anggi
TRANSCRIPT
Reaktor Kimia Grate Cooler
-Industri Semen-
Kelompok 6
Laela Riza K, 12210002
Anggi Sagitha P, 12210010
Fadlianor, 12210017
Khusnan Aji P, 12210023
Presented By :
suatu grate yang men-transport clinker dengan gerakan reciprocating dan fan dengan ducting system yang mendistribusikan udara melewati lapisan clinker dg maksud untuk mendinginkan clinker
Basic Concept
Grate Cooler / Terminology
Primary air
Cooling air
Secondary air
Tertiary air
Cooledclinker
Hot clinker
Waste air
Middle air
Recuperation zone
Cooling zone
Pendinginan clinker Recuperation panas untuk
dimanfaatkan dalam Kiln system
Transport clinker setelah Kiln system
Apa fungsi GRATE COOLER ?
Heat Recuperation Terminology
Apakah Recuperation itu ?Adalah suatu proses dimana udara dari fan cooler melewati lapisan clinker panas untuk kemudian panas dari clinker dipisahkan dan diuapkan menjadi gas panas.
Gas panas tersebut dimanfaatkan sebagai :
Dimana :
KI = Aliran clinker dari kiln
O = Aliran clinker keluar
Cooler
SA = Udara sekunder ke kiln
TA = Udara tersier ke SP
VA = Udara buang ke EP
CA = Udara Pendingin
Klinker panas sangat sulit untuk ditransportasikan.
Klinker panas berpengaruh tidak baik terhadap proses penggilingan selanjutnya.
Agar diperoleh klinker yang bersifat amorf sehingga mudah digilin
Recovery panas yang terkandung pada klinker panas diperlukan untuk mengurangi biaya produksi.
Pendinginan klinker yang baik dapat meningkatkan kualitas danproduksi semen.
Agar C3S tidak terdekomposisi kembali menjadi C2S dan C.
Mengapa klinker perlu didinginkan?
Bagian-Bagian Utama Cooler
Lining casing luar cooler terbuat dari
konstruksi baja/plate dan rip langit-langit diperkuat dengan beam. Plate untuk dinding dilapisi dengan isolasi dan batu tahan api castable, untuk mengurangi kehilangan radiasi panas. Keadaan bagian dalam cooler dapat dilihat melalaui inspection hole yang tersedia pada bagian atas dan samping cooler.
Casing
Cooling Grate terdiri dari beberapa baris grate
plate yang disusun sejajar dengan kemiringan 100.
Grate plate terdiri dari dari movable grate dan stationary grate yang disusun secara longitudinal terhadap arah cooler.
Cooling Grate
Movable frame digerakkan oleh Cylinder
Hydraulic Pump yang dihubungkan ke movable grate. Bukaan pada dinding Cooler bagian bawah untuk pergerakan.
Hydraulic Drive dilengkapi dengan partition plate sebagai sealing.
Hydraulic Drive
Drag chain biasanya untuk membawa
butir debu material yang lolos melewati lubang-lubang grate cooler.
Drag Chain Conveyor
Untuk menampung debu yang lolos dari
lubang grate plate, sedangkan pengeluaran dari hopper diatur oleh double tiping valve.
Hopper
Cooler dilengkapi dengan 2 unit hammer
breaker yang terdiri dari dari breaker rotor dan casing spesial wear lining yang ditumpu oleh 2 buah bearing hausing.
Pelumasan pada bearing diberikan secara otomatis central lubricantion lube dengan grease pump.
Hammer Breaker
Pada awal pengembangannya pemakaian grate cooler
dimaksudkan untuk mendapatkan laju pendinginan yang cepat untuk mengurangi pengaruh kristal periclase sehingga diperoleh kualitas klinker yang baik. Tetapi pada kenyataannya diperoleh juga perpindahan panas yang sangat baik sekali sehingga cooler jenis ini bisa menerima klinker dengan temperatur sampai dengan 1360 - 1400 oC.
Dengan penggunaan udara berlebih klinker yang keluar bisa mencapai temperatur sampai dengan 65oC di atas temperatur udara sekitar sehingga bisa langsung digiling dan efisiensi perpindahan panas dari klinker ke udara dapat berkisar 72 - 75 %.
Grate Cooler
Perpindahan panas terjadi pada kondisi kombinasi
cross current dengan counter current antara klinker dengan udara pendinginnya.
Partikel-partikel halus akan jatuh ke dalam chamber udara yang ada di bawah grate plate dan dikeluarkan menggunakan air sluice dan ditarik oleh drag chain conveyor, sementara klinker yang berukuran besar dihancurkan oleh clinker breaker, berupa hammer crusher, yang ada di ujung grate cooler.
Penggunaan udaranya berkisar 1,8 - 2,4 Nm3/kg klinker dengan temperatur klinker dingin bisa mencapai 120 - 150 oC.
Penggunaan udara sirkulasi dapat dilakukan pada sistem ini sehingga mengurangi udara yang terbuang keluar.
