-
LAPORAN PENUGASAN III
Penggunaan Kiln Dust dalam Safety Operation Coal Mill
Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Management Trainee (S1)
- PT Semen Gresik
Amelia D. 7009
Pembimbing
Eko Rudy Nurcahyanto, ST.
Teguh Irianto, ST.
SEKSI PERENCANAAN DAN EVALUASI PEMBELAJARAN
BIRO PUSAT PEMBELAJARAN
DEPARTEMEN SUMBER DAYA MANUSIA
PT SEMEN INDONESIA (PERSERO), TBK
2015
-
i
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT atas segala curahan rahmat dan
hidayah yang diberikan tanpa
batas kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Penugasan Kelompok Kedua Bidang
Manajemen Management Trainee PT Semen Gresik 2014 yang berjudul
Penggunaan Kiln Dust
sebagai Safety Operation Coal Mill sebagai syarat untuk dapat
menyelesaikan program seleksi
pegawai PT Semen Gresik.
Penulis berusaha menyelesaikan tugas ini dengan sebaik-baiknya,
namun penulis juga perlu
menyadari bahwa penyusunan laporan Penugasan Individu ini masih
jauh dari sempurna sehingga
saran dan kritik kami terima secara terbuka demi kesempurnaan
laporan ini.
Penyelesaian laporan ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan
yang diberikan dengan tulus
oleh banyak pihak. Oleh karena itu penulis merasa perlu untuk
menyampaikan penghormatan dan rasa
terima kasih kepada:
1. Bapak Eko Rudy Nurcahyanto, ST. selaku Mentor
2. Bapak Teguh Irianto, ST. selaku Mentor
3. Ibu Oktoria Masniari, ST. selaku PIC dan Kepala Biro
Pengendalian Proses
4. Bapak Join Trimor D., ST. Selaku Staff Evaluasi Proses
5. Bapak Aswamedhika Selaku Staff Evaluasi Proses
6. Ibu Muyasaroh E., ST. Selaku Staff Evaluasi Proses
7. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu
yang telah membantu penulis
dalam menyelesaikan Penugasan ini.
Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun guna
menyempurnakan
Tugas ini. Penulis berharap semoga laporan penugasan pertamaini
dapat menjadi karya yang
bermanfaat.
Tuban, April 2015
Amelia D.
-
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
................................................................................................................
i
DAFTAR ISI
..............................................................................................................................
ii
DAFTAR TABEL
....................................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR
................................................................................................................
iv
ABSTRAK
.................................................................................................................................
1
BAB I PENDAHULUAN
.......................................................................................................
1
1.1 Latar Belakang
............................................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah
.......................................................................................................
2
1.3
Tujuan..........................................................................................................................
2
1.4 Batasan Masalah
..........................................................................................................
2
1.4
Manfaat........................................................................................................................
2
BAB II LANDASAN TEORI
..............................................................................................
3
2.1 Faktor Penyebab Dust Fire
..........................................................................................
3
2.2 Masalah Pada Area Sistem Coal-Firing
......................................................................
4
2.3 Tindakan Pencegahan dan Rekomendasi untuk Menjamin
Keselamatan Operasi ..... 5
2.4 Cement Kiln Dust
........................................................................................................
6
2.5 Volatile Organic pada CKD
........................................................................................
7
2.6 Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill
............................................................................
9
2.7 Instruksi Kerja Pembersihan Batu Bara pada Grinding Table
.................................... 9
2.8 Instruksi Kerja Penanganan Batu Bara Terbakar pada
Pulverized Bin ..................... 10
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
............................................................................
13
BAB IV PEMBAHASAN
....................................................................................................
14
4.1 Konsep Prosedur
.......................................................................................................
14
4.2 Hasil Perhitungan
.....................................................................................................
13
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
.............................................................................
15
5.1
Kesimpulan................................................................................................................
15
5.2 Saran
..........................................................................................................................
15
DAFTAR PUSTAKA
..............................................................................................................
16
LAMPIRAN
.............................................................................................................................
17
-
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tipikal Komposisi Cement Kiln Dust
.......................................................................
9
Tabel 2.2 Kandungan Volatile Organic pada CKD
.................................................................
10
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Dust Inlet to Dust Bin
................................................................
16
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Jumlah dan Rate Dust to Grinding
Table ................................... 17
-
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill
.....................................................................
