See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/364334790
Menghitung Heat Loss dan Specific Fuel Consumption (SFC) pada alat Rotary Kiln di Pabrik II PT. Semen Baturaja Tbk
Article · October 2022
CITATIONS
0
READS
106 3 authors, including:
Safar Uddin Indonesia
227PUBLICATIONS 25CITATIONS SEE PROFILE
All content following this page was uploaded by Safar Uddin on 15 October 2022.
The user has requested enhancement of the downloaded file.
119 Kumpulan Manuskrip Ilmiah
JURNAL MULTIDISIPLIN
Menghitung Heat Loss dan Specific Fuel Consumption (SFC) pada alat Rotary Kiln di Pabrik II PT. Semen Baturaja Tbk
Yesi Umairoh1, Rahmat Adiwijaya2, Safaruddin3 1. Politeknik Negeri Sriwijaya: [email protected]
2. SMBR Process Improvement; [email protected] 3. SMBR Learning Development: [email protected]
Tanggal Abstrak
Dikirim Revisi Diterima Terbit
: 27-09-2022 : 29-09-2022 : 05-10-2022 : 15-10-2022
Artikel ini berisi kumpulan informasi mengenai alat Rotary Kiln. Rotary kiln digunakan untuk memproduksi klinker sebagai komponen utama dalam semen. Efisiensi unit rotary kiln akan menurun seiring bertambahnya usia, sehingga mempengaruhi kualitas komponen unit kiln dan klinker yang dihasilkan. Akibatnya, bahan bakar yang dibutuhkan lebih banyak. Perlunya dilakukan pengontrolan dan analisa performa terhadap unit rotary kiln untuk mendapatkan proses yang lebih optimal. Unit Kiln dalam industri semen memegang peranan penting karena akan menentukan kualitas produk.
Oleh karena itu, efisiensi penggunaan panas di kiln merupakan peran yang sangat penting dalam industri semen. Efisiensi dapat diperoleh dari perhitungan neraca massa dan neraca panas. Kiln merupakan bejana silinder yang diletakkan pada posisi horizontal dan sedikit miring, yang diputar perlahan pada porosnya; merupakan sebuah perangkat yang digunakan untuk menaikkan material sampai suhu tinggi (kalsinasi) dalam suatu proses berkelanjutan. Material ini, disebut juga dengan rawmix / kiln feed. Terdiri dari bahan baku utama berupa batu kapur (limestone sekitar 70% - 90%), tanah liat (clay sekitar 10%-30%), dan sisanya 0 – 10% adalah bahan koreksi berupa besi (iron sand), pasir silica (silica sand). Hasil perhitungan neraca massa alat rotary kiln pada tabel 1 didapatkan total input panas ke dalam kiln sama dengan output panas dari kiln yaitu sebesar 588,406.65 kg/h - 643,340.43 kg/h. Total input panas tersebut digunakan untuk energy pembentukan klinker, gas buang dan heat loss. Heat loss merupakan Selisih antara jumlah energi yang masuk dan keluar. Heat loss(panas hilang) dari perhitungan didapatkan sebesar 5.45% - 14.31%.
Identitas Volume Nomor E-Isin Halaman
: 1 (Satu) : 10 (Sepuluh) : 54742-9677 : 119-124
Kata Kunci
Heat loss, Rotary kiln, Neraca Massa.
Sitasi
Umairoh Y, Adiwijaya R, Safaruddin, (2022) Menghitung Heat Loss dan Specific Fuel Consumption (SFC) pada alat Rotary Kiln di Pabrik II PT. Semen Baturaja Tbk. Jurnal Multidisiplin Tanjak Vol.1(10) Hal.119-124
120 PENDAHULUAN
Industri semen merupakan sektor industri dengan konsumsi energi terbesar di Indonesia.
Sebagai industri dengan high energy, industri semen membutuhkan pengelolaan energi yang baik agar dapat meminimalisir biaya produksi dan mengurangi emisi karbon yang dihasilkan.
