LAPORAN PENUGASAN III

Penggunaan Kiln Dust dalam Safety Operation Coal Mill

Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Management Trainee (S1) - PT Semen Gresik

Amelia D. 7009

Pembimbing

Eko Rudy Nurcahyanto, ST.

Teguh Irianto, ST.

SEKSI PERENCANAAN DAN EVALUASI PEMBELAJARAN

BIRO PUSAT PEMBELAJARAN

DEPARTEMEN SUMBER DAYA MANUSIA

PT SEMEN INDONESIA (PERSERO), TBK

2015

i

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT atas segala curahan rahmat dan hidayah yang diberikan tanpa

batas kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Penugasan Kelompok Kedua Bidang

Manajemen Management Trainee PT Semen Gresik 2014 yang berjudul Penggunaan Kiln Dust

sebagai Safety Operation Coal Mill sebagai syarat untuk dapat menyelesaikan program seleksi

pegawai PT Semen Gresik.

Penulis berusaha menyelesaikan tugas ini dengan sebaik-baiknya, namun penulis juga perlu

menyadari bahwa penyusunan laporan Penugasan Individu ini masih jauh dari sempurna sehingga

saran dan kritik kami terima secara terbuka demi kesempurnaan laporan ini.

Penyelesaian laporan ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan yang diberikan dengan tulus

oleh banyak pihak. Oleh karena itu penulis merasa perlu untuk menyampaikan penghormatan dan rasa

terima kasih kepada:

1. Bapak Eko Rudy Nurcahyanto, ST. selaku Mentor

2. Bapak Teguh Irianto, ST. selaku Mentor

3. Ibu Oktoria Masniari, ST. selaku PIC dan Kepala Biro Pengendalian Proses

4. Bapak Join Trimor D., ST. Selaku Staff Evaluasi Proses

5. Bapak Aswamedhika Selaku Staff Evaluasi Proses

6. Ibu Muyasaroh E., ST. Selaku Staff Evaluasi Proses

7. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis

dalam menyelesaikan Penugasan ini.

Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun guna menyempurnakan

Tugas ini. Penulis berharap semoga laporan penugasan pertamaini dapat menjadi karya yang

bermanfaat.

Tuban, April 2015

Amelia D.

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................................................ i

DAFTAR ISI .............................................................................................................................. ii

DAFTAR TABEL .................................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ iv

ABSTRAK ................................................................................................................................. 1

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................................... 2

1.3 Tujuan.......................................................................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah .......................................................................................................... 2

1.4 Manfaat........................................................................................................................ 2

BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................................. 3

2.1 Faktor Penyebab Dust Fire .......................................................................................... 3

2.2 Masalah Pada Area Sistem Coal-Firing ...................................................................... 4

2.3 Tindakan Pencegahan dan Rekomendasi untuk Menjamin Keselamatan Operasi ..... 5

2.4 Cement Kiln Dust ........................................................................................................ 6

2.5 Volatile Organic pada CKD ........................................................................................ 7

2.6 Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill ............................................................................ 9

2.7 Instruksi Kerja Pembersihan Batu Bara pada Grinding Table .................................... 9

2.8 Instruksi Kerja Penanganan Batu Bara Terbakar pada Pulverized Bin ..................... 10

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................ 13

BAB IV PEMBAHASAN .................................................................................................... 14

4.1 Konsep Prosedur ....................................................................................................... 14

4.2 Hasil Perhitungan ..................................................................................................... 13

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 15

5.1 Kesimpulan................................................................................................................ 15

5.2 Saran .......................................................................................................................... 15

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 16

LAMPIRAN ............................................................................................................................. 17

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tipikal Komposisi Cement Kiln Dust ....................................................................... 9

Tabel 2.2 Kandungan Volatile Organic pada CKD ................................................................. 10

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Dust Inlet to Dust Bin ................................................................ 16

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Jumlah dan Rate Dust to Grinding Table ................................... 17

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill ..................................................................... 11

Gambar 4.1 Konsep Prosedur Penambahan Kiln Dust Saat Coal Mill Stop ........................... 14

Gambar 4.2 Penambahan Dust Bin, Dust Feed Bin dan Jalur Transportasi Dust Reject ........ 15

Gambar 4.3 Tinjauan Sistem untuk Penentuan Rate Kiln Dust dari Pre-Duster Inlet Hot Gas

Coal Mill .................................................................................. Error! Bookmark not defined.

1

ABSTRAK

PT. Semen Indonesia menggunakan bahan bakar batu bara sebagai bahan bakar utama yang

mendukung proses inti dalam pembuatan semen. Batu bara yang ada harus diolah terlebih

dahulu menjadi bentuk yang lebih halus (bentuk pulverized) menggunakan pulverizer atau

mill untuk mendapatkan nilai kalori yang lebih tinggi. Oleh karena itu terdapat sistem coal

mill beserta equipment pendukung lainnya termasuk cyclone dan bag filter.

Pengoperasian coal mill menggunakan hot gas dari exit pre heater slc sebagai udara

pengering dan media conveying. Dikarenakan sifat batu bara yang mudah terbakar dan

memiliki self heating dan kondisi pengoperasian coal mill yang cenderung pada temperatur

cukup tinggi, maka rawan terjadi kebakaran dan dust explosion pada sistem coal mill. Debu

batu bara yang terakumulasi pada body coal mill atau pun sisa-sisa dust pada grinding table

rawan tersulut, terutama saat start up coal mill setelah idle yang cukup panjang. Selama ini,

prosedur untuk mengatasi kenaikan suhu dan mengatasi kemungkinan kebakaran adalah

dengan penggunaan water spray dan CO2. Diperlukan prosedur preventif untuk mencegah

tersulutnya debu-debu halus batu bara saat start up menyalakan mill fan. Penggunaan dust

dari exit pre heater slc menuju coal mill yang dipisahkan pre duster dapat menjadi salah satu

alternatif material untuk mencegah hal tersebut.

