Tugas Khusus.docx

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Dalam industri semen, pembakaran material penyusun semen yang

meliputi batu kapur (limestone), tanah liat (clay), pasir silika, dan pasir besi merupakan suatu tahapan yang penting. Proses pembakaran ini terjadi di rotary kiln. Material mengalami kenaikan suhu hingga dicapai suhu 1300°C. Clinker yang keluar dari rotary kiln akan mengalami proses pendinginan. Istilah pendinginan dalam industri semen disebut quenching. Pendinginan ini dilakukan secara mendadak untuk mendapatkan kualitas semen terbaik. Pendinginan clinker dilakukan dalam clinker cooler. Clinker yang masuk clinker cooler membawa panas. Selanjutnya panas ini dipertukarkan dengan udara pendingin yang diperoleh dari lingkungan sekitar. Suhu clinker keluar clinker cooler akan turun dan akan dibawa ke penggilingan akhir. Udara pendingin yang telah membawa panas, selanjutnya didistribusikan ke sejumlah peralatan yang membutuhkan misalnya rotary kiln dan suspension preheater. Oleh karena itu, pendinginan memegang peranan penting dalam pembuatan semen. Kinerja alat clinker cooler perlu dilakukan pemantauan. Hal ini dilakukan dengan cara mengetahui distribusi massa dan panas yang masuk dan keluar sistem. Kinerja clinker cooler bisa ditunjukkan dari efisiensinya, sekaligus dari pemetaan massa dan panas material.

1.2

Perumusan Masalah Efisiensi alat perlu dihitung secara berkala. Efisiensi ini melibatkan panas

yang hilang melalui dinding cross bar cooler. Untuk menghitung efisiensi panas pada cross bar cooler diperlukan data neraca massa dan neraca panas yang menjadi acuan mengenai massa dan jumlah panas yang terlibat dalam suatu unit. Dari neraca massa dan neraca panas, efisiensi alat dapat diketahui.

1

1.3

Tujuan Tujuan dari pengerjaan tugas khusus ini adalah untuk mengetahui kinerja

cross bar cooler dengan menghitung efisiensi panas yang hilang dan terbuang.

1.4

Manfaat Perhitungan neraca massa dan neraca panas ini memiliki manfaat untuk

mengetahui efisiensi dan performa cross bar cooler. Dengan itu dapat diketahui kualitas semen yang dihasilkan baik atau tidak.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Clinker Cooler 1

Pendinginan Clinker Clinker keluar dari rotary kiln mempunyai suhu yang tinggi yaitu sekitar

1200ºC, dimana kondisi yang tinggi tersebut perlu didinginkan dengan tujuan sebagai berikut: a. Mengambil panas untuk dipakai kembali ke sistem untuk menghemat pemakaian bahan bakar b. Mengamankan alat-alat transport sehingga life time menjadi lebih panjang c. Membuat clinker lebih mudah dihancurkan di proses selanjutnya d. Pendinginan yang tepat akan meningkatkan kualitas semen atau menghindari terurainya C3S menjadi C2S yang dapat menurunkan kualitas. Pendinginan clinker berlangsung dari suhu sekitar 1200ºC sampai dengan suhu 70-60ºC. 2

Jenis Clinker Cooler Menurut bentuk dan cara kerjanya, pendingin clinker/ clinker cooler

dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu: a.

Rotary cooler Rotary cooler memiliki desain sederhana seperti rotary kiln namun

lebih pendek. Rotary cooler dipasang pada outlet kiln, yang di bagian dalam outlet kiln dipasang lifter. Rotary cooler dan kiln memiliki kemiringan yang hampir sama. Rotary cooler memerlukan tenaga kecil, mendinginkan secara lambat dan panas recuperation yang diharapkan kurang optimal sehingga suhu keluar clinker cooler masih diatas 150°C.

3

b. Planetary cooler Planetary cooler memiliki bentuk seperti rotary cooler namun jumlahnya banyak dan mengelilingi shell outlet kiln yang ikut berputar bersama kiln. Bagian dalamnya dipasang lifter-lifter untuk mengangkat clinker. Pendinginan pada planetary cooler kurang optimal serta suhu clinker keluar masih diatas 150°C. c. Cross bar cooler Tipe Cross

Bar

transportasi

yang

baru-baru

ini

(tahun

1999) dikembangkan yaitu

Cooler.

Jenis ini seluruhnya terdiri dari Static Gratedengan

clinker

dipengaruhi

oleh reciprocating pusher

bardiatas

permukaan grate. Coolerini juga menggunakan pengatur aliran yang sangat bagus pada masing-masing grateuntuk konstan

mempertahankan

aliran udara

melalui clinker bed tanpa memperhatikan porositas bed. Efisiensi

jenis Coolerini yaitu 75-78%.

2.2 Cross bar cooler 1. Prinsip Kerja Cross bar cooler Di Pabrik Indarung VI PT Semen Padang jenis cooler yang dipakai yaitu cross bar cooler yang terdiri dari 9 line. Cross bar cooler banyak digunakan pada industri semen karena dapat menurunkan temperatur clincer hingga mencapai 60-70oC. Prinsip kerja dari cross bar cooler yaitu clincer panas keluran kiln dengan suhu berkisar 1200oC jatuh ke area inlet cooler, kemudian clincer didinginkan dengan aliran udara dari bawah mengunakan 11 fan. Bersamaan dengan itu clincer ditransportasikan secara perlahan menuju crusher dengan cross bar. Clincer yang telah didinginkan selanjutnya akan menuju Heavy roller breaker yang terdiri dari 4 roller tersusun seri, transport rolls berputar searah aliran clincer dan clincer halus akan melewati celah antar roll dan jatuh, sementara clincer yang besar (> 25-30 mm) ditransportasikan ke crushing rolls yang berputar berlawanan arah untuk digiling, selanjutnya material yang telah diperkecil ukurannya jatuh ke pan conveyor untuk menuju silo clincer atau unborn silo. 4

Cross bar cooler memiliki beberapa fungsi antara lain : a) Memberikan pendinginan yang cepat pada clincer sehingga tidak terjadi penguraian C3S menjadi C2S. b) Mempehalus ukuran keluaran clincer dengan menggunakan roller breaker. c) Mendinginkan clincer yang keluaran kiln dari temperatur 1200oC menjadi < 100oC keluar cooler system, dengan cara mengalirkan udara dari cooling fan secara proporsional. d) Pendinginan clincer secara quenching atau secepat mungkin untuk mendapatkan kualitas clincer yang terbaik (clincer mudah pecah). e) Memanfaatkan udara panas hasil pendinginan clincer yang keluar dari kiln dan diperoleh dua jenis udara, yaitu udara secondary untuk pembakaran main burner dan udara tertiery untuk pembakaran dicalciner. 2.3