Grate Cooler
Air Distribution
Chamber aeration system
A B
Profile pressure untuk aerasi chamber
Air Distribution Velocity
C1 (Cooler Throat) : 5-6 m/sec C2 (Above Grate) : 10-12 m/sec C3 (TAD w/o Settle. Ch) : 5-6 m/sec C3 (TAD w Settling. Ch) : 8-10 m/sec C4 (Hot Air Take Off) : 8-10 m/sec C5 (Exhaust Air) : 8-10 m/sec
Cara Kerja Clinker Cooler
Untuk memonitor volume jatuhan clinker dari kiln,
maka dipasanglah suatu transmitter pada grate cooler. Jika volume jatuhan klinker dari kiln melebihi atau
kurang dari nilai yang telah disetkan maka transmitter tekanan akan mengirim sinyal ke pengontrol tekanan sehingga akan segera mengolah data tersebut yang selanjutnya data tersebut akan dikirim ke pengontrol kecepetan motor penggerak grate. Jika volume jatuhan klinker lebih besar dari yang disetkan maka motor akan bergerak lebih cepat dengan tujuan untuk mengecilkan bed depth dan sebaliknya.
Cara Kerja Clinker Cooler
Data dari pengontrol tekanan juga akan dikirim ke pengontrol katup fan
kompartemen pertama. Nilai bed depth yang besar akan menyebabkan laju kecepatan aliran udara yang kecil tidak cukup kuat untuk menembus klinker yang akan didinginkan. Hubungan antara beda tekanan (P), laju alir udara (v) dan percepatan gravitasi (g) ditentukan oleh hubungan:
P = v2. ξ /2g dimana : ξ = densitas udara Pertambahan nilai P akan berusaha disetkan kembali dengan menambah laju
aliran udara. Suatu nilai laju keepatan udara normal dengan open area 100% adalah sekitar
2meter/detik. Clinker dari kompartemen pertama dengan memanfaatkan gaya gravitasi dengan memanfaatkan Hukum Newton I bahwa suatu benda akan selalu mempertahankan gerak asalnya.
Dengan didinginkan oleh udara yang bersumber dari fan di undergrate tiap kompartemennya clinker bergerak ke ujung cooler dengan suhu turun menjadi sekitar 1000oC. clinker yang telah didinginkan selanjutnya diperkecil ukurannya dengan clinker breaker dengan maksud untuk memperluas area clinker yang terkena udara, sehingga mempercepat pendinginan secara alami dalam perjalanan dengan mekanisme ban berjalan ke klinker silo untuk disimpan.
Debu dari pemecahan klinker dan debu selama proses pendinginan akan dihisap melalui fan dan direduksi oleh EP untuk mengurangi partikel yang akan menyebabkan pencemaran udara sebelum dilepas ke atmosfer.
Cara Kerja Clinker Cooler
Grate Cooler / Terminology
Primary air
Cooling air
Secondary air
Tertiary air
Cooledclinker
Hot clinker
Waste air
Middle air
Recuperation zone
Cooling zone
Laju kecepatan pendinginan klinker menentukan komposisi akhir klinker.
Jika klinker yang terbentuk selama pembakaran didinginkan perlahan maka beberapa reaksi yang telah terjadi di kiln akan berbalik (reverse), sehingga C3S yang telah terbentuk di kiln akan berkurang dan terlarut pada klinker cair yang belum sempat memadat selama proses pendinginan.
Laju Pendinginan Klinker
Dengan pendinginan cepat fasa cair akan
memadat dengan cepat sehingga mencegah berkurangnya C3S.
Fasa cair yang kandungan SiO2-nya tinggi dan cair alumino-ferric yang kaya lime akan terkristalisasi sempurna pada pendinginan cepat. Laju pendinginan juga mempengaruhi keadaan kristal, reaktivitas fasa klinker dan tekstur klinker.
Laju Pendinginan Klinker
Pendinginan klinker yang cepat berpengaruh
pada perilaku dari oksida magnesium dan juga terhadap soundness dari semen yang dihasilkan.
Makin cepat proses pendinginannya maka kristal periclase yang terbentuk semakin kecil yang timbul pada saat kristalisasi fasa cair.
Laju Pendinginan Klinker
Klinker dengan pendinginan cepat
menunjukkan daya spesifik yang lebih rendah. Hal ini disebabkan proporsi fasa cair yang lebih besar dan sekaligus ukuran kristalnya lebih kecil.
Laju Pendinginan Klinker
Secara garis besar pengaruh laju pendinginan klinker terhadap
kualitas klinkerdapat terlihat berikut ini :
Material/Parameter Pendinginan lambat Pendinginan cepat( 4-5 oC/menit ) ( 18 – 20
oC/menit )
MgO Kristal periclase Kristal glassyC3A dan C4AF Kristaline GlassyC2S dan C3S Kurang aktif Aktif
Stabil Tidak stabilUkuran partikel Lebih besar Relatif lebih kecilKuat tekan awal Tinggi RendahKuat tekan akhir Rendah TinggiKeaktifan hidrolis Kurang Lebih baikSoundness Kurang BaikKetahanan terhadap sulfur Kurang Baik
Pressure undergrate dipengaruhi oleh :1. Ketebalan clinker bed– clinker bed yang tebal lebih
susah ditembus udara fan cooler.2. Temperature clinker – naiknya temperatur clinker
akan menambah volume udara pendingin yang berakibat naiknya bed resistance.
