lampiran ii rapi neraca panas aji
Post on 11-Dec-2015
165 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LAMPIRAN II
PERHITUNGAN NERACA PANAS
1. Neraca panas di Raw Mill
Diagram Alir Panas pada Raw Mill
Q3 Q4 Q5
Q2
Q6 Q7 Q8 Q9 Q10
Keterangan:
Panas Masuk
Q1 : Panas yang dibawa umpan bahan baku masuk Raw Mill
Q2 : Panas gas hasil pembakaran Suspention Preheater
Q3 : Panas dust loss dari Suspension Preheater
Q4 : Panas dari udara panas cooler
Q5 : Panas dari H2O dalam umpan masuk Raw Mill
Panas Keluar
Q6 : Panas penguapan H2O dalam umpan masuk Raw Mill
Q7 : Panas yang dibawa udara keluar Raw Mill
182
RAW MILL
Q1
Q8 :Panas laten penguapan H2O
Q9 : Panas yang dibawa tepung baku keluar Raw Mill
Q10 : Panas yang hilang
Neraca panas :
Input = Output
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = Q6+ Q7 + Q8 + Q9 + Q10
Basis : 1 jam operasi
Suhu Referensi : 25oC = 298oK
A. Panas Masuk
1. Panas yang dibawa umpan bahan baku masuk Raw Mill
Massa : 321.843,33 kg
T : 32oC
Cp : 0,201 kcal/kgoC (Peray, Fig 13.02)
Q1 = m x Cp x T
= 321.843,33 kg x 0,201 kcal/kgoC x (32-25)oC
= 452.833,57 kcal
2. Panas dari GHP di SP
T : 390oC
T : 365oC
Harga Cp untuk CO2, N2, O2, SO2 diperoleh dari Peray, Fig 13.03
sedangkan Cp H2O diperoleh dari Peray, Fig 13.05
Komponen Massa ( Kg ) Cp (kcal/kg°C) ∆T (°C) Q (Kcal)CO2 38.688,76 0,228 365 3.262.042,99N2 25.592,85 0,252 365 2.363.371,40SO2 6.563,34 0,170 365 414.442,10H2O 182,32 0,475 365 31808,50O2 635,22 0,227 365 53.326,37Q2 6.124.991,37
183
3. Panas dust loss dari Suspension Preheater
Massa : 32.184,33 kg
T : 390oC
Cp : 0,25 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.03)
Q3 = = 32.184,33 kg x 0,25 kcal/kgoC x(390-25)oC
= 2.878.084,01 kcal
4. Panas yang dibawa udara dari cooler
Massa : 428.550,74
T : 1870C
Cp : 0,24 kcal/kg0C
Q4 = m x Cp x T
=428.550,74 Kg x 0,24 kcal/kg0C x (187 – 25)0C
=16.870.328,58 kcal
5. Panas dari H2O dalam umpan masuk Raw Mill
Massa : 23.717,92 kg
T : 32oC
Cp : 0,47 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.05)
Q5 = = 23.717,92 kg x 0,47 kcal/kgoC x (32-25)oC
= 16.870.328,58 kcal
B. Panas Keluar
1. Panas penguapan H2O dalam umpan masuk Raw Mill
184
Massa : 24.496,58 kg
T : 100oC
Cp : 0,47 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.05)
Q6 = = 24.496,58 kg x 0,47 kcal/kgoC x (100-25)oC
= 863.504,58 kcal
2. Panas yang dibawa udara keluar Raw Mill
Massa : 214.275,37 kg
T : 105oC
Cp : 0,24 kcal/kgoC (Peray, Fig.13.02)
Q7 = = 214.275,73 kg x 0,24 kcal/kgoC x (105-25)oC
= 4.077.803,08 kcal
3. Panas laten penguapan H2O
Massa : 23.717,92 kg
Hf : 539,1 kcal/kg (Peray,Tabel. 22.01)
Q8 = m x Hf
= 23.717,92 kg x 539,1 kcal/kg
= 12.786.328,81 kcal
4. Panas yang dibawa tepung baku keluar RM
Massa : 329.201,55 kg
T : 105oC
Cp : 0,24 kcal/kgoC (Peray, Fig.13.02)
Q9 = = 329.201,55 kg x 0,24 kcal/kgoC x (105-25)oC
= 6.267.997,55 kcal
185
5. Panas yang hilang
Q10 = panas masuk – panas keluar
= (Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5) (Q6 + Q7 + Q8 + Q9 + Q10)
= (26.404.269,47 – 23.007.634,02) kcal
= 2.406.635,45 kcal
Neraca Panas pada Roller MillKeterangan Input (kcal) Output (kcal)