Efisiensi Cross bar cooler Perhitungan efisiensi dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja alat dalam

menangani pendinginan clinker. Efisiensi cross bar cooler diperoleh dengan melakukan analisis perpindahan panas material-material yang terlibat di dalamnya. Sebagai langkah pendahuluan, diperlukan penyusunan neraca massa dan neraca panas. Efisiensi ini lebih banyak dipengaruhi oleh panas yang dibawa dan dilepaskan oleh clinker. Panas udara yang dibuang ke EP, oleh Duda (1980) dianggap menyebabkan rugi kalor. Efisiensi cross bar cooler dinyatakan sebagai berikut (Duda, 1980): E, % = [C1 - (V + C2 + R )] / C1

(2.1)

Dimana : C1

: panas yang dibawa clinker

C2

: panas yang dilepaskan clinker

V

: panas yang dibuang

R

: panas yang tak terdeteksi

5

2.4 Neraca Massa Perhitungan neraca massa di cross bar cooler melibatkan komponen clinker dan udara. Di dalam cross bar cooler hanya terjadi reaksi fisika yaitu pendinginan clinker oleh udara. Perhitungan neraca massa membutuhkan data-data lain untuk diolah, misalnya densitas, laju alir, berat molekul, dan rasio antara clinker dan udara. 2.5 Neraca Panas Penyusunan neraca panas digunakan untuk mengetahui efisiensi cross bar cooler. Panas yang terlibat adalah panas clinker yang dipindahkan melalui udara pendingin. Udara pendingin yang telah bersuhu lebih tinggi akan dikembalikan ke unit rotary kiln dan suspension preheater dalam bentuk udara panas, yaitu udara sekunder (secondary air), udara tersier (tertiary air), dan udara menuju electrostatic precipitator (EP). Pengelompokan komponen input dan output dalam cross bar cooler disajikan pada Tabel II.1 Tabel 2.1 Komponen yang Terlibat dalam cross bar cooler Komponen Input

Komponen Output

Udara pendingin (cooling air)

Panas dilepaskan clinker

Panas dibawa clinker

Udara sekunder (secondary air) Udara tersier (tertiary air) Udara Electrostatic Precipitator Panas debu ke EP (dust lost) Panas yang tak terdeteksi

2.6

Perpindahan Panas Prinsip perpindahan panas berperan dalam perhitungan efisiensi cross bar

cooler. Panas yang terlibat adalah: a. Panas yang dibawa clinker (C1) Saat masuk ke cross bar cooler, clinker membawa panas, yang meliputi panas sensibel clinker. Panas yang dibawa clinker (C1) akan dipindahkan oleh udara pendingin. Pada saat itu, terjadi pelepasan panas oleh clinker.

6

b. Panas yang dibuang Panas yang dibuang adalah panas yang menuju ke electrostatic precipitator (EP). panas dari clinker keluar , panas dari debu ke EP dan panas yang tak terdeteksi panas ini merupakan faktor perhitungan efisiensi.

7

BAB III METODOLOGI 3.1

1 2 3 4 5 6 7 8 9.

Skema Neraca Massa dan Panas Unit Sistem Kiln

Kiln Feed Batu bara SP Udara pembawa batu bara SP debu terbuang SP gas buang SP Material dari SP Gas buang kiln Udara primer fan kiln Batu bara kiln

10. udara pembawa batu bara kiln 11. Udara sekunder 12. Clincer panas 13. Udara tersier 14. Udara pendingin 15. Udara cooler ke EP 16. dust lost 17. Clincer

Gambar 3.1 Distribusi Material dalam Cross bar cooler

8

Gambar 3.2 Skema Neraca Panas Cross bar cooler

Gambar 3.3 Skema Alat Cross bar cooler Keterangan gambar : 1. Input Material

6. Cross bar

2. Gas Panas ke RSP (Tertiary Air)

7. Grate plate

3. Gas Panas ke Kiln (Secondary Air)

8. Cooler fan

4. Udara Panas dan Debu ke EP

9. Heavy Duty Rooler Breaker

5. Spray water

9

3.2

Pengumpulan Data

3.2.1

Data dari Lapangan Pengumpulan data dilakukan untuk mengetahui distribusi material-

material dalam cross bar cooler, serta untuk mengetahui panas yang terkandung dalam material tersebut pada tanggal 2 januari 2019 pada plant indarungvi Semen Padang. Untuk menyusun persamaan neraca massa, diperlukan data sebagai berikut: a. Jenis arus b. Massa arus c. Laju alir arus d. Densitas udara pendingin Sedangkan, untuk menyusun neraca panas diperlukan data sebagai berikut: a. Kapasitas panas clinker b. Kapasitas panas udara c. Temperature clincer dan udara 3.2.2

Data dari Pustaka Data yang berasal dari sumber buku/ literatur berfungsi sebagai referensi

untuk mendukung data dari lapangan . Data-data tersebut adalah sebagai berikut: a. Panas spesifik clinker b. Sifat fisis udara c. Efisiensi panas

3.3

Pengolahan Data Tahapan pengolahan data adalah sebagai berikut:

a. Pengolahan Neraca Massa 1. Menentukan material yang masuk dan keluar cross bar cooler. 2. Menentukan volume udara dengan menghitung kapasitas setiap fan. 3. Menentukan massa udara dengan mengalikan volume udara dengan densitas udara. 4. Menganalisis massa yang terlibat pada komponen input dan output. 10

b. Pengolahan Neraca Energi 1. Menghitung panas yang dilepaskan clinker saat masuk dan keluar. 2. Menganalisis kapasitas panas/ heat capacity masing-masing udara. 3. Menganalisis jumlah panas yang dibawa masing-masing udara. 4. Mengidentifikasi panas yang terlibat pada komponen input dan output. 5. Menganalisis persentase panas yang tidak terdeteksi dari panas 6. Menganalisis efisiensi kerja cross bar cooler. 3.4

Metode Pengolahan Data Data yang diperoleh digunakan untuk menghitung neraca massa, neraca

panas, dan efisiensi cross bar cooler. Selanjutnya digunakan persamaan yang ada dalam literatur untuk mencari data yang lain. Pada clinker untuk menentukan kapasitas panas senyawa yang terkandung pada udara dan clincer digunakan persamaan :

Cp = (𝐴𝑇 +

𝐵𝑇 2 2

+

𝐶𝑇 3 3

− 𝐷𝑇 −1 )

(3.2)

Dimana : T

: suhu

A, B, C, D

: konstanta

Cp

: kapasitas panas

Kemudian panas sensible dari udara dan clinker dicari dengan menggunakan persamaan : 𝑇

Q = n ∫𝑇𝑟𝑒𝑓 𝐶𝑝 𝑑𝑇

(3.3)

Dimana : Q

: panas reaksi (kJ)

T

: suhu (K)

Tref

: suhu referensi (K) = 298 K

Cp

: kapasitas panas (kJ/kmol)

n

: mol

11

Kemudian efisiensi cross bar cooler dicari menggunakan persamaan :

𝐸=

[𝐶1 −(𝑉+𝐶2 +𝑅)] 𝐶1

× 100%

(3.4)

Dimana : E

: efisiensi cross bar cooler

C1

: panas yang dibawa clinker saat masuk (Qclinker in dan Qudara pendingin)

C2

: panas yang dibawa clinker saat keluar (Qclinker

V

: panas yang dibuang (QEP)

R

: panas yang tak terdeteksi (Qhilang)

out)

12

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan 1. Perhitungan Neraca Massa Asumsi yang digunakan dalam perhitungan, yaitu : 

Udara kering terdiri dari 21% O2 dan 79% N2



Gas berperilaku sebagai gas ideal



Kondisi aliran massa steady



Proses pembakaran sempurna dan tidak ada sisa bahan bakar yang tidak terbakar, seluruh abu yang terkandung dalam bahan bakar akan menjadi komponen clinker.

Neraca masa suspension preheater Skema alir neraca massa pada Suspension preheater (SP) adalah sebagai berikut:

8

5 1

2 31 1

1 1 Suspension Preheater (SP)

6 6

7 6

1

1

4 1

(Indarung VI,2019)

Keterangan: 1.

Kiln feed

2.

Umpan batu bara

3.

Gas buang kiln

4.

Umpan material dari SP

5.

Gas hasil pembakaran

6.

Udara pembakaran (udara tersier dan GHP kiln)

7.

Udara pembawa batu bara

8.

Debu keluar SP (Dust lost) 13

14

Tabel 4.1 Komposisi yang masuk ke suspension preheater Komposisi

%Berat

SiO2

14,52%

Al2O3

3,604%

Fe2O3

2,432%

CaO

43,52%

MgO

0,503%

H2O

0,52%

SO3

0,030%

Total

65,133087%

(Data Laboratorium Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) Persen berat CaCO3 dan MgCO3 yang terkandung dalam raw mix Diketahui : BM CaCO3

= 100 kg/kmol

BM CaO

= 56 kg/kmol

BM MgCO3

= 84 kg/kmol

BM MgO

= 40 kg/kmol (Perry,1973) 𝐵𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑂3

%CaCO3

=

% MgCO3

=

𝐵𝑀 𝐶𝑎𝑂 𝐵𝑀 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝐵𝑀 𝑀𝑔𝑂

100𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙

𝑋 % 𝐶𝑎𝑂 = 56 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑋 43,52 % = 78 % 84 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙

x %MgO = 40

𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙

𝑋 0,503 % = 1,05%

Sehingga komposisi yang masuk ke suspension preheater adalah sebagai berikut : Kiln Feed Berat kiln feed masuk ke suspention preheter = 557.230 kg/jam (Data CCR Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019)

15

Tabel 4.2 komposisi yang masuk ke suspension preheater Komposisi

%berat

m (kg/jam)

SiO2

14,520%

80.909,80

Al2O3

3,604%

20.082,57

Fe2O3

2,432%

13.551,83

CaCO3

78%

433.088,81

MgCO3

1,05%

5.885,05

H2 O

0,52%

2.897,60

Impurities

0,15%

814,35

Total

100%

557.230,00

Umpan yang masuk ke kalsiner merupakan umpan kering dimana tidak mengandung air sama sekali Umpan kalsiner = umpan masuk preheater – H2O dalam umpan = 557.230 kg/jam – 2.897,60 kg/jam = 554.332,40 kg/jam Faktor clincer

=

1,65

(CCR Indarung VI)

Kiln feed

=

557230

kg/jam

Clincer

=

557230 1,65

clincer aktual

=

337715,1515

kg/jam

Clincer teoritis

=

362941,1007

kg/jam

Dust loss

=

(clincer teoritis - clincer aktual) clincer teoritis

=

362941,10

-

337715

362941,101 Dust loss

=

6,95%

16

Dust loss

= 6,95 % x 554.332,40 kg/jam = 38.528,46 kg/jam

Total umpan yang masuk ke kalsiner = 554.332,40 kg/jam – 38.528,46 kg/jam = 515.803,95 kg/jam 79.860

% berat SiO2

= 547.140 𝑋 100%

massa SiO2

= 14,595% x 515.803,95= 75.286,22 kg/jam

= 14,595%

17

Tabel 4.3 Massa dan Persen Berat Masing-Masing Komponen Dalam Umpan Kalsiner Komposisi

%berat

m (kg/jam)

SiO2

14,596%

75.286,22

Al2O3

3,623%

18.686,75

Fe2O3

2,445%

12.609,92

CaCO3

78,128%

402.987,30

MgCO3

1,062%

5.476,01

Impurities

0,147%

757,75

Total

100%

75.286,22

Derajat kalsinasi = 97,63 % (Data CCR Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) Komponen yang mengalami kalsinasi yaitu CaCO3 dan MgCO3. Reaksi 1 CaCO3 → CaO + CO2 Diketahui; BM CO2

= 44 Kg/kmol

BM CaO

= 56 Kg/kmol

BM CaCO3

= 100 kg/kmol

Jumlah CaCO3 terkalsinasi

= 0,9763 x berat CaCO3 dalam umpan = 0,9763 x 402.987,30 kg/jam = 393.436,50 kg/jam