Kiln dust aman digunakan sebagai incombustible dust pada coal mill karena tidak memiliki

kandungan volatile matter. Penggunaannya dapat dimasukkan dalam prosedur pengoperasian

stop coal mill. Untuk implementasi penggunaan kiln dust, maka harus dibuat prosedur baru

dan penambahan equipment pendukung seperti dust bin, dust feed bin, dan jalur reject dust.

Jumlah dust yang dibutuhkan untuk dimasukkan pada table coal mill sekitar 3,6 ton dengan

rate pemasukan 11,7 kg/s selama lima menit.

2

BAB I

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

PT. Semen Indonesia sebagai perusahaan produsen semen memiliki kebutuhan besar

akan bahan bakar, terutama dalam proses pembuatan clinker. Dikarenakan ketidak pastian

supply dan tingginya harga dari bahan bakar minyak dan gas alam, maka Semen Indonesia

telah melakukan konversi bahan bakar menggunakan batu bara. Penggunaan batu bara sendiri

masih harus diolah lebih lanjut dengan mengubahnya menjadi bentuk pulverized agar

memiliki total misture yang lebih rendah dan luas permukaan yang lebih besar sehingga akan

meningkatkan nilai calori untuk pembakaran yang berlangsung di kiln dan calciner.

Dikarenakan kebutuhan untuk mendapat gross heating value dari batu bara, maka diperlukan

coal grinding atau coal mill.

Batu bara sendiri memiliki karakteristik sangat reaktif dan mudah terbakar, serta

memiliki self ignition. Sedangkan dalam proses milling batu bara diperlukan gas panas

sebagai dryer dari kandungan moisture yang terdapat dalam batu bara. Gas panas dari ID fan

2 slc (separate line calciner) digunakan sebagai pemanas dalam coal mill plant Tuban 1,2, dan

3, serta gas panas dari ID fan 2 dan ID fan 1 ilc (in line calciner) untuk atox coal mill. Coal

mill adalah salah satu sistem yang rawan terjadi kebakaran dan ledakan karena keberadaan

oksigen dan bahan bakar yang tidak dapat dihindari.

Dust explosion sering dideskripsikan sebagai pembakaran material yang mudah

terbakar dengan cepat dalam sebuah ruang tertutup dan terbatas yang menghasilkan panas

dan temperatur yang terus meningkat. Apabila tidak tersedia jalur ventilasi yang memadai,

kenaikan tekanan akan menyebabkan kerusakan pada confining vessel dan perlatan di

sekitarnya. Ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan terjadinya kebakaran dan dust

explosion pada sistem coal mill. Tindakan pencegahan yang telah diterapkan antara lain

pemasangan CO dan O2 analyzer pada duct aliran hot gas dari pre heater serta kontrol atas

kadar O2 dan CO pada aliran gas tersebut. Sebagai alternatif untuk menurunkan temperatur

dan mengatasi kebakaran yang terjadi di dalam sistem, terdapat spray CO2 yang akan

mendeteksi terjadinya kebakaran apabila batasan maksimum kadar CO dan temperatur di

dalam raw mill telah terlewati. Sedangkan untuk mencegah meluasnya dampak dari

kebakaran, terdapat explosion valve yang dipasang setelah jalur top product cyclone.

3

Diharapkan dengan pemasangan valve tersebut, api tidak menjalar ke bag filter yang dapat

menyebabkan kerugian lebih besar.

Saat coal mill harus beroperasi kembali setelah stop mendadak atau pun stop yang

terencana adalah salah satu situasi yang rawan karena kemungkinan terjadi self heating dust

atau pembakaran spontan. Pembakaran spontan dapat terjadi saat terdapat akumulasi batu

bara dalam waktu yang cukup lama sehingga teroksidasi dan memicu reaksi eksotermis yang

diikuti dengan terbentuknya panas atau api.

Prosedur safety stop coal mill dapat ditingkatkan lagi dengan penggunaan kiln dust.

Penggunaan kiln dust saat coal mill akan dioperasikan kembali membantu menutupi celah-

celah yang menampung dust batu bara dan melapisi sisa-sisa dust tersebut saat fan dinyalakan

kembali sehingga mengurangi resiko terbakarnya batu bara saat start up coal mill setelah

berhenti dalam waktu yang cukup lama. Selama ini kiln dust yang dibawa aliran keluar ID

fan 2 (slc) menuju coal mill dipisahkan dengan dua pre duster untuk kemudian dikembalikan

ke blending silo. Selama ini beum diketahui efek dari dust tersebut terhadap kualitas kiln feed

di blending silo, terutama pengaruhnya terhadap LSF kiln feed. Berdasarkan beberapa

penelitian, kiln dust tidak emiliki volatile matter sehingga aman digunakan sebagai safety

material dalam pengoperasian coal mill.

I.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang diutarakan dalam latar belakang, maka dapat

ditentukan rumusan permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana prosedur stop coal mill apabila melibatkan penggunaan kiln dust?

