edit tugas khusus

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangSemen merupakan suatu bahan yang digunakan untuk merekatkan bahan bangunan. Semen diperoleh dengan membakar bahan baku sampai meleleh sehingga diperoleh klinker yang kemudian dihancurkan. Klinker dengan kualitas baik ditentukan oleh proses pembakaran yang terjadi di Reinforced Suspension Preheater (RSP) dan kiln kemudian dilanjutkan proses pendinginan yang terjadi di cooler. Ketiga unit tersebut adalah yang paling menentukan dalam industri semen.RSP berfungsi sebagai proses pemanasan awal sebelum raw meal masuk ke kiln dan menjadi klinker. RSP terbagi menjadi empat tingkat dimana tingkat keempat terdiri dari empat buah siklon (C4), sedangkan tingkat ketiga hingga tingkat pertama masing-masing terdiri dari dua buah siklon (C3, C2, C1). Siklon berfungsi untuk memisahkan debu dan udara panas buangan. Semakin besar efisiensi siklon maka udara yang dibuang tidak mengandung banyak debu. Debu yang tertinggal akan diumpankan ke RSP yang lainnya kemudian dimasukkan ke dalam kiln.Rotary Kiln merupakan tempat terjadinya reaksi pembakaran raw meal yang kemudian menjadi klinker. Kiln terbagi menjadi 4 zona yaitu zona kalsinasi, transisi, pembakaran dan pendinginan. Di dalam kiln terjadi proses pembakaran pada temperatur tinggi yaitu sekitar 1450C. Untuk menjaga kiln shell selama proses pembakaran, dinding bagian dalam kiln dilapisi dengan refractory castable dan bata tahan api. Selain untuk menjaga kiln shell, refractory castable juga berfungsi untuk mencegah panas terbuang ke lingkungan (heat loss) dari dalam sistem sehingga proses pemanasan di dalam rotary kiln dapat berlangsung dengan efisien. Klinker yang terbentuk di dalam kiln selanjutnya akan didinginkan secara mendadak menggunakan cooler.Cooler selain untuk mendinginkan klinker,digunakan juga untuk mengembalikan energi panas yang dibawa ke unit RSP dan kiln. Cooler dengan kerja yang baik dapat menghemat pemakaian bahan bakar. Pemakaian bahan bakar yang berlebihan tidak diinginkan karena bahan bakar merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui serta dapat menyebabkan proses industri tidak efisien dan dapat menghasilkan sisa pembakaran yang mencemari lingkungan.Pada proses pendinginan di cooler, terjadi proses perpindahan panas antara udara pendingin (udara luar) dengan klinker keluaran kiln yang suhunya mencapai 1400C. Udara yang keluar dari cooler memiliki temperatur 900-1000C. Udara yang memiliki suhu cukup tinggi tersebut dibagi menjadi 3 bagian yaitu :a. Sebagai udara sekunder yang memasok udara pembakaran kilnb. Sebagai udara tersier yang menyediakan udara pembakaran RSPc. Exhaust air atau udara yang dibawa ke Electrostatic Precipitator untuk kemudian dibuang melalui cerobong.Cooler dengan efisiensi yang tinggi akan menghasilkan klinker dengan suhu yang lebih rendah dan juga akan menghasilkan jumlah recovered heat (panas yang dikembalikan ke kiln dan RSP) yang lebih besar, sehingga dapat menghemat pemakaian bahan bakar dalam unit pembakaran.Semua alat telah dirancang dengan spesifikasi tertentu, namun pada saat pengoperasian sangat dimungkinkan terjadi penurunan kemampuan kerja alat. Hal tersebut disebabkan oleh usia alat dan maintenance.

1.2. Tujuan1. Perhitungan efisiensi siklon untuk mengetahui seberapa banyak debu yang ikut terbuang ke udara.2. Perhitungan heat loss untuk mengetahui seberapa banyak panas yang terbuang ke lingkungan.3. Perhitungan efisiensi cooler untuk mengetahui berapa banyak energi yang digunakan kembali.

1.3. Ruang Lingkup1. Pengumpulan dara dari operator Central Control Room dan Quality Control Department.2. Perhitungan neraca massa Suspension Preheater.3. Perhitungan efisiensi siklon ini dibatasi perhitungan neraca massa dan energi.4. Perhitungan neraca massa rotary kiln.5. Panas keluar melalui dinding kiln secara konveksi dan radiasi.6. Perhitungan efisiensi cooler ini dibatasi perhitungan neraca massa dan energi.

52

7. 30

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Pembakaran dan PermasalahannyaSemen merupakan campuran bahan kimia yaitu klinker dan gypsum yang mempunyai sifat perekat bila dicampur dengan air, sehingga bisa mengikat bahan lain menjadi suatu satuan massa yang padat dan mengeras. Unit pembakaran bahan baku dan klinker yang terdapat pada pabrik semen dibagi menjadi tiga tahap, yaitu :1. Penyiapan bahan bakuPada tahap penyiapan bahan baku, terdapat proses homogenisasi yang bertujuan untuk menghomogenkan campuran bahan baku yang sudah dihaluskan sampai seperti tepung (tepung baku), sehingga diharapkan akan terjadi coating yang stabil, kualitas semen seragam, batu tahan api bertahan lama, dan pemakaian bahan bakar yang tidak terlalu banyak karena pembakaran tidak perlu terlalu sering diubah. Proses homogenisasi yang dilakukan di blending silo menggunakan udara bertekanan sehingga terjadi pencampuran yang sempurna.2. Pembakaran (pembentukan klinker)Proses pembentukan klinker meliputi proses pemanasan awal, prekalsinasi, kalsinasi akhir, dan klinkerisasi. Proses pembentukan klinker mulai terjadi di suspension preheater (SP). Dalam suspension preheater, tepung baku mengalami pemanasan, penguapan air, dan sebagian proses kalsinasi. Setelah itu, tepung baku akan mengalami proses kalsinasi lanjutan, pembentukan mineral-mineral seperti C2S, C3S, C3A, C4AF, dan pembentukan klinker di dalam kiln.3. Pendinginan klinkerMaterial dari kiln lalu dimasukkan ke pendingin. Pendinginan dilakukan secara mendadak sehingga dihasilkan butiran amorf yang bersifat rapuh yang mudah dihancurkan atau digiling untuk mendapatkan produk semen.

2.2. Pemanasan AwalAlat yang digunakan pada proses pemanasan awal adalah Reinforced Suspension Preheater (RSP). Alat tersebut hanya digunakan pada proses kering dimana raw meal dari hasil pengeringan dan penggilingan di raw mill diumpankan ke aliran exhaust gas dari kiln. Proses di RSP diawali dengan pengumpanan raw meal ke dalam saluran gas yang berada di tingkat paling atas. Raw meal tersebut akan mengalami pemanasan oleh gas yang berasal dari siklon yang berada di bawah. Di dalam siklon, raw meal akan terpisahkan karena adanya gaya sentrifugal. Gaya ini menyebabkan raw meal akan terlempar ke dinding siklon karena memiliki massa yang lebih besar dibandingkan gas dan selanjutnya raw meal akan jatuh dan masuk ke tingkat selanjutnya.Raw meal akan tersuspensi dalam aliran gas panas sehingga akan terjadi perpindahan gas panas yang efektif. Dilihat dari perpindahan panasnya terdapat dua jenis RSP yaitu RSP co-current dan RSP counter current. RSP co-current biasanya menggunakan siklon. Material masuk ke dalam aliran gas panas di dalam ducting cyclone lalu langsung dipisahkan di dalam siklon antara material dan gas panas bebas. Biasanya digunakan lebih dari satu siklon untuk menambah efektifitas perpindahan panasnya. Pabrik-pabrik semen di Indonesia banyak menggunakan siklon tipe ini. Pada RSP counter current, material masuk dari samping atas sedangkan gas panas dari bawah. Suspensi ini akan keluar lewat atas preheater. Kelemahan dari sistem ini adalah waktu kontaknya yang rendah sehingga perpindahan panas kurang efisien.

2.2.1. PrekalsinasiPada tahap ini umpan yang telah dipanaskan dibakar pada temperatur 800-900C sehingga terjadi reaksi prekalsinasi dengan derajat kalsinasi 80-90%. Derajat kalsinasi yang besar tersebut dimaksudkan agar kiln tidak terlalu besar derajat kalsinasinya sehingga umur batu tahan api bisa lebih panjang. Derajat kalsinasi tidak boleh melebihi 90% karena material akan mudah lengket sehingga siklon akan mudah tersumbat. Keuntungan pemakaian prekalsiner adalah sebagai berikut : Kapasitas kiln dapat lebih besar dan menaikkan kapasitas existing plant. Diameter kiln lebih kecil dengan specific thermal load yang lebih rendah. Dapat menggunakan bahan bakar dengan kualitas rendah pada kalsiner. Umur batu tahan api lebih panjang. Operasi di kiln dapat lebih stabil dan mudah dikontrol.Disamping keuntungannya, pemakaian kalsiner juga memiliki kekurangan, diantaranya : Temperatur exhaust gas lebih tinggi dibandingkan preheater dengan jumlah stage yang sama. Untuk mengatasinya, pada sistem prekalsiner ditambahkan satu stage siklon lagi yaitu stage kelima. Pressure drop lebih tinggi. Diperlukan penambahan ruang prekalsiner sehingga menambah rumitnya bangunan di preheater.

2.3. Pembakaran (Kalsinasi Akhir dan Klinkerisasi)Proses kalsinasi akhir dan klinkerisasi terjadi di kiln. Kiln merupakan silinder baja yang memiliki panjang 78 m dan diameter 4,5 m. Bagian dalam dindingnya dilapisi dengan batu tahan api. Batu tahan api ini berfungsi untuk mencegah hilangnya panas pembakaran dan melindungi dinding kiln dari hot spot yang disebabkan panas berlebih yang dapat merusak kiln itu sendiri.Pada proses pembakaran di dalam kiln, material mendekati lidah api sebagai akibat dari putaran kiln dan gaya gravitasi karena kiln memiliki kemiringan sebesar 2. Pembakaran ini menyebabkan perubahan sifat kimia dari material yang terjadi secara bertahap di sepanjang kiln. Umpan masuk ke rotary kiln dengan temperatur pada kiln inlet sebesar 850-900C. Kiln terbagi menjadi 4 zona proses berdasarkan nyala api, yaitu :1. Kalsinasi lanjutan, yaitu zona untuk menguraikan senyawa karbonat yang tidak terkalsinasi di RSP.2. Transisi, yaitu zona terjadinya pembentukan fase cair untuk reaksi molekurisasi, karena reaksi molekurisasi akan lebih mudah jika dilangsungkan dalam fasa cair.3. Pembakaran, yaitu zona terjadinya pelelehan pada temperatur tinggi dan terbentuknya komponen pembentuk semen (C3S).4. Pendinginan awal, yaitu tempat klinker yang terbentuk mengalami proses pendinginan sebelum didinginkan di dalam grate cooler.

Reaksi yang terjadi di kiln merupakan reaksi lanjut. Agar reaksi dapat terjadi seperti yang diharapkan maka pembakaran perlu dipertahankan pada temperatur 1350-1450C. Pembakaran ini sangat dipengaruhi oleh panjang lidah api yang diharapkan akan membakar material dengan sempurna. Reaksi yang terjadi disajikan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Reaksi Pembentukan KlinkerTemperatur (C)Rekasi

700 - 900Dekarbonisasi Magnesium karbonat

MgCO3 MgO + CO2

Dekarbonisasi Kalsium kabonat

CaCO3 CaO + CO2

800 - 900Pembentukan 2CaOSiO2

950 - 1200Pembentukan 3CaOAl2O3

1200 - 1300Pembentukan 3CaOAl2O3 dan 4CaOAl2O3Fe2O3

1260 - 1460Pembentukan 3CaOSiO2

2.4. Pendinginan KlinkerDalam proses pendinginan, awalnya klinker didinginkan pada zona pendinginan di dalam kiln sampai temperatur berkisar 1350C. Kemudian, pendinginan dilanjutkan di dalam cooler. Terdapat beberapa macam cooler dengan prinsip operasi yang hampir sama yang dapat digunakan untuk mendinginkan klinker, antara lain :a. Rotary coolerRotary cooler merupakan drum sederhana yang berputar mengangkat klinker kemudian menjatuhkannya pada arus udara yang masuk sehingga mengakibatkan perpindahan panas antara klinker dengan udara tersebut. Jenis cooler ini hanya bisa digunakan untuk kiln yang memiliki kapasitas kecil.b. Planetary coolerPlanetary cooler terdiri dari pipa-pipa yang membentuk cincin yang dihubungkan dengan shell kiln dan berputar bersama kiln. Cooler jenis ini dapat menyebabkan masalah mekanik pada kiln juga cenderung menyulitkan aerodinamika nyala api. Untuk cooler jenis ini, sulit menyeimbangkan aliran klinker yang masuk cooler.c. Grate coolerGrate cooler terdiri dari beberapa jenis, yaitu:a. Reciprocating Grate CoolerReciprocating Grate Cooler terdiri dari rangkaian kompartemen under-grate dengan cooling fan terpisah yang memungkinkan kontrol tekanan dan volume tersendiri pada saat menaikkan udara pendingin. Pada cooler ini terdapat lebih dari satu kompartemen under-grate dan dua atau tiga seksi grate yang terpisah. Grate pertama memiliki lebar 10 ft dan panjang 35 ft, sedangkan grate kedua berukuran 12 ft x 42 ft. Tekanan under-grate pada kompartemen terakhir berkisar 600 mmH2O. Efisiensi cooler ini 65-70%.b. Air Beam CoolerAir Beam Cooler didesain dengan daya tahan tinggi dimana udara lewat secara horizontal melewati lubang-lubang ke permukaan grate untuk mengurangi penurunan kehalusan semen dan membuat aliran udara berkurang tergantung pada daya tahan bed.c. Cross Bar CoolerCross Bar Cooler terdiri dari static grate dengan transportasi klinker dipengaruhi oleh reciprocating pusher bar di atas permukaan grate. Cooler ini menggunakan pengatur aliran yang sangat bagus pada masing-masing grate yang berfungsi untuk mempertahankan aliran udara konstan melalui clinker bed tanpa memperhatikan porositas bed. Efisiensi cooler ini 75-78%.

Klinker yang keluar dari kiln harus didinginkan secara mendadak. Hal ini bertujuan untuk: Klinker yang panas akan berpengaruh negatif pada proses penggilingannya sehingga akan menghilangkan efek gypsum. Mencegah terjadinya proses reaksi balik sehingga produk yang dihasilkan berupa klinker. Agar klinker yang diperoleh bersifat amorf sehingga memudahkan dalam proses pendinginan. Panas yang terdapat di dalam klinker dapat dimanfaatkan kembali di dalam RSP dan kiln sebagai udara panas. Mencegah kerusakan alat transportasi dan clinker storage karena material dengan suhu tinggi dapat merusak peralatan. Pendinginan yang cepat akan meningkatkan kualitas klinker.

2.4.1. Kecepatan Pendinginan KlinkerKecepatan pendinginan klinker akan berpengaruh dalam penggilingan klinker. Kecepatan pendinginan klinker mempengaruhi perbandingan antara kandungan kristal dan fasa cair yang ada di dalam klinker. Jika pendinginan dilakukan secara lambat seperti pada rotary cooler, kristal dari komponen klinker akan terbentuk sekaligus sehingga sebagian fasa cair akan menjadi padat. Jika pendinginan dilakukan secara cepat seperti pada grate cooler, akan mencegah pembentukan lanjut dari kristal tersebut.Pendinginan klinker akan mempengaruhi beberapa hal berikut ini : Kekuatan semenPendinginan klinker secara lambat akan menghasilkan klinker dengan ukuran kristal 60 mikron, sedangkan batas yang ditolerir adalah 5-8 mikron. Ukuran kristal yang besar akan mempengaruhi kekuatan semen karena hidrasi kristal yang besar lebih lambat. Grindability klinkerPendinginan secara mendadak membuat ukuran kristal semakin kecil sehingga pada proses penggilingan klinker tidak membutuhkan banyak tenaga. Kekuatan terhadap sulfatPendinginan klinker dengan cepat akan meningkatkan ketahanan semen terhadap sulfat karena kandungan C3A yang berhubungan dengan ketahanan semen portland terhadap serangan sulfat cenderung ada pada keadaan glassy-state yang dihasilkan oleh pendinginan mendadak.

2.4.2. Spesifikasi dan Cara Kerja AlatSpesifikasi cooler yang digunakan di PT Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk. disajikan dalam Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Spesifikasi coolerKarakteristikDasar perancangan

Tiper coolerGrate, tipe reciprocating

Kapasitas cooler (ton/hari)3800

Temperatur klinker masuk cooler (C)1100

Temperatur ambient (C)30

Dimensi gratePanjang 31,5 m dan lebar 3,92 m

Bagian-bagian utama grate cooler antara lain: CasingLining casing bar cooler terbuat dari konstruksi baja dan langit-langit yang diperkuat dengan beam. Plate untuk dinding dilapisi dengan isolasi dan bata tahan api untuk mengurangi hilang panas karena konveksi dan radiasi. Keadaan bagian dalam cooler dapat dilihat melalui inspection hole yang terdapat di atas dan samping cooler. Cooling GrateGrate cooler memiliki lubang pendingin dan terdiri dari beberapa baris grate plate yang disusun sejajar dengan kemiringan 10. Grate plate terdiri dari stationary grate dan movable grate yang disusun secara longitudinal terhadap arah cooler. Stationary grate dipasang pada support bucket plate dan centre support yang dihubungkan ke centre beam. Stationary grate plate bentuknya tidak sama sehingga tidak dapat ditukar pasangannya. Movable grate dipasang pada support frame dan dihubungkan ke mixing frame. Hydraulic DriveMovable frame digerakkan oleh cylinder hydraulic pump yang dihubungkan dengan movable grate. Bukaan pada dinding cooler bagian bawah digunakan untuk pergerakan peralatan ini. Hydraulic drive dilengkapi dengan partition plate sebagai sealing. Carrying AxleDidukung dengan dua buah internal roller dan sebuah guide roller yang mempunyai flange guide untuk mengarahkan gerakan movable frame. Hammer BreakerTerdiri dari breaker rotor dan wear lining yang ditumpu dengan dua buah bearing housing. Pelumasan pada bearing diberikan secara otomatis menggunakan grease pump. Breaker rotor digerakkan dengan motor listrik yang dihubungkan V-belt. Hammer dipasang pada rotor disc, sedangkan casing rotor dapat diangkat dengan holt untuk mempermudah perbaikan. HopperDigunakan untuk menangkap debu yang lolos dari lubang grate plate. Pengeluaran dari hopper diatur oleh double tiping valve.

Drage Chain ConveyorDigunakan untuk membawa butir debu material yang lolos dan tertampung di dalam hopper.Grate cooler pada plant 10 memiliki 7 kompartemen. Kompartemen paling panjang terletak paling dekat dengan tempat klinker masuk. Hal ini bertujuan agar pendinginan berlangsung efektif dan optimal karena pada kompartemen pertama temperatur material masih sangat tinggi. Material jatuh pada kompartemen pertama kemudian grate akan bergerak sambil membawa material sampai ke kompartemen terakhir. Pada kompartemen terakhir, dari bawah grate (under-grate) terdapat semacam pipa yang mengalirkan udara bertekanan dari fan cooler. Kecepatan grate pada kompartemen pertama lebih rendah dibandingkan kompartemen-kompartemen berikutnya sehingga tidak terjadi penumpukan material sebelum masuk ke clinker breaker.Bagian dalam cooler terbagi menjadi dua bagian utama, sebelah atas grate (over-grate) yang merupakan tempat material yang didinginkan akan ditempatkan dan daerah bawah grate (under-grate) yang merupakan tempat udara bertekanan tinggi berasal. Kedua bagian tersebut dipisahkan dengan grateline. Grateline adalah suatu papan yang terbentuk dari lempengan-lempengan yang saling bertumpuk. Udara bertekanan diperoleh dari fan-fan yang terletak di luar konstruksi cooler. Penyediaan udara bertekanan ini dialirkan melalui pipa yang dihubungkan ke under-grate. Di samping cooler disediakan pintu untuk masuk ke dalam cooler, baik untuk daerah over-grate maupun under-grate. Pada fuller reciprocating grate cooler, udara bertekanan ditiupkan ke ruangan kosong di bawah grate cooler lalu udara itu akan naik ke atas untuk mendinginkan material. Udara bertekanan tersebut disalurkan ke sebuah pipa di sepanjang under-grate yang akan meniupkan udara bertekanan tadi secara langsung. Sistem ini lebih efektif karena udara yang ditiupkan dapat mendinginkan material secara lebih meerata.Di sepanjang under-grate dipasang sensor untuk memonitor tekanan di under-grate yang disebabkan oleh udara yang ditiupkan fan. Hasil pembacaan sensor ini kemudian akan dikirimkan ke Central Control Room yang akan membandingkannya dengan set point yang telah ditentukan. Jika tekanan di under-grate melebihi set point berarti terjadi penumpukan material di grate sehingga kecepatan grate perlu ditambah. Di akhir grate dipasang clinker breaker yang berguna untuk memperkecil ukuran klinker sebelum masuk ke finish mill atau clinker silo. Udara panas yang dihasilkan oleh peniupan material oleh udara bertekanan ini akan dialirkan ke Reinforced Suspension Preheater dan kiln sehingga akan menghemat energi. Udara panas yang dihasilkan cooler dibagi menjadi tiga aliran, yaitu :1. Secondary air, merupakan udara panas yang kembali lagi ke kiln yang digunakan sebagai penyedia udara panas untuk pembakaran di kiln.2. Tertiary air, merupakan udara sisa yang menjadi penyedia udara panas untuk pembakaran di Reinforced Suspension Preheater.3. Exhaust air, merupakan udara buang yang dipisahkan debunya di Electrostatic Precipitator (EP) dan dibuang ke lingkungan. Debu dari electrostatic precipitator akan ditransportasikan menggunakan screw conveyor kemudian diangkut menuju clinker silo menggunakan apron conveyor.

BAB IIIMETODOLOGI PERHITUNGAN TUGAS KHUSUS

3.1. Cara Memperoleh DataData-data yang diperlukan untuk menghitung neraca massa dan neraca energi dari SP, kiln, dan cooler serta perhitungan efisiensi siklon, heat loss di kiln, dan efisiensi pendinginan terdiri dari data utama dan data tambahan.1. Data UtamaData utama diperoleh dari catatan harian operator Central Control Room (CCR) dan Quality Control (QC) plant 10 untuk kondisi operasi pada tanggal 10 Juli 2014. Data yang didapatkan diantara lain: Komposisi dan laju alir umpan SP Laju alir umpan dan komposisi batu bara di SP dan kiln Temperatur klinker masuk dan keluar cooler Temperatur udara sekunder, tersier, dan buang Laju alir udara cooler, primer, pendorong batu bara, nose ring, dan udara buang % kalsinasi di SP Temperatur, tekanan, dan kelembaban udara luar2. Data TambahanData tambahan diperoleh dari literatur dan pustaka yang digunakan untuk membantu proses perhitungan. Data tersebut diantara lain, sebagai berikut (Perry, 1999 dan Peray 1979): Berat molekul senyawa Panas spesifik (Cp) klinker dan udara Humidity udara

3.2. Cara Mengolah DataData yang diperoleh digunakan untuk menghitung neraca massa, neraca panas, efisiensi siklon, heat loss , dan efisiensi pendinginan. Dengan menghitung efisiensi siklon maka dapat diketahui efektivitas pemisahan partikel berdasarkan ukurannya. Penghitungan heat loss digunakan untuk mengetahui seberapa banyak panas yang tidak terhitung (perbedaan antara panas masuk dan keluar). Dengan mengetahui efisiensi cooler yang digunakan maka dapat diketahui juga berapa banyak panas yang digunakan kembali untuk membantu berlangsungnya proses pembakaran.

3.2.1. Perhitungan Neraca Massa

Laju massa masuk sistem = Laju massa keluar sistem + akumulasiSistem neraca massa secara umum adalah sebagai berikut.

Berikut adalah komponen-komponen yang perlu diperhitungkan dalam penyusunan neraca massa SP:

Gambar 3.1 Neraca massa SP

Aliran 1: Umpan SPAliran 2: Udara pembawa umpanAliran 3: Bahan bakar SPAliran 4: Udara pendorong bahan bakarAliran 5: Udara primary fanAliran 6: Udara tersierAliran 7: Gas buang SPAliran 8: Dust returnAliran 9: Gas buang kilnAliran 10: Umpan kiln

Berikut adalah komponen-komponen neraca massa pada unit rotary kiln:

Gambar 3.2 Neraca massa kiln

Aliran 9: Gas buang kilnAliran 10: Umpan kilnAliran 11: Bahan bakar kilnAliran 12: Udara pendorong bahan bakar kilnAliran 13: Udara sekunderAliran 14: Udara primary fan kilnAliran 15: Udara nose ringAliran 16: Umpan cooler

Berikut adalah komponen-komponen neraca massa pada unit cooler:

Gambar 3.3 Neraca massa coolerAliran 6: Udara tersierAliran 13: Udara sekunderAliran 16: Umpan coolerAliran 17: Udara pendinginAliran 18: Udara cooler menuju EPAliran 19: Debu terbuangAliran 20: Klinker

3.2.2. Perhitungan Neraca Energi

Energi masuk sistem = Energi yang digunakan + Energi yang ditransfer ke lingkungan + AkumulasiSecara umum, sistem neraca energi adalah sebagai berikut:

Berikut adalah komponen neraca panas pada sistem SP:

Gambar 3.4 Neraca panas SP

Aliran 1: Panas yang dibawa tepung bakuAliran 2: Panas sensibel air dalam umpanAliran 3: Panas yang dibawa batubaraAliran 4: Panas sensibel air dalam batubaraAliran 5: Panas udara gas buang kilnAliran 6: Panas dari udara tersierAliran 7: Panas udara pendorong batubaraAliran 8: Panas dari udara pembawa umpan SPAliran 9: Panas disosiasi MgCO3 dan CaCO3Aliran 10: Panas penguapan air dalam batubaraAliran 11: Panas yang dibawa produk keluar SPAliran 12: Panas sensibel dust returnAliran 13: Panas yang hilang karena radiasi dan konveksiAliran 14: Panas yang hilang dari SP

Berikut adalah komponen-komponen neraca panas di sistem rotary kiln:

Gambar 3.5 Neraca panas kiln

Aliran 1: Panas sensibel umpan kilnAliran 2: Panas yang dibawa batubaraAliran 3: Panas udara pendorong batubaraAliran 4: Panas dari udara primerAliran 5: Panas pembakaran batubaraAliran 6: Panas sensibel air dalam batubaraAliran 7: Panas udara sekunderAliran 8: Panas gas buang kilnAliran 9: Panas yang dibawa klinkerAliran 10: Panas reaksi pembentukan klinkerAliran 11: Panas reaksi disosiasi MgCO3 dan CaCO3Aliran 12: Panas penguapan air dalam batubaraAliran 13: Panas yang hilang karena konveksi

Berikut adalah komponen-komponen neraca panas pada sistem cooler:

Gambar 3.6 Neraca panas cooler

Aliran 1: Panas yang dibawa klinkerAliran 2: Panas yang dibawa debuAliran 3: Panas udara tersierAliran 4: Panas udara sekunderAliran 5: Panas yang dibawa udara pendinginAliran 6: Panas yang dibawa klinker dingin

3.2.3. Perhitungan Efisiensi SiklonEfisiensi siklon menandakan efektivitas pemisahan partikel berdasarkan ukurannya. Semakin efisien siklon yang digunakan, maka akan semakin sedikit debu yang ikut terbawa dengan keluaran SP. Keluaran SP yang diinginkan diharapkan tidak mengandung debu, maka debu tersebut dipisahkan dengan menggunakan siklon sehingga debu akan terbawa bersama gas panas menuju ke Dust collector. Langkah-langkah untuk menghitung efisiensi siklon adalah sebagai berikut:1. Menghitung jumlah perputaran dalam siklon

2. Perhitungan waktu yang dihabiskan gas selama spiraling descent

3. Perhitungan kecepatan drift partikel pada arah radial

4. Perhitungan dp dan dpc

5. Perhitungan collection efficiency dan overall efficiency

6. Perhitungan efisiensi overall

3.2.4. Perhitungan Heat LossHeat loss menandakan banyaknya panas yang tidak terhitung. Hal ini ditandai dengan adanya perbedaan antara panas masukan dengan panas keluaran. Berikut adalah rumus dari %heat loss:

3.2.5. Perhitungan Efisiensi CoolerEfisiensi cooler merupakan perbandingan besarnya panas yang dapat dimanfaatkan kembali untuk unit sebelumnya atau unit lain, terhadap panas total yang masuk cooler.Berikut adalah rumus dari efisiensi cooler:

BAB IVHASIL TUGAS KHUSUS

Hasil dari perhitungan neraca massa dan neraca energi dari unit Suspension Preheater (SP), kiln, dan cooler dapat dilihat pada tabel 4.1, tabel 4.2, tabel 4.3, tabel 4.4, tabel 4.5, tabel 4.6, dan tabel 4.7. Detail perhitungan dapat dilihat pada lampiran B.

Tabel 4.1 Neraca massa SPAliranInput (kg/jam)Output (kg/jam)

Umpan bahan baku SP286000

Umpan batubara SP16460

Udara primary fan 290,011

Udara pendorong batubara3.828,141

Udara pembawa umpan11.563,307

Udara tersier159.373,919

Gas buang kiln102.945,571

Gas buang SP373.615,690

Umpan kiln176.782,119

Dust return22.319,430

Total583.600,950572.717,239

% massa hilang1,865%

Efisiensi siklon80,92%

Tabel 4.2 Neraca massa kilnAliranInput (kg/jam)

Umpan bahan baku kiln176.782,119

Umpan batubara kiln10.800,000

Udara primary fan10.440,386


Udara nose ring6.114,586

Udara sekunder69.611,136


Umpan cooler167.634,265

Total277.576,368270.579,836

%massa hilang2,521%

Tabel 4.3 Tabel massa di coolerAliranInput (kg/jam)Output (kg/jam)


Udara pendingin388.847,533


Udara tersier159.373,919

Udara cooler ke EP159.862,477

Debu terbuang4,207

Clinker167.630,058

Total556.481,798556.481,798

% massa hilang0%

Tabel 4.4 Neraca massa total sistem AliranInput (kg/jam)Output (kg/jam)

Umpan bahan baku SP286.000,000


Udara primary fan SP290,011

Udara pendorong batubara SP3.828,141

Udara pembawa umpan11.563,307

Umpana batubara kiln10.800,000

Udara primary fan kiln10.440,386

Udara pendorong batubara kiln3.828,141


Udara pendingin388.847,533

Gas buang SP373.615,690

Dust return22.319,430

Udara cooler ke EP159.862,477

Debu terbuang4,207

Clinker167.630,058

Total741.312,106723.431862

% masa hilang2,412%

Tabel 4.5 Tabel neraca energi SPAliranInput (kkal/kg clinker)AliranOutput (kkal/ kg clinker)

ProdukHilang

Panas yang dibawa bahan baku23,003Panas gas buang SP169,801

Panas sensibel air dalam bahan baku0,012Panas penguapan air5,544

Panas yang dibawa batubara526,391Panas disosiasi MgCO3 dan CaCO3338,957

Panas sensibel air batubara0,407Panas sensibel dust return13,754

Panas gas buang kiln135,808Panas karena radiasi dan konveksi12,837

Panas dari udara tersier195,683Panas yang dibawa produk SP350,032

Panas udara pendorong bahan baku0,245

Panas udara pembawa umpan SP1,149

Total882,698Total878,088

Panas yang tak terhitung4,609 kkal/kg clinker

Total panas yang hilang17,446 kkal/kg clinker

% heat loss1,976%

Tabel 4.6 Tabel neraca energi kilnAliranInput (kkal/kg clinker)AliranOutput (kkal/ kg clinker)

ProdukHilang

Panas sensibel kiln169,801Panas yang dibawa clinker321,310

Panas yang dibawa batubara0,885Panas gas buang kiln135,808

Panas udara pembawa batubara0,285Panas disosiasi MgCO3 dan CaCO313,858

Panas dari udara sekunder78,340Panas reaksi pembentukkan clinker129,812

Panas dari udara primer0,700Panas penguapan air dalam batubara3,709

Panas dari pembakaran batubara363,694Panas dari konveksi dan radiasi21,180

Panas sensibel air dalam batubara0,285




% heat loss4,995%

Tabel 4.7 Tabel neraca energi coolerAliranInput (kkal/kg clinker)AliranOutput (kkal/ kg clinker)

ProdukHilang

Panas yang dibawa clinker321,310

Panas udara masuk EP0,001

Panas yang dibawa udara pendingin2,714Panas udara sekunder78,340

Panasa udara tersier195,683

Panas debu keluar cooler0,001

Panas clinker dingin12,880




% heat loss11,456%

Efisiensi cooler83,866%

BAB VPEMBAHASAN

Dari hasil perhitungan neraca massa dan neraca energi dari unit suspension preheater, kiln, dan cooler maka didapatkan hasil sebagai berikut:1. Efisiensi siklon: 80,920%2. % massa hilang SP: 1,865%3. % heat loss SP: 1,976%4. % massa hilang kiln: 2,521%5. % heat loss kiln: 4,995%6. % massa hilang cooler: 0%7. % heat loss cooler: 11,456%8. Efisiensi cooler: 83,866%Dari perhitungan neraca massa diketahui terdapat massa yang hilang yaitu sebesar 1,865% pada unit SP dan 2,521% pada unit kiln. Hilangnya massa ini dapat disebabkan oleh adanya kebocoran pada beberapa alat seperti pada vibrating screen yang merupakan alat untuk menyaring ukuran batubara. Pada alat tersebut getaran yang terjadi dapat menyebabkan adanya batubara yang terlempar keluar, hal tersebut dapat mengurangi massa dari umpan sistem. Unit lain yang memiliki kemungkinan untuk terjadi kebocoran adalah dust colector. Pada unit dust colector terdapat kantong-kantong penyaring yang berfungsi untuk menangkap debu-debu yang keluar. Namun seringkali terjadi kebocoran pada kantong tersebut yang menyebabkan debu tidak tersaring dan kemudian keluar bersama gas buangan yang dikeluarkan melalui cerobong asap. Masalah-masalah tersebut dapat diminimalisisasi dengan memberikan penutup pada alat-alat yang memiliki kemungkinan melemparkan bahan. Selain itu maintenance secara rutin perlu dilakukan untuk mendeteksi kebocoran pada kantong-kantong penyaring. Pada unit SP terdapat siklon yang berfungsi untuk memisahkan material yang akan masuk ke kiln dari debu-debu (material yang terlalu halus) yang kemudian dialihkan ke dust collector. Besarnya efisiensi siklon pada plant 10 yang didapat adalah 80,920%, hal ini membuktikan bahwa siklon masih mampu bekerja dengan cukup efektif dalam memisahkan debu dengan material. Siklon pada plant 10 masih bekerja dengan baik dan belum memerlukan peremajaan.Dari perhitungan neraca panas didapatkan data % heat loss dari setiap unit. % heat loss dari unit SP adalah sebesar 1,976%, dari unit kiln 4,995%, dan unit cooler 11,456%. Heat loss menandakan adanya panas yang hilang ke lingkungan. Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor seperti:1. Adanya kontak material dengan udara luar yang menyebabkan terjadinya perpindahan panas2. Terjadi peristiwa perpindahan panas seperti konduksi dan konveksi yang menyebabkan panas berpindah ke udara3. Kurang bagusnya kualitas batu bata tahan api pada unit kiln sehingga ada kebocoran panas pada unit tersebutDari perhitungan, didapatkan efisiensi unit cooler sebesar 83,866%. Angka ini menunjukkan adanya 16,144% panas yang tidak terpakai. Terdapat beberapa penyebab timbulnya panas tidak terpakai tersebut yaitu; adanya perpindahan panas dari cooler ke udara, terbawanya sebagian panas ke dalam debu, adanya kebocoran pada alat, dan umur alat. Masalah tersebut dapat dikurangi dengan memasangkan insulator pada dinding cooler sehingga perpindahan panas dari dinding ke udara dapat diminimalisasi. Maintenance secara rutin pun harus sering dilakukan sehingga kebocoran atau kerusakan pada alat dapat segra terdeteksi dan teratasi.Pada unit cooler terdapat alat pendukung berupa fan yang berada di bawah unit cooler yang berfungsi meniupkan udara pendingin. Pada fan tersebut seringkali terjadi masalah yaitu adanya material yang tersangkut sehingga menyumbat perputaran fan. Masalah tersebut berakibat pada menurunnya efisiensi kerja pendinginan. Maka dari itu, sebaiknya proses maintenance dilakukan pada unit cooler itu sendiri dan juga unit pendukungnya yaitu fan.

BAB VIKESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan perhitungan neraca, maka dapat disimpulkan bahwa:1. Efisiensi siklon: 80,920%2. % massa hilang SP: 1,865%3. % heat loss SP: 1,976%4. % massa hilang kiln: 2,521%5. % heat loss kiln: 4,995%6. % massa hilang cooler: 0%7. % heat loss cooler: 11,456%8. Efisiensi cooler: 83,866%Hasil tersebut sudah cukup baik mengingat tidak terlalu banyak massa dan panas yang hilang ke udara sehingga alat-alat yag beroperasi dapat dikatakan sudah efisien. Dari kesimpulan tersebut dapat diberikan saran-saran sebagai berikut:1. Melakukan pemeriksaan dan peninjauan secara berkala pada unit SP, kiln, dan cooler mengingat ketiga unit tersebut merupakan inti dari proses pembuatan semen. Peninjauan secara berkala ini bertujuan untuk mencegah kerusakan seperti kebocoran alat sehingga dapat segera diperbaiki. Selain itu, tindakan ini juga berfungsi untuk mencegah terjadi kerusakan yang parah pada alat.2. Memeriksa bata tahan api pada unit kiln sehingga bila kualitas bata sudah kurang bagus, bata dapat segera diganti sehingga meminimalisir panas yang hilang ke udara.3. Pemasangan insulator pada unit SP dan cooler sehingga panas yang hilang ke udara dapat dikurangi.

DAFTAR PUSTAKA

Peray, K.E. 1979. Cement Manufactures Handbook. New York: Chemical Publishing Co, Inc.

Perry, R. H. 1999. Perry's Chemical Engineer's Handbook. New York: McGraw-Hill.

LAMPIRAN ADATA PENGAMATAN

Data pengamatan diperoleh dari Central Control Room Plant 10 departemen proses dan Process Control dari departemen Quality Control pada tanggal 10 Juli 2014.Tabel A.1 Tabel data pengamatanLaju umpan SP286000 kg/jam

Clinker rasio1,73%

% kalsinasi awal92%

Laju umpan batubara SP16460 kg/jam

Kapasitas primary fan SP250 m3/jam

Kapasitas udara pembawa umpan SP9968 m3/jam

Kapasitas udara pembawa batubara SP55 m3/jam

Laju umpan batubara kiln11100 kg/jam

Kapasitas udara primary fan kiln150 m3/jam

Kapasitas udara nosering5271 m3/jam

Kapasitas udara pembawa batubara kiln55 m3/jam

Kadar O2 gas buang kiln2,61 %

Kadar O2 gas buang SP1,50 %

Dust emmisionKurang dari 80 mg/m3

Temperatur umpan SP90C

Temperatur umpan batubara SP41,47 C

NHV batubara5366 kkal/kg

Temperatur udara tersier850C

Temperatur udara pendorong bahan baku30 C

Temperatur udara pembawa umpan SP100C

Temperatur gas buang SP427,77 C

Temperatur produk keluar SP808,885 C

Temperatur dust return808,885 C

Temperatur umpan batubara kiln39C

Temperatur udara sekunder1100 C

Temperatur clinker keluar115C

LAMPIRAN BPERHITUNGAN NERACA MASSA

B.1. Neraca Massa

Gambar B.1 Sistem Neraca Massa Sistem Kiln Plant 10

Tabel B.1 menjelaskan tentang keterangan gambar B.1.

Tabel B.1 Keterangan Aliran ProsesNo.Aliran ProsesNo.Aliran Proses

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.SP FeedBahan Bakar (batubara) SPUdara Pembawa UmpanUdara Primary Fan SPUdara Pendorong Batubara SPUdara TersierGas Buang KilnDust returnGas buang SPKiln Feed11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.Udara pendorong batubara kilnUdara primary fan kilnUdara nose ringUdara sekunderBatubara kilnCooler feedUdara pendinginUdara cooler menuju EPDebu terbuangKlinker

Asumsi dalam perhitungan :1. Komposisi udara kering terdiri dari 21 % O2 dan 79 % N2.2. Temperatur udara masuk sebesar 30oC dengan kelembaban 80 %.3. Gas bersifat ideal (gas ideal).4. Kondisi aliran massa tunak.5. Proses pembakaran sempurna, tidak ada sisa bahan bakar yang tidak terbakar, seluruh abu yang terkandung dalam bahan bakar menjadi komponen klinker. Data-data yang digunakan merupakan data-data dari CCR dan QC pada tanggal 10 Juli 2014.

1. Umpan masuk SP (CCR Plant 10 PT. ITP)= 286.000 kg/jamKandungan H2O dalam SP feed (CCR Plant 10 PT. ITP)= 1 % Berat H2O dalam SP feed= 0,01 x 286.000 kg= 2860 kg/jam Umpan SP kering yaitu = umpan masuk SP kandungan H2O di SP feed= 286.000 kg/jam 2860 kg/jam= 283140 kg/jamTabel B.2 Komposisi Umpan Masuk Suspension PreheaterKomponenKomposisi (% berat)

SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOIL13,833,712,0643,670,6636,07

Total100,00

(Quality Control Departement (QCD)Plant 10 PT. ITP)

CaO dan MgO terdapat dalam bentuk CaCO3 dan MgCO3, Reaksi yang terjadi :

I. CaCO3CaO + CO2% CaO= 43,67

% CaCO3=

= = 77,98 %

II.MgCO3MgO + CO2

% MgCO3=

= = 1,386 %

Komposisi umpan SP berubah tanpa IL tidak diikutsertakan :Tabel B.3 Komposisi umpan SP tanpa ILKomponenKomposisi (% berat)

SiO2Al2O3Fe2O3CaCO3MgCO313,833,712,0677,981,386

Total98,966

SiO2= = 13,97 %

Al2O3= = 3,74 %

Fe2O3= = 2,08 %

CaCO3= = 78,79 %

MgCO3= = 1,40 %

Tabel B.4 Komposisi dan Berat Umpan SP Feed Yang Bereaksi Tanpa ILKomponenKomposisi (% berat)Laju Alir (kg/jam)

SiO2Al2O3Fe2O3CaCO3MgCO3 13,973,752,08 78,801,4039554,65810617,755889,312223114,323963,96

Total100283140

2. Dust return Rasio ideal SP Feed terhadap klinker = 1,73% Ignition lost SP feed = 36,07% Clinker yang terbentuk= = 165317,9191 kg/jam Clinker teoritis = 286000 x (1 0,3607) = 182839,8 kg/jam Dust Return= = 9,5831 % Laju dust return= = = 27133,58934 kg/jam Komposisi dari dust return : SiO2: 13,97 % x 27133,58934 kg/jam= 3790,562431 kg/jamAl2O3: 3,75 % x 27133,58934 kg/jam= 1017,5096 kg/jamFe2O3: 2,08 % x 27133,58934 kg/jam= 564,3787 kg/jamCaCO3: 78,80 % x 27133,58934 kg/jam= 21381,2684 kg/jamMgCO3: 1,40 % x 27133,58934 kg/jam= 378,8703 kg/jam

Tabel A.5 Komposisi Dust ReturnKomponenKomposisi (% berat)Laju alir (kg/jam)


Total10027133,58934

SP Feed menjadi ClinkerSiO2: 39554,658 kg/jam - 3790,562431 kg/jam = 35764,09557 kg/jamAl2O3: 10617,75 kg/jam - 1017,5096 kg/jam = 9600,2404 kg/jamFe2O3: 5889,312 kg/jam- 564,3787 kg/jam = 5324,9333 kg/jamCaCO3: 223114,32 kg/jam - 21381,2684 kg/jam = 201733,0516 kg/jamMgCO3: 3963,96 kg/jam 378,8703 kg/jam = 3585,0897 kg/jam

Tabel B.6 Komposisi SP Feed yang Menjadi ClinkerKomponenKomposisi (% berat)Laju Alir (kg/jam)


Total100256005,4106

Reaksi kalsinasi di SP berlangsung dengan derajat kalsinasi 92 %. (CCR Plant 10 PT ITP).Reaksi I : CaCO3 CaO + CO2CaCO3 yang terkalsinasi = 0,92 x Berat CaCO3 dalam umpan= 0,92 x 201733,0516 kg/jam= 185594,4075 kg/jam

CaO yang terbentuk =

= = 103932,8682 kg/jam

CO2 yang terbentuk =

= = 81661,5393 kg/jamCaCO3 sisa = Berat CaCO3 berat CaO yang bereaksi= 201733,0516 kg/jam 185594,4075 kg/jam= 16138,6441 kg/jamReaksi II : MgCO3 MgO + CO2MgCO3 yang terkalsinasi = 0,92 x Berat MgCO3 dalam umpan = 0,92 x 3583,0897 kg/jam = 3296,442524 kg/jam

MgO yang terbentuk = x massa MgCO3 yang terkalsinasi

== 1569,734535 kg/jam

CO2 yang terbentuk = x massa MgCO3 yang terkalsinasi

= = 1726,70799 kg/jamMgCO3 sisa = Berat MgCO3 berat MgO yang bereaksi= 3583,0897 kg/jam - 3296,442524 kg/jam= 286,647176 kg/jamKomposisi SP feed setelah mengalami kalsinasi awal di dalam Suspension Preheater dapat dilihat pada tabel B.7.Tabel B.7Aliran SP feed Setelah Kalsinasi Awal di SPKomponenLaju alir (kg/jam)

SiO235764,09557

Al2O39600,2404

Fe2O35324,9333

CaCO316138,6441

MgCO3286,647176

CaO103932,8682

MgO1569,734535

CO283388,24729

TOTAL256005,4106

3. Bahan Bakar Suspension Preheater Batu bara (Coal) Umpan batu bara masuk SP (CCR Plant 10 PT ITP)= 16460kg/jam Kandungan air = 10,70 % (QCD PT ITP)= 10,70 % x 16460 kg/jam = 1761,22kg/jam Umpan batu bara kering = 16460 kg/jam 1761,22 kg/jam= 14698,78 kg/jam

Tabel B.8 Komposisi Umpan Batu bara SPKomponen% beratLaju alir (kg/jam)

C69,6510237,7

H5,00734,94

O18,332694,29

N1,05154,34

S0,4769,08

Ash5,5808,43

TOTAL100,0014698,78

Reaksi pembakaran batubara di SP :

1.C + O2 CO2Jumlah C yang bereaksi = 10237,7 kg/jam

CO2yangterbentuk=

O2yangdiperlukan: 2. S + O2 SO2Jumlah S yang bereaksi = 69,08 kg/jam= 138,16 kg/jam

O2 yang diperlukan == 69,08 kg/jam

3.H2O(l) H2O(g)H2O yang terbentuk = kandungan air = 1761,22 kg/jam

4.H2 + H2O(g)Jumlah H yang bereaksi = 734,94 kg/jam

H2Oyangterbentuk =

O2yangdiperlukan=5. N + O2 NO2Jumlah N yang bereaksi = 54,34 kg/jam

NO2 yang terbentuk =

O2 yang diperlukan = 6. 2O O2Jumlah O yang bereaksi = 2694,29 kg/jamO2 yang terdapat dalam batubara = 2694,29 kg/jam

Kebutuhan O2 teoritis di SP : = (27300,53+69,098+5879,52+352,78)kg/jam 2694,29 kg/jam= 30907,62 kg/jam

Data udara ambien PT ITP plant CirebonTemperatur = 30 CKelembaban= 80 %Tekanan= 1 atmDari psychometric chart (Perry, gambar 3-4), diperoleh :Humiditas= 0,022 kg H2O/kg udara keringUdara kering terdiri dari 21% O2 dan 79% N2Berat molekul udara= (0,21 x 32) + (0,79 x 28) = 28,84 kg/kmolDensitas udara ()= Udara kering= Komposisi udara terdiri dari :H2O= 1 0,979 = 0,022 kg/jamO2= N2= Misal :udara tersier= A kg/jamUdara kering= H2O= A 0,978 A = 0,022 A kg/jamO2= N2=

Udara yang digunakan untuk SP adalah :1. Udara Primary Fan SPKapasitas= 250 m3/jamLaju udara= 250 m3/jam x 1,16 kg/m3= 290,011 kg/jamUdara kering= Laju H2O= 290,011 283,768 = 6,243 kg/jamLaju O2= Laju N2= 2. Udara Pembawa UmpanKapasitas= 9968 m3/jamLaju udara= 9968 m3/jam x 1,16 kg/m3= 11563,31 kg/jamUdara kering= Laju H2O= 11563,31 11314,39 = 248,917 kg/jamLaju O2= Laju N2= 3. Udara Pembawa Batubara SPKapasitas= 55 m3/jamLaju udara= 55 m3/jam x 1,16 kg/m3= 3828,141 kg/jamUdara kering= Laju H2O= 3828,141 3745,735 = 82,406 kg/jamLaju O2= Laju N2=

Tabel B.9, B.10, dan B.11 menjelaskan tentang komposisi dan laju massa udara yang digunakan di SP.

Tabel B.9 Komposisi dan Laju Massa Udara Pembawa Umpan (Aliran 3)KomponenKomposisi (%berat)Laju massa (kg/jam)

H2O0,022248,917

O20,2282636,363

N20,7508678,028

Total111563,30741

Tabel B.10 Komposisi dan Laju Massa Udara Primary Fan SP (Aliran 4)KomponenKomposisi (%berat)Laju massa (kg/jam)

H2O0,0226,243

O20,22866,121

N20,750217,647

Total1290,011

Tabel B.11 Komposisi dan Laju Massa Udara Pembawa Batubara SP (Aliran 5)KomponenKomposisi (%berat)Laju massa (kg/jam)

H2O0,02282,406

O20,228872,793

N20,7502872,943

Total13828,141

Untuk menghitung neraca massa di SP, maka harus diketahui terlebih dahulu jumlah dan komposisi gas buang kiln (aliran 7). Untuk itu, perhitungan neraca massa di SP dilanjutkan setelah perhitungan neraca massa kiln.4. Neraca Massa Material di KilnTabel B.12 berisi komposisi dan laju massa kiln feed (SP feed yang menjadi klinker ditambah dengan ash batubara SP).Tabel B.1.7 Komposisi abu batu bara SPKomponenKomposisi (% berat)

SiO232,78

Al2O317,84

Fe2O34,00

CaO31,72

MgO0,37

SO35,38

IL8,09

Total100,63

(sumber : QC Plant 10 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk. Juni 2013)Karena komponen IL tidak ikut bereaksi, maka dicari komposisi baru yaitu :SiO2= = 35,42%Al2O3= = 19,28%Fe2O3= = 4,32%CaO= = 34,28%MgO= = 0,4%SO3= = 6,30%

Jadi massa abu batu bara SP :SiO2= 35,42% x 808,43 = 286,37 kg/hAl2O3= 19,28% x 808,43 = 155,85 kg/hFe2O3= 4,32% x 808,43 = 34,94 kg/hCaO= 34,28% x 808,43 = 277,11 kg/hMgO= 0,4% x 808,43 = 3,23 kg/hSO3= 6,30% x 808,43 = 50,93 kg/h

Tabel B.1.8 Komposisi abu batu bara SPKomponenBerat (kg/h)

SiO2286,37

Al2O3155,85

Fe2O334,94

CaO277,11

MgO3,23

SO350,93

Total808,43

Tabel B.12 Komposisi dan Laju Massa Kiln FeedKomponenKomposisi (%berat)Laju massa (kg/jam)

SiO20,20836050,47

Al2O30,0569756,09

Fe2O30,0315359,87

CaCO30,09316138,64

MgCO30,002286,6472

CaO0,601104209,98

MgO0,0091572,96

Total1173374,66

Reaksi yang terjadi di kiln adalah reaksi kalsinasi lanjutan :Reaksi I :

CaCO3 CaO + CO2 CaCO3 yang bereaksi = 16138,64 kg/jam

CaO yang terbentuk =

= = 9037,6384 kg/jam

CO2 yang terbentuk = = 7101,0016 kg/jamReaksi II :

MgCO3 MgO + CO2 MgCO3 yang bereaksi = 286,6472 kg/jam

MgO yang terbentuk =

= = 136,4987 kg/jam


= = 150,149 kg/jam

Umpan Batu Bara dalam Rotary Kiln Jumlah batu bara masuk Rotary Kiln = 11100 kg/jam (CCR Plant 10 PT Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk)Kandungan air = 10,70 % x 11100 kg/jam = 1187,7 kg/jamUmpan batu bara kering = 11100 kg/jam 1187,7 kg/jam = 9912,3 kg/jam

Tabel B.13 Komposisi dan Laju Massa Umpan Batubara KilnKomponenKomposisi (% berat)laju alir (kg/jam)

C69,656903,92

H5,00495,62

O18,331816,93

N1,05104,08

S0,4746,59

Ash5,5545,18

Total100,009912,3

(QCD Plant 10 PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk, 2007)

Reaksi pembakaran batubara di kiln :1) C + 0,5 O2 CODi dalam Kiln tidak dihasilkan CO ( kadar CO = 0 %)2) C + O2 CO2C yang bereaksi = 6903,92 kg/jam

O2 yang dibutuhkan =


3)H2O(l) H2O(g)H2O(g) yang terbentuk = H2O dalam bahan bakar Kiln = 1187,7 kg/jam

4)H2 + 0,5 O2 H2OH2 yang bereaksi = 495,62 kg/jam


H2O yang terbentuk = 5) S + O2 SO2S yang bereaksi = 46,59 kg/jam


SO2 yang terbentuk =

6)N + O2 NO2N yang bereaksi = 104,08 kg/jam


NO2 yang terbentuk = Kebutuhan O2 teoritis di Kiln = (18410,45+46,59+237,90+3964,96) 1816,93 = 20842,97 kg/jam

Data udara ambien PT ITP plant CirebonTemperatur = 30CKelembaban= 80%Tekanan= 1 atmDari psychometric chart (Perry, gambar 3-4), diperoleh :Humiditas= 0,022 kg H2O/kg udara keringUdara kering terdiri dari 21% O2 dan 79% N2Berat molekul udara= (0,21 x 32) + (0,79 x 28) = 28,84 kg/kmolDensitas udara ()= Udara kering= Komposisi udara terdiri dari :H2O= 1 0,979 = 0,022 kg/jamO2= N2= Misal :udara sekunder= B kg/jamUdara kering= H2O= B 0,978 B = 0,022 B kg/jamO2= N2=

Udara yang digunakan untuk SP adalah :1. Udara Primary FanKilnKapasitas= 150 m3/jamLaju udara= 150 m3/jam x 1,16 kg/m3= 10440,386 kg/jamUdara kering= Laju H2O= 10440,386 10215,642 = 224,744 kg/jamLaju O2= Laju N2= 2. Udara Nose RingKapasitas= 5271 m3/jamLaju udara= 5271 m3/jam x 1,16 kg/m3= 6114,586 kg/jamUdara kering= Laju H2O= 6114,586 5982,961 = 131,625 kg/jamLaju O2= Laju N2= 3. Udara Pembawa Batubara KilnKapasitas= 55 m3/jamLaju udara= 55 m3/jam x 1,16 kg/m3= 3828,141 kg/jamUdara kering= Laju H2O= 3828,141 3745,735 = 82,406 kg/jamLaju O2= Laju N2=

Tabel B.14, B.15, dan B.15 menjelaskan tentang komposisi dan laju massa udara yang digunakan di SP.

Tabel B.14 Komposisi dan Laju Udara Pembawa Batubara Kiln (Aliran 11)KomponenKomposisi (% berat)Laju massa (kg/jam)

H2O0,02282,406

O20,228872,793

N20,7502872,943

Total13828,141

Tabel B.15 Komposisi dan Laju Udara Primary Fan Kiln (Aliran 12)KomponenKomposisi (% berat)Laju massa (kg/jam)

H2O0,022224,7441

O20,2282380,344

N20,7507835,298

Total110440,39

Tabel B.16 Komposisi dan Laju Udara Nose Ring (Aliran 13)KomponenKomposisi (% berat)Laju massa (kg/jam)

H2O0,022131,6251

O20,2281394,088

N20,7504588,873

Total16114,586

Komposisi Gas Kiln CO=Reaksi 1= 0 kg/jam Total CO= 0 kg/jam CO2=Reaksi 2= 25314,37 kg/jam=Kalsinasi CaCO3= 7101,0016 kg/jam=Kalsinasi MgCO3= 150,149 kg/jamTotal CO2= 32565,5206 kg/jam SO2=Reaksi 3= 93,18 kg/jamTotal SO2= 93,18 kg/jam H2O=Reaksi 4= 1187,7 kg/jamReaksi 5= 4460,58 kg/jamAliran 11= 82,406 kg/jamAliran 12= 224,7441 kg/jamAliran 13= 131,625 kg/jamAliran 14= 0,022 B kg/jamTotal H2O= (6087,0581 + 0,022 B) kg/jam NO2=Reaksi 6= 341,98 kg/jamTotal NO2= 341,98 kg/jam N2=Aliran 11= 2872,943 kg/jamAliran 12= 7835,298 kg/jamAliran 13= 4588,873 kg/jamAliran 14= 0,750 B kg/jamTotal N2= (15297,11 + 0,750 B) kg/jam O2=Aliran 11= 872,793 kg/jamAliran 12= 2380,344 kg/jamAliran 13= 1394,088 kg/jamAliran 14= 0,228 B kg/jamKebutuhan O2, teo= 20842,97 kg/jamTotal O2= (0,228 B 16195,745) kg/jam Total gas buang kiln= (38189,1037 + B) kg/jam Dari data CCR, kadar O2= 2,61%Sehingga, O2kiln outlet= 2,61 % = B= 85153,4453 kg/jam

Dari perhitungan diperoleh udara sekunder sebanyak 85153,4453 kg/jam dengan komposisi dan laju massanya disajikan pada tabel B.17.

Tabel B.17 Komposisi dan Laju Massa Udara Sekunder (Aliran 14)KomponenKomposisi (% berat)Laju alir (kg/jam)

H2O0,0221873,38

O20,22819414,99

N20,75063865,08

Total185153,4

Sedangkan komposisi dan laju massa gas buang kiln dapat dilihat pada tabel B.18.

Tabel B.18 Komposisi dan Laju Massa Gas Buang Kiln (Aliran 7)KomponenKomposisi (% berat)Laju massa (kg/jam)

CO20,25532565,5206

SO20,00193,18

NO20,001341,98

H2O0,0707960,44

N20,65679162,19

O20,0163219,24

Total1123342,5506

Setelah diketahui komposisi dan gas buang kiln, neraca massa SP kembali dapat dihitung. Komposisi Gas Buang SP CO=Reaksi = 0 kg/jam Total CO= 0 kg/jam CO2=Reaksi 1= 27300,53 kg/jam=Kalsinasi CaCO3= 81661,5393 kg/jam=Kalsinasi MgCO3= 1726,70799 kg/jamAliran 7= 32565,5206 kg/jamTotal CO2= 143254,2979 kg/jam SO2=Reaksi 2= 138,16 kg/jamAliran 7= 93,18 kg/jamTotal SO2= 231,34 kg/jam H2O=Reaksi 3= 1761,22 kg/jamReaksi 4= 6614,46 kg/jamAliran 3= 248,917 kg/jamAliran 4= 6,243 kg/jamAliran 5= 82,406 kg/jamAliran 6= 0,022 A kg/jamAliran 7= 7960,44 kg/jamTotal H2O= (16673,686 + 0,022 A) kg/jam NO2=Reaksi 5= 507,12 kg/jamAliran 7= 341,98 kg/jamTotal NO2= 849,1 kg/jam N2=Aliran 3= 8678,028 kg/jamAliran 4= 217,647 kg/jamAliran 5= 2872,943 kg/jamAliran 6= 0,751 A kg/jamAliran 7= 79162,19 kg/jamTotal N2= (90930,808 + 0,750 A) kg/jam O2=Aliran 3= 2636,363 kg/jamAliran 4= 66,121 kg/jamAliran 5= 872,793 kg/jamAliran 6= 0,228 A kg/jamAliran 7= 3219,24 kg/jamKebutuhan O2, teo= 30907,62 kg/jamTotal O2= (0,228 A 37702,137) kg/jam Total gas buang SP= (214237,0949 + A) kg/jam Dari data CCR, kadar O2= 1,50%Sehingga, O2kiln outlet= 1,50% = A= 192092,46 kg/jam

Udara tersier terhitung adalah 192092,46 kg/jam dengan komposisi dan laju massa ditunjukkan pada tabel B.19.

Tabel B.19 Komposisi dan Laju Massa Udara Tersier (Aliran 6)KomponenKomposisi (%berat)Laju massa (kg/jam)

H2O0,0224226,03

O20,22843797,08

N20,750144069.35

Total1159373,9

Tabel B.20 Komposisi dan Laju Massa Gas Buang SP (Aliran 8)KomponenKomposisi (%berat)Laju massa (kg/jam)

CO20,378143254,2979

SO20,001231,34

NO20,001849,1

H2O0,05020899,72

N20,532235000,153

O20,0386094,094

Total1406326,55

Tabel B.21 Neraca Massa di SPAliranInput (kg/jam)Output (kg/jam)



Udara primary fan 290,011

Udara pendorong batubara3828,141

Udara pembawa umpan11563,31

Udara tersier192092,46

Gas buang kiln123342,5506

Gas buang SP406326,55

Umpan kiln173374,66

Dust return27133,58934

Total633576,4696606834,7993

% massa hilang4,221%

Untuk menghitung neraca massa di kiln, maka harus diketahui terlebih dahulu jumlah dan komposisi cooler feed. Cooler feed merupakan klinker terbentuk ditambah dengan debu terbuang. Untuk itu, perhitungan neraca massa di kiln dilanjutkan setelah perhitungan neraca massa di air quenching cooler.

5. Neraca Massa Material di Air Quenching Cooler (AQC) Udara pendingin klinker (aliran 17)Dara dari CCR 20 Januari 2015 untuk udara pendingin ditampilkan pada tabel B.22.

Tabel B.22 Laju Massa Udara Pendingin Cooler(densitas udara = 1,16 kg/m3)Cooler fanKapasitas fan (m3/jam)Laju massa (kg/jam)

Press Fan 125018,9329021,9588

Press Fan 223421,6327169,0908

Cool Fan 136735,9042613,644

Cool Fan 221013,4824375,6368

Cool Fan 325496,9229576,4272

Cool Fan 429394,4934097,6084

Cool Fan 525507,8029589,048

Cool Fan 622015,9225538,4672

Cool Fan 732093,2237228,1352

Cool Fan 862284,0272249,4632

Cool Fan 944553,1851681,6888

Cool Fan 1046651,7954116,0764

Total394187,28457257,245

Laju udara pendingin= 457257,245 kg/jam Udara cooler menuju ke EP (aliran 18)Udara cooler ke EP= udara pendingin udara sekunder udara tersier= 457257,245 85153,4453 192092,46= 180011,3397 kg/jam Dust emmision= 60 mg/m3Debu terbuang= = = 9,311 kg/jam Cooler feed (aliran 16)Klinker hasil= 165317,9191 kg/jamDebu terbuang= 9,311 kg/jamCooler feed= Klinker hasil + debu terbuang= 165317,9191 9,311= 165308,6081 kg/jamNeraca massa di AQC ditunjukkan pada tabel B.23.

Tabel B.23 Neraca Massa di AQCAliranInput (kg/jam)Output (kg/jam)

cooler feed165308,6081

udara pendingin457257,245

udara sekunder85153,4453

udara tersier192092,46

udara cooler ke EP180011,3397

debu terbuang9,311

Clinker165317,9191

Total622565,8531622584,4751

Massa hilang0.002%

Perhitungan kembali ke neraca massa kiln

Tabel B.24 Neraca massa di KilnAliranInput (kg/jam)Output (kg/jam)

Umpan bahan baku kiln176.782,119

Umpan batubara kiln10.800,000

Udara primary fan10.440,386






Total277.576,368270.579,836

%massa hilang2,521%

Secara menyeluruh, neraca massa sistem PT ITP plant 10 Cirebon disajikan pada tabel B.25.

Tabel B.25 Neraca Massa Total SistemAliranInput (kg/h)Output (kg/h)



Udara primary fan SP290,011

Udara pendorong batubara SP3828,141

Udara pembawa umpan11563,307

Umpana batubara kiln11100

Udara primary fan kiln10440,386

Udara pendorong batubara kiln3828,141

Udara nose ring6114,586

Udara pendingin457257,245

Gas buang SP406326,55

Dust return27133,58934

Udara cooler ke EP180011,3397

Debu terbuang9,311

Clinker165317,9191

Total806881,817778798,7091

% masa hilang3,48%

B.2. Neraca PanasNeraca Panas di Sistem Suspension Preheater

No.Aliran PanasNo.Aliran Panas

1.2.3.4.5.6.7.Panas yang dibawa tepung bakuPanas sensibel air dalam umpanPanas yang dibawa batubaraPanas sensibel air dalam batubaraPanas udara gas buang dari kilnPanas dari udara tersierPanas udara pendorong bahan bakar8.9.10.11.12.13.Panas udara pembawa umpan SPPanas disosiasi MgCO3 dan CaCO3Panas penguapan air dalam batubaraPanas yang dibawa produk keluar SPPanas sensibel dust returnPanas yang hilang karena radiasi dan konveksi

Panas Masuk1. Panas yang dibawa tepung bakuLaju massa SP feed= 290000 kg/jamLaju massa SP feed kering= 287970 kg/jamTemperatur= 95CSuhu basis= 30C

Tabel B.26 Komposisi dan Berat Molekul komponen di dalam SP feedKomponen% beratMr

SiO213,3129727260

Al2O33,720253346102

Fe2O31,988234571160

CaO79,17068071100

MgO1,80785865184

Berat molekul rata-rata = 95,653 kg/kmol

Kapasitas panas spesifik bahan baku (Perry, tabel 2-194)Cp SiO2= 10,87 + 0,008712 T 241200 T2Cp Al2O3= 22,08 + 0,008971 T 522500 T2Cp Fe2O3= 24,72 + 0,016040 T 423400 T2Cp CaCO3= 19,68 + 0,01189 T 307600 T2Cp MgCO3= 16,9Kapasitas panas bahan baku :Cp SiO2= 0,133 (10,87 + 0,008712 T 241200 T2)Cp Al2O3= 0,0372 (22,08 + 0,008971 T 522500 T2)Cp Fe2O3= 0,0199 (24,72 + 0,016040 T 423400 T2)Cp CaCO3= 0,792 (19,68 + 0,01189 T 307600 T2)Cp MgCO3= 0,018 (16,9)+Cp tepung baku= 18,646 + 0,011T + 303497,874T2Cp total = = 1280,791Q1= = 23,003 kkal/kg klinker

2. Panas sensibel air dalam umpan SPMassa air= 2030 kg/jamTemperatur= 95CCp air= 1 kkal/kg.CQ2= = 0,01211 kkal/kg klinker

3. Panas sensibel batubara SPMassa batubara= 15600kg/jamAir dalam batubara= 1422,72 kg/jamBatubara kering= 14177,28 kg/jamSuhu batubara masuk= 78CCp batubara= 0,26 kkal/kg.C (Perry tabel 2-219)Q3= = 1,056 kkal/kg klinker

4. Panas sensibel air dalam batubara SPBerat air dalam batubara= 1422,72 kg/jamSuhu batubara masuk= 78CCp= 1 kkal/kg. CQ4= = 0,407 kkal/kg klinker

5. Panas pembakaran batubara SPNHV= 5645 kkal/kgBerat batubara= 15600 kgQ7= = 525,335 kkal/kg klinker

6. Panas udara gas buang kiln suhu 840CAsumsi : kandungan gas terdiri dari H2O, SO2, NO2, CO2, O2, dan N2. Cp komponen gas didapat dari perray, Fig. 13-03 dan Fig. 13-05 pada suhu 800C.

Tabel B.27 Panas tiap Komponen Gas Buang KilnKomponenMassa (kg)Cp (kkal/ kg C)TQ (kkal/kg klinker)

H2O7232,950320,581017,47505739

O21604,9375850,2458101,900016428

N267538,879050,25881084,19895053

SO2153,1146240,1828100,134654597

NO2138,67249370,1538100,102521483

CO226277,017010,25281031,99703432

Total135,8082347

7. Panas dari udara tersierMassa udara masuk= 159373,919 kg/jamTemperatur masuk= 850CTemperatur basis= 30CCp udara pada 850C= 0,251 kkal/kg. C (Perray fig 13-03)Q= = 195,683 kkal/kg klinker

8. Panas udara pendorong bahan bakuMassa udara= 3828,142 kg/jamTemperatur masuk= 75CTemperatur basis= 30CCp udara= 0,238 kkal/kg. C (Perray fig. 13-03)Q= = 0,245 kkal/kg klinker

9. Panas dari udara pembawa umpan SPMassa udara= 11563,307 kg/jamTemperatur masuk= 100CTemperatur basis= 30CCp udara= 0,238 kkal/kg. CQ= = 1,149 kkal/kg klinker

Panas Keluar10. Panas Gas Buang SPAsumsi : kandungan gas terdiri dari H2O, SO2, NO2, CO2, O2 dan N2. Cp komponen gas didapat dari Perray, Fig. 13-03 dan Fig. 13-05 pada suhu 330C.

Tabel B.28 Panas Setiap Komposisi Gas Buang SPKomponenmassa (kg)Cp (kkal/ kg C)T CQ (kkal/ kg klinker)

H2O18650,580350,47230015,75446678

O214197,432710,2253005,716914498

N2198914,43560,25230089,70903865

SO2374,2801920,2553000,170807283

NO2338,97720690,1673000,101310936

CO2141139,9840,23130058,34872945

Total169,8012676

11. Panas Disosiasi MgCO3 dan CaCO3Disosiasi MgCO3Berat MgCO3 yang bereaksi= 4802,587 kg/jamHf= 261,5 kkal/kg (Perry, tabel 3-181)Q= = = 7,492 kkal/kg klinkerDisosiasi CaCO3Berat CaCO3 yang bereaksi= 210317,365 kg/jamHf= 270,16 kkal/kg (Perry, tabel 3-181)Q= = = 338,957 kkal/kg klinkerTotal panas= 346,449 kkal/kg klinker

12. Panas Penguapan Air dalam BatubaraPanas sensibelMassa air batubara= 1422,72 kg/jamTemperatur masuk= 30CTemperatur penguapan= 100CCp air= 1 kkal/kg (Perray, Fig. 13-05)Q= = = 0,594 kkal/kg klinkerPanas laten airHL= 583,2 kkal/kgQ= = = 4,9498 kkal/kg klinkerTotal panas penguapan= 5,544 kkal/kg klinker

13. Panas yang dibawa Produk Keluar SPMassa produk keluar= 176782,119 kg/jamTemperatur keluar SP= 750C

Tabel B.29 Komposisi, Laju Massa dan Berat Molekul Produk Keluaran SPKomponen% beratmassa (kg/jam)Mr (kg/kmol)Mr ratarata

