AHA 1/24

DAFTAR ISI

1 PENDAHULUAN ............................................................................................... 3 1.1 Diffuse.......................................................................................................... 3 1.2 Point ............................................................................................................. 4

2 BAG FILTER....................................................................................................... 5 2.1 Bagian-bagian dari Bag Filter ...................................................................... 5 2.2 Pengelompokan Bag Filter........................................................................... 7

2.2.1 Metode Cleaning .................................................................................. 7 2.2.2 Kapasitas .............................................................................................. 8 2.2.3 Jenis Filter Media/Temperatur Operasi................................................ 8

3 FILTER MEDIA .................................................................................................. 9 3.1 Kriteria Pemilihan ........................................................................................ 9 3.2 Sifat-sifat beberapa Media ......................................................................... 10 3.3 Pengaruh Hidrolisis.................................................................................... 11 3.4 Woven Fabrics dan Needle Felts................................................................ 12

4 CLEANING SYSTEM ...................................................................................... 14 4.1 Tinjauan Umum ......................................................................................... 14 4.2 Reverse Air Cleaning ................................................................................. 15

4.2.1 Parameter untuk Reverse Air Filter ................................................... 16 4.3 Jet Pulse Filter ............................................................................................ 17

4.3.1 Parameter untuk Jet Pulse Filter......................................................... 18 4.3.2 Dimensi Bag....................................................................................... 19 4.3.3 Bahan Bag .......................................................................................... 19

5 PICK UP POINT................................................................................................ 20 5.1 Posisi .......................................................................................................... 20 5.2 Hood........................................................................................................... 22 5.3 Duct Work.................................................................................................. 23

6 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 24

AHA 2/24

DAFTAR GAMBAR & TABEL

Gambar 1 Bag Filter (Jet Pulse) ................................................................................... 5 Gambar 2 Rotary Air Sluice........................................................................................ 6 Gambar 3 Casing, Hopper, dan Alat Transport........................................................... 6 Gambar 4 Control System........................................................................................... 6 Gambar 5 Bag, Metal Cage, dan Venturi.................................................................... 7 Gambar 6 Woven Fabric and Needle Felt with Supporting Structure ...................... 12 Gambar 7 Dust Separation with Needle Felt and Woven Fabric .............................. 13 Gambar 8 Needle Felt without and with membrane ................................................. 13 Gambar 9 Exterior filtration vs Interior filtration ..................................................... 14 Gambar 10 Metoda Cleaning Bag Filter ................................................................... 15 Gambar 11 Reverse Air Bag Filter............................................................................ 16 Gambar 12 Cleaning and Filtration Process in Jet Pulse Filter................................. 18 Gambar 13 Pick up Point pada Elevator ................................................................... 20 Gambar 14 Pick-up Point Air Slide .......................................................................... 21 Gambar 15 Hood....................................................................................................... 22 Gambar 16 Duct Work .............................................................................................. 23

Tabel 1 Properties of Various Fibers for Woven Fabrics and Needle Felts............. 10 Tabel 2 Special treatment of Bag Surface................................................................ 11 Tabel 3 Typical Data of Reverse Air Filter.............................................................. 16 Tabel 4 Recommended A/C (m3/m2.h) for Reverse Air Filter (net,net) ................. 16 Tabel 5 Typical Data of Jet Pulse Filter................................................................... 18 Tabel 6 Recommended A/C (m3/m2.h) for Jet Pulse Filter..................................... 18

AHA 3/24

1 PENDAHULUAN

Di pabrik semen kita banyak berurusan dengan debu. Mengantisipasi supaya debu tidak menimbulkan masalah menjadi hal yang penting. Setiap debu yang keluar dari sistem adalah biaya yang hilang. Biaya tersebut adalah:

1. Harga material 2. Ongkos Kebersihan 3. Kerusakan peralatan akibat debu 4. Stop yang tidak dapat diprediksi akibat kesulitan pengecekan peralatan di

daerah berdebu 5. Komplain masyarakat, dll.

Menyadari kerugian yang dapat ditimbulkan tersebut maka dilakukan antisipasi untuk meminimalkan kerugian. Mulailah dipasang peralatan untuk mengumpulkan debu sehingga area kerja menjadi lebih bersih dan ini merupakan investasi tambahan. Hal yang terpenting adalah bagaimana mengurangi sumber debu. Debu hanya dapat dibangkitkan dari aktifitas yang terbuka, material yang kering, adanya pergerakan material padat/gas. Menurut FLS sumber debu ada dua macam:

1. Diffuse, seperti aktifitas penambangan, handling material di udara terbuka, serta penyimpanan bahan baku dan clinker

2. Point, seperti cerobong, venting, dll.

1.1 Diffuse Sumber ini dapat dicegah dengan memperbaiki layout pabrik, perkerasan jalan, dll. Cara lain adalah dengan menggunakan sistem transport yang tertutup dan bangunan storage yang dikondisikan pada sedikit underpressure (negatif) dengan menghisap udara dan melepaskannya melalui filter. Sumber diffuse terutama akan mempengaruhi lingkungan kerja. Saat menangani material halus, emisi debu tidak dapat dihindari sehingga pekerja di pabrik semen sering terekspose oleh debu. Walaupun demikian harus ada langkah yang diambil untuk mencegah terjadinya emisi debu. Pabrik secara teratur harus dibersihkan. Sumber debu berdebu sebaiknya tertutup dan selalu dijaga sedikit negatif dengan venting ke filter. Personal safety seperti masker hendaknya hanya bersifat sementara karena masker sangat tidak nyaman untuk dikenakan .

AHA 4/24

1.2 Point Debu yang dihasilkan oleh produser debu yang besar seperti Kiln, Mill, Grate Cooler, semua dialirkan melalui cerobong. Pengumpul debu yang digunkan biasanya cyclone, bag filter, electrostatic precipitator. Saat pembangunan pabrik baru, cukup mudah merancang filter untuk memenuhi aturan emisi yang baru. Tetapi pada pabrik yang sudah beroperasi hal ini sangat sulit dan mahal untuk dilakukan. Baghouse filter adalah peralatan yang digunakan untuk mengumpulkan debu dan memisahkan partikel padatan dengan gas/udara. Ada beberapa yang peralatan lain yang juga berfungsi sebagai pemisah antara padatan dengan gas. Peralatan tersebut antara lain:

1. Settling Chamber 2. Cyclone 3. Bag filter 4. Electrostatic Presipitator

Disini yang akan dibahas adalah Bag(house) Filter. Sejarah Bag Filter dimulai pada tahun 1886 ketika Wilhelm Friedrich Ludwig Beth dari Lubeck memperoleh patent no. 38396 untuk ‘suction tube filter with automatic cleaning device’. Sejak saat itu teknologi bag filter terus berkembang.

AHA 5/24

2 BAG FILTER

2.1 Bagian-bagian dari Bag Filter Bag filter terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut:

1. Casing 2. Filter Media 3. Control Unit 4. Peralatan Cleaning 5. Bottom Hopper dan Alat transport

Gambar 1 Bag Filter (Jet Pulse)

AHA 6/24

Gambar 2 Rotary Air Sluice

Gambar 3 Casing, Hopper, dan Alat Transport

Gambar 4 Control System

AHA 7/24

Gambar 5 Bag, Metal Cage, dan Venturi

2.2 Pengelompokan Bag Filter Bag filter dapat dikelompokkan berdasarkan:

1. Metode Cleaning 2. Kapasitas 3. Jenis Filter Media/Temperatur Operasi

Walaupun tidak pengelompokan tidak dapat terlalu kaku tetapi pengelompokan ini cukup membantu supaya dapat lebih mudah memahami bag filter.

2.2.1 Metode Cleaning Salah satu pendekatan adalah dengan mengelompokkan desain Bag Filter dari metode cleaning. Ada tiga kelompok utama metode cleaning yaitu: shaking, reverse gas, dan pulse jet. Walaupun demikian ada beberapa filter yang menggunakan

AHA 8/24

kombinasi dari ketiga metode di atas. Misalnya reverse air dengan shaking digunakan bersamaan dan reverse air dengan bantuan pulse jet. Saat ini yang banyak digunakan di pabrik semen adalah bag filter dengan cleaning reverse air saja atau pulse jet saja.