2. Bagaimana konsep implementasi dari penggunaan kiln dust dalam operasi coal mill?

3. Berapa rate kiln dust yang dihasilkan dari operasi saat ini?

4. Berapa jumlah kiln dust yang dibutuhkan dalam pengoperasian coal mill?

I.3. Tujuan

Tujuan dilakukan ide perbaikan ini adalah sebagai berikut:

1. Menambahkan prosedur safety saat coal mill stop terencana atau stop mendadak.

2. Pemanfaatan kiln dust dari pre duster hot gas inlet coal mill.

4

I.4. Batasan Masalah

1. Sistem yang digunakan sebagai tinjauan dan perhitungan adalah plant Tuban 1.

2. Kiln dust yang digunakan adalah dust yang terbawa pada hot gas inlet coal mill yang

diseparasi menggunakan dua pre duster.

3. Tinjauan yang dilakukan tanpa menggunakan perhitungan nilai investasi.

I.5. Manfaat

Manfaat yang dapat dicapai oleh perusahaan antara lain:

Mengurangi resiko terjadinya kebakaran saat pengoperasian coal mill, terutama saat atau

sesaat setelah start up coal mill.

5

BAB II

BAB II LANDASAN TEORI

II.1. Faktor Penyebab Dust Fire

Secara garis besar, penyebab terjadinya kebakaran pada dust batu bara dan

kemungkinan penyebab terjadinya ledakan antara lain:

1. Batu bara jenis bituminous adalah jenis yag sering digunakan dalam sistem pulverized.

Batu bara bituminous dan debu batu bara tersebut yang lolos screen 200 mesh serta memiliki

diameter 74 pm, rawan menyebabkan ledakan.

Konsentrasi minimum untuk terjadinya ledakan adalah jumlah minimum dust di dalam

system yang berpotensi menghasilkan ledakan bila terekspos oleh sumber api dalam jumlah

yang cukup. Untuk bitumonious dengan volatilitas tinggi, konsentrasi minimum ledakan

antara 50-100 g/m3. Batu bara yang telah dihaluskan dengan kondisi grindig yang normal

umumnya memiliki konsentrasi di atas konsentrasi minimum.

2. Udara pengering dan udara pembawa di dalam pulverizer mengandung oksigen yang

cukup untuk mendukung terbakarnya dust batu bara di atas batas kemampuan terbakarnya.

Apabila batu bara memiliki moisture yang tinggi lalu dikeringkan, udara pengering akan

dipenuhi dengan air yang teruapkan sehingga mengurangi kadar oksigen dalam udara.

Berkurangnya kadar oksigen akan mengurangi kenaikan tekanan yang dihasilkan dari ledakan

tetapi tidak mencegah terjadinya nyala api kecuali kadar oksigen keseluruhan setidaknya

13%.

3. Banyak sumber penyulut api yang mungkin terjadi dalam system pulverized. Percikan di

dalam pulverizer dapat muncul akibat gesekan antara besi atau beda asing lainnya yang

terbawa masuk ke dalam sistem bersama raw coal atau pecahan-pecahan yang terbawa dalam

ducting. Gesekan antar material tersebut dapat menyebabkan panas dan percikan yang dapat

menyulut api.

Selain itu, temperature udara pengering jga memungkinkan untuk menyulut akumulasi batu

bara di dalam mill pada kondisi tertentu. Feeding batu bara dalam teperatur yang tinggi dari

pile storage ke dalam mill juga memungkinkan untuk tersulutnya api.

4. Self heating dust, salah satu fenomena penting yang dapat menyebabkan terjadinya

kebakaran dan ledakan di dalam system pulverized, adalah pembakaran spontan yang terjadi

saat pile atau akumuasi batu bara dalam jangka waktu tertentu mulai teroksidasi yang

6

menyebabkan terjadinya reaksi eksotermis diikuti pembentukan panas atau api. Faktor yang

berpengaruh terhadap pembakaran spontan antara lain:

Batu bara dapat diklasifikasikan menurut karakteristiknya dalam rate kenaikan

temperatur yang sekaligus menunjukkan urutan kemudahan dalam pebakaran

spontan. Urutan tersebut dapat diihat pada ASTM Classification of Coals by Rank.

Jenis lignite dan subbituminous adalah jeni yang paling mudah terbakar spontan.

Flow rate udara yang tinggi berguna dalam menurunkan temperature namun juga

menaikkan kadar oksigen. Hal ini juga meningkatkan kemungkinan terjadinya

pembakaran spontan.

Semakin kecil ukuran partikel batu bara, semakin besar kemungkinan untuk

terjadinya pmbakaran spontan.

Pada temperature di bawah 100C, laju panas yang dihasilkan dari absorpsi moisture

melebihi laju panas yang dihasilkan dari oksidasi. Untuk batu bara dengan kalori

rendah yang telah dikeringkan lalu berkontak dengan udara yang memiliki karakter

seperti di atas, akan rentan untuk terjadi pembakaran spontan karena efek di atas.

Laju oksidasi berbanding lurus dengan kenaikan temperature. Semakin tinggi

temperatur, semakin cepat reaksi batu bara dengan oksigen.

Impurities di dalam coal, seperti mineral sulfur pyrite dan arcasite, dapat

meningkatkan pemanasan spontan.Kadar pyrite >2% akan menimbukan efek yang

signifikan.