Jumlah CaO yang terbentuk

=

𝐵𝑀 𝐶𝑎𝑂 𝐵𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑂3

𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑎𝑙𝑠𝑖𝑛𝑎𝑠𝑖

56

= 100 𝑋 393.436,50 kg/jam = 220.324,44 kg/jam CO2 hasil kalsinasi

𝐵𝑀 𝐶𝑂2

= 𝐵𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑎𝑙𝑠𝑖𝑛𝑎𝑠𝑖 44

= 100 𝑋 393.436,50 = 173.112,06 kg/jam 18

Jumlah CaCO3 yang tersisa

= ( jumlah CaCO3 umpan – CaCO3 yang

terkalsinasi) = 402.987,30 – 393.436,50 kg/jam = 9.550,80 kg/jam Reaksi 2 MgCO3 → MgO + CO2 Diketahui; BM CO2

= 44 Kg/kmol

BM MgO

= 40 Kg/kmol

BM MgCO3

= 84 kg/kmol

Jumlah MgCO3 terkalsinasi

= 0,9763 x berat MgCO3 dalam umpan = 0,9763 x 5.476,01 kg/jam = 5.346,23 kg/jam

Jumlah MgO yang terbentuk

𝐵𝑀 𝑀𝑔𝑂

= 𝐵𝑀 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑎𝑙𝑠𝑖𝑛𝑎𝑠𝑖 40

= 84 𝑋 5.346,23 = 2.545,82 kg/jam CO2 yang terbentuk

𝐵𝑀 𝐶𝑂2

= 𝐵𝑀 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑎𝑙𝑠𝑖𝑛𝑎𝑠𝑖 44

= 84 𝑋 5.346,23 = 2.800,41 kg/jam Jumlah MgCO3 yang tersisa = (jumlah MgCO3 umpan – MgCO3 yang terkalsinasi) = 5.476,01 – 5.346,23 = 129,78 kg/jam Jumlah CO2 hasil kalsinasi

= berat CO2 reaksi 1 + berat CO2 reaksi 2 = (173.112,06 + 2.800,41) kg/jam = 175.912,47 kg/jam

19

Komposisi setelah kalsinasi : Tabel 4.4 Komposisi setelah kalsinasi Komposisi

m (kg/jam)

SiO2

75.286,22

Al2O3

18.686,75

Fe2O3

12.609,92

CaCO3 sisa kalsinasi

9.550,80

MgCO3 sisa kalsinasi

129,78

Impuritis

757,75

Total

117.021,22

Kebutuhan Batu Bara di suspension preheater Jumlah batu bara masuk ke suspension preheater = 38.500 kg/jam (Data CCR Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) Tabel 4.5 Komposisi batu bara masuk SP Komposisi

%berat

m (kg/jam)

C

63,16

24.316,60

H

4,59

1.767,15

O

7,33

2.822,05

N

1,06

408,10

S

0,8

308,00

Ash

13,06

5.028,10

H2O

10

3.850,00

Total

100 38.500,00 (Data Laboratorium Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019)

20

Tabel 4.6 Komposisi Ash batu bara masuk SP Komposisi

%berat

Massa (kg/jam)

SiO2

34,38

1.728,66

Al2O3

19,79

995,06

Fe2O3

3,13

157,38

CaO

41,67

2.095,21

MgO

1,03

51,79

Total

100

5.028,10

(Data Laboratorium Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) Asumsi : reaksi pembakaran berlangsung sempurna dan komponen yang bereaksi adalah C, H, dan S Reaksi 1 C + O2

CO2

CO2 yang terbentuk

=

𝐵𝑀 𝐶𝑂2 𝐵𝑀 𝐶

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶

44

=12 𝑋 24.316,60kg/jam = 89.160,87 kg/jam O2 yang diperlukan

=

𝐵𝑀 𝑂2 𝐵𝑀 𝐶

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶

32

= 12 𝑋 24.316,60kg/jam = 64.844,27 kg/jam Reaksi 2 S + O2

SO2

SO2 yang terbentuk

=

𝐵𝑀 𝑆𝑂2 𝐵𝑀 𝑆

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆

64

=32 𝑋 308,00 = 616,00 kg/jam O2 yang diperlukan

=

𝐵𝑀 𝑂2 𝐵𝑀 𝑆

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆

32

= 32 𝑋 308,00kg/jam = 308,00 kg/jam 21

Reaksi 3 H2 + ½ O2

H2O

H2O yang terbentuk

𝐵𝑀 𝐻2𝑂

= =

𝐵𝑀 𝐻2 18 2

× 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐻2

𝑋 1.767,15

= 15.904,35 kg/jam O2 yang dibutuhkan

1

=2 ×

32 2

× 1.767,15

= 14.137,20 kg/jam Tabel 4.7 Total O2 yang diperlukan Macam Reaksi

Kebutuhan O2 (kg/jam)

Reaksi 1

64.844,27

Reaksi 2

308,00

Reaksi 3

14.137,20

Total

79.289,47

Data ambien Semen Padang Temperatur

=

30,00 C

Tekanan

=

1,00

R

=

0,08

atm

Dari psychometric chart Humidity

=

0,015 kg H2O/ kg udara kering (Perry, 1973)

Komposisi udara kering O2

=

0,21

N2

=

0,79

BM udara

=

28,84 kg/kmol

Densitas udara

= =

𝑃 𝑅

1,00

×

𝐵𝑀 𝑇

x

0,08 =

1,16

28,84 303,00

kg/m3

Udara pembawa batu bara ke calciner 22

Kapasitas udara

=

15.400,00

m3/jam

Laju udara

=

15.400,00

x

=

17.864,66

kg/jam

=

1,00

x

17.864,66

+

0,015

Udara kering

1,00

Laju H2O

Laju O2

=

17.600,65

kg/jam

=

(17.864,66

-

=

264,01 kg/jam

=

0,21

x

1,16

17.600,65) kg/jam

17.600,65

x 32,00

28,84

Laju N2

=

4.101,12

kg/jam

=

0,79

17.600,65

x

x 28,00

28,84 =

13.499,53

kg/jam

Kebutuhan O2 secara teoritis = Total O2 yang diperlukan - O2 batu bara - O2 udara pembawa batu bara = 79.289,47 - 2.822,05 - 4.101,12 kg/jam = 72.366,29 kg/jam Oksigen berlebih pada pembakaran sebesar 2,3 % (data dari operator kiln) Udara mengandung 21% O2, dan 79% N2. Kebutuhan O2 yang sesungguhnya

= 102,3% x kebutuhan O2 teoritis = 102,3% x 72.366,29 kg/jam = 74.030,72 kg/jam

Kebutuhan udara sebenarnya

=

100 21

X 74.030,72 kg/jam

= 352.527,23 kg/jam N2 dari udara

79

= 100 x O2 yang sesungguhnya =

79 100

x 74.030,72 kg/jam

= 278.496,51 kg/jam

23

Tabel 4.8 Total N2 Dalam Reaksi Pembakaran Total N2 Dalam Reaksi Pembakaran (kg/jam) N2 dari udara

278.496,51

N2 batu bara

408,10

N2 udara pembawa batu bara

13.499,53

Total

292.404,14

Tabel 4.9 Total Air H2O Total H2O (kg/jam) H2O umpan

2.860,00

H2O hasil pembakaran

15.904,35

H2O dalam batu bara

3.850,00

H2O udara pembawa batu bara

264,01

Total

22.878,36

O2 sisa pembakaran = Kebutuhan O2 yang sesungguhnya - Kebutuhan O2 secara teoritis = 74.030,72 kg/jam – 72.366,29 kg/jam = 1.664,42 kg/jam

Diperoleh komposisi gas hasil pembakaran Tabel 4.10 Komposisi gas hasil pembakaran Komposisi

m (kg/jam)

CO2

266.430,37

N2

292.404,14

H2O

22.878,36

SO2

616,00

O2 sisa

1.664,42

Total

583.993,30

24

Tabel 4.11 Umpan Kiln Total Komposisi

m(kg/jam)

SiO2 total

77.014,88

Al2O3 total

19.681,81

Fe2O3 total

12.767,30

CaO total

222.419,65

MgO total

2.597,61 Maka diperoleh komposisi umpan yang masuk ke kiln Tabel 4.12 Umpan yang Masuk ke Kiln Komposisi

m (kg/jam)

SiO2

77.014,88

Al2O3

19.681,81

Fe2O3

12.767,30

CaCO3 kalsinasi

9.550,80

MgCO3 kalsinasi

129,78

CaO

222.419,65

MgO

2.597,61

Impurities

757,75

Total

344.919,58

25

Tabel 4.13. Neraca massa untuk suspension preheater INPUT Komponen

m(kg/jam)

OUTPUT %

m(kg/jam

%

38528,4582

3,988

344919,580

35,701

582673,854

60,31

966121,8935

100

Debu

Kiln feed

557230

57,67

Umpan batu bara

38500

3,985

keluar SP Material

Udara Pembakaran

Komponen

masuk SP Gas hasil

352527,2332 36,48

pembakaran

udara pembawa batu bara Total

17864,66032 1,849 966121,8935

100

Total

26

Neraca massa Rotary kiln GHP

Umpan masuk kiln

Klinker panas

ROTARY KILN Umpan batu bara

Udara primer Udara sekunder Udara pembawa batubara P-1

(Indarung VI,2019) Gambar 4.3 diagram alir neraca massa rotary kiln Umpan material dari suspension preheater = 344.919,58 kg/jam Tabel 4.14 komposisi umpan masuk ke Rotary kiln Komposisi

Massa (kg/jam)

SiO2

77.014,88

Al2O3

19.681,81

Fe2O3

12.767,30

CaCO3 sisa kalsinasi

9.550,80

MgCO3 sisa kalsinasi

129,78

CaO

222.419,65

MgO

2.597,61

Impuritis

757,75

Total

344.919,58

Di dalam umpan rotary kiln akan terjadi kalsinasi lanjutan dari komponen CaCO3 dan MgCO3 yang belum terkalsinasi sempurna didalam suspension preheater.

27

Reaksi kalsinasi dari CaCO3 dan MgCO3 Reaksi 1 CaCO3

CaO + CO2

CaCO3 sisa kalsinasi

= 9.550,80 kg/jam

CaO hasil kalsinasi

= 𝐵𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶𝑎𝐶𝑂3

𝐵𝑀 𝐶𝑎𝑂

=

56 100

𝑥 9.550,80

= 5.348,45 kg/jam 𝐵𝑀 𝐶𝑂2

= 𝐵𝑀 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶𝑎𝐶𝑂3

CO2 hasil kalsinasi

44

= 100 x 9.550,80 = 4.202,35 kg/jam Reaksi 2 MgCO3

MgO + CO2

MgCO3 sisa kalsinasi

= 129,78 kg/jam

MgO terbentuk

= 𝐵𝑀 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑀𝑔𝐶𝑂3

𝐵𝑀 𝑀𝑔𝑂

40

= 84 x 129,78 = 61,80 kg/jam CO2 terbentuk

𝐵𝑀 𝐶𝑂2

= 𝐵𝑀 𝑀𝑔𝐶𝑂3 𝑋 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑀𝑔𝐶𝑂3 44

= 84 x 129,78 = 67,98 kg/jam Total kalsinasi CO2 total hasil kalsinasi

= 4.202,35 kg/jam + 67,98 kg/jam = 4.270,33 kg /jam

CaO total hasil kalsinasi

= CaO dalam umpan + CaO hasil kalsinasi = 222.419,65 kg/jam + 5.348,45 kg/jam = 227.768,09 kg/jam

MgO total hasil kalsinasi

= MgO dalam umpan + MgO hasil kalsinasi = 2.597,61 kg/jam + 61,80 kg/jam = 2.659,41 kg/jam 28

Kebutuhan batu bara di rotary kiln Jumlah batu bara masuk ke rotary kiln = 23.500 kg/jam ((Data CCR Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) Tabel 4.15 Komposisi batu bara masuk ke kiln Komposisi

%berat

m (kg/jam)

C

63,16

14.842,60

H

4,59

1.078,65

O

7,33

1.722,55

N

1,06

249,10

S

0,8

188,00

Ash

13,06

3.069,10

H2O

10

2.350,00

Total

100

23.500

Tabel 4.16 Komposisi Ash batu bara masuk ke kiln Komposisi

% berat

m (kg/jam)

SiO2

34,38

1.055,16

Al2O3

19,79

607,37

Fe2O3

3,13

96,06

CaO

41,67

1.278,89

MgO

1,03

31,61

Total

100

3069,1

Asumsi : reaksi pembakaran berlangsung sempurna dan komponen yang bereaksi adalah C, H dan S. Reaksi 1 C + O2

CO2

CO2 yang terbentuk

= =

𝐵𝑀 𝐶𝑂2 𝐵𝑀 𝐶 44 12

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶

𝑋 14.842,60 29

O2 yang diperlukan

= 54.422,87 kg/jam 𝐵𝑀 𝑂2 = 𝐵𝑀 𝐶 𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐶 32

=12 𝑋 14.842,60 = 39.580,27 kg/jam Reaksi 2 S + O2

SO2

SO2 yang terbentuk

=

𝐵𝑀 𝑆𝑂2

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆

𝐵𝑀 𝑆 64

= 32 𝑋 188,00 = 376,00 kg/jam O2 yang diperlukan

=

𝐵𝑀 𝑂2 𝐵𝑀 𝑆

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆

32

= 32 𝑋 188,00 = 188,00 kg/jam Reaksi 3 H2 + ½ O2

H2O

H2O yang terbentuk

= =

𝐵𝑀 𝐻2𝑂 𝐵𝑀 𝐻2 18 2

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐻

𝑋 1.078,65

= 9.707,85 kg/jam O2 yang dibutuhkan

= 0,5 𝑋 = 0,5 X

𝐵𝑀 𝐻2𝑂 𝐵𝑀 𝐻2 32 2

𝑋 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐻

𝑋 1.078,65

= 8.629,20 kg/jam

Tabel 4.17 Total O2 yang diperlukan Macam reaksi

Kebutuhan O2 (kg/jam)

Reaksi 1

39.580,27

Reaksi 2

188,00

Reaksi 3

8.629,20

Total

48.397,47

30

Udara pembawa batu bara ke kiln Kapasitas

=

9.400,00

m3/jam

Laju udara

=

9.400,00

x

=

10.904,40

kg/jam

=

1,00

x

10.904,40

+

0,015

Udara kering

1,00

Laju H2O

Laju O2

1,16

=

10.743,25

kg/jam

=

(10.904,40

- 10.743,25

=

161,15 kg/jam

=

0,21

x

10.743,25

) kg/jam

x 32,00

28,84

Laju N2

=

2.503,28

kg/jam

=

0,79

10.743,25

x

x 28,00

28,84 =

Kebutuhan O2 teoritis

8.239,97

kg/jam

= total O2 yang diperlukan – O2 yang ada dalam batu bara- O2 udara pembawa batura = (48.397,47 - 1.722,55 - 2.503,28) kg/jam = 44.171,63 kg/jam

Oksigen berlebih pada pembakaran sebesar 2,3 % (data dari operator kiln) Kebutuhan O2 sesungguhnya =102,3% X kebutuhan O2 teoritis =102,3% X 44.171,63 kg/jam = 45.187,58 kg/jam Dalam udara terkandung N2 = 79 %, dan O2 = 21%. Kebutuhan udara sesungguhnya (udara sebenarnya) =

100 21

𝑋 Kebutuhan O2 sesungguhnya

100

= 21 𝑋 45.187,58 kg/jam = 215.178,96 kg/jam

31

Pada proses clincerisasi udara yang digunakan berasal dari udara primer dan udara sisa pendinginan clincer (udara sekunder). Untuk mengetahui jumlah udara yang primer dan sekunder pada proses clincerisasi adalah : Data ambien Semen Padang Temperatur

=

30,00 C

Tekanan

=

1,00

R

=

0,08

atm

Dari psychometric chart Humidity

=

0,015 kg H2O/ kg udara kering (Perry,1973)

Komposisi udara kering O2

=

0,21

N2

=

0,79

BM udara

=

28,84 kg/kmol

=

P/R x

BM / T

=

1,00

28,84

Densitas udara

x

0,08

303,00 kg/m3

=

1,16

=

15.300,00

Udara primer kiln fan Kapasitas

m3/jam

(Data CCR Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) Laju udara

Udara kering

=

15.300,00

x

=

17.748,66

kg/jam

=

1,00

x

17.748,66

+

0,015

1,00

Laju H2O

Laju O2

1,16

=

17.486,36

kg/jam

=

(17.748,66

- 17.486,36

=

262,30 kg/jam

=

0,21

x

17.486,36

) kg/jam

x 32,00

28,84 32

Laju N2

=

4.074,49

kg/jam

=

0,79

17.486,36

x

x 28,00

28,84 =

13.411,87

kg/jam

Udara sisa pendinginan yang digunakan proses clincerisasi (udara sekunder) udara sekunder

= jumlah udara yang dibutuhkan – udara primer = 215.178,96 kg/jam – 17.486,36 kg/jam = 197.692,60 kg/jam

Untuk proses kalsinasi udara yang digunakan berasal dari udara TAD (Tertier air duct) yang merupakan sisa cooling air dari clincer dan udara sisa pembakaran dari proses clincerisasi. Oksigen berlebih pada saat proses clincerisasi = 2,3% x udara clincerisasi = 2,3% x 215.178,96 kg/jam = 4.949,12 kg/jam Jumlah udara TAD

= jumlah udara yang dibutuhkan kalsinasi – jumlah excess udara clincerisasi = (352527,2332 – 4.949,12 ) kg/jam = 347.578,12 kg/jam

N2 dari udara

79

= 21 𝑋 Kebutuhan o2 sesungguhnya 79

= 21 𝑋 215.178,96 kg/jam = 169.991,38 kg/jam

33

Tabel 4.18 Total N2 dari batu bara dan udara Total N2 (kg/jam) N2 dari batu bara

249,10

N2 dari udara

169.991,38

N2 dari udara pembawa batu bara Total

8.239,97 178.480,45

Komposisi gas hasil pembakaran : Tabel 4.19 Komposisi gas hasil pembakaran Komposisi

m (kg/jam)

CO2

58.726,14

N2

178.480,45

H2O

12.481,29

SO2

376,00

O2 sisa

1.015,95

Total

251.079,83

Komposisi clincer panas Tabel 4.20 Komposisi Clincer Komposisi

m (kg/jam)

SiO2

78.650,82

Al2O3

20.433,34

Fe2O3

12.960,64

CaO

230.787,89

MgO

2.711,14

Impurities

763,59

Total

346.307,42

34

Neraca massa Rotary Kiln Tabel 4.21 Neraca Massa Rotary Kiln INPUT

OUTPUT

Komponen

m(kg/jam)

%

Komponen

m(kg/jam)

%

material dari SP

344.919,58

57,99

GHP

251.046,89

42,21

23.500,00

3,95

Udara primer

17.748,66

2,98

Udara sekunder

197.692,60

33,24

10.904,40

1,83

594.765,24

100,00

Umpan batu bara

Clincer Panas

343.718,35 57,79059

Udara pembawa batu bara Total

Total

594.765,24

100,00

35

2.