Optimum clinker bed depth memberi kesempatan udara pendingin melewati clinker di atas grate.
Undergrate Pressure (Bed Resistance)
Undergrate Pressure (Bed Resistance)
Undergrate Pressure (Bed Resistance)
High Resistance
Low Resistance
clinker
Ilustrasi Volume udara terhadap fungsi dari Clinker Size
Control parameters adalah indikator yang membantu mengontrol dan monitoring clinker cooler.
Main control parameters grate cooler yaitu: Pressure under grate Pressure Kiln hood Flow udara Temperatur udara sekunder dan tersier
Secondary control parameters grate cooler yaitu: Temperature Grate plate Temperature Clinker discharge
Grate Cooler Control Parameters
Grate Cooler Control Parameters and Variables
Clinker Discharge Temperature
Kiln Hood Pressure
To ILC & SLC
Undergrate Pressure
Cooling Air Flowrate
Grate Plate Temperatures
Control Parameters
Exhaust Fan Speed
Grate Speed
Air Flowrate
Control Variables
To Raw Mill
Control variables adalah actuators/penggerak-penggerak yang digunakan untuk menjaga parameter-parameter control cooler agar tetap mendekati set point-nya.
Variable-variable grate clinker cooler yaitu : Airflow rates
Menyediakan udara pendingin yang dibutuhkan untuk mendinginkan clinker maupun udara pembakaran untuk kiln system.
Exhaust fan speed Mengontrol pressure kiln hood.
Grate speed Mempengaruhi pressure undergrate cooler (bed
resistance).
Cooler Control Variables
Control speed grate mencegah resistansi clinker bed
dari berlebihnya pressure cooling fans dengan memastikan dijaga konstan.
Dua pilihan untuk kontrol speed grate yaitu: Menggunakan pressure undergrate compartment
pertama untuk mengontrol speed grate #1 dan untuk speed grate berikutnya menggunakan ratio berdasarkan speed grate #1.
Mengontrol setiap drive dengan pressure undergrate compartment pertama dan kedua dari setiap seksi grate yang akan mempengaruhi speed setiap drive.
Grate Speed Control
Cooler Upset Conditions
Kondisi upset adalah suatu kondisi proses abnormal yang mengganggu operasi dan dapat mengakibatkan kehilangan produksi.
Tipikal kondisi-kondisi cooler upset yaitu : Red river Geyser effect Snowman formation Temperatur grate plate tinggi
Red River A red river adalah lapisan
tipis clinker yang sangat panas diatas lapisan clinker normal yang berjalan/mengalir lebih cepat ke cooler discharge end.
Tindakan yang dilakukan Naikkan
uniformity/distribusi clinker bed dengan menaikkan ketebalan clinker bed dalam cooler (dalam batas normal).
Optimalkan distribusi udara dalam cooler untuk memastikan aerasi yang cukup diatas area yang terjadi red river.
Pastikan clinker chemistry dari hasil pembakaran normal, misalnya Lsf Cl’ dlsb.
Red River
Geyser effect terjadi
ketika terlalu banyak udara diatas grate cooler dan udara secara kuat/langsung menembus clinker bed.
Tindakan yang dilakukan Naikkan pressure
undergrate dengan menurunkan speed grate cooler, ini akan menaikkan ketebalan clinker bed.
Geyser Effect
Blow through
Snowman Formation
Snowman formation adalah sebuah tumpukan/timbunan
material melting didalam inlet cooler yang mengganggu aliran udara ke kiln sebagai akibat dari kondisi kiln yang tidak stabil.
Snowman terdeteksi dalam cooler yaitu dengan adanya kenaikan pressure undergrate secara tajam yang diikuti dengan kenaikan speed grate.
Tindakan yang dilakukan Kurangi panas pembakaran Kurangi Kiln speed Naikkan cooler airflow
Snowman Formation
Temperature udara exit cooler seharusnya serendah
mungkin untuk memastikan bahwa kuantitas udara panas yang dibuang ke atmosphere sedikit (minim).
Pressure Kiln hood seharusnya selalu sedikit negatif. Temperature udara secondary seharusnya tinggi dan
stabil.1. Kiln operation stability2. Efisiensi fuel maksimum
Note : Salah satu aktivitas utama selama commissioning
adalah untuk menentukan ketinggian bed clinker yang optimal
Critical Variables
Rata-rata particle size clinker di dalam cooler Ketebalan clinker bed Temperature clinker dalam cooler Banyaknya udara pendingin yang dimasukkan ke dalam
cooler
Factors Influencing Under grate Pressure