II.2. Masalah pada Area Sistem Coal-Firing

Berikut adalah beberapa kondisi yang dapat menyebabkan bahaya kebakaran pada system

firing batu bara:

1. Akumulasi debu batu bara yang terjadi selama operasi.

Selama pengoperasian pulverizer, batu bara berukuran halus dapat terakumulasi pada

daerah-daerah mati di pulverizer dan pada tikungan ducting. Pada kondisi tertentu,

batu bara berukuran halus ini dapat menyebabkan bahaya kebakaran dan ledakan.

2. Shutdown yang tidak terencana.

Penghentian operasi system firing batu bara secara mendadak dapat disebabkan

kegagalan power, kegagalan system fan, shutdown kiln, atau shutdown pada system

feeding batu bara yang menyebabkan shutdown coal mill. Jika penyebab shutdown

7

tidak segera diatasi dan masih terdapat batu bara di dalam mill yang belum

dipindahkan, maka keberadaan api dapat memicu situasi kritis yang berakhir dengan

terjadinya ledakan saat start up. Banyak insiden kebakaran dan ledakan dalam

instalasi pengolahan batu bara terjadi setelah adanya shutdown yang tidak terencana.

Kebanyakan kasus kebakaran terjadi di dalam pulverizer, baghouse, atau pun bin

selama proses idle. Sedangkan hamper semua ledakan terjadi di dalam pulverizer atau

cyclone sesaat setelah start up system.

3. Material asing yang masuk ke dalam sistem

Material asing yang masuk ke dalam sistem dapat menyebabkan kondisi yang

membahayakan. Apabila material tersebut terkuci di dalam sistem, dapat menghalangi

arah aliran udara dan dapat menyebabkan sudut mati dimana debu batu bara dapat

terakumulasi.

4. Baghouse dust collector.

Baghouse adalah salah satu area kritis pada industri semen yang menggunakan sistem

indirect fired. Batu bara berukuran sangat halus yang lolos dari separator cyclone

akan memasuki baghouse untuk proses separasi akhir. Batu bara ini sangat rentan

terhadap auto oksidasi. Kemungkinan terjadinya api sebagai hasil pembakaran selama

idle meningkat. Listrik statis di baghouse juga dapat menjadi sumber api, oleh karena

itu penggunaan bag yang bersifat semi konduktor dapat meminimalkan kemungkinan

terbentuknya api.

5. Bin batu bara pulverized

Bahaya utama pada bin batu bara pulverized adalah pembakaran spontan dan

fenomena yang terkait selama proses shutdown.

II.3. Tindakan Pencegahan dan Rekomendasi untuk Menjamin Keselamatan Operasi

Dari evaluasi atas berbagai macam jenis insiden yang pernah terjadi menyangkut

system firing batu bara di beberapa industri semen di Amerika, maka dapat dilakukan tindak

atau prosedur pencegahan untuk menjamin keselamatan operasi pada sistem firing batu bara

seperti berikut:

1. Penghapusan salah satu atau lebih poin dalam segitiga api, dengan cara:

(A) Inerting

(1) Penggunaan udara dengan kadar oksigen yang rendah dalam pulverizer (indirect

sistem,) pada kondisi operasi yang normal.

8

(2) Penggunaan debu batu kapur, karbon dioksida, atau air di pulverizer dan debu dust

collector ketika shutdown terjadi .

(3) Penggunaan spray air dan steam ketika kondisi temperature terlalu tinggi mulai

terdeteksi.

(B) Eliminasi sumber penyulut api

(1) Penggunaan magnet dan pendeteksi logam untuk menghilangkan material logam yang

terbawa ke dalam sistem.

(2) Pemotongan dan pengelasan operasi harus dilakukan sesuai dengan kode safety dan

guideline yang berlaku

(3) Batubara panas dari area penyimpanan harus dibuang dan tidak dimasukkan ke dalam

pulverizer.

(4) Penggunaan bag dengan bahan semi konduktor untuk mencegah terjadinya release

aliran listrik statis.

(5) Merokok dan kegiatan yang menyebabkan adanya sumber panas harus dilarang

2. Good House keeping

( 1) Pencegahan akumulasi debu dengan pengontrolan ceceran batu bara , kebocoran , dan

penurunan batu bara berukuran halus selama penanganan.

( 2 ) Pembersihan dan penghapusan bahan mudah terbakar dari tempat kerja .

( 3 ) Desain , implementasi , dan pemeliharaan peralatan dusttight .

3. Desain Peralatan

Eliminasi sudut-sudut mati seperti di tepian , sudut , atau daerah lain di mana debu dapat

menumpuk di peralatan atau ducting.

(Alameddin, A. N. and Luzik, S. J., Coal Dust Explosions in the Cement)

II.4. Cement Kiln Dust

Selama proses produksi clinker, gas panas dari kiln mengalir berlawanan arah dengan

aliran kiln feed, ditarik dengn ID fan. Di dalam gas exit preheater ini terkandung sejumlah

besar partikel yang umunya disebut sebagai cement kiln dust (CKD). CKD dihilangkan dari

gas exit preheater menggunakan pre duster. Karakteristik fisik dan kimia CKD tergantung

pada bahan baku, jenis operasi kiln, sistem dust collector, dan jenis bahan bakar yang

digunakan dalam produksi klinker semen. Free lime ditemukan di dalam CKD.

Dengan perkembangan teknologi saat ini, mayoritas CKD pada industri semen dikembalikan

ke kiln sebagai bahan baku. Recycle CKD kembali ke kiln tidak saja mengurangi jumlah

CKD yang harus diolah di luar kiln, tetapi juga mengurani kebutuhan batu kapur dan material

9

lain. Hal ini dapat membantu untuk mengurangi pemakaian bahan baku. Namun recycle

cement dust kembali ke kiln tidak selalu dilakukan karena tingginya kandungan alkali content

di dalam CKD. Alkali content pada semen diinginkan kurang dari 0,6% untuk menghindari

reaksi alkali-silica. Belakangan ini telah banyak pemanfaatan CKD untuk stabilisasi tanah,

pengolahan limbah, dll, seperti yang tercantum di bawah:

Agriculture : sebagai sumber lime dan pakan ternak;

Civil engineering : sebagai filler, soil stabilization, dan fly ash stabilization;

Building materials : lightweight aggregates, block, concrete dengan kekuatan

rendah, dan bahan untuk semen mansonry;

Pengolahan air : sebagai material pembantu koagulasi dan stabilisasi sludge.

Pollution control : sebagai absorbent sulfur, penglohan limbah, dan solidifikasi.

Bahkan kini terdapat studi yang menunjukkan bahwa CKD dapat digunakan sendiri sebagai

sebagian pengganti semen Portland, namun masih lebih efektif apabila dikombinasikan

dengan material semen lainnya, termasuk slag dan fly ash.

(J. MARKU*, I. DUMI**, E. LIO*,T. DILO*, O. AKAJ. The charachterization and the

utilization of cement kiln dust (CKD) as partial replacement of portland cement in mortar

and concrete production)

Berikut adalah komposisi yang terkandung dalam cement kiln dust berdasarkan jenis proses

yang digunakan:

Tabel 2.1. Tipikal Komposisi Cement Kiln Dust

10

II.5. Volatile Organic pada CKD

Sangat diragukan adanya kandungan material volatile dalam CKD. Berikut adalah penelitian

yang dilakukan dalam pengetesan kandungan volatile matter pada CKD dari 11 sample

perusahaan semen di Amerika pada tahun 1991.

Tabel 2.2. Kandungan Volatile Organic pada CKD

Dari sample yang digunakan dalam pengetesan, umumnya volatile organic yang terdeteksi

sangat dimungkinkan akibat kontaminasi dalam laboratorium pengetesan. Walaupun terdapat

beberapa kandungan volatile organic yang ditemukan pada beberapa sample, namun

jumlahnya sangat kecil, di bawah nilai batasan deteksi analisa, dan diperkirakan tidak ada

pada CKD dari industry semen pada umumnya. Hasil penelitian tersebut adalah CKD aman

dari kandungan volatile dan semi volatile organic.

(http://www.epa.gov/osw/nonhaz/industrial/special/ckd/rtc/chap-3.pdf)

11

II.6. Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill

(IK/661/125)

Gambar 2.1 Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill

II.7. Instruksi Kerja Pembersihan Batu Bara pada Grinding Table

1. Hubungi CCR untuk melokal motor table coal mill

2. Hubungi K3 untuk menyiapkan petugas pemadan kebakaran dan skid loader

untuk pembersihan reject

3. Posisikan hydraulic spring system secara manual

4. Turunkan tekanan hydraulic spring system secara manual sampai 0 (nol) bar

5. Jalankan Coal Mill table secara manual

6. Buka / tutup tipping valve secara manual untuk mereject material sehingga

tipping valve bisa bekerja dengan baik

7. Stop coal mill table secara lokal.

8. Pastikan bahwa batubara didalam grinding table sudah kosong.

9. kembalikan hydraulic spring system ke posisi auto

10. Hubungi CCR, bahwa pengosongan grinding table telah selesai

(IK/661/127)

12

II.8. Instruksi Kerja Penanganan Batu Bara Terbakar pada Pulverized Bin

1. Jika Konsentrasi CO > 1500 ppm dan temperature > 75C segera siapkan

injeksi CO2 cair

2. Stop fan bag filter bin dan tutup damper

3. Injeksikan CO2 selama 3 menit

4. Pantau CO indicator < 100 ppm dan temperature bin < 60 C

5. Ulangi langkah ke 3 jika konsentrasi CO dan temperatur diatas batas yang

disyaratkan.

6. Jika isi Bin pulverized tidak dikeluarkan lebih dari 1 hari Bin tersebut diisi dust

sebesar 5 ton

7. Jika persiapan overhoul pengosongan bin dilakukan penggelontoran dengan air

sesuai IK pengosongan bin pulverized Coal

(IK/661/125)

13

BAB III

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Studi Literatur

Studi literatur dilakukan dengan mempelajari jurnal-jurnal terkait dengan dust

explosion dan contoh-contoh insiden yang melibatkan dust explosion, serta alternatif

tindakan pencegahannya. Selain itu perlu mengetahui karakteristik cement kiln dust dan

kegunaannya yang telah diimplementasikan melalui jurnal yang terkait dengan cement kiln

dust.

3.2 Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan atas data-data yang berkaitan instruksi kerja

pengoperasian dan penghentian operasi coal mill, dan instruksi kerja lainnya yang

berhubungan. Selain itu juga melakukan pengumpulan data-data yang diperlukan dalam

perhitungan neraca massa dan neraca energi.

3.3 Konsep dan Perhitungan

Berdasarkan studi literatur dan data yang telah tersedia, penulis menyusun konsep dan

prosedur pengoperasian secara garis besar serta memperkirakan tambahan equipment yang

dibutuhkan. Selain itu juga dilakukan perhitungan untuk mengetahui jumlah dan rate kiln

dust yang dibutuhkan dalam pengoperasian coal mill.