(Q1) Panas yang dibawa umpan masuk RM 452.833,57 -(Q2) Panas dari GHP di SP dan Kiln 6.124.991,37 -(Q3) Panas yang dibawa dust lost dari SP 2.878.084,01 -
(Q4) Panas dari udara cooler 16.870.328,58(Q5) Panas dari H2O dalam umpan masuk 78.031,95 -(Q6) Panas penguapan H2O produk RM - 863.504,58(Q7) Panas udara panas keluar RM - 4.079.803,08(Q8) Panas laten penguapan H2O - 12.786.328,81(Q9) Panas tepung baku yang keluar RM - 6.267.997,55(Q10) Panas yang hilang - 2.406.635,45Q TOTAL 26.404.469,47 26.404.469,47
= 9,11 %
2. Neraca panas di Homogenazing Silo
Diagram Alir Panas pada Homogenazing Silo
186
Q12 Q13
Q9 Q11
Keterangan :
Panas Masuk :
Q9 : Panas yang dibawa tepung baku dari Raw Mill
Panas Keluar :
Q11 : Panas yang dibawa tepung baku masuk SP
Q12 : Panas yang dibawa umpan masuk Junction Box
Q13 : Panas yang hilang
Neraca Panas :
Input = Output
Q9 = Q12 + Q13 + Q14
A. Panas Masuk
Panas yang di bawa tepung baku keluar Raw Mill
Q9= 6.267.998 kcal (dari perhitungan neraca panas di RM)
B. Panas Keluar
1. Panas yang dibawa tepung baku masuk SP
Massa : 297.187,50 kg
T : 100oC
Cp : 0,254 kcal/kgoC (Peray, Fig.13.02)
Q11 = m x Cp x T
187
HOMOGENIZING SILO
= 297.187,50 kg x 0,254 kcal/kgoC x (100-25)oC
= 5.661.422 kcal
2. Panas yang dibawa umpan masuk Junction Box
Massa : 7.002,69 kg
T : 100oC
Cp : 0,254 kcal/kgoC (Peray, Fig.13.02)
Q12 = m x Cp x T
= 7.002,69 kg x 0,254 kcal/kgoC x (100-25)oC
= 133.401,3 kcal
3. Panas yang hilang
Q13 = Q9– (Q11+ Q12)
= 6.267.998 Kcal – (5.661.422 + 133.401,3) Kcal
= 473.174,4 kcal
Neraca Panas pada Homogenizing SiloKomponen Input (kcal) Output (kcal)
(Q9) Panas yang dibawa tepung baku keluar RM(Q11) Panas yang dibawa tepung baku masuk SP(Q12) Panas yang dibawa umpan masuk Junction Box(Q13) Panas yang hilang
6.267.998 -
-
-
-
5.661.422
133.401,3
0Q TOTAL 6.267.887,55 6.267.887,55
= 7,55 %3. Neraca Panas di Suspension Preheater
Diagram Alir Panas pada Suspension Preheater
188
Q15 Q16 Q17 Q18 Q19
Q25
Q11
Q26
Q14
Q27
Q2 Q3 Q20 Q21 Q22 Q23 Q24
Keterangan :
Panas Masuk :
Q11 = Panas yang dibawa tepung baku masuk SP
Q14 = Panas batu bara masuk SP
Q15 = Panas dari gas hasil pembakaran Kiln masuk SP
Q16 = Panas dari CO2 hasil kalsinasi di Kiln masuk SP
Q17 = Panas yang dibawa udara panas dari Cooler(udara tersier)
Q18 = Panas H2O dalam umpan masuk SP
Q19 = Panas sensibel H2O dalam batu bara
Panas Keluar :
Q2 = Panas dari gas hasil pembakaran SP
Q3 = Panas yang dibawa debu keluar SP
Q20 = Panas penguapan H2O dalam umpan masuk
Q21 = Panas CO2 hasil kalsinasi SP
Q22 = Panas dari reaksi disosiasi CaCO3 dan MgCO3
189
SUSPENSION PREHEATER
Q23 = Panas penguapan H2O dalam umpan batu bara
Q24 = Panas konveksi
Q25 = Panas yang dibawa produk keluar SP (umpan Kiln)
Q26 = Panas yang dibawa N2 dari batu bara
Q27 = Panas yang hilang
Neraca Panas :
Input = Output
Q11 + Q14 + Q15 + Q16 + Q17 + Q18 + Q19 = Q2 + Q3 + Q20 + Q21 + Q22 + Q23 + Q24 +
Q25 + Q26 + Q27
A. Panas Masuk
1. Panas yang dibawa tepung baku masuk SP
Q11 = 5.661.421,875 kcal (dari perhitungan neraca panas di HS)
2. Panas yang dibawa batu bara
a.) Panas dari batu bara kering
Massa 14.785,42 kg
T : 60oC
Cp : 0,285 kcal/kgoC (Perry, Fig. 13.04)