2.2.2 Kapasitas Cara lain adalah dengan mengelompokkan bag filter berdasarkan kapasitas aliran gas. Umumnya dibagi atas:

1. Kecil: <10.000 m3/jam 2. Sedang: 10.000 s/d 100.000 m3/jam 3. Besar: >100.000 m3/jam

2.2.3 Jenis Filter Media/Temperatur Operasi Jenis filter media dan temperatur operasi adalah dua cara yang dapat digunakan untuk mengelompokkan Bag Filter. Kelompok Bag Filter berdasarkan jenis filter media misalnya woven dan felted. Kelompok berdasarkan temperatur operasi adalah:

1. High Temperature: >200oC 2. Medium Temperature: 150 s/d 200oC 3. Low Temperature: <150oC

AHA 9/24

3 FILTER MEDIA

3.1 Kriteria Pemilihan Filter media adalah hal yang terpenting pada Bag Filter. Pemilihan jenis filter media yang tepat akan sangat menentukan kinerja dari Bag Filter. Kriteria yang penting adalah:

1. Jenis Bag Filter, terutama Metode Cleaning 2. Temperatur Gas (rata-rata dan peak) 3. Komposisi dan sifat kimia gas 4. Dust load dari inlet gas 5. Dust load pada clean gas 6. Sifat fisika dan kimia dari dust

Selain itu filter media harus memenuhi persyaratan:

1. Air permeability yang tinggi (low pressure loss) 2. Mechanical strenght yang baik 3. Thermal stability yang baik pada temperatur operasi 4. Dimensional stability yang baik pada temperatur operasi

AHA 10/24

3.2 Sifat-sifat beberapa Media Pada saat awal hanya wool dan katun yang tersedia sebagai filter media. Saat ini banyak filter media yang tersedia mudai dari serat sintetis hingga serat mineral dan metal sudah tersedia, seperti yang diperlihatkan pada Tabel 1Tabel 1 berikut ini. Dari sekian banyak jenis material, kebanyakan yang digunakan pada industri semen adalah polyester, polyacrilonitril, modified polyamide (aramide), dan fiberglass.

Tabel 1 Properties of Various Fibers for Woven Fabrics and Needle Felts

AHA 11/24

Beberapa treatment khusus pada filter media diatas dapat meningkatkan sifat kantong secara signifikan. Beberapa treatment yang ada dapat dilihat pada Tabel 2 berikut ini.

Tabel 2 Special treatment of Bag Surface

3.3 Pengaruh Hidrolisis Hidrolisis adalah penguraian akibat adanya air. Musuh utama dari filter media adalah hidrolisis karena uap air dapat mengakibatkan putusnya rantai molekul polimer bahan. Hidrolisis semakin intensif dengan adanya panas, asam, dan alkali.

AHA 12/24

Polyester misalnya tidak boleh digunakan pada daerah dengan kandungan uap air dan temperatur yang tinggi. Aromatic polyamides (Nomex) juga mempunyai kecenderungan hidrolisis pada temperatur diatas 100oC, terlebih jika pada gas terdapat alkali atau asam yang dapat bertindak sebagai katalis.

3.4 Woven Fabrics dan Needle Felts Filter media tersedia dalam bentuk woven fabric (kain) atau needle felt. Perbedaan strukturnya dapat dilihat pada Gambar 6 berikut.

Gambar 6 Woven Fabric and Needle Felt with Supporting Structure

Karakteristik utama dari woven fabric adalah anyaman serat yang saling bersilangan secara beraturan. Pori pada fabric yaitu lubang antara anyaman menjadi hal yang kritis sehingga dibutuhkan lapisan debu (kerak) yang permanen untuk menjaga efektifitas penyaringannya. Lubang pada fabric dapat mencapai 40% dari luas efektif untuk penyaringan. Needle felt berbeda dari woven fabric. Needle felt adalah filter media ‘tiga dimensi’ yangtidak mepunyai struktur. Permukaan aktif penyaringan terdapat di permukaan maupun di dalam media. Penangkapan debu berlangsung melalui efek penyaringan/ayakan (sieving) seperti pada woven fabric, juga melalui efek inersia dan penghalangan (barrier). Karena tidak mempunyai struktur, untuk penguat digunakan lapisan woven fabric yang mempunyai fungsi supaya fabric tidak mudah robek dan dimensinya lebih stabil. Volume pori pada needle felt dapat mencapi 60-90%. Struktur porinya tidak menghambat aliran sehingga pressure drop rendah dengan efisiensi pemisahan debu yang lebih tinggi. Proses filtrasi pada kedua jenis media diatas diperlihatkan pada Gambar 7 berikut.