3.4 Penyusunan Makalah

14

BAB IV

BAB IV PEMBAHASAN

IV.1. Konsep Prosedur Penerapan Kiln Dust pada Operasi Coal Mill

Gambar 4.1. Konsep Prosedur Penambahan Kiln Dust Saat Coal Mill Stop

Saat coal mill stop, kiln dust dimasukkan ke dalam grinding table dengan ketinggian tertentu.

Saat start up coal mill, debu akan terikut tarikan fan sehingga bisa mengurangi resiko debu

halus batu bara yang masih tertinggal dan membara karena terinduce dengan aliran udara

sehingga bisa membakar bag filter. Selain itu, kiln dust akan mengisi retakan atau ruangan di

dalam body mill yang memungkinkan untuk terakumulasinya debu halus batu bara.

15

Diharapkan juga dust ini dapat melapisi bag filter bersama tarikan fan untuk mengurangi

resiko terjadinya kebakaran pada bag filter.

Untuk mencegah pengaruh kiln dust terhadap kualitas batu bara pulverized, maka dust tidak

dialirkan ke dalam pulverized bin 1. Oleh karena itu perlu membuat line baru untuk jalur

reject dust dari screw conveyor 471 SC3. Tarikan mill ID fan untuk mengalirkan dust dapat

dilakukaan sebagai suatu prosedur untuk penentuan apakah idle telah aman dilakukan dengan

melakukan pengecekan apakah dust telah melapisi filter bag dengan melihat keberadaan dust

pada box reject.

Gambar 4.2. Penambahan dust bin, dust feed bin, dan jalur transportasi dust reject

Untuk implementasi konsep di atas maka dibutuhkan penambahan dust bin dan dust feed bin.

Penentuan dimensi bin diperhitungkan sesuai dengan rate dust yang dibawa oleh gas exit line

preheater slc yang menjadi inlet hot gas coal mill dan yang dapat dipisahkan pre duster.

Selain itu juga perlu mempertimbangkan jumlah dan rate dust yang digunakan untuk mengisi

grinding table. Untuk dust reject dapat digunakan reject box seperti reject box batu bara.

IV.2. Hasil Perhitungan

Berikut adalah tinjauan sistem yang digunakan dalam perhitungan untuk menentukan rate

kiln dust yang dipisahkan dengan dua pre duster dari aliran inlet hot gas coal mill Tuban 1.

16

Gambar 4.3. Tinjauan Sistem untuk Penentuan Rate Kiln Dust dari Pre Duster Inlet

Hot Gas Coal Mill

Hasil perhitungan untuk sistem yang ditinjau di atas tertera dalam tabel di bawah.

Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Dust Inlet to Dust Bin

Rate dust yang berhasil dipisahkan oleh pre duster di atas didasarkan pada perhitungan yang

menggunakan asumsi efisiensi dari masing-masing cyclone adalah 85%. Sedangkan

perhitungan dust load aliran gas yang masuk pre duster 1 didasarkan pada asumsi dust yang

dibawa gas exit preheater slc adalah 10% dari feed slc.

Adapun hasil perhitungan untuk menentukan jumlah dan rate dust yang harus dimasukkan

untuk mengisi grinding mill tertera dalam tabel berikut.

17

Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Jumlah dan Rate Dust to Grinding Table

Hasil perhitungan di atas dengan asumsi letak rotary feeder dust berada di bagian atas coal

mill sehingga bentuk dust pada grinding table menyerupai bentuk cone. Pertimbangan

peletakkan rotary feeder di bagian atas, bukannya di samping seperti letak rotary feeder batu

bara adalah untuk mengurangi kontak ducting dust dengan batu bara sehingga diharapkan

dapat mengurangi resiko akumulasi debu batu bara pada area feeding dust.

18

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

1. Konsep implementasi penggunaan kiln dust dalam bagian safety operation coal

mill adalah sebagai berikut:

2. Konsep penerapan kiln dust dalam operasi coal mill membutuhkan investasi

dalam menambah equipment dan penunjang equipment dust bin, dust feed bin,

dan line reject dust.

3. Rate kiln dust yang dapat digunakan dalam operasi coal mill sebesar 8,02

ton/jam.

4. Jumlah dust yang diperlukan untuk menutupi area permukaan grinding table

adalah 3575 Kg yang bila menggunakan timer untuk feeding selama 5 menit,

maka rate feeding dust sebesar 11,91 Kg/s.

19

V.2. Saran

1. Perlu dilakukan perhitungan lebih lanjut terhadap desain equipment tambahan

yang dibutuhkan untuk menentukan nilai investasi yang harus dikeluarkan untuk

menerapkan konsep ini.

2. Perlu data yang lebih akurat untuk perhitungan dust load gas exit preheater slc

yang lebih mencerminkan keadaan yang sebenarnya.

20

DAFTAR PUSTAKA

Alameddin, A. N. and Luzik, S. J. 1997. Coal Dust Explosions in the Cement Industry.

J. Marku, I. Dumi, E. Lico, T. Dilo, O. akaj.2008. The charachterization and the utilization

of cement kiln dust (CKD) as partial replacement of portland cement in mortar and concrete

production.