Neraca massa Cross bar cooler Udara tersier

Udara sekunder

Gas ke EP

debu

Klinker panas CROSS BAR COOLER

Klinker dingin

Udara pendingin

(Indarung VI,2019) Gambar 4.4 diagram alir neraca massa di cross bar cooler Cooler membutuhkan input udara pendingin clincer yang dipasok menggunakan fan. Pada pabrik indarung VI terdapat 11 fan dengan laju alir udara sebagai berikut :

36

Densitas udara pendinginan = 1,16 kg/m3 Tabel 4.22 Laju alir udara 11 fan Fan

m3/min

kg/jam

K11

935

65078,40546

K12

923,5

64277,97588

K13

563,5

39221,04971

K14

873,11

60770,70224

K15

1462,5

101793,7626

K16

1372,5

95529,53102

K17

1351,5

94067,87699

K18

1264,5

88012,45316

K19

1134,5

78964,11872

K20

1156,75

80512,77596

K21

984,5

68523,73281

Total

12021,86

836752,3845

(Data CCR Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) Total dari keseluruhan laju alir udara fan diatas merupakan laju alir udara pendingin yang masuk ke cooler yaitu = 836752,3845 kg/jam Udara tersier

= udara pembakaran dikalsiner – udara excess di kiln = 352527,2332 kg/jam - 4.949,12 kg/jam = 347.578,12 kg/jam

Udarake EP

= udara pendinginan - udara tersier – udara sekunder = (836752,3845 - 347.578,12 - 197.692,60) kg/jam = 291.481,67 kg/jam

dust lost

= 20,13

mg/m3

(Data CCR Indarung VI Semen Padang, 2 januari 2019) =

dust emission

x

Udara EP

densitas udara =

0,00002013

x

291.481,67

1,16 =

5,06

kg/jam 37

Clincer dingin = clincer panas masuk cooler – dust loss = (343.718,35 – 5,06) kg/jam = 343.713,29 kg/jam

Tabel 4.23 Neraca Massa Cross bar cooler INPUT Komponen Clincer panas Udara pendingin

OUTPUT

m(kg/jam)

%

343.718,35

29,27

836.752,38

70,73

Komponen

m(kg/jam)

%

343.713,29

29,27

197.692,60

16,71

347.578,12

29,37

291.481,67

24,63

Dust lost

5,06

0,000428

Total

1.180.470,73

100

Clincer dingin Udara sekunder Udara tersier Gas buang EP

Total

1.180.470,73

100,00

38

b. Perhitungan Neraca Panas Hasil perhitungan panas yang dibawa clinker disajikan dalam Tabel 4.24. Tabel 4.24 Panas Clinker Masuk cross bar cooler Jenis Panas

Laju alir (kg/jam)

T awal (°C)

Cp ratarata, (kJ/kg°C)

Panas (kJ/jam)

Panas sensibel solid

343.718,34 8

1.200

1,045

470.606.679,68 (Pyroprocesing, ISBI)

Perhitungan panas yang dilepaskan clinker disajikan dalam Tabel 4.3 berikut: Tabel 4.25 Panas Clinker Keluar Cross bar cooler Jenis Panas

Laju alir (kg/jam)

T awal (°C)

Panas sensibel solid

343.713,29 0

60,02

Cp ratarata, Panas (kJ/jam) (kJ/kg°C) 0,789

8.949.063,093 ((Pyroprocesing, ISBI)

Panas yang dibawa masing-masing udara yang masuk dan keluar cross bar cooler dihitung melalui kapasitas panasnya. Rekapitulasi perhitungan disajikan pada Tabel 4.4. Tabel 4.26 Panas yang Dibawa oleh Masing-Masing Udara

Jenis Udara

Udara pendingin Udara sekunder Udara tersier Udara ke EP Debu terbuang

Laju alir (kg/jam) 836.752,3 8 197.692,6 0 347.578,1 2 291.481,6 7 5,06

Rentan g suhu (°C)

Cp ratarata, (kJ/kg°C )

27 – 32

0,643

27 1.030 27 – 870 27 – 255 27 – 255

0,729 0,716 0,663 0,663

Panas, Q (kJ.jam) 1.612.934,17 1 144.611.316, 746 209.759.402, 363 44.084.469,6 30 764,989

(Smith, J.M., and VanNess, 1975)

39

Rekapitulasi perhitungan neraca panas keseluruhan disajikan dalam Tabel 4.27 Tabel 4.27 Neraca Panas Material di cross bar cooler INPUT Panas

Arus Clinker masuk

(kJ/jam) 421.324.795,2 13

OUTPUT %

Panas (kJ/jam)

keluar

8.949.063,093

2,12%

Udara

1.612.934,171

0,38%

144.611.316,7 46 sekunder Udara tersier Udara ke EP

terbuang Undetect ed heat 422.937.729,3 85

100%

Jumlah

34%

209.759.402,3 63

50%

44.084.469,63 0

10%

764,989

0,0001 8%

15.532.712,56 3

3,67%

422.937.729,3 85

100%

Debu

Jumlah

%

Clinker 99,62%

Udara pendingin

Arus

Terdapat selisih panas antara input dan output. Selisih ini merupakan panas yang tidak terdeteksi/ undetected heat. Panas ini hilang secara alamiah dan di luar kalkulasi. 1.

Menganalisis panas yang tidak terdeteksi Terhadap panas keseluruhan system Terhadap panas keseluruhan system Persentase panas yang hilang (panas tidak terdeteksi) = 15.532.712,563/422.937.729,385 x100 % = 3,67%

2.

Menganalisis efisiensi cross bar cooler Efisiensi cross bar cooler

=

[C1 −(V+C2 +R)] C1

x100 %

40

= =

[Q𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 − (Q𝑡𝑎𝑘𝑡𝑒𝑟𝑑𝑒𝑡𝑒𝑘𝑠𝑖 + Q𝑐𝑙𝑖𝑛𝑘𝑒𝑟 out + Qudarake EP + Qdebu ke EP )] x100 % Q𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡

[422.937.729,385 − (15.532.712,563 + 8.949.063,093 + 44.084.469,630 + 764,989)] x100 % 422.937.729,385

= 83,79 %

4.2

Pembahasan Pendinginan clinker merupakan hal wajib dalam industri semen. Clinker

akan didinginkan secara mendadak dari suhu 1200°C menjadi 60,020°C. Tujuan dari pendinginan ini adalah menghasilkan clinker yang mudah digiling cement mill. Sistem pendinginan clinker ini tidak bisa dilepaskan dari unit pembakaran di rotary kiln. Dalam perhitungan neraca massa, clinker masuk dan keluar sistem memiliki massa yang sama. Ini dikarenakan di dalam cross bar tidak terjadi reaksi kimia, melainkan hanya reaksi fisika, yaitu berupa pendinginan (quenching). Penentuan laju alir udara pendingin bervariasi tergantung massa clinker yang akan didinginkan. Semakin bertambah massa clinker, maka jumlah udara pendingin yang diperlukan juga semakin besar. Clinker keluar rotary kiln bersuhu 1200°C membawa panas yang besar, yaitu