Isu mengenai hemat energi itu sendiri telah lama dibicarakan di dunia industri semen dengan harapan penggunaan energi dapat dilakukan sebaik mungkin. dan mengurangi emisi karbon yang dihasilkan. Isu mengenai hemat energi itu sendiri telah lama dibicarakan di dunia industri semen dengan harapan penggunaan energi dapat dilakukan sebaik mungkin. Pada awal pembuatan semen,kiln digunakan sebagai alat pemasakan utama.
PT Semen Baturaja , Tbk merupakan salah satu industri semen yang terkemuka baik didalam Negeri maupun Mancanegara. Badan Usaha Milik Negara (BUMN) ini terletak di wilayah Sumatera Bagian Selatan, dan semen yag diproduksi adalah Semen Portland Tipe I dan Portland Composite Cement, namun Clinker yang diproduksi sudah menyentuh pasar Internasional. PT Semen Baturaja wilayah Ogan Komering Ulu pada mulanya hanya memiliki pabrik I, namun pada tahun 2013 disusunlah Proyek Optimasi II, sehingga dibangun Pabrik Semen Baturaja II , Tbk yang mempunyai kapasitas produksi 5000 ton per hari dan mempunyai target produksi 1,85 juta ton per tahun.
PT Semen Baturaja , Tbk menggunakan proses kering dalam produksinya, yang keuntungan dari proses ini adalah bahan bakar yang digunakan tidak sebanyak pabrik yang menggunakan proses basah, dan juga waktu produksinya tidak selama proses basah.
Peralatanyang digunakan pada PT Semen Baturaja II , Tbk meliputi Crusher untuk setiap bahan baku serta bahan bakar, Rawmill sebagai tempat pengeringan dan homogenisasi awal dari setiap bahan baku, Suspension Preheater, Calciner, Rotary Kiln, Cement Mill, dan Cement Packer.
TINJAUAN TEORI
Rotary kiln digunakan untuk memproduksi klinker sebagai komponen utama dalam semen. Efisiensi unit rotary kiln akan menurun seiring bertambahnya usia, sehingga mempengaruhi kualitas komponen unit kiln dan klinker yang dihasilkan. Akibatnya, bahan bakar yang dibutuhkan lebih banyak. Perlunya dilakukan pengontrolan dan analisa performa terhadap unit rotary kiln untuk mendapatkan proses yang lebih optimal. Unit Kiln dalam industri semen memegang peranan penting karena akan menentukan kualitas produk. Oleh karena itu, efisiensi penggunaan panas di kiln merupakan peran yang sangat penting dalam industri semen. Efisiensi dapat diperoleh dari perhitungan neraca massa dan neraca panas.
Bahan baku semen yang paling utama adalah klinker. Klinker adalah buatan yang dihasilkan dari bahan baku utama berupa batu kapur (limestone sekitar 70% – 90%), tanah liat (clay sekitar 10% – 30 %), dan sisanya 0 – 10% adalah bahan koreksi berupa pasir besi (iron sand), pasir silika (silica sand) melalui proses yang terjadi di dalam Rotary kiln pada suhu sekitar 1450oC. Kinerja dari rotary kiln dapat diketahui dengan melakukan perhitungan neraca massa dan neraca panas dari alat selama proses berlangsung. Analisis kinerja suatu peralatan perlu dilakukan secara berkala sehingga performa kerja alat dapat dijaga dan tetap berkerja efektif.
METODOLOGI
Metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan artikel ini terdiri dari beberapa tahap antara lain sebagai berikut:
a. Pengumpulan Data. Mengambil data kondisi aktual dari Central Control Room (CCR) jumlah umpan kiln, jumlah klinker, jumlah finecoal, serta temperatur udara proses. Selain
121 itu, mengambil data komposisi dari laboratorium QC (Quality Control) seperti komposisi umpan kiln, komposisi klinker, serta komposisi batubara.
b. Kajian Literatur. Mencari informasi serta pengumpulan data mengenai kiln, jenis proses pembuatan semen, proses klinkerisasi dan parameter kontrol yang berpengaruh dalam proses klinkerisasi. Sumber literatur didapat dari buku-buku seperti Hougen.Chem. Process Principles (1954) dan Cement Manufacture’s Hand Book by Perray. Selain itu mendapatkan referensi dari sumber internet dan dari laporan-laporan terkait sebelumnya.
c. Langkah Perhitungan. Langkah-langkah perhitungan yang dilakukan terdiri dari 5 langkah antara lain: menghitung massa komponen kiln feed, menghitung neraca massa, menghitung neraca panas, menghitung heat, dan menghitung specific fuel consumption (SFC).
d. Perhitungan;
Perhitungan neraca massa :
Massa Masuk = Massa keluar + Akumulasi
Perhitungan neraca panas : Q = m.Cp.∆T
Perhitungan efisiensi alat :
Heat Loss = × 100%
Spesific Fuel Consumption =
( )
PEMBAHASAN
Hasil yang didapatkan dari penelitian ini berdasarkan data yang diperoleh dari daily report kiln PT. Semen Baturaja , Tbk. Data yang digunakan dalam perhitungan yaitu pada tanggal 10 Agustus 2022 - 15 Agustus 2022. Dengan menghitung neraca massa maka didapatkan data perhitungan neraca panas beserta heat loss dan specific fuel consumption sebagai berikut :
Tabel 1. Neraca Massa
Tanggal Input Output
10 Agustus 2022 589,229.65 kg/h 589,229.65 kg/h
11 Agustus 2022 588,406.65 kg/h 588,406.65 kg/h
12 Agustus 2022 630,435.98 kg/h 630,435.98 kg/h
13 Agustus 2022 643,340.43 kg/h 643,340.43 kg/h
14 Agustus 2022 633,069.31 kg/h 633,069.31 kg/h
15 Agustus 2022 631,577.14 kg/h 631,577.14 kg/h
Tabel 2. Neraca Panas
Tanggal Input Output
10 Agustus 2022 215,182,294 Kcal 215,182,294 Kcal 11 Agustus 2022 213,642,582 Kcal 213,642,582 Kcal 12 Agustus 2022 219,258,359 Kcal 219,258,359 Kcal 13 Agustus 2022 222,340,228 Kcal 222,340,228 Kcal 14 Agustus 2022 220,660,943 Kcal 220,660,943 Kcal 15 Agustus 2022 222,538,324 Kcal 222,538,324 Kcal
122 Tabel 3. Kinerja Rotary Kiln
Tanggal Heat Loss Spesific Fuel Consumption
10 Agustus 2022 14.49% 820.165453 Kcal/kg
11 Agustus 2022 13.67% 827.575843 Kcal/kg
12 Agustus 2022 10.37% 775.7562729 Kcal/kg
13 Agustus 2022 5.45% 754.2381551 Kcal/kg
14 Agustus 2022 8.79% 778.5649236 Kcal/kg
15 Agustus 2022 8.79% 779.100138 Kcal/kg
Adapun dari table diatas sehingga dapat dibuat grafik hubungan antara heat loss dan specific fuel consumption dari Rotary Kiln :
Gambar 1. Grafik Heat Loss Alat Rotary Kiln
123 Gambar 2. Grafik Spesific Fuel Consumption Alat Rotary Kiln
Gambar 3. Grafik Hubungan Heat Loss dan Spesific Fuel Consumption
Hasil perhitungan neraca massa alat rotary kiln pada tabel 1 didapatkan total input panas ke dalam kiln sama dengan output panas dari kiln yaitu sebesar 588,406.65 kg/h - 643,340.43 kg/h. Total input panas tersebut digunakan untuk energy pembentukan klinker, gas buang dan heat loss. Heat loss merupakan Selisih antara jumlah energi yang masuk dan keluar. Heat loss (panas hilang) dari perhitungan didapatkan sebesar 5.45% - 14.31%. Panas yang hilang terjadi karena tiga faktor yaitu konveksi, konduksi dan radiasi. Faktor konveksi disebabkan oleh perpindahan panas melalui zat perantara fluida (gas dan cair). Pada proses ini terjadi kontak langsung antara udara panas pembakaran dan material kiln feed dalam rotary kiln yang dapat
124 menyebabkan kenaikan temperatur disetiap titik pada alat rotary kiln. Faktor konduksi bisa terjadi pada permukaan dinding dalam atau luar pada alat rotary kiln. Dinding rotary kiln dilapisi batu tahan api yang berfungsi untuk menjaga agar lapisan baja pada rotary kiln tidak meleleh. Faktor radiasi disebabkan karena adanya pancaran panas dari tungku atau perapian yang terbuka, sehingga energi panas tersebut lolos ke lingkungan. Pengecekan, pemeliharaan dan perbaikan secara berkala merupakan keharusan yang penting dilakukan untuk meningkatkan kinerja rotary kiln sehingga kendala yang dialami dapat berkurang. Coating yang menghalangi proses pembakaran harus selalu dibersihkan, dan Batubara perlu disimpan ditempat yang kering sehingga kualitas batubara yang digunakan sebagai bahan bakar akan tetap terjaga.
Rotary Kiln merupakan peralatan yang bertujuan untuk proses pembentukan bahan mentah (raw meal) menjadi klinker yang bermutu. Peralatan ini merupakan peralatan utama yang terdapat dalam industri-industri pembuatan semen. Hubungan transfer panas yang disuplai dengan lapisan raw meal hanya terjadi pada lapisan permukaan yang berkontak langsung dengan gas panas. Temperatur yang terdapat ditengah lapisan umpan akan menjadi setengah lengket, teraduk terus menerus hingga kemudian raw meal akan naik disepanjang permukaan dinding kiln dan jatuh Kembali. Pada saat raw meal jatuh tersebut, lapisan ditengah yang sebelumnya bertemperatur paling rendah akan menerima panas yang lebih besar sehingga pendistribusian panas berjalan secara maksimal. Data yang diambil untuk perhitungan neraca massa dan neraca panas merupakan data pada tanggal 10 Agustus 2022 sampai dengan 15 Agustus 2022. Umpan yang masuk ke dalam kiln berkisar 310.51- 340.73 ton/jam sedangkan bahan bakar batubara yang digunakan berkisar antara 10,75 – 11,95 ton/jam.
KESIMPULAN
Perhitungan rata – rata heat loss selama 6 hari yaitu menghasilkan sebesar 10.23 %. Heat loss tertinggi pada tanggal 10 Agustus 2022 yaitu sebesar 14.31%, sedangkan heat loss terkecil pada tanggal 13 Agustus 2022 yaitu 5.45%. Tinggi rendah nya heat loss yang didapat, dapat dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti alat homogenisasi umpan, kandungan air dalam umpan, serta bahan bakar yang dipakai.
Pengecekan, pemeliharaan dan perbaikan secara berkala merupakan keharusan yang penting dilakukan untuk meningkatkan kinerja Rotary Kiln sehingga kendala yang dialami dapat berkurang. Coating yang menghalangi proses pembakaran harus selalu dibersihkan, dan batubara perlu disimpan ditempat yang kering sehingga kualitas batubara yang digunakan sebagai bahan bakar akan tetap terjaga.
REFERENSI
Biro Produksi PT Semen Baturaja , Tbk.2022.Sistem Penggilingan Bahan Mentah PT Semen Baturaja. Baturaja: PT Semen Baturaja.
Hougen,Eng.1954. Chemical Process Engineering.
Peray,K.E.1979.Cement Manufacturer’s Handbook. Chemical Publishing Co., Inc , New York.
Boating, A. A. 2008. Rotary Kilns Transport Phenomena and Transport Processes. USA:
Elsevier.
View publication stats