Qa = m x Cp x T
= 14.785,42 Kg x 0,285 kcal/kgoC x (60-25)oC
= 147.484,57 kcal
b.) Panas sensibel batu bara
Massa : 14.785,42 kg
190
NHV : 5.400 kcal/kg (Data : QCD Plant 10 PT. Indocement
Tunggal Prakarsa, Tbk, 18-21 Mei 2015)
Qb = m x NHV
= 14.785,42 Kg x 5.400 kcal/kg
= 7.9841.273,06 kcal
Jadi Q14 = Qa + Qb
= (147.484,57 +7.9841.273,06) Kcal = 79.988.757,64 kcal
3. Panas dari GHP di Kiln
T : 800oC
T : 775oC
Harga Cp untuk CO2, N2, O2, SO2 diperoleh dari Peray, Fig 13.03
sedangkan Cp H2O diperoleh dari Peray, Fig 13.05
Komponen Massa ( Kg ) Cp (kcal/kg°C) ∆T (°C) Q (Kcal)CO2 25.015,12 0,244 775 4.730.358,88N2 16.547,65 0,253 775 3.244.580,40SO2 4.243,68 0,185 775 608.437,62H2O 117,88 0,253 775 23.113,32O2 410,71 0,244 775 77.665,94Q15 8.684.156,15
4. Panas dari CO2 kalsinasi di Kiln
Massa : 7.553,52 kg
T : 800oC
Cp : 0,254 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.03)
Q16 = = 7.553,52 kg x 0,254 kcal/kgoC x (800-25)oC
= 1.486.911,17 kcal
5. Panas dari udara tersier di Cooler
191
Massa : 137.229,95 kg
T : 800oC
Cp : 0,245 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.03)
Q17 = = 137.229,95 kg x 0,245 kcal/kgoC x (800-25)oC
= 26.069.828,01 kcal
6. Panas H2O dalam umpan masuk SP
Massa : 3.228,39 kg
T : 90oC
Cp = 0,47 kcal/kgoC (Perry, Fig. 13.05)
Q18 = = 3.228,39 kg x 0,470 kcal/kgoC x (90-25)oC
= 98.627,17 kcal
7. Panas sensibel H2O dalam batu bara
Massa : 1.492,70 kg
T : 60 oC
Cp = 0,47 kcal/kgoC (Perry, Fig. 13.04)
Q19 = = 1.492,70 kg x 0,47 kcal/kgoC x (60-25)oC
= 24.554,98 kcal
B. Panas Keluar
1. Panas GHP di SP
Q2 = 6.124.991,369 kcal (dari perhitungan neraca panas di RM)
2. Panas yang dibawa debu keluar SP
Q3 = 2.878.084,008 kcal (dari perhitungan neraca panas di RM)
3. Panas penguapan H2O dalam umpan masuk
192
a.) Panas penguapan H2O
Massa : 3.228,39 kg
T : 100oC
Cp : 0,47 kcal/kgoC (Perry, Fig. 13.05)
Qa = = 3.288,39 kg x 0,47 kcal/kgoC x (100-25)oC
= 113.800,58 kcal
b.) Panas laten H2O
Massa : 3.228,39 kg
Hf : 583,2 kcal/kg
Qb = m x Hf
= 3.228,39 kg x 583,2kcal/kg
= 1.882.794,25 kcal
Jadi Q20 = Qa + Qb
= (113.800,58 + 1.882.794,25) kcal = 1.99.659,83 kcal
4. Panas CO2 hasil kalsinasi
Massa : 86.865,52 kg
T : 800oC
Cp : 0,253 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.03)
Q21 = = 86.865,52 kg x 0,253 kcal/kgoC x (800-25)oC
= 17.032.157,63 kcal
5. Panas dari reaksi penguraianCaCO3 dan MgCO3
193
a.) Panas dari reaksi disosiasi CaCO3
CaCO3 CaO + CO2
Massa CaCO3 = 28.471,11 kg
Mol CaCO3 = = 284,71 kgmol
Hf CaCO3 = -289,5 x 103 kcal/kmol
Hf CO2 = -94,052 x 103 kcal/kmol
Hf CaO = -151,7 x 103 kcal/kmol (Perry, Tabel 2-220)
H298 = n {(Hf CO2 + Hf CaO ) - Hf CaCO3 }
= 284,71 kgmol {(-94.052)+(- 151.700)}-(- 289.500)
= 284,71 kgmol x 43.748
= 12.455.541,2 kcal
Cp CaCO3 (7600C) = 0,266
Cp CaCO3 (7800C) = 0,27
H = m x Cp x T
Hreaktan = 28.471,11 kg x 0,266 x (25 – 760)0C
= -5.566.386,72 kcal
Hproduk = 28.471,11 kg x 0,27 x (780 – 25)0C
194
∆Hreaktan ∆Hproduk
∆H298
25 0C
760 0C
780 0C
25 0C
= 5.803.835,77 kcal
Htotal= {(H298 + Hproduk - Hreaktan)}
= (12.455.541,2 + 5.803.835,77) kcal – 5.566.386,72 kcal
= 12.692.990,26 kcal
b.) Panas dari reaksi disosiasi MgCO3
MgCO3 MgO + CO2
Diketahui :
Massa MgCO3 = 715,15 kg
Mol MgCO3 = = 8,51 kgmol
Hf MgCO3 = -261,7 x 103 kcal/kmol
Hf CO2 = - 94,052 x 103 kcal/kmol
Hf MgO = -143,84 x 103 kcal/kmol
(Perry, Tabel 2-220 hal.188)
H298 = n {(Hf CO2 + Hf MgO)- Hf MgCO3 }
= 8,51 kgmol {(-94,052 ) + (-143.840)-( -261.700 )
= 8,51 kgmol x 23.808
= 202.693,94 kcal
Cp MgCO3 (7300C) = 0,499
195
∆Hreaktan ∆Hproduk
∆H298
25 0C
730 0C
760 0C
25 0C
Cp MgCO3 (7600C) = 0,504
H = m x Cp x T
Hreaktan = 715,15 kg x 0,499 x (25 – 730)0C
= -251.586,19 kcal
Hproduk = 715,15 kg x 0,504 x (760 – 25)0C
= 264.920,17 kcal
Htotal = {(H298 + Hproduk - Hreaktan)}
= (202.693,94 + 264.920,17) kcal – (251.586,19) kcal
= 216.027,91 kcal
Jadi Q22 = Htotal CaCO3 + Htotal MgCO3
= (12.692.990,26 + 216.027,91) Kcal
=12.909.018,17 kcal
6. Panas H2O dalam umpan batu bara
a.) Panas penguapan H2O
Massa : 1.492,70 kg
T : 100 oC
Cp : 0,47 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.05)
Qa = m x Cp x T
= 1.492,70 kg x 0,47 kcal / kg°C x ( 100 – 25 )°C
= 52.617,82 kcal
b.) Panas laten H2O
Massa : 1.492,70 kg
196
Hf : 583,2 kcal/kg
Qb = m x Hf
= 1.492,70 kg x 583,2 kg
= 870.545,01 kcal
Jadi Q23 = Qa + Qb
= (52.617,82 + 870.545,01 ) kcal = 923.162,83 kcal
7. Kehilangan panas konveksi
Q = hc.A . (Ts – To) kcal
A = 3,14
Dimana :
hc = koefisien perpindahan panas (kcal/h.m2.ºC)
A = luas permukaan cyclone (m2)
Ts = suhu shell cyclone (ºC)
To = suhu lingkungan (ºC)
s = panjang sisi miring cyclone (m)
ta = panjang sisi tegak cyclone (m)
Da = diameter cyclone atas (m)
Db = diameter cyclone bawah (m)
Data Pabrik :Cyclone Jumlah Da (m) ta (m) Db (m) s (m)
1234
2224
56,96,96,9
4,95,05,05,0
0,30,70,70,7
8,939,509,509,50
197
A1 = 3,14
A2 = A3 = A4 = 3,14
Suspention Preheater terdiri atas 4 stage dimana :
Stage I = Jumlah 4 buah
A = 221,68 m2
hc = 10
T2 = 365 0C
T1 = 25 0C (Data dari Dept. Produksi,16-22 Maret 2015)
Maka Q = hc x A x T x 2 x 2
= 10 x 221,68 m2 x 2 x (365 – 25)oC x 2 x 2
= 3.014.902,4 kcal
Stage II = Jumlah 2 buah
A = 221,68 m2
hc = 12
T2 = 590oC
T1 = 25 0C (Data dari Dept. Produksi,16-22 Maret 2015)
Maka Q = hc x A x T x 2
= 12 x 221,68 m2x (590 - 25)0C x 2
= 3.006.035,04 kcal
Stage III = Jumlah 2 buah
198
A = 221,68 m2
hc = 13
T2 = 790 0C
T1 = 25 0C (Data dari Dept. Produksi,16-22 Maret 2015)
Maka Q = hc x A xT x 2
= 13 x 221,68 m2x (790 - 25)0C x 2
= 4.409.294,76 kcal
Stage IV = Jumlah 2 buah
A = 151,24 m2
hc = 16
T2 = 850 0C
T1 = 25 0C (Data dari Dept. Produksi,16-22 Maret 2015)
Maka Q = hc x A x T x 2
= 16 x 221,68 m2x (850 - 25)0C x 2
= 3.992.644,39 kcal
Tabel Konveksi
Stage I
Jumlah A (m2) T2(0C)Tref
(oC)Hc
(kcal/h.m2oC)Q (kcal)
IIIIIIIV
4222
221,68221,68 221,68 151,24
365590790850
25252525
10121316
3.014.902,43.006.035,044.409.294,763.992.644,39
Q24 1.442.287.659
199
8. Panas yang dibawa umpan Kiln
Massa : 180.016,17kg
T : 850oC
Cp : 0,252 kcal/kgoC (Perry, Fig. 13.02)
Q25 = m x Cp x T
= 180.016,17 kg x 0,252 kcal/kgoC x (850-25)oC
= 37.425.363,28 kcal
9. Panas yang dibawa N2 dari batu bara
Massa : 88,41 kg
T : 400oC
Cp : 0,258 kcal/kgoC
Q26 = m x Cp x T
= 88,41 kg x 0,258 kcal/kgoC x (400-25)oC
= 8.553,67 kcal