11
Gambar 4.1 Konsep Prosedur Penambahan Kiln Dust Saat Coal Mill
Stop ........................... 14
Gambar 4.2 Penambahan Dust Bin, Dust Feed Bin dan Jalur
Transportasi Dust Reject ........ 15
Gambar 4.3 Tinjauan Sistem untuk Penentuan Rate Kiln Dust dari
Pre-Duster Inlet Hot Gas
Coal Mill
..................................................................................
Error! Bookmark not defined.
-
1
ABSTRAK
PT. Semen Indonesia menggunakan bahan bakar batu bara sebagai
bahan bakar utama yang
mendukung proses inti dalam pembuatan semen. Batu bara yang ada
harus diolah terlebih
dahulu menjadi bentuk yang lebih halus (bentuk pulverized)
menggunakan pulverizer atau
mill untuk mendapatkan nilai kalori yang lebih tinggi. Oleh
karena itu terdapat sistem coal
mill beserta equipment pendukung lainnya termasuk cyclone dan
bag filter.
Pengoperasian coal mill menggunakan hot gas dari exit pre heater
slc sebagai udara
pengering dan media conveying. Dikarenakan sifat batu bara yang
mudah terbakar dan
memiliki self heating dan kondisi pengoperasian coal mill yang
cenderung pada temperatur
cukup tinggi, maka rawan terjadi kebakaran dan dust explosion
pada sistem coal mill. Debu
batu bara yang terakumulasi pada body coal mill atau pun
sisa-sisa dust pada grinding table
rawan tersulut, terutama saat start up coal mill setelah idle
yang cukup panjang. Selama ini,
prosedur untuk mengatasi kenaikan suhu dan mengatasi kemungkinan
kebakaran adalah
dengan penggunaan water spray dan CO2. Diperlukan prosedur
preventif untuk mencegah
tersulutnya debu-debu halus batu bara saat start up menyalakan
mill fan. Penggunaan dust
dari exit pre heater slc menuju coal mill yang dipisahkan pre
duster dapat menjadi salah satu
alternatif material untuk mencegah hal tersebut.
Kiln dust aman digunakan sebagai incombustible dust pada coal
mill karena tidak memiliki
kandungan volatile matter. Penggunaannya dapat dimasukkan dalam
prosedur pengoperasian
stop coal mill. Untuk implementasi penggunaan kiln dust, maka
harus dibuat prosedur baru
dan penambahan equipment pendukung seperti dust bin, dust feed
bin, dan jalur reject dust.
Jumlah dust yang dibutuhkan untuk dimasukkan pada table coal
mill sekitar 3,6 ton dengan
rate pemasukan 11,7 kg/s selama lima menit.
-
2
BAB I
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
PT. Semen Indonesia sebagai perusahaan produsen semen memiliki
kebutuhan besar
akan bahan bakar, terutama dalam proses pembuatan clinker.
Dikarenakan ketidak pastian
supply dan tingginya harga dari bahan bakar minyak dan gas alam,
maka Semen Indonesia
telah melakukan konversi bahan bakar menggunakan batu bara.
Penggunaan batu bara sendiri
masih harus diolah lebih lanjut dengan mengubahnya menjadi
bentuk pulverized agar
memiliki total misture yang lebih rendah dan luas permukaan yang
lebih besar sehingga akan
meningkatkan nilai calori untuk pembakaran yang berlangsung di
kiln dan calciner.
Dikarenakan kebutuhan untuk mendapat gross heating value dari
batu bara, maka diperlukan
coal grinding atau coal mill.
Batu bara sendiri memiliki karakteristik sangat reaktif dan
mudah terbakar, serta
memiliki self ignition. Sedangkan dalam proses milling batu bara
diperlukan gas panas
sebagai dryer dari kandungan moisture yang terdapat dalam batu
bara. Gas panas dari ID fan
2 slc (separate line calciner) digunakan sebagai pemanas dalam
coal mill plant Tuban 1,2, dan
3, serta gas panas dari ID fan 2 dan ID fan 1 ilc (in line
calciner) untuk atox coal mill. Coal
mill adalah salah satu sistem yang rawan terjadi kebakaran dan
ledakan karena keberadaan
oksigen dan bahan bakar yang tidak dapat dihindari.
Dust explosion sering dideskripsikan sebagai pembakaran material
yang mudah
terbakar dengan cepat dalam sebuah ruang tertutup dan terbatas
yang menghasilkan panas
dan temperatur yang terus meningkat. Apabila tidak tