Salah satu komoditas ekspor terbesar di Indonesia adalah minyak kelapa sawit. Seiring dengan tingginya komoditas minyak kelapa sawit, maka semakin tinggi pula permintaan produksi minyak kelapa sawit. Produksi pabrik kelapa sawit akan menghasilkan polusi udara yang lebih tinggi. RSPO (Roundtable on Sustainable Palm Oil) hadir dalam pengembangan dan penerapan standar global untuk pabrik kelapa sawit berkelanjutan.
Indikator dan pedoman RSPO adalah kualitas emisi boiler harus memenuhi standar Internasional. Jenis boiler untuk kelapa sawit umumnya adalah boiler yang dapat mengonsumsi limbah serat dan tempurung kelapa sawit. Dalam perkembangannya, evaluasi penggunaan boiler harus didukung oleh kolektor debu hasil residu pembakaran. Jenis kolektor debu sederhana untuk boiler yang biasa digunakan adalah siklon.
Siklon adalah separator pemisah perangkat pengumpul debu yang paling sederhana dan paling murah karena tidak ada bagian yang bergerak. Efisiensi pengunaan siklon sebesar 99 persen untuk partikel lebih besar dari 5 μm dan dapat dioperasikan pada intensitas debu yang sangat tinggi.
Tingginya produksi minyak sawit akan diikuti oleh peningkatan pabrik industri, terutama pemanfaatan boiler. Masalah lingkungan dapat dikurangi dengan pemasangan pengumpul debu. Pengumpul debu yang paling favorit pada pabrik yang menggunakan boiler dengan bahan bakar kelapa sawit adalah siklon.
Investigasi penurunan tekanan untuk boiler biomassa sangat penting karena berkaitan dengan kinerja boiler. Siklon sebagai pengumpul debu pada boiler memiliki dampak besar pada pengurangan residu statis. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengamati prediksi penurunan tekanan yang baik dengan siklon skala industri. Beberapa pendekatan telah dihitung dan dievaluasi dengan percobaan ketel siklon di pabrik kelapa sawit.
Peningkatan kecepatan tekanan berakibat pada peningkatan pengumpulan partikel debu. Lalu, muncul teori untuk menurunkan tekanan siklon. Jarak aliran udara di pusaran luar dan dimensi siklon sangat menentukan jumlah tekanan yang dihasilkan.
Data-data numerik juga telah dilaporkan dan dikembangkan untuk menurunkan tekanan selama proses pembakaran. Laporan terakhir pada tahun 2011 menghasilkan efisiensi dan penurunan tekanan sebesar 91,1 persen terhadap 90 persen dan 480 Pa yang diinginkan untuk penurunan tekanan.
Uji coba dilakukan pada desain siklon untuk industri semen kapasitas kecil. Model dinamika fluida komputasional (CFD) juga dikembangkan dalam penelitian ini. Model turbulensi dipilih dengan k-epsilon. Model standar k-epsilon adalah model turbulensi yang digunakan dengan asumsi tegangan Reynolds proporsional dengan gradien kecepatan rata-rata, dengan konstanta proporsionalitas dicirikan oleh viskositas turbulen (μt) yang dikenal sebagai pendekatan viskositas eddy-Boussinesq.
Tekanan statis gas buang diukur dengan pengukur tekanan berisi cairan (-400 mm wg hingga 0 mm wg). Laju aliran dipilih dengan operasional peredam penuh Induced Draft Fan dengan kontrol konstan udara masuk dan bahan bakar di ruang bakar boiler. Sebelum melakukan pengukuran penurunan tekanan, laju aliran boiler gas buang telah diperiksa dengan tabung pitot digital (Testo 350). Laju aliran dan suhu gas buang selama percobaan adalah 870 – 890 CMM dan 200 – 210 oC. Data penurunan tekanan pada beberapa pendekatan dengan eksperimen. Eksperimen aktual menghasilkan 90 mm wg (pengukur air) dari nilai penurunan tekanan dengan deviasi masing-masing adalah 7 persen, 94,05 persen, dan 14,8 persen.
Penggunaan metode dengan deviasi terendah dalam penelitian ini menggambarkan bahwa pendekatan penurunan tekanan dapat menghasilkan lebih banyak desain parameter. Hasil tersebut dapat menjadi pertimbangan inlet serta penurunan tekanan outlet. Simulasi CFD menghasilkan deviasi medium standar k-epsilon yang diturunkan sebagai model matematika. Dan, dapat disimpulkan bahwa k-epsilon untuk aliran gas turbulen berputar-putar yang buruk pada siklon. Efek pemuatan debu harus diselidiki lebih lanjut untuk menghitung penurunan tekanan antarmuka.
Catatan:
Artikel ilmiah populer ini disarikan dari artikel yang dipublikasikan di IOP Conference Series: Earth and Environmental Science:
Intan Ayu Pratiwi*, Helmi Dadang Ardiansyah, Pressure drop investigation of industrial scale cyclone for palm oil fiber boiler, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 259 (2019) 012018, doi:10.1088/1755-1315/259/1/012018