10. Panas yang hilang
Q27 = (Q11 + Q14 + Q15 + Q16 + Q17 + Q18 + Q19) – (Q2 + Q3 +Q20+Q21 + Q22
+Q23 + Q24 + Q25 + Q26)
= ( 122.014.257 + 93.720.801,4 ) kcal
= 28.293.455,6 kcal
Neraca Panas di Suspension Preheater
Keterangan Input (kcal) Output (kcal)(Q11) Panas yang dibawa tepung baku 5.661.421,88(Q14) Panas yang dibawa batu bara 79.988.757,64(Q15) Panas dari GHP Kiln 8.684.156,15(Q16) Panas dari CO2 kalsinasi Kiln 1.486.911,17(Q17) Panas dari udara tersier 26.069.828,01
200
ROTARY KILN
(Q18) Panas H2O dalam umpan masuk 98.627,17(Q19) Panas sensibel H2O batu bara 24.554,98(Q2) Panas dari GHP di SP 6.124.991,37(Q3) Panas yang dibawa debu keluar SP 2.878.084,01(Q20) Panas penguapan H2O dalam
umpan masuk 1.996.594,83(Q21) Panas dari CO2 kalsinasi 17.032.157,63(Q22) Panas dari reaksi disosiasi CaCO3
dan MgCO3 12.909.018,17(Q23) Panas H2O dalam batu bara 923.162,83(Q24) Panas konveksi 14.422.876,59(Q25) Panas yang dibawa umpan Kiln 37.425.362,28(Q26) Panas N2 dari batu bara 8.553,67(Q27) Panas yang hilang 28.293.455,60Q TOTAL 122.014.256,98 122.014.256,98
= 23,19 %
4. Neraca Panas di Rotary Kiln
Diagram Alir Panas pada Rotary Kiln
Q29 Q30 Q31 Q32
Q25 Q40
Q28 Q41
201
Q42
Q15 Q34 Q35 Q36 Q37 Q38 Q39
Keterangan :
Panas Masuk:
Q25 : Panas yang dibawa umpan kiln
Q28 : Panas dari batu bara
Q29 : Panas yang dibawa udara sekunder
Q30 : Panas yang dibawa udara primer
Q31 : Panas sensibel batu bara
Q32 : Panas H2O dalam batu bara
Panas Keluar :
Q15 : Panas dari GHP di Kiln
Q33 : Panas dari CO2 hasil kalsinasi
Q34 : Panas dari reaksi disosiasi CaCO3 dan MgCO3
Q35 : Panas yang dibawa H2O dalam batu bara
Q36 : Panas konveksi
Q37 : Panas konduksi
Q38 : Panas radiasi
Q39 : Panas yang dibawa klinker panas
Q40 : Panas N2 dari batu bara
Q41 : Panas yang hilang
Neraca Panas :
202
Input = Output
Q25 + Q28 + Q29 +Q30 + Q31 + Q32 = Q15 + Q33 + Q34 + Q35 + Q36 + Q37 + Q38 + Q39 +
Q40 + Q41
A. Panas Masuk
1. Panas yang dibawa umpan Kiln
Q25 = 37.425.362,28 kcal
2. Panas dari batu bara
Massa batu bara kering : 9.559,86 kcal
T : 75oC
Cp : 0,292 kcal/kgoC (Perry, Fig. 13.04)
Q28 = m x Cp x T
= 9.559,86 kg x 0,292 kcal/kgoC x (75-25)oC
= 139.573,92 kcal
3. Panas yang dibawa udara sekunder
Massa : 87.402,2 kg
T : 950oC
Cp : 0,245 kcal/kg oC (Perry, Fig. 13.03)
Q28 = m x Cp x T
= 87.402,2 kg x 0,245 kcal/kgoC x (950-25) oC
= 19.807.523,58 kcal
4. Panas yang dibawa udara primer
Massa : 16.240,60 kg
203
T : 32oC
Cp : 0,229 kcal (Peray, Fig. 13.03)
Q29 = m x Cp x T
= 16240,60 kg x 0,229 kcal/kgoC x (32-25)oC
= 26.033,68 kcal
5. Panas sensibel batu bara
Massa : 9.559,86 kg
NHV : 5.200 kcal/kg(Data : QCD Plant 10, PT. Indocement Tunggal
Prakarsa Tbk, 18-21 Mei 2015)
Q31 = m x NHV
= 9.559,86 kg x 5.200 kcal/kg
= 49.711.259 kcal
6. Panas yang dibawa H2O dalam batu bara
Massa : 965,14 kg
T : 60oC
Cp : 0,47 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.05)
Q32 = m x Cp x T
= 965,14 kg x 0,47 kcal/kgoC x (60-25)oC
= 15876,59 kcal
B. Panas Keluar
1. Panas dari GHP di Kiln
Q15 = 8.684.156,15 kcal (dari perhitungan neraca panas di SP)
204
2. Panas dari CO2 kalsinasi
Massa : 13.901,89 kg
T : 1000 oC