Instruksi Kerja (IK) No.: IK/661/125, IK/661/127, IK/661/125.

http://www.epa.gov/osw/nonhaz/industrial/special/ckd/rtc/chap-3.pdf. Chapter Three: CKD

Generation and Characteristics.

21

LAMPIRAN

1. Perhitungan Flow Gas Inlet Coal Mill

heat loss

Umpan, Li Produk, Lo

xi, tsi xo, tso

Kebocoran, F

yf, Tf

G G' Gas keluar, Go

Tgb yi, Tgi yo, Tgo

Q grd

Yo, Tgo

Flow of recirculated gas, R, assumed to be : 10% of G'

Total mass balance :

L + F + G - L - G' = 0

G' = F + G (1)

Total H2O balance :

L.xi + F.yf + G.yi - L.xo - G'.yo = 0

L(xi - xo) = F(yo - yf) + G(yo - yi) .(2)

Data taken from measurement on false air through mill system, F = 20% x G'

L(xi - xo) = 20% G'(yo - yf) + 0.8 G'(yo - yi)

L/G'(xi-xo) = 20% (yo - yf) + 0.8 (yo - yi) .(3)

Parameters to be used on mass balance calculation

Calc. base: 1 operating hour on steady state

Product, L=Lo/(1+xo): 65 ton (dry basis)

Recirculation (assum), R: 10% of volumetric rate of gas pass through mill (G')

Feed moist. content , xi : 25 %

Product res. moist, xo : 7 %

Vol. gas through mill, G' : 180000 m3/hour (measured by venturimeter)

Temp. gas outlet mill, Tgo : 72 oC

ambient air, F : 1.293 kg/m3 (0 oC, 1 atm)

o hot gas, o Gb : 1.400 kg/m3 (0 oC, 1 atm)

Cp coal : 0.3 kcal/kg oC (dry basis)

Calculation of Mass balance

Assumed R = 10% x G' Go = 0.9 x G'

Trial : o G' = o Gb (to be used as 1st trial)

Go = 0.9 x 180000 = 162000.0 m3 air

Go = 1.05466 x 162000.0 = 170854.9 kg air

Go = 170854.92 /(1 + yo) kg udara kering

G' = 189838.8 kg

R = 18983.9 kg

Determining the amount of water in air leaving the mill , yo

yo = H2O total / G'

yo = (H2O mat'l + H2O false + H2O recirc) / G' .(4)

a. Amount of water evaporated :

H2O material = L ( xi - xo)

= 65000 x ( 0.25 - 0.07 )

= 11700 kg

b. Amount of water on false air

H2O f alse = F x yf

yf = 0.014 kg H2O/kg dry air

F = 20% x G'

F = 20% x 189838.8 = 37967.76 kg

F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air

H2O f alse= 37967.76 /(1 + yo) x 0.014

H2O f alse= 531.55 /(1 + yo)

c. Amount of water on recycle (resirkulasi)

H2Orecirc = R x yo

= 18983.88 /(1+yo) x yo

Equation (4) become :

11700 + 531.55 /(1+yo)+ 18983.88 yo/(1+yo)yo =

189838.8 /(1+yo)

189838.8 yo = 11700 (1+yo) + 531.55 + 18983.88 yo

yo = 12231.55 / 159154.92

yo = 0.07685

Calculating mass flow rate of hot gas entering coal mill system, Gb

Gb = Go - F

Go = 170854.92 /(1 + yo) kg dry air = 158661.31 kg ud. Kering

F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air = 35258.068 kg ud. Kering = 21% G'

Gb = 123403.24 kg dry air

G' = 167153.72 kg dry air

Gas buang dr. kiln,Gb

Recirc, R

COAL MILL

heat loss

Umpan, Li Produk, Lo

xi, tsi xo, tso

Kebocoran, F

yf, Tf

G G' Gas keluar, Go

Tgb yi, Tgi yo, Tgo

Q grd

Yo, Tgo

Flow of recirculated gas, R, assumed to be : 10% of G'

Total mass balance :

L + F + G - L - G' = 0

G' = F + G (1)

Total H2O balance :

L.xi + F.yf + G.yi - L.xo - G'.yo = 0

L(xi - xo) = F(yo - yf) + G(yo - yi) .(2)

Data taken from measurement on false air through mill system, F = 20% x G'

L(xi - xo) = 20% G'(yo - yf) + 0.8 G'(yo - yi)

L/G'(xi-xo) = 20% (yo - yf) + 0.8 (yo - yi) .(3)

Parameters to be used on mass balance calculation

Calc. base: 1 operating hour on steady state

Product, L=Lo/(1+xo): 65 ton (dry basis)

Recirculation (assum), R: 10% of volumetric rate of gas pass through mill (G')

Feed moist. content , xi : 25 %

Product res. moist, xo : 7 %

Vol. gas through mill, G' : 180000 m3/hour (measured by venturimeter)

Temp. gas outlet mill, Tgo : 72 oC

ambient air, F : 1.293 kg/m3 (0 oC, 1 atm)

o hot gas, o Gb : 1.400 kg/m3 (0 oC, 1 atm)

Cp coal : 0.3 kcal/kg oC (dry basis)

Calculation of Mass balance

Assumed R = 10% x G' Go = 0.9 x G'

Trial : o G' = o Gb (to be used as 1st trial)

Go = 0.9 x 180000 = 162000.0 m3 air

Go = 1.05466 x 162000.0 = 170854.9 kg air

Go = 170854.92 /(1 + yo) kg udara kering

G' = 189838.8 kg

R = 18983.9 kg

Determining the amount of water in air leaving the mill , yo

yo = H2O total / G'

yo = (H2O mat'l + H2O false + H2O recirc) / G' .(4)

a. Amount of water evaporated :