AHA 13/24

Gambar 7 Dust Separation with Needle Felt and Woven Fabric

Untuk cleaning woven fabric bag biasanya mengunakan reverse air sedangkan untuk needle felt biasanya dengan pulse jet. Semakin tinggi pressure dari udara pulse jet yang tersedia maka semakin memungkinkan untuk menggunakan filter media yang lebih rapat sehingga debu yang tersaring dapat makin baik. Selain itu terdapat juga perlakukan khusus pada permukaan filter media, misalnya penambahan lapisan membran, untuk meningkatkan performance filter media terutama pada Jet Pulse Filter. Perlakuan itu bertujuan untuk memperbaiki ketahanan filter media terhadap serangan kimia dan mekanis dan juga untuk memperbaiki efisiensi filtrasi dan pelepasan debu.

Gambar 8 Needle Felt without and with membrane

AHA 14/24

4 CLEANING SYSTEM

4.1 Tinjauan Umum Sekitar empat puluh tahun yang lalu fabric filter biasanya dibersihkan menggunakan rapping atau shaking, terkadang dikombinasikan dengan purging air bertekanan rendah.Tetapi di awal 1960-an compressed air mulai digunakan sebagai pembersih filter media. Arah penyaringan juga menentukan cara pembersihan. Penyaringan dapat berlangsung luar kantong (exterior filtration) atau di dalam kantong (interior filtration) seperti diperlihatkan pada Gambar 9.

Gambar 9 Exterior filtration vs Interior filtration

Untuk cleaning, biasanya exterior filtration menggunakan pulse jet cleaning, sedangkan interior filtration mengunakan mechanical cleaning atau reverse air.

AHA 15/24

Berbagai metode cleaning diperlihatkan pada Gambar 10 berikut ini.

Gambar 10 Metoda Cleaning Bag Filter

a,b: manual or mechanical, by rapping or shaking

c: mechanical, by vibrating d: pneumatic, by reverse air flow (often combined with shaking or vibrating)

e: pneumatic, by compressed air (pulse jet)

4.2 Reverse Air Cleaning Bag Filter dengan reverse air cleaning biasanya menggunakan woven fabric sebagai filter media. Raw gas masuk melalui inlet pada bagian bawah. Gas mengalir melalui bagian dalam bag lalu menuju keluar. Debu akan terkumpul pada bagian dalam bag. Efisiensi pemisahan makin meningkat seiring dengan makin tebalnya lapisan debu (cake) pada filter. Selanjutnya debu yang menempel akan makin tebal dan mengakibatkan hambatan aliran (pressure loss) gas makin tinggi. Untuk mempertahankan hisapan pada daerah intake maka filter harus dibersihkan. Pembersihan harus dilakukan dengan memadai; tidak terlalu bersih dan tidak kurang bersih. Proses pembersihan dapat dipicu oleh parameter waktu atau pressure drop. Reverse Air Bag Filter terdiri dari beberapa kompartemen, biasanya lebih dari 10. Ketika pembersihan bag dimulai, outlet valve pada kompartemen tersebut ditutup (off-line cleaning). Kemudian auxiliary fan akan menghembus gas hasil filtrasi (clean gas) dengan arah berlawanan melalui bag pada kompartemen yang dibersihkan. Akibatnya bag mengempis dan menyebabkan cake pada bagian dalam akan lepas dan jatuh ke hopper. Bag biasanya dilengkapi dengan cincin logam yang dijahitkan pada sepanjang kantong untuk mempertahankan diameternya.

AHA 16/24

Proses cleaning dengan metode reverse air diperlihatkan pada Gambar 11 berikut ini.

