Bag House

Perancangan Bag House Filter/Fabric Filter

Keuntungan dari penggunaan bag filter adalah Efisiensi pengumpulan sangat tinggi, meski untuk partikulat yang sangat kecil, dapat dioperasikan pada kondisi debu dan dalam volume alir yang berbeda-beda, terjadi konservasi energi, tidak beresiko menimbulkan pencemaran air dan tanah. Sedangkan kerugian dari bag filter adalah : memerlukan area yang luas, material kain akan dapat rusak akibat adanya temperatur yang tinggi ataupun korosi bahan kimia, tidak dapat beroperasi pada keadaan basah (moist); kain dapat menjadi lengket, dapat berpotensi menimbulkan kebakaran atau meledak (eksplotion).Bag filter adalah alat untuk memisahkan partikel kering dari gas (udara) pembawanya. Di dalam bag filter, aliran gas yang kotor akan partikel masuk ke dalam beberapa longsongan filter (disebut juga kantong atau cloth bag) yang berjajar secara pararel, dan meninggalkan debu pada filtertersebut. Aliran debu dan gas dalam bag filter dapat melewati kain(fabric) ke segala arah. Partikel debu tertahan di sisi kotor kain, sedangkan gas bersih akan melewati sisi bersih kain. Konsentrasi partikel inlet bag filter adalah antara 100 μg/ m3 – 1 kg/m3. Debu secara periodik disisihkan dari kantong dengan goncangan atau menggunakan aliran udara terbalik, sehingga dapat dikatakan bahwa bag filter adalah alat yang menerima gas yang mengandung debu, menyaringnya, mengumpulkan debunya, dan mengeluarkan gas yang bersih ke atmosfer.

Alat ini umum digunakan di industri carbon black dan cemen serta industry lain yang menangani powder-powder yang jika dibiarkan akan menyebabkan pencemaran lingkungan. Pencemaran lingkungan yang paling utama yaitu pencemaran udara berupa partikulat (debu). Mengingat debu yang dihasilkan dari pabrik semen sebenarnya merupakan produk juga (hanya belum sempurna), maka debu yang tertangkap alat pengendali partikulat akan dikembalikan lagi ke proses hingga diperoleh produk dengan kehalusan yang sesuai. Sedangkan untuk pencemaran air dan tanah tidak terlalu berdampak pada lingkungan.

Skema Big House Filter

Di industry carbon black, alat ini digunakan untuk produk keluaran reaktor furnace (fluffy black) merupakan padatan tersuspensi dengan ukuran partikel yang sangat kecil (sekitar 0,3 mikron). Efektvitas pemisahan pada fabric bag filteradalah sebesar 99 – 99,9 %. Lapisan debu atau dust cake yang terkumpul dalam kain fabric bag filter sangat berkontribusi pada besarnya efisiensi pemisahan alat ini. Cake tersebut, menjadi pembatas dengan pori melengkung yang menyaring partikel selama melewati cake. Temperatur gas hingga 260 ^oC hingga 288 ^oC masih dapat ditangani dengan konfigurasi tertentu. Pressure drop yang terjadi pada sistem penyaringan alat ini adalah sekitar 5-20 inch H₂O. Batasan pada penggunaan bag filter adalah karakteristik gas (temperatur dan korosivitas) dan karakteristik partikel (tingkat kelengketan) yang berpengaruh pada kain dan operasi pemisahan yang terjadi.

Keistimewaan pada pengoperasian fabric filter ini yang membedakan dengan yang lain adalah kemampuan untuk melakukan penyaringan ulang secara periodik dengan adanya mekanisme gas cleaning. Filter lain pada umumnya seperti High Efficiency Particulate Air(HEPA) filter, High Efficiency Air Filter (HEAFs) dan automotif induction air filter adalah contoh dari beberapa alat penyaring udara yang bag penyaringnya harus dibuang setelah lapisan cake terakumulasi di permukaan bag secara signifikan.

Proses yang terjadi dalam fabric bag filter diawali dengan pengaliran produk reaksi berupa campuran antara carbon black dengan gas hidrogen, metan, CO₂, dll. Pengaliran campuran gas ini (fluffy black) dibantu dengan menggunakan fan. Fan tersebut ada yang dipasang pada saluran gas kotor (positive pressure baghouse) ada juga yang dipasang pada saluran gas bersih (negative pressure baghouse). Fluffy black selanjutnya melewatibag filter dan partikel carbon black tertahan pada permukaan kain atau serat. Setelah disaring pada selang waktu tertentu, aliran gas masuk compartment pertama dihentikan dan flaffy black dilewatkan melalui compartment lain.

Bag filter yang telah jenuh selanjutnya dibersihkan dengan mekanisme tertentu sesuai dengan tipenya yaitu reverse-air, shaking dan pulse-jet. Di samping itu pula terdapat metode sonic fibration yakni dengan menggunakan gelombang frekuensi rendah untuk menggetarkan bag filter. Periode pembersihan ini sangat singkat berkisar 0,3 -120 sekon untuk tiap compartment. Gas keluaran bag tersebut selanjutnya memasuki unit operasi lainnya, sedangkan karbon yang terkumpul di bagian collection hopper dipindahkan dengan menggunakan screw conveyor.

Pada perancangan fabric filter ini digunakan beberapa asumsi unntuk menyederhanakan perhitungan antara lain:

1. Tipe bag filter yang digunakan adalah tipe pulse-jet filter
2. Rata-rata ukuran partikel karbon dalam fluffy black adalah 0,3 µm (Bag spacing yang digunakan adalah sebesar dua kali diameter bag atau sebesar 20,32 cm)
3. Slope pada collection hopper yang digunakan adalah sebesar 70^o
4. Tinggi Collection hopper diasumsikan sama dengan tinggi compartment
5. Penentuan A/C ratio pada perancangan ini menggunakan persamaan empirik

Berikut ini adalah langkah-langkah perhitungan pada penentuan dimensi dan spesifikasibag house filter:

1. Penentuan Data aliran

Tentukan data aliran masuk (feed), data gas keluaran dan keluaran padatan dengan menggunakan Neraca massa dan energy yang sederhana. Jangan Lupa satuannya harus konsisten

2. Penentuan Gross Air to Cloth Area (A/C)

Didefinisikan sebagai rasio gas yang disaring terhadap luas area media penyaring. Persamaan yang bisa digunakan adalah sebagai berikut: Vf = (Q/Ac)

Namun terdapat suatu metode empirik yang biasa digunakan pada penentuan A/C ratio antara lain :

3. Penentuan Gross Cloth Area, Ac

Vf= (Q/Ac)

4. Jumlah Compartment

Penentuan jumlah compartment berdasarkan net cloth area yang diperoleh. Tabel di bawah ini menunjukkan penentuan jumlah compartment berdasarkan area dari bagyang digunakan.

5. Jumlah Bag yang digunakan

Bag adalah unit penyaring pada bag house filter. Tiap jenis bag filter memiliki tipikal dimensi yang berbeda. Pada rancangan ini filter yang digunakan adalah bertipe pulse-jet filter.

6. Dimensi Compartment

Klo baagian ini diasumsikan saja.

7. Dimensi Collection Hopper

Dimensi collection hopper yang digunakan mempunyai slope sebesar 70^o, dengan ketinggian hopper diasumsikan sama dengan ketinggian bag yang digunakan. Dengan informasi ini discharge area yang digunakan bisa diketahui.