H2O material = L ( xi - xo)

= 65000 x ( 0.25 - 0.07 )

= 11700 kg

b. Amount of water on false air

H2O f alse = F x yf

yf = 0.014 kg H2O/kg dry air

F = 20% x G'

F = 20% x 189838.8 = 37967.76 kg

F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air

H2O f alse= 37967.76 /(1 + yo) x 0.014

H2O f alse= 531.55 /(1 + yo)

c. Amount of water on recycle (resirkulasi)

H2Orecirc = R x yo

= 18983.88 /(1+yo) x yo

Equation (4) become :

11700 + 531.55 /(1+yo)+ 18983.88 yo/(1+yo)yo =

189838.8 /(1+yo)

189838.8 yo = 11700 (1+yo) + 531.55 + 18983.88 yo

yo = 12231.55 / 159154.92

yo = 0.07685

Calculating mass flow rate of hot gas entering coal mill system, Gb

Gb = Go - F

Go = 170854.92 /(1 + yo) kg dry air = 158661.31 kg ud. Kering

F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air = 35258.068 kg ud. Kering = 21% G'

Gb = 123403.24 kg dry air

G' = 167153.72 kg dry air

Gas buang dr. kiln,Gb

Recirc, R

COAL MILL

22

heat loss

Umpan, Li Produk, Lo

xi, tsi xo, tso

Kebocoran, F

yf, Tf

G G' Gas keluar, Go

Tgb yi, Tgi yo, Tgo

Q grd

Yo, Tgo

Flow of recirculated gas, R, assumed to be : 10% of G'

Total mass balance :

L + F + G - L - G' = 0

G' = F + G (1)

Total H2O balance :

L.xi + F.yf + G.yi - L.xo - G'.yo = 0

L(xi - xo) = F(yo - yf) + G(yo - yi) .(2)

Data taken from measurement on false air through mill system, F = 20% x G'

L(xi - xo) = 20% G'(yo - yf) + 0.8 G'(yo - yi)

L/G'(xi-xo) = 20% (yo - yf) + 0.8 (yo - yi) .(3)

Parameters to be used on mass balance calculation

Calc. base: 1 operating hour on steady state

Product, L=Lo/(1+xo): 65 ton (dry basis)

Recirculation (assum), R: 10% of volumetric rate of gas pass through mill (G')

Feed moist. content , xi : 25 %

Product res. moist, xo : 7 %

Vol. gas through mill, G' : 180000 m3/hour (measured by venturimeter)

Temp. gas outlet mill, Tgo : 72 oC

ambient air, F : 1.293 kg/m3 (0 oC, 1 atm)

o hot gas, o Gb : 1.400 kg/m3 (0 oC, 1 atm)

Cp coal : 0.3 kcal/kg oC (dry basis)

Calculation of Mass balance

Assumed R = 10% x G' Go = 0.9 x G'

Trial : o G' = o Gb (to be used as 1st trial)

Go = 0.9 x 180000 = 162000.0 m3 air

Go = 1.05466 x 162000.0 = 170854.9 kg air

Go = 170854.92 /(1 + yo) kg udara kering

G' = 189838.8 kg

R = 18983.9 kg

Determining the amount of water in air leaving the mill , yo

yo = H2O total / G'

yo = (H2O mat'l + H2O false + H2O recirc) / G' .(4)

a. Amount of water evaporated :

H2O material = L ( xi - xo)

= 65000 x ( 0.25 - 0.07 )

= 11700 kg

b. Amount of water on false air

H2O f alse = F x yf

yf = 0.014 kg H2O/kg dry air

F = 20% x G'

F = 20% x 189838.8 = 37967.76 kg

F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air

H2O f alse= 37967.76 /(1 + yo) x 0.014

H2O f alse= 531.55 /(1 + yo)

c. Amount of water on recycle (resirkulasi)

H2Orecirc = R x yo

= 18983.88 /(1+yo) x yo

Equation (4) become :

11700 + 531.55 /(1+yo)+ 18983.88 yo/(1+yo)yo =

189838.8 /(1+yo)

189838.8 yo = 11700 (1+yo) + 531.55 + 18983.88 yo

yo = 12231.55 / 159154.92

yo = 0.07685

Calculating mass flow rate of hot gas entering coal mill system, Gb

Gb = Go - F

Go = 170854.92 /(1 + yo) kg dry air = 158661.31 kg ud. Kering

F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air = 35258.068 kg ud. Kering = 21% G'

Gb = 123403.24 kg dry air

G' = 167153.72 kg dry air

Gas buang dr. kiln,Gb

Recirc, R

COAL MILL

Vn =

Vn = 123403.2 kg/hr x 1.26 Nm3/kg

= 155488.1 Nm3/hr

Vo x Po x TN

PN x To

;

=

= 127504.6 m3/hr

Vo =

(1 x (273+T)

Vn x PN x To

Po x TN

Vn x (1+Ps) x 273

Ps = 1241.238 mmH2O

= 4.071261 ftH2O

= 1.761688 psia

= 12107.41 N/m2

23

2. Perhitungan Flow Gas Exit Preheater SLC

3. Perhitungan Rate Dust Inlet Dust Bin

24

4. Perhitungan Jumlah dan Rate Dust to Grinding Table