421.324.795,213 kJ/jam. Panas ini berupa panas sensibel Panas yang

dilepaskan clinker ini akan dibawa udara untuk didistribusikan menjadi udara sekunder di rotary kiln serta udara tersier di calciner pada suspension preheater. Besarnya panas yang dibawa udara adalah fungsi suhu. Semakin tinggi suhu udara, maka panas yang dibawa akan semakin besar. Udara panas yang menuju kiln (udara sekunder) adalah 144.611.316,746

kJ/jam, sedangkan udara menuju

suspension preheater (udara tersier) adalah sebesar 209.759.402,363 kJ/jam. Udara sekunder adalah udara tambahan untuk pembakaran material di rotary kiln. Sedangkan, udara tersier adalah udara tambahan untuk mengkalsinasi material sebelum masuk rotary kiln. Panas ini sangat bermanfaat sebagai udara pembakaran material di calciner. Sisa udara yang tidak termanfaatkan dibuang ke electrostatic precipitator. Udara ini memang harus dibuang, karena masih membawa banyak 41

partikel – partikel kecil clinker, sehingga perlu dilakukan penyaringan. Debu yang dibawa udara akan kembali ke silo clinker. Selain itu, jumlah panas yang dibawa udara ini akan dimanfaatkan untuk proses pemanasan yaitu di cement mill. Panas yang tidak terdeteksi sebesar 15.532.712,563 kJ/jam atau 3,67% dari sistem. Panas ini tidak dapat dideteksi karena hilang dari sistem itu sendiri. Persentase ini cukup besar untuk sebuah sistem pendinginan clinker. Penggantian isolasi dinding cross bar cooler yang berkala akan mengurangi jumlah panas yang hilang. Efisiensi cross bar cooler adalah 83,79 %. Seperti disebutkan di atas, bahwa efisiensi jenis pendingin cross bar cooler lebih baik daripada pendingin jenis rotary cooler dan planetary cooler. Efisiensi yang tidak mencapai harga maksimal ini disebabkan oleh adanya panas yang hilang ke lingkungan. Kehilangan panas disebabkan oleh Adanya perpindahan panas konduksi dimana terjadi perpindahan panas dari dalam cooler menembus isolasi sampai dinding cooler dan perpindahan panas konveksi yaitu perpindahan panas dari dinding cooler ke lingkungan. Adanya kebocoran atau kemungkinan masuknya udara luar ke dalam cooler yang kemudian membawa panas dari dalam cooler. Selain itu castable yang berfungsi sebagai isolasi akan terkikis seiring dengan waktu sehingga sebagian panas akan hilang. Dengan menganggap efisiensi ini sebagai patokan, jika suatu saat efisiensinya di bawah standar, maka performa cross bar cooler perlu ditingkatkan lagi. Peningkatan performa misalnya dengan mengecek kesesuaian laju alir udara berbanding dengan massa clinker, laju alir udara yang dibuang melalui electrostatic precipitator, dan pengaturan suhu pembakaran material di rotary kiln.

42

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan Efisiensi cross bar cooler ditentukan dengan menghitung distribusi neraca massa dan neraca panas yang ada pada sistem kiln. Pada perhitungan neraca massa danneraca panas didapat distribusi udara yang meninggalkan cross bar cooler yaitu udara sekunder sebesar 197.692,60 kg/jam dengan panas yang dibawa keluar sistem 144.611.316,746 kJ/jam, udara tersier 347.578,12 kg/jam dengan panas yang panas yang dibawa keluar sistem 209.759.402,363 kJ/jam , udara yang menuju ke electrostatic precipitator sebesar 291.481,67 kg/jam dengan panas yang panas yang dibawa keluar sistem 44.084.469,630 kJ/ jam dan debu terbuang sebesar 5,058 kg/jam dengan panas yang dibawa keluar sistem 764,989 kJ/jam. Sedangkan massa cooler feed yang masuk ke dalam cross bar cooler sebesar 343.718,35 kg/jam dengan panas yangd ibawa masuk sistem sebesar 421.324.795,213 kJ/jam. Pada neraca panas didapat panas yang tidak terdeteksi sebesar

15.532.712,563

kJ/jam. Dari

perhitungan neraca panas didapat efisiensi cross bar cooler sebesar 83,79%. Dengan menganggap efisiensi ini sebagai patokan, jika suatu saat efisiensinya di bawah standar, maka performa cross bar cooler perlu ditingkatkan lagi. Peningkatan performa misalnya dengan mengecek kesesuaian laju alir udara berbanding dengan massa clinker, laju alir udara yang dibuang melalui electrostatic precipitator, dan pengaturan suhu pembakaran material di rotary kiln.

5.2

Saran Beberapa saran agar performa cross bar cooler semakin meningkat adalah: 1. Agar performa cross bar cooler tetap terjaga, perlu dilakukan pengecekan berkala khususnya dalam laju alir udara pendingin dan suhu pembakaran material penyusun clinker. 43

2. Pengambilan data untuk neraca massa dan neraca panas harus dilakukan secara komprehensif dan menyeluruh dalam unit tersebut demi mengetahui efisiensi alat.

44

DAFTAR PUSTAKA

Duda, W.H., 1980, Cement Data Book, 3rd Edition, Vol I, Vol II, Vol III, Banverlag GMBH, Wesbeden and Berlin. Hewlett, C. Peter, 2004, Lea’s Chemistry of Cement and Concrete, Elsevier Science and Technology Books, Elsevier, New York. Labahn, O., Kohlhaas, B., 1983, Cement Engineers Handbuch, Bauverlag Gmbh, Wiesbaden and Berlin. Peray, E. Kurt, 1979, Cement Manufacture’s Handbook, Chemical Published Co.Inc., New York. Smith, J.M., and VanNess,.H.C., 1975, “Introduction Chemeical Engineering Thermodinamics”.3rdEd Mc Graw Hill Kogakusha Tokyo Yaws,C.L, 1999, Chemical Properties Hand Book, MC Graw Hill Book Company, New York

45