Contoh 4 : Emisi suatu sumber pencemar dan pengelolaannya. • PL TU dengan daya yang dihasilkan sebesar 600 MW dengan data teknis : efisiensi listrik 40 %, waktu operasi 6000 jam/tahun. Sedangkan data bahan baku batubara yang digunakan adalah sbb : – – – Kapasitas panas batubara : 25 MJ/kg Kadar belerang batubara : 1, 5 % Kadar abu : 12 % Kadar karbon ( C ) : 86 % Pembakaran batubara menghasikan 0, 3 kg NO 2/MJ panas. Data pengendalian : efisiensi desulfurisasi : 1 % • Efisiensi dust scrubber • Efisiensi pembakaran : 85 % : 99, 5 % • Ditanyakan : Emisi SO 2, NO 2, CO 2, dan CO dan pengelolaannya.

• Reaksi yang terjadi • S + O 2 → • O 2 → 32 N 32 + 14 SO 2 64 32 NO 2 46 • C 12 + O 2 32 → CO 2 44 • C + ½ O 2 → CO 12 16 28

Jawab : • Jumlah panas yang diperlukan untuk mengoperasikan listrik 600 MW = 600 x 60 x (100/40) = 3, 24 x 1010 MJ/tahun • Jumlah batubara yang dibutuhkan : = (3, 24 x 1010)/25 = 1, 296 x 109 kg/tahun • Emisi SO 2 = 1, 296 x 109 X (1, 5/100) x (99/100) x (64/32)= 38490 ton/tahun • Emisi NO 2 = 3, 24 x 1010 MJ/tahun x 0, 3 kg/MJ = 9720 ton/tahun • Emisi debu = (12/100) x 1, 296 x 109 X (15/100) = 132192 ton/tahun • 99, 5 % karbon diubah menjadi CO 2. • Emisi CO 2 = 0, 995 x 0, 86 x 1, 296 x 109 X (44/12) • Emisi CO = 0, 005 x 1, 296 x 109 X (28/12) = 4066267 ton/tahun = 13003 ton/tahun

Pengendalian yang dilakukan : • SO 2 dan debu dikelola dengan melewatkan gas-gas buang yang mengandung SO 2 dan debu dalam suatu kolom wet scrubber untuk menangkap partikel SO 2 dan debu atau kolom diisi dengan bahan kimia (pelarut) agar gas SO 2 bereaksi dengan pelarut. • NO 2 yang timbul dapat dikurangi dengan menambahkan suatu alat "Catalytic reductor" yang berguna untuk mereduksi NO 2 menjadi gas nitrogen dan oksigen. • CO timbul karena tidak sempurnanya proses pembakaran bahan bakar, hal ini dapat dikelola dengan memberikan oksigen yang berlebihan pada saat proses pembakaran bahan bakar, sehingga karbon yang ada lebih banyak terkonversi menjadi karbon dioksida