BAG FILTER
MAKALAH EQUIPMENT MAINTENANCE
PNJ – PT. HOLCIM INDONESIA TBK.
HENGKI SETIAWAN
NIM. 5212220011
POLITEKNIK NEGERI JAKARTA-EVE HOLCIM INDONESIA
JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
KONSENTRASI REKAYASA INDUSTRI
NAROGONG
FEBRUARI, 2015
Teori
Pencemaran udara (air pollution) yaitu masuknya atau dimasukkannya zat, energi, atau komponen lainnya ke dalam udara ambien oleh kegiatan manusia. Akibat dari pencemaran udara adalah mutu udara ambien turun sampai ke tingkat tertentu. Dampak dari menurunnya mutu udara ambien yaitu udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya. Sangat banyak kegiatan manusia yang dapat menghasilkan pencemar udara. Pencemar udara (air pollutant) yaitu zat yang berada di atmosfer dalam konsentrasi tertentu yang bersifat membahayakan manusia, binatang, tumbuhan atau benda-benda lain. Contoh pencemar udara Antara lain, debu, gas CO, gas NO2, gas SO3, gas HC, gas NH3 dan masih banyak lagi.
Salah satu pencemar udara yang ada di pabrik semen adalah debu. Debu yang dihasilkan dari pembuatan semen sangat banyak. Debu yang dihasilkan tidak jarang sulit untuk dikontrol. Debu yang tidak terkontrol akan menimbulkan berbagai permasalahan. Permasalahan yang utama yaitu pencemaran lingkungan. Dari segi keselamatan kerja, debu juga mempunyai pengaruh yang sangat besar. Sebagai contoh, ketika ada karyawan bekerja di area Pabrik dan lingkungan dipenuhi debu, maka kondisi kerja sudah tidak aman. Kondisi tidak aman ini dikarenakan jarak pandang yang terbatas dan pengaruh debu ke system pernafasan akan mengganggu dalam bekerja. Maka untuk mengendalikan debu yang dihasilkan dari proses pembuatan semen dibutuhkan alat dedusting atau dust collector.
Bag filter merupakan alat dedusting (pengumpul debu) yang sering digunakan di pabrik semen. Di PT Holcim Indonesia Tbk, banyak Bag Filter yang digunakan untuk proses Dedusting. Bag filter merupakan alat dedusting yang paling efektif dari beberapa jenis dust collector. Bag filter dapat menyaring 99% debu halus yang bercampur udara panas. Efisiensi bag filter yang tinggi disebabkan oleh media yang digunakan untuk menangkap debu. Bag filter menggunakan Cloth Bag sebagai media penangkap debu. Udara yang tercampur debu dimasukkan ke dalam bag house dengan memanfaat hisapan Fan. Udara akan melewati Cloth bag, sedangkan debu yang terbawa udara akan tertahan oleh Cloth Bag. Udara yang tertahan oleh cloth bag selanjutnya akan dijatuhkan dan akan dimasukkan ke transport produk.
Seperti equipment-equipment yang lain, Bag filter memiliki kelbihan dan kekurangan. Kelebihan dari penggunaan bag filter adalah :
Efisiensi pengumpulan debu yang sangat tinggi, meski untuk partikulat debu yang sangat kecil.
Dapat dioperasikan pada kondisi debu dan volume alir yang berbeda beda.
Tidak beresiko menimbulkan pencemaran air dan tanah.
Tidak membutuhkan tenaga listrik yang besar untuk mengoperasikan bag filter. Tidak seperti Electrostatic Precipitator.
Sedangkan untuk kekurangan dari penggunaan bag filter yaitu :
Memerlukan area yang luas (relative).
Material kain akan dapat rusak akibat adanya temperature yang tinggi ataupun korosi bahan kimia.
Tidak dapat beroperasi pada kondisi material basah.
Kain dapat lengket, dapat berpotensi menimbulkan kebakaran atau meledak.
Bag bekas yang sudah tidak terpakai akan menjadi sumber polusi yang lain.
Jenis Bag Filter
Dalam perancangan bag filter terdapat beberapa desain Bag filter. Desain ini dibedakan berdasarkan system pembersihan debu yang tertangkap oleh bag. Antara lain :
Shaker Bag Filter.
