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, NO2 dan SO2 yang teremisikan dari sistem ini.Faktor emisi masing-masing polutan akibat terbakarnya batubara (dalam lb/ton batubara yang terbakar), adalah sebagai berikut : partikulat = 16A, NO2 = 20; SO2 = 38S 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 bahan 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/jamNO2: (20 lb/ton) x 917 ton/jam= 18.340 lb/jamSO2: (38 x 0,5 lbton) x 917 ton/jam= 17.400 lb/jamJumlah 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 :Partikulat yang teremisikan ke udara mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

Ukuran partikel, m0-55-1010-2020-44>44Efisiensi, %7594,59799,5100

Ukuran partikel, m0-55-1010-2020-44>44% berat1517202325

Penyelesaian :

Emisi partikulat ke udara setelah menggunakan EP adalah sebagai berikut Atau sebanyak ( 6.334,21/117.300) x 100% = 5,4 % dari total partikulat

Ukuran partikel, m Emisi partikel, lb/jam0-5= (100-75,0)% x 15% x 117.300= 4.398,755-10= (100-94,5)% x 17% x 117.300= 1.096,7610-20= (100-97,0)% x 20% x 117.300= 703,8020-44= (100-99,5)% x 23% x 117.300= 134,90> 44= (100-100)% x 25% x 117.300= 0,0Jumlah .........................................................................= 6.334,21

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

PenyelesaianJumlah 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/hariFaktor 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 NO2/MJ panas. Data pengendalian : efisiensi desulfurisasi : 1 % Efisiensi dust scrubber: 85 % Efisiensi pembakaran : 99,5 % Ditanyakan : Emisi SO2, NO2, CO2, dan CO dan pengelolaannya.

Reaksi yang terjadi S + O2 SO2323264

N + O2 NO2 14 32 46

C + O2 CO2123244

C + O2 CO 121628

Jawab : Jumlah panas untuk mengoperasikan listrik 600 MW = 600 x 6000 x 3600 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 SO2 = 1,296 x 109 (1,5/100)(99/100)(64/32)= 38490 ton/tahun Emisi NO2 = 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 CO2. Emisi CO2 = 0,995 x 0,86 x 1,296 x 109 (44/12)= 4066267 ton/tahun Emisi CO = 0,005 x 0,86 x 1,296 x 109 X (28/12) = .... ton/tahun

Contoh 5.Batubara dengan komposisi sebagai berikut (% berat):C = 75 %, O = 7 %, H = 3 %, S = 2 %, Abu = 7 %, dan Air = 6 %.

Dibakar dengan udara di dalam boiler dengan 20 % kelebihan udara. Abu mengandung kalsium (0,2 % dari batubara dan natrium (0,24 % dari batubara). Anggaplah kalsium bereaksi membentuk padatan kalsium sulfat (CaSO4) dan natrium membentuk padatan Na2SO4.

Berapa bagian belerang dalam batubara dapat ditangkap dalam abu dan berapa yang teroksidasiBerapa kapur (CaCO3) yang harus ditambahkan untuk mencegah emisi SO2, anggaplah kapur yang digunakan 20 % berlebih.

Contoh 6. Hasil analisis batubara (dalam % berat) adalah : C = 75 % (BA=12), O = 7 % (BA=16), H = 3 % (BA=1),S = 2 % (BA=32), Abu = 7 %, dan Air = 6 % (BA=18).Abu mengandung kalsium (0,15 % dari batubara) dan natrium (0,18 % dari batubara). Anggaplah semua kalsium bereaksi membentuk kalsium sulfat dan natrium membentuk natrium sulfat. Anggaplah seluruh sisa belerang bereaksi membentuk SO2. Peraturan untuk gas buang didasarkan pada basis kering (bebas uap air) pada kondisi 1 atm 00C.Berapa massa dari abu setelah pembakaran pembentukan sulfat ?.Hitung laju alir gas buang per kilogram bahan bakar untuk pembakaran dengan udara kering 20 % berlebih, abaikan abu yang terbawa dari boiler. Anggaplah 1 kmol (1kilogram massa molar) menempati volume 22,4 m3 pada kondisi standart !.Berapa bagian belerang dalam batubara yang terjebak di dalam abu dan berapa bagian yang teroksidasi menjadi SO2 ?.Hitunglah komposisi gas buang !

Contoh 7. PLTU 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 NOx : 0,3 kg/MJ panas. Data pengendalian : Efisiensi desulfurisasi : 1 % Efisiensi dust scrubber: 85 % Efisiensi pembakaran : 99,5 % Ditanyakan : Emisi SO2, NO2, CO2, debu dan CO (1 Watt = 1 Joule/detik)

Contoh 8.Suatu pertimbangan untuk mangganti batubara sebagai bahan bakar boiler dengan minyak diesel sedang dipertimbangkan, Jika produksi listrik 2x300 MW, bekerja selama 6000 jam/tahun, efisiensi listrik 40 %. Data-data untuk minyak diesel :Nilai kalor : 36,4 MJ/literDensitas : 0,84 g/mL1 Watt = 1 J/detikHitunglah : emisi polutan jika diganti dengan minyak diesel!

NoPolutanFaktor emisi (kg/m3)1S027,95442N029,21033CO36,42264Partikulat Debu2,0095

Tugas Pengolahan Limbah

Batubara dengan komposisi sebagai berikut (% berat):C = 75 %, O = 7 %, H = 3 %, S = 2 %, Abu = 7 %, dan Air = 6 %.

Dibakar dengan udara di dalam boiler dengan 20 % kelebihan udara. Abu mengandung kalsium (0,2 % dari batubara) dan natrium (0,24 % dari batubara). Anggaplah kalsium bereaksi membentuk padatan kalsium sulfat (CaSO4) dan natrium membentuk padatan Na2SO4.

Dalam hal lain apa kapur dapat digunakan untuk mencegah emisi SO2. Tuliskan reaksi-reaksi kunci dan langkah-langkah prosesnya. Apa keuntungan yang dimiliki oleh langkah alternatif ?.Salah satu alternatif untuk mereaksikan SO2 dengan kapur adalah dalam Proses Wellman-Lord. Jika hasil SO2 yang dihasilkan dikonversi menjadi asam sulfat. Berapa asam sulfat yang dihasilkan (anggaplah 100 % murni) per satuan massa batubara yang dibakar.

****************