LAMPIRAN II Rapi Neraca Panas Aji

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


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



= 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)


= 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



= 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


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


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


Q12 = m x Cp x T

= 7.002,69 kg x 0,254 kcal/kgoC x (100-25)oC

= 133.401,3 kcal


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



= 1.486.911,17 kcal

5. Panas dari udara tersier di Cooler

191

Massa : 137.229,95 kg

T : 800oC



= 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)


= 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)


= 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


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



= 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


∆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


Massa : 1.492,70 kg

T : 100 oC


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


∆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


∆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


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


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


Q40 = m x Cp x T

= 88,41kg x 0,254 kcal/kgoC x (900-250)oC

= 19.649,12 kcal


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


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


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


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


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


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

Documents

LAMPIRAN II Rapi Neraca Panas Aji