Proses pembersihan debu dari bag menggunakan gaya guncang. Bag yang dipasang pada shaft akan berguncang karena gerakan eksentrik dari shaft. Selain memanfaatkan gerakan eksentrik shaft, ada juga yang menggunakan vibrator untuk menggetarkan bag. Debu yang menempel akan terjatuh akibat getaran vibrator tersebut. Pada desain bag filter ini terdapat pula system Rapping yang menggunakan pelatuk sebagai pembersih debu. Rapping bergerak memutar secara periodic memukul hanger bag. Akibat dari pukulan ini adalah rontoknya debu yang menempel pada bag ke dalam Hopper.
Gambar 2.1 Shaker Bag Filter
Reverse Air Bag Filter.
Pada sistem reverse air, proses pembersihan debu hasil filtrasi menggunakan udara bersih. Proses pembersihan terjadi karena adanya semburan dari fan tambahan. Pada Bag Filter ini terdapat dua jenis damper, yaitu inlet damper dan poppet damper. Pada saat proses filtrasi, inlet damper akan terbuka sehingga udara kotor bisa masuk ke bag house. Selama proses filtrasi, poppet damper harus tertutup agar aliran udara dari fan tambahan tidak bertabrakan dengan udara kotor. Poppet damper akan terbuka ketika proses cleaning, sedangkan inlet damper akan tertutup. Pada saat poppet damper terbuka, maka udara dari fan tambahan akan mengalir berlawanan dengan arah aliran udara kotor. Dengan arah aliran yang berlawanan ini, maka debu yang menempel di bag akan terjatuh kedalam Hopper. Setelah proses pembersihan selesai, poppet damper akan tertutup dan Inlet damper akan terbuka kembali.
.
Gambar 2.2 Reverse Air Bag Filter
Pulse Jet Bag Filter.
Proses pembersihan pada system Pulse Jet adalah dengan memanfaatkan udara bertekanan yang disemburkan ke Bag Cloth. Dalam Pulse Jet Bag filter ini terdapat 3 bagian utama, yaitu Clean Air Plenum, Filtration Housing & Hopper. Clean Air plenum terletak di bagian atas sebagai tempat udara bersih hasil penyaringan. Udara yang sudah tersaring akan dikeluarkan dengan memanfaatkan hisapan fan. Clean Air Plenum terhubung langsung dengan Fan melalui outket Ducting. Filtration Housing merupakan tempat terjadinya penyaringan udara kotor. Pada Filtration Housing terdapat Cloth Bag sebagai media penyaring. Pada bagia bawah, terdapat Hopper yang berfungsi sebagai tempat jatuhnya material hasil penyaringan.
Gambar 2.3 Pulse Jet Bag Filter
Bagian-bagian Bag Filter
Bag Housing
Bag housing merupakan kotak tempat filter. Housing bag filter dibagi menjadi 2 bagian yaitu bagian atas yang merupakan ruang udara bersih (plenum), dan bagian bawah sebagai ruang udara kotor. Filter dipasang pada ruang udara kotor. Konstruksi dari housing harus cukup kuat menahan tekanan udara positif maupun negatif/vakum. Selain itu, bag housing harus kedap udara agar udara dari luar tidak masuk ke system.
Gambar 2.4 Bag Housing
Filter / Bag Cloth
Filter berbentuk kantong silinder dengan bagian atas berlubang dan pada bagian bawah tertututp (buntu). Filter merupakan bagian terpenting dalam bag filter. Filter berfungsi untuk menangkap debu yang terbawa udara kotor. Material filter terdiri dari jenis polyester, polypropelene, fiberglass dll. Pemilihan jenis filter tergantung jenis debu yang akan disaring. Selain jenis debu, sifat kimiawi dari debu dan udara yang disaring seperti kandungan asam, alkali, suhu udara juga mempengaruhi pemilihan jenis Filter.
Gambar 2.5 Filter / Bag Cloth
Filter Cage
Filter cage berbentuk keranjang/cage/frame yang dipasang pada bagian dalam filter. Fungsi filter cage adalah untuk menahan filter tetap mengembang sehingga udara dapat lewat didalamnya. Filter cage ini terbuat dari material besi galvanis dengan diameter 5-6mm.