Cp : 0,257 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.03)
Q16 = m x Cp x T
= 13.901,89 kg x 0,257 kcal/kgoC x (1000-25)oC
= 3.483.466,087 kcal
3. Panas dari reaksi penguraianCaCO3 dan MgCO3
a) Panas dari reaksi disosiasi CaCO3
CaCO3 CaO + CO2
Massa CaCO3 = 28.471,11 kg
Mol CaCO3 = = 284,71 kgmol
Hf CaCO3 = -289,5 x 103 kcal/kmol
Hf CO2 = -94,052 x 103 kcal/kmol
Hf CaO = -151,7 x 103 kcal/kmol (Perry, Tabel 2-220)
H298 = n {(Hf CO2 + Hf CaO ) - Hf CaCO3 }
= 284,71 kgmol {(-94.052)+(- 151.700)}-(- 289.500)
= 284,71 kgmol x 43.748
205
∆Hreaktan ∆Hproduk
∆H298
25 0C
760 0C
780 0C
25 0C
= 12.455.541,2 kcal
Cp CaCO3 (7600C) = 0,266
Cp CaCO3 (7800C) = 0,27
H = m x Cp x T
Hreaktan = 28.471,11 kg x 0,266 x (25 – 760)0C
= -5.566.386,72 kcal
Hproduk = 28.471,11 kg x 0,27 x (780 – 25)0C
= 5.803.835,77 kcal
Htotal= {(H298 + Hproduk - Hreaktan)}
= (12.455.541,2 + 5.803.835,77) kcal – 5.566.386,72 kcal
= 12.692.990,26 kcal
b) Panas dari reaksi disosiasi MgCO3
MgCO3 MgO + CO2
Diketahui :
Massa MgCO3 = 715,15 kg
206
∆Hreaktan ∆Hproduk
∆H298
25 0C
730 0C
760 0C
25 0C
Mol MgCO3 = = 8,51 kgmol
Hf MgCO3 = -261,7 x 103 kcal/kmol
Hf CO2 = - 94,052 x 103 kcal/kmol
Hf MgO = -143,84 x 103 kcal/kmol
(Perry, Tabel 2-220 hal.188)
H298 = n {(Hf CO2 + Hf MgO)- Hf MgCO3 }
= 8,51 kgmol {(-94,052 ) + (-143.840)-( -261.700 )
= 8,51 kgmol x 23.808
= 202.693,94 kcal
Cp MgCO3 (7300C) = 0,499
Cp MgCO3 (7600C) = 0,504
H = m x Cp x T
Hreaktan = 715,15 kg x 0,499 x (25 – 730)0C
= -251.586,19 kcal
Hproduk = 715,15 kg x 0,504 x (760 – 25)0C
= 264.920,17 kcal
Htotal = {(H298 + Hproduk - Hreaktan)}
= (202.693,94 + 264.920,17) kcal – (251.586,19) kcal
= 216.027,91 kcal
Jadi Q34 = Htotal CaCO3 + Htotal MgCO3
= (12.692.990,26 + 216.027,91) Kcal
207
=12.909.018,17 kcal
4. Panas H2O dalam batu bara
a.) Panas penguapan H2O
Massa : 965,14kg
T : 100 oC
Cp : 0,254 kcal/kgoC
Qa = m x Cp x T
= 965,14 kg x 0,47 kcal/kgoC x (100-25)oC
=18.385,96 kcal
b.) Panas laten H2O
Massa : 965,14kg
Hf : 539,1 kcal/kg
Qb = m x Hf
= 965,14 kg x 539,1 kcal/kg
= 520.308,3128 kcal
Jadi Q35 = Qa + Qb
= (18.385,96 + 520.308,32) Kcal = 538694,29 kcal
5. Panas konveksi
Rumus :
Q konveksi = Hc. A . (Ts – To) kcal
Dimana :
Hc : Koefisien perpindahan panas konveksi (kcal/hm2oC)
Ts : Suhu Shell Kiln (oC) = 1300oC
208
To : Suhu Lingkungan (oC) = 25oC
A : Luas permukaan perpindahan panas (m2 )
Diketahui :
A = 1.542,05 m2 (lapisan baja)
Hc untuk silinder horizontal khusus udara panas pada tekanan 1 atm adalah :
Hc = 1,00 x 10-4 x
= 1,00 x 10-4 x
= 3,88 10-4 kcal/h m2 oC
Maka :
Q konv = Q36 = Hc .A . (Ts – To) kcal
= 3,88 10-4kcal/h.m2 oCx 1.542,05 m2 x (1300 - 25)oC
= 763,73 kcal
6. Panas Konduksi
Q konduksi =
Dimana :
Km : Koefisien perpindahan panas konduksi
209
1 :jari–jari lapisan baja
Am : Luas permukaan (m2)
2 : jari–jari lapisan batu tahan api
Am1 :Luas permukaan lapisan baja (m2)
L : Panjang kiln (78m)
Am2 : Luas permukaan batu tahan api (m2)
Diketahui :
Dalam kiln terdapat 2 lapisan, yaitu :
1. Lapisan baja
Tebal = 0,028 m
Km1 = 0,225 kcal/moC
2. Lapisan batu tahan api
Tebal = 0,25 m
Km2 = 4,71 kcal/moC
L = 78 m
D = 5,6 m
T1 = 1.350 oC
T0 = 25 oC
Maka :
Jari–jari lapisan 1 ( 1) = m + 0,028 m = 2,828 m
Jari–jari lapisan 2 ( 2) = m + 0, 25 m = 3,05 m
D1 = 2 x1 = 2 2,828 m = 5,656 m
210
D2 = 2 x2 = 2 3,05 m = 6,1 m
Am1 =
= 1.542,05 m2
Am2 =
= 1.667,36 m2
Sehingga :
Q37
Q37 = 155.167,97 kcal
7. Panas radiasi
Q radiasi = σ x A x F (T14 – T2
4)
Dimana : A : luas penampang (m2)
σ : konstanta Stefan - Boltzman
T : suhu (0K)
Diketahui :
A = 1.667,36 m2 (lapisan batu tahan api)
σ = 5,669 x 10-8 W/m2K4
T1 = 1350°C = 1.623K
211
T2 = 1300°C = 1.573K
F = 0,927 (Holman, gb 8-15)
Maka :
Q radiasi =σ x A x F (T14 – T2
4)
Q38 = 5,669 x 10-8 W/m2K4 x 1.667,36 m2 x 0,927 x (1.6234 - 1.5734)K
= 71.528.818,54 W = 17.102.226,61 kcal
8. Panas yang dibawa klinker panas
Massa : 175.960,63 kg
T : 1200oC
Cp : 0,256 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.01)
Q39 = m x Cp x T
= 175.960,63 kg x 0,256 kcal/kgoC x (1200-25)oC
= 52.928.957,5 kcal
9. Panas N2 dalam batu bara
Massa : 88,41 kg
T : 900oC
Cp : 0,254 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.03)
Q40 = m x Cp x T
= 88,41kg x 0,254 kcal/kgoC x (900-250)oC
= 19.649,12 kcal
10. Panas yang hilang
212
Q41= (Q24 +Q27 + Q28 + Q29 + Q30 + Q31) – (Q14 + Q32 + Q33+ Q33 + Q34 + Q35 +
Q36 + Q37+Q38 + Q39)
= ( 107.125.629,1 – 95.822.099,6 ) Kcal
= 11.303.529,42 kcal
Neraca Panas pada Rotary Kiln
Keterangan Input (kcal) Output (kcal)(Q25) Panas yang dibawa umpan Kiln 37.425.362,28(Q28) Panas dari batu bara 139.573,92(Q29) Panas yang dibawa udara sekunder 19.807.523,58(Q30) Panas dari udara primer 26.033,68(Q31) Panas sensibel batu bara 49.711.259,00(Q32) Panas yang dibawa H2O dalam batu Bara 15.876,59(Q15) Panas dari GHP di Kiln 8.684.156,15(Q33) Panas dari CO2 hasil kalsinasi 3.483.466,09(Q34) Panas dari reaksi disosiasi CaCO3 dan MgCO3 12.909.018,17(Q35) Panas H2O dalam batu bara(Q36) Panas konveksi
538.694,29763,73
213
(Q37) Panas konduksi(Q38) Panas radiasi(Q39) Panas yang dibawa klinker panas(Q40) Panas N2 dalam batu bara(Q41) Panas yang hilang
155.167,9717.102.226,6152.928.957,50
19.649,1211.303.529,42
Q TOTAL 107.125.629,05 107.125.629,05
= 10,55 %
5. Neraca Panas di Clinker Cooler
Diagram Alir Panas pada Clinker Cooler
Q39
Q42 Q45
Q17 Q28 Q43 Q44
214
CLINKER COOLER
Keterangan :
Panas masuk :
Q39 : Panas yang dibawa klinker panas
Q42 : Panas yang dibawa udara pendingin
Panas keluar :
Q17 : Panas yang dibawa udara tersier masuk SP
Q29 : Panas yang dibawa udara sekunder masuk Kiln
Q43 : Panas yang dibawa debu keluar cooler
Q44 : Panas yang dibawa klinker dingin
Q45 : Panas yang hilang
Input = Output
Q39 + Q42 = Q17 +Q29 + Q43 + Q44 + Q45
Panas Masuk
1. Panas yang dibawa klinker panas
Q39 = 52.928.957,5 kcal
2. Panas yang dibawa udara pendingin
Massa : 397.524,22 kg
T : 32 oC
Cp : 0,208 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.03)
Q41 = m x Cp x T
= 397.524,22 kg x 0,208 kcal/kgoC x 32oC
= 578.795,26 kcal
A. Panas Keluar
215
1. Panas yang dibawa udara tersier
Q17 = 26.069.828,01 kcal (dari perhitungan neraca panas di SP)
2. Panas yang dibawa udara sekunder
Q29 = 19.807.523,58 kcal (dari perhitungan neraca panas di Kiln)
3. Panas yang dibawa debu keluar EP
Massa : 7 kg
T : 90 oC
Cp : 0,238 kcal/kgoC (Peray, Fig. 13.02)
Q43 = m x Cp x T
= 7 kg x 0,238 kcal/kgoC x ( 90 – 25 )oC
= 108,33 kcal
4. Panas yang dibawa klinker dingin
Massa : 170.790,41 kg
T : 105 oC
Cp : 0,191 kcal/kg oC (Peray, Fig. 13.01)
Q44 = m x Cp x T
= 170.790,41 kg x 0,191kcal/kgoC x ( 105 – 25 ) oC
= 2.609.677,482 kcal
5. Panas yang hilang
Q45 = (Q39 + Q42) – (Q17 + Q29 + Q43 + Q44 + Q45)
= ( 53.507.753 – 48.487.137 ) Kcal
= 5.020.615,37 kcal
Neraca Panas pada Clinker Cooler
216
Keterangan Input (kcal) Output (kcal)(Q39) Panas yang dibawa klinker panas 52.928.957,50(Q42) Panas yang dibawa udara pendingin 578.795,26(Q17) Panas yang dibawa udara tersier 26.069.828,01(Q29) Panas yang dibawa udara sekunder 19.807.523,58(Q43) Panas yang dibawa debu keluar EP 108,33(Q44) Panas yang dibawa klinker dingin 2.609.677,48(Q45) Panas yang hilang 5.020.615,37Q TOTAL 53.507.752,77 53.507.752,77
= 9,38 %
6. Neraca Panas di Finish Mill
Diagram Alir Panas pada Finish Mill
Q45 Q46
Q44 Q49
Q47 Q48 Q49
217
FINISH MILL
Keterangan :
Panas masuk :
Q44 : Panas yang dibawa klinker dingin
Q45 : Panas yang dibawa gypsum
Q46 : Panas yang dibawa trass
Panas Keluar :
Q47 : Panas yang dibawa debu keluar Finish Mill
Q49 : Panas yang dibawa semen
Q50 : Panas yang hilang
A. Panas Masuk
1. Panas yang dibawa klinker dingin
Q44 = 2.609.677,48 kcal
2. Panas yang dibawa gypsum
Massa gypsum kering = 4.671,83 kg
Suhu gypsum masuk = 32ºC
Cp = 0,260kcal/kgoC (Perry, Fig. 3 – 205)
Q45 = m x Cp x T
= 4.671,83 kg x 0,260 kcal/kgºC x (32ºC - 25ºC)
= 8.502,73 kcal
3. Panas yang dibawa trass
Massa trass kering = 46.889,08 kg
Suhu masuk = 32 oC
Cp (32ºC) = 0,260 kcal/kgºC (Peray : Fig 13.03)
218
Q46 = m x Cp x T
= 46.889,08 Kg x 0,260 x (32 – 25) oC
= 85.338,13 kcal
B. Panas Keluar
1. Panas yang dibawa debu keluar
Total massa debu terbuang =148,61 kg
Suhu debu keluar = 90ºC
Cp = 0,187 kcal/kgoC (Perry, Fig. 3 – 205)
Q47 =m x Cp x T
= 148,61 kg x 0,187 kcal/kgºC x (90ºC - 25ºC)
= 1806,31 kcal
2. Panas yang dibawa semen
Massa : 234.359,65 Kg
T : 85oC
Cp = 0,18kcal/kgoC (Perry, Fig. 3 – 205)
Q49 = m x Cp x T
= 234.359,65 Kg x 0,183 kcal/kgo
C x 60o
C
= 2.531.084,22 kcal
3. Panas yang hilang ke sekeliling
Q49 = (Q44+Q45+Q46) - (Q47 + Q48)
= (2.703.518,34 – 2.532.890,53) kcal
= 170.627,82 kcal
219
Neraca Panas pada Finish Mill
Keterangan Input (kcal) Output (kcal)(Q44) Panas yang dibawa klinker dingin 2.609.677,48(Q46) Panas yang dibawa gypsum 8.502,73(Q47) Panas yang dibawa tras 85.338,13(Q48) Panas yang dibawa debu keluar 1806,31(Q49) Panas yang dibawa semen 2.531.084,22(Q50) Panas yang hilang 170.627,82Q TOTAL 2.703.518,34 2.703.518,34
= 6,31 %
220
TABEL NERACA PANAS TOTAL
No Nama AlatInput(kcal)
Output(kcal)
Panas yang hilang ke sekeliling
(kcal) 1 Raw Mill 26.404.269,47 23.997.634,02 2.406.635,452 Blending Silo 6.267.997,55 5.794.823,20 473.174,353 Suspension
Preheater122014257 93720801,38 28.293.455,60
4 Rotary Kiln 107.125.629,05 95.822.099,63 11.303.529,42
5Clinker Cooler
53.507.752,77 48.487.137,39 5.020.615,37
6 Finish Mill 2.703.518,34 2.532.890,53 170.627,82Jumlah 270.355.386,15 47.668.038,01
Total 318.023.424,17 318.023.424,17
= 14,99 %
221
top related