Gambar 11 Reverse Air Bag Filter

4.2.1 Parameter untuk Reverse Air Filter

Tabel 3 Typical Data of Reverse Air Filter

Parameter Unit Nilai Reverse Gas Pressure mBar 30-40Reverse Gas Flow m3/m2.h 2.0-3.5Power Consumption kW/m2 0.0075

Kriteria utama untuk menentukan ukuran Reverse Air Filter adalah:

1. Laju alir maksimum (aktual) 2. Air to Cloth ratio (A/C) 3. Jumlah kompartemen

Tabel 4 Recommended A/C (m3/m2.h) for Reverse Air Filter (net,net)

Operating Mode Compound DirectKiln Exhaust Gas 30 36

A) Karena satu kompartemen selalu diisolasi untuk reverse air cleaning, maka hanya n-1

kompartemen yang digunakan untuk menghitung A/C (net). B) m3/h dari reverse air harus ditambahkan pada aliran inlet filter untuk menghitung total

jumlah gas yang melewati filter dan A/C (net). C) A) + B) = A/C (net, net)

AHA 17/24

4.3 Jet Pulse Filter Pada pulse jet biasanya digunakan felted fabric. Gas masuk ke filter bag dari sisi luar. Gas yang telah bersih mengalir menuju clean gas plenum dan dilepas ke udara. Debu terkumpul pada bagian luar bag filter. Bag dipasang pada sarang logam (filter cage) yang kaku supaya bag tidak kuncup selama proses filtrasi. Seperti pada reverse air filter, pembersihan secara periodik diperlukan untuk melepas cake yang menumpuk pada filter. Pembersihan dilakukan dengan menembakkan compressed air ke dalam masing-masing kantong. Cleaning dapat dilakukan dengan atau tanpa mengisolasi kompartemen (off-line atau on-line cleaning).

Setiap baris bag dilengkapi dengan injector yang beroperasi dengan cara berikut ini. Ketika bag sedang bekerja gas yang telah dibersihkan mengalir dari arah kantong melalui injector menuju clean gas plenum. Saat compressed air ditembakkan dari injector dengan kecepatan yang mendekati kecepatan suara, secondary gas ikut masuk dari clean gas plenum menuju filter. Total jumlah gas ini disebut dengan purging air. Perbandingan secondary flow terhadap jet flow dinamakan mass flow ratio. Pulse jet cleaning meliputi tiga tahap:

1) Aliran gas yang difiltrasi/disaring mendadak terhenti oleh aliran udara dari purging air (pulse jet + cleaning) yang mengalir dari arah berlawanan.

2) Purging air yang mengalir ke dalam bag mengakibatkan bag mengembang kembali ke bentuk awal dan debu akan rontok dan jatuh ke hopper.

3) Purging air kemudian akan mengalir menembus filter berlawanan dengan arah penyaringan.

AHA 18/24

Gambar 12 Cleaning and Filtration Process in Jet Pulse Filter

Compressed air hanya ditembakkan dalam waktu yang sangat singkat antara 100-200 milisecond (0.1-0.2 detik) dan waktu ini cukup untuk berlangsungnya ke tiga tahapan di atas. Siklus cleaning berlangsung setiap 1-10 menit/siklus. Ini berarti aktifitas cleaning hanya berlangsung 0.02-0.03% dari waktu operasi yang tersedia. Praktisnya seluruh permukaan filter dapat digunakan untuk filtrasi selama waktu operasi sehingga dapat dikatakan luas area netto sama dengan luas area gross.

4.3.1 Parameter untuk Jet Pulse Filter Umumnya untuk Jet Pulse Filter dengan bag vertikal dan nozzle injector berlaku parameter berikut ini parameter pada Tabel 5 berikut ini.