Gambar 2.6 Filter Cage
Venturi
Venturi terletak pada bagian atas cage/filter (bagian keluarnya udara dari silinder filter). Fungsinya adalah mengarahkan udara pulse jet pembersih filter. Penggunaan venturi akan meningkatkan efektifitas pembersihan filter, bila tanpa venturi tekanan compressor adalah 6-8 bar dengan venturi tekanan cukup 4-6 bar. Material terbuat dari plat galvanis atau aluminium cor.
Gambar 2.7 ventury.
Tubesheet
Tubesheet merupakan lembaran plat dengan beberapa lubang di permukaannya. Fungsi dari Tubesheet adalah untuk memisahkan antara Plenum (sisi udara bersih) Bag Filter dengan sisi udara kotor. Tubesheet juga berfungsi sebagai tempat untuk memasang Filter Bag. Lubang-lubang pada Tubesheet adalat tempat dimasukkannya Filter Bag dan sebagai penahan Filter Bag. Oleh sebab itu, lubang pada Tubesheet tidak boleh lebih besar dari diameter luar Filter Bag. Jika lubang terlalu besar, maka udara kotor akan lolos menuju Plenum.
Solenoid valve
Solenoid valve merupakan katup pembuka aliran compressed air kedalam kantong filter, untuk membersihkan filter.
Gambar 2.8 Solenoid Valve
Header, diafragma & nozzle
Header adalah tabung penampung compressed air. Diafragma adalah pipa penghubung dari solenoid valve ke nozzle, ukurannya sama dengan solenoid valve. Nozzle merupakan alat untuk menyemprotkan udara bertekanan ke filter.
Rotary Air Lock
Rotary air lock terdapat pada bagian bawah Housing. Fungsi Rotary Air Lock adalah untuk pembuangan debu yang tertampung di hopper, walaupun tetap berputar tetapi udara tidak dapat masuk/keluar dari dalam Bagfilter. Rotary air lock umumnya digerakkan oleh motor dengan perantara gearbox.
Gambar 2.9 Rotary Air Lock
Blower
Blower adalah kipas udara sentrifugal yang digerakkan oleh motor listrik, equipment ini berfungsi menghisap udara polusi dari proses ke bag filter. Blower mengunakan pulley dan vent belt sebagai transmisi. Dilengkapi dengan silencer untuk mengurangi kebisingan.
Gambar 2.10 Blower
Hanger Bag
Hanger Bag merupakan tempat untuk menggantung Filter Bag. Hanger Bag hanya terdapat pada Bag Filter dengan Shaking Cleaning Sistem.
Vibrator & Pelatuk
Vibrator merupakan alat untuk menimbulkan efek getaran pada Shaking Bag Filter. Getaran dari Vibrator digunakan untuk merontokkan debu yang menempel pada Filter Bag. Pelatuk memiliki fungsi sama dengan vibrator. Perbedaannya adalah pada pemakaiannya, pelatuk digerakkan secara memutar. Dari putaran tersebut, pelatuk digunakan untuk memukul Hanger Bag sehingga bag akan bergetar dan debu jatuh.
Inlet Damper & Poppet Damper
Inlet Damper & Poppet damper digunakan pada Bag Filter dengan system Cleaning Reverse Air. Inlet Damper digunakan untuk mengatur udara kotor yang akan masuk ke Bag House. Ketika proses Cleaning, Inlet Damper akan menutup, ketika proses cleaning selesai Inlet Damper akan terbuka kembali. Sedangkan fungsi dari Poppet Damper adalah untuk mengatur udara yang digunakan untuk membersihkan Filter Bag. Ketika Proses Cleaning Poppet damper akan terbuka & akan menutup kembali pada saat proses Filtrasi.