SiO213,31323534,955607,988

Al2O33,7206576,7431023,795

Fe2O31,9883514,8431603,181

CaCO379,171139959,60710079,171

MgCO31,8083195,971841,519

Total95,653

Cp= = 19489,95Q1= = = 350,032 kkal/kg klinker

14. Panas Sensible Dust ReturnMassa dust return= 22319,43 kg/jamTemperatur= 415,4C

Tabel B.30 Komposisi, Laju Massa dan Berat Molekul Dust Returnkomponen% beratmassa (kg/h)Mr (kg/kmol)Mr ratarata

SiO213,312972722971,379576607,987783631

Al2O33,720253346830,33932741023,794658413

Fe2O31,988234571443,76261571603,181175313

CaCO379,1706807117670,4443610079,17068071

MgCO31,807858651403,5037392841,518601267

Total95,65289934

Cp= = 9881,172Q= = = 13,754 kkal/kg klinker15. Panas yang Hilang Karena Radiasi dan KonveksiQ= Keterangan:= konstanta perpindahan panasA= luas permukaan shellTs= temperatur shellT0= temperatur referensi (30C)W= berat klinker (167630,058 kg/jam)

Tabel B.31. Panas yang Hilang Karena Radiasi dan KonveksicycloneA (m2)Ts (oC)(Ts-To)Q (kkal/kg clinker)

C4-195,031269612,20,664

C4-295,031219111,90,614

C4-395,0313410412,60,743

C4-495,031299912,30,690

C3-1129,5414111112,91,107

C3-2129,5415212213,41,263

C2-1144,2617014014,31,723

C2-2144,2617714714,71,860

C1-1167,69163133141,863

C1-2167,69184154152,311

Total12,837

Tabel B.32. Neraca Energi di Suspension PreheaterAliranInput (kkal/kg clinker)AliranOutput (kkal/ kg clinker)

ProdukHilang

Panas yang dibawa bahan baku23,003Panas gas buang SP169,801

Panas sensibel air dalam bahan baku0,012Panas penguapan air5,544

Panas yang dibawa batubara526,391Panas disosiasi MgCO3 dan CaCO3346.449

Panas sensibel air batubara0,407Panas sensibel dust return13,754

Panas gas buang kiln135,808Panas karena radiasi dan konveksi12,837

Panas dari udara tersier195,683Panas yang dibawa produk SP350,032

Panas udara pendorong bahan baku0,245

Panas udara pembawa umpan SP1,149




% heat loss1,976%

Neraca Panas di Sistem Rotary Kiln

No.AliranNo.Aliran

1.2.3.4.5.6.7.Panas sensibel umpan kilnPanas yang dibawa batubaraPanas udara pendorong batubaraPanas dari udara primerPanas pembakaran batubaraPanas sensibel air dalam batubaraPanas udara sekunder8.9.10.11.

12.13.Panas gas buang kilnPanas yang dibawa klinkerPanas reaksi pembentukan klinkerPanas reaksi disosiasi MgCO3 dan CaCO3Panas penguapan air dalam batubaraPanas yang hilang karena konveksi

1. Panas sensibel umpan kilnQ umpan kiln = Q umpan SP masuk kiln = 169,801

2. Panas udara pembawa batubaraBerat= 3828,142 kg/jamTemperatur= 78CCp= 0,26 kkal/kg.C (Perray, tabel 2-219)Q= = 0,285 kkal/kg klinker

3. Panas yang dibawa batubaraTemperatur batubara masuk= 78CTemperatur basis= 30CMassa batubara kiln kering= 9815,04 kg/jamCp batubara= 0,315 kkal/kg. CQ1= = 0,885 kkal/kg klinker

4. Panas sensibel air dalam batubaraMassa air= 984,96 kg/jamTemperatur masuk= 78CCp= 1 kkal/kg. CQ= = 0,282 kkal/kg klinker

5. Panas pembakaran batubaraNHV= 5645 kkal/kgMassa batubara total= 10800 kg/jamQ= = 363,694 kkal/kg klinker

6. Panas dari udara primerBerat= 10440,386 kg/jamTemperatur= 78CCp= 0,245 kkal/kg. CQ= = = 0,6996 kkal/kg klinker

7. Panas dari udara sekunderMassa= 69611,136 kg/jamTemperatur= 800CCp= 0,245 kkal/kg. CQ= = = 78,34 kkal/kg klinker

Panas Keluar8. Panas gas buang kilnQ gas buang kiln = Q gas buang dari kiln masuk SP = 135,808 kkal/kg klinker

9. Panas Disosiasi MgCO3 dan CaCO3Disosiasi MgCO3Berat MgCO3 yang bereaksi= 192,104 kg/jamHf= 261,5 kkal/kg (Perry, tabel 3-181)Q= = = 0,2997 kkal/kg klinkerDisosiasi CaCO3Berat CaCO3 yang bereaksi= 8412,695 kg/jamHf= 270,16 kkal/kg (Perry, tabel 3-181)Q= = = 13,558 kkal/kg klinkerTotal panas= 13,858 kkal/kg klinker

10. Panas penguapan air dalam batubaraPanas sensibelMassa air batubara= 984,96 kg/jamTemperatur masuk= 78CCp air= 1 kkal/kg (Perray, Fig. 13-05)Q= = = 0,282 kkal/kg klinkerPanas laten airHL= 583,2 kkal/kgQ= = = 3,427 kkal/kg klinkerTotal panas penguapan= 3,709 kkal/kg klinker

11. Panas Reaksi Pembentukan KlinkerTabel B.33. Panas Reaksi Pembentukan KlinkerKomponenKomposisi clinkerPanas pembentukan klinker (kkal/kg)panas reaksi (Q)

C3S0,644425-120-77,331

C2S0,14385-60-8,631

C3A0,103-320-32,96

C4AF0,1089-100-10,89

Total1Q(kkal/kg clinker)-129,812

12. Panas Sensibel Klinker KeluarMassa klinker= 167630,058 kg/jamTemperatur= 1300CCp= 0,253 kkal/kgQ= = = 321,31 kkal/kg klinker13. Panas Hilang Karena Radiasi dan KonveksiQ= Keterangan:= konstanta perpindahan panasA= luas permukaan shellTs= temperatur shellT0= temperatur referensi (30C)W= berat klinkerTabel B.34 Panas Hilang Karena Radiasi dan KonveksiKilnA (m2)Ts (oC)Ts-ToQ (kka/kg)

3 s/d 642,3927024019,91,207747

7 s/d 1042,3926323319,81,166629

11 s/d 1556,5224621616,41,194395

16 s/d 2056,52335305181,851069

21 s.d 2556,5235232220,82,258237

26 s/d 3056,5233230221,12,148521

31 s/d 3556,5230527520,41,89153

36 s/d 4056,5229126119,31,698432

41 s/d 4556,5228225218,11,537905

46 s/d 5056,5228025018,41,550987

51 s/d 5556,5225722717,91,370027

56 s/d 6056,5222119117,11,101234

61 s/d 6556,5222119116,81,081914

66 s/d 7056,5222019017,51,121094

Total21,17972

Tabel B.35 Neraca Energi di KilnAliranInput (kkal/kg clinker)AliranOutput (kkal/ kg clinker)

ProdukHilang

Panas sensibel kiln169,801Panas yang dibawa clinker321,310

Panas yang dibawa batubara0,885Panas gas buang kiln135,808

Panas udara pembawa batubara0,285Panas disosiasi MgCO3 dan CaCO313,858

Panas dari udara sekunder78,340Panas reaksi pembentukkan clinker129,812

Panas dari udara primer0,700Panas penguapan air dalam batubara3,709

Panas dari pembakaran batubara363,694Panas dari konveksi dan radiasi21,180

Panas sensibel air dalam batubara0,285




% heat loss4,995%

Neraca Panas di Grate Cooler

No.AliranNo.Aliran

1.2.3.Panas yang dibawa klinkerPanas yang dibawa debuPanas udara tersier4.5.6.7.Panas udara sekunderPanas yang dibawa udara pendinginPanas yang dibawa klinker dinginPanas udara masuk ke EP

Panas Masuk1. Panas yang dibawa klinker masuk coolerQ klinker masuk cooler = Q klinker keluar kiln = 321,31 kkal/kg klinker

2. Panas yang dibawa udara pendinginMassa udara= 388847,533 kg/jamTemperatur udara= 35CCp= 0,234 kkal/kg. CQ= = = 2,714 kkal/kg klinkerPanas Keluar3. Panas yang dibawa debu masuk ke EPMassa debu= 4,207 kg/jamTemperatur= 250CCp= 0,212 kkal/kg. CQ= = = 0,0012 kkal/kg klinker

4. Panas udara masuk EPMassa= 159862,477 kg/jamTemperatur= 250CCp= 0,234 kkal/kg. CQ= = = 49,095 kkal/kg klinker

5. Panas udara sekunderQ = 78,34 kkal/kg klinker (dari perhitungan neraca panas di kiln)

6. Panas udara tersier masuk ke SPQ = 195,683 kkal/kg klinker (dari perhitungan neraca panas di SP)

7. Panas yang dibawa klinker dinginMassa klinker= 167630,058 kg/jamTemperatur= 100CCp= 0,184 kkal/kg. CQ= = = 12,88 kkal/kg. C

Neraca energi di grate cooler disajikan pada tabel B.36.

Tabel B.36 Neraca Energi di Grate CoolerAliranInput (kkal/kg clinker)AliranOutput (kkal/ kg clinker)

ProdukHilang

Panas yang dibawa clinker321,310

Panas udara masuk EP0,001

Panas yang dibawa udara pendingin2,714Panas udara sekunder78,340

Panasa udara tersier195,683

Panas debu keluar cooler0,001

Panas clinker dingin12,880




% heat loss11,456%

Efisiensi cooler83,866%

SUSPENSION PREHEATER (SP)

1

2

3

4

5

6

10

7

8

9

ROTARY KILN

15

10

11

12

14

9

16

13


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

ROTARY KILN

1

2

3

4

5

6

7

8

11

9

10

12

13

AIR QUENCHING COOLER

1

2

3

4

6

5


16

18

19

13

6

17

20


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

ROTARY KILN

1

2

3

4

5

6

7

8

11

9

10

12

13


1

2

3

4

6

5

7

Suspension preheater

Rotary Kiln

Air Quenching Cooler

1

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

edit tugas khusus

Documents