Tabel 5 Typical Data of Jet Pulse Filter

Parameter Unit Nilai

Compressed Air Pressure Bar 4-7 Mass Flow Ratio 3-6 Compressed Air Flowrate Nm3/m2.h 0.05-0.10 Power Consumption (at installed capacity) kW/m2 0.005-0.010

Kriteria utama untuk menentukan ukuran Jet Pulse Filter adalah: 1. Laju alir maksimum (aktual) 2. Air to Cloth ratio (A/C)

Tabel 6 Recommended A/C (m3/m2.h) for Jet Pulse Filter

With Cyclone Without Cyclone Kiln Exhaust Gas 55-65 Clinker Cooler Vent Air 65-80 Cement Mill 60-70 90

AHA 19/24

4.3.2 Dimensi Bag Bag untuk Jet Pulse Filter berukuran lebih kecil dari bag pada Reverse Air Filter karena perbedaan metode cleaning. Pada desain normal (gas mengalir dari hopper kemudian naik ke sepanjang bag), diameter bag biasanya antara 130-150 mm dengan panjang berkisar antara 3-4 meter. Pertimbangan untuk menetapkan panjang bag adalah distribusi penyaringan, kemudahan penggantian, dan efektifitas cleaning.

4.3.3 Bahan Bag Seperti telah dibahas sebelumnya, kebanyakan Jet Pulse Filter menggunakan bag dari jenis needle felt. Bahan ini memberikan A/C yang lebih besar dan ketahanan tegangan terhadap pulse jet yang lebih baik. Untuk temperatur tinggi biasanya digunakan bahan dari fiberglass. Berdasarkan pengalaman, untuk aplikasi pada temperatur rendah (<150oC), Jet Pulse Filter lebih ekonomis dibanding jenis lainnya. Pada temperatur <150oC, bahan polyester atau polyacrylonitrile dapat digunakan dan power consumption juga menjadi lebih rendah. Pengembangan bahan filter juga semakin pesat sehingga mungkin suatu saat biaya untuk bag filter akan sama dengan bahkan dapat menjadi lebih rendah dari EP.

AHA 20/24

5 PICK UP POINT

Beberapa hal penting perlu diperhatikan untuk mendapatkan hasil yang optimum dari pengoperasian baghouse filter, diantaranya pick-up point, compressed air yang digunakan, dan pemeriksaan dan perawatannya.

5.1 Posisi Pemilihan posisi yang tepat sangat menentukan, demikian juga dimensi pada pick up point. Beberapa contoh diberikan sebagai berikut. Beberapa hal yang kelihatan mudah sering terlewatkan. Contoh 1. Dedusting Elevator Dedusting pada elevator seperti pada Gambar 13 berikut diperlukan untuk mengkondisikan tekanan di dalam casing elevator sedikit negatif. Pada posisi point yang pertama hisapan aliran gas ke filter akan membawa lebih banyak debu sehingga dust load filter akan sangat tinggi. Pemindahan ke posisi point yang kedua akan lebih baik.

Gambar 13 Pick up Point pada Elevator

AHA 21/24

Contoh 2. Dedusting pada Transfer Point Belt Conveyor Seringkali belt cover dibuat terlalu panjang sehingga merepotkan perawatan dan menambah jumlah udara yang harus ditarik oleh filter karena volume yang harus dibuat negatif bertambah. Langkah yang paling penting adalah mengurangi jumlah debu yang dibangkitkan dengan memperpendek chute, menyesuaikan arah jatuhan material dengan arah belt conveyor dan memperbaiki belt cover. Dimensi untuk pick-up point diberikan pada gambar berikut.

Contoh 3. Dedusting pada Air Slide Hood diperlukan untuk mengurangi dust load ke filter. Pada rekomendasi seperti pada Gambar 14 berikut, hood berguna untuk mengurangi kecepatan aliran udara sehingga jumlah debu yang terbawa ke filter berkurang.

Gambar 14 Pick-up Point Air Slide

AHA 22/24

5.2 Hood Beberapa panduan lain untuk hood pada pick-up point diberikan pada Gambar 15 berikut ini.

Gambar 15 Hood

AHA 23/24

5.3 Duct Work Rekomendasi ductwork deiberikan pada Gambar 16 berikut ini. Hal ini perlu supaya hisapan pada masing-masing pick-up point tetap memadai. FLS merekomendasikan maksimum lima pick-up point untuk setiap filter. Supaya pengaturan hisapan dapat dilakukan disarankan setiap pick-up point dilengkapi dengan valve.

Gambar 16 Duct Work

AHA 24/24

6 DAFTAR PUSTAKA

1. Holderbank, Cement Seminar: Process Technology

2. FLS, International Cement Production Seminar

3. BHA, Product Reference and Troubleshooting