Prinsip kerja Bag Filter
Bag filter sistem atau Dust Collector system merupakan suatu kesatuan yang terdiri dari ducting, bag filter dan blower. Fungsi blower adalah menghisap partikel atau debu yang dihasilkan dari proses produksi. Partikel debu yang terhisap kemudian disaring pada bag filter sehingga udara yang keluar menjadi bersih. Partikel debu dihisap oleh blower yang berada di outlet ducting. Partikel atau debu bergerak dari lubang hisap melalui line ducting – bagfilter – blower. Debu dan partikel masuk kedalam ruang udara kotor dalam bagfilter. Sebagian besar partikel akan jatuh dalam hopper dan sisanya yang halus akan tersaring dan menempel pada dinding luar filter. Debu yang menempel pada bag kemudian dibersihkan menggunakan Cleaning Sistem. Udara bersih keluar dari filter menuju ruang udara bersih dihisap oleh blower dan dibuang ke udara bebas. Bagfilter ini dilengkapi dengan cleaning sistem, yaitu pembersih filter yang memiliki jenis berbeda beda. Pada 566 BF 1 sistem pembersihan filter menggunakan Pulse Jet Sistem. Udara dari compressor terkumpul di Header. Pada saat pembersihan udara katup solenoid akan membuka mengalirkan udara kompressi kedalam filter (untuk merontokkan lapisan debu pada dinding luar filter.
Gambar 2.11 prinsip kerja bag filter
Parameter Operasi
Hindari high Differential pressure over filter dan (n -1) chamber yang tidak beroperasi.
Hindari temperatur yang tinggi dan terlalu rendah.
Hindari high dust load (e.g. dosing fluctuations).
Gunakan temperatur dan water injection control loops yang benar.
Gunakan gas flow control loop yang benar.
Gunakan interlock yang benar.
Hindari kondisi yang menyebabkan build-up or corrosion.
Gunakan start-up dan shut-down procedure yang benar.
Gunakan Dp-control di dalam timer control (bila memungkinkan).
Peran Equipment dalam Proses.
Bag Filter memiliki
Critical Parts
Filter Bag
Filter cage
Nozzle
Regulator
Masalah Pada Bag Filter & Penyebabnya
Pada operasional Bag Filter, banyak terjadi masalah yang dapat mengakibatkan kurang optimalnya fungsi Bag filter, adapun masalah tersebut antara lain :
Gas/Dust Distribution Problem.
Indikator-indikator abnormal/malfunction
Kerusakan bagian dalam atau rusak di bags
Flow material yang masuk ke hopper tidak merata, hopper overfilling
Beberapa compartment membutuhkan frekwensi cleaning yang lebih banyak(separate Dp-measurement)
Build-up, erosi, terlihat pada beberapa tempat
Penyebab
Kesalahan Design
Material build-up menghalangi distribusi gas flow (sebagian blocking di inlet duct/ filter bags)
Lubang-lubang korosif yang mengakibatkan gas mengarah bypas ke beberapa bagian
Kekeliruan indikasi posisi damper.
Filtration Problem
Indikator-indikator abnormal/malfunction
High dust emission (> 20 mg/Nm3)
High pressure difference over bag filter (> 15 mbar) atau high cleaning frequency
Setelah off-line cleaning Dp tetap tinggi atau high cleaning frequency
Penyebab dust emisi tinggi
Bag filter rusak atau lepas
Korosif pada sangkar, over-cleaning, Gesekan antar bag atau dgn dinding, over-temperature, too high Dp over bags, high gas velocities
Kerusakan tube sheet atau dinding separasi raw gas
High cleaning frequency (kesalahan timer control)
Wrong fabric
Very fine dust particles
Penyebab high Dp atau high cleaning frequency
High gas flow rate (e.g. false air)
High dust load (e.g. dosing fluctuations)
Tidak cukupnya cleaning
Build-up or blockages
Permukaan bag tertutup(encrustation, moisture, condensation/sublimation, pemampatan dust cake) atau inside fabric (penetration of very fine particles, condensation/sublimation)
Kesalahan indikasi posisi damper
Kesalahan control loop gas flow
Cleaning System Problem
Indikator abnormal/malfunction
High cleaning frequency atau high pressure difference over filter (>15 mbar)
Dust build up antara bag dengan bag/dinding
Bag blocked atau cage korosif dekat bag venture
Pressure di header menurun selama cleaning cycle
Membran valve are "farting" and not hissing(berdesis)
Penyebab
Oil atau water masuk ke pipa udara compressor
Compressor terlalu kecil atau dipakai untuk bagian lain
Air vessel atau pipa terlalu kecil atau mempunyai hambatan yang besar
High temperature, chemical or mechanical wear of membranes
Terputusnya air pressure(disconnected or turned)
Kebocoran di pulse bar sealing atau posisi lain di air supply
Blocked di pulse bar atau valve closed
Kekeliruan cleaning strategy (timer control)
Dp set point terlalu rendah atau difference antara cleaning on/off switch points terlalu tinggi(optimal: 0.5 – 1 mbar)
Preventive actions
Pastikan separasi oil dan water serta air dryers bekerja baik
Jangan menyambung bagian lain dengan cleaning air supply
Ganti segera membran valve yang rusak
Gunakan strategi cleaning yang benar(lebih baik Dp daripada timer control)
Hindari cleaning terus-menerus
Dust Settling Problem
Indikator abnormal/malfunction
Over pengisian pada dust transport system ketika gas flow berkurang saat filter shut down
Dp over filter sangat sensitive terhadap gas flow (lebih dari quadratic) dan sangat tinggi(>20 mbar)
Dust build up antar bag atau bag dgn dinding
Penyebab
Kompartemen tidak semuanya digunakan(kesalahan indikasi posisi damper )
Kesalahan gas flow control loop
Dust tidak menggumpal (sangat kering) atau tidak terbentuk layer yang stabil di bag
Terlalu tinggi "can-velocity"
Penyebab Terjadinya Failure/Kerusakan.
Mechanical failures:
Erosi oleh high gas velocity, erosi dust atau tidak meratanya distribusi gas
Kerusakan selama instalasi (membran)
Chemical attack (tergantung kualitas bag):
Hydrolysis (moisture)
Strong alkali, acid milieu or oxidizing conditions
High NOx (saat mendekati titik embun)
Thermal damage:
Shrinkage (penyusutan), elongation(pemanjangan)
Partial burning (spark)
Periodical & Preventive Maintenance.
Lepas bag untuk di analysis setiap setengah tahun
Catat cleaning cycle time dan atau konsumsi udara compressor
Hindari kondisi-kondisi yang membuat malfunction dengan cara membetulkan gas flow, temperature, Dp dan water injection control loop dan interlocking
Untuk stop lama: jalankan cleaning system 1 jam lebih untuk membersihkan dust sebanyak mungkin
Start setelah stop lama: carry out pre-coating to protect bags.
Unplan Maintenance
Shut down for filter inspection:
Shut down fan, bag cleaning system dan dust transport pada saat bersamaan untuk melihat filter dalam kondisi mendekati operasi.
Amati dimana dust terakumulasi.
Broken bags:
Gunakan broken bag detector untuk mengidentifikasi kamar yang bag-nya rusak dengan membandingkan puncak emisi waktu cleaning sequence
Untuk menurunkan emisi bag filter, lakukan step-step berikut sampai problem teratasi:
1st: Tutup valve cleaning pada bag row yang sudah teridentifikasi
2nd: Isolate identified chamber, jika jumlah chamber >4
3rd: Lepas bag yang rusak dan letakkan metal plate di atas lubang tube sheet
4th: Pasang bag baru
5th: Catat posisi bag yang rusak, analysa bag
Inspection.
Running Inspection Bag Filter
Area : Finish Mill Nar 2
No
Eq
Item check
Standard
Kondisi*
Keterangan
1
BF
Orifice Pipe
No Ripped
Pressure Gauge
5-6 kgf/cm2
Pulse Valve
No Stuck
Dividing Pipe
No Leak
Manometer
<150 mmH2O
Solenoid
No Ripped
Housing Bin
No Leak
Exhoust Pneumatic
No Leak
Hopper
No Leak
Inlet Duct
No Plug
Outlet Duct
No Plug
Damper
No Stuck/Broke
Flexible Joint
No Ripped
Stack
No Dust on Exhoust
Explanation :
: Good
Φ : Monitor
O : Not Good
X : Broken / Damage
Daftar Pustaka
Faisal Sahabuddin. Studi Kasus Kadar Debu Semen Di Bagian Gudang Pt.Hasjrat Abadi, Kota Gorontalo. Universitas Negeri Gorontalo
Nishant Mohurle, Prof. N. R. Thakare. June 2013. Analysis on Fabric Filtration Material for Pulse Jet Fabric Filter Volume 3, Issue 6. (ISSN 2250-2459, ISO 9001:2008 Certified Journal).
Latar Muhammad Arief, Ir, MSc. Presentasi Pembersih Udara. Universitas Esa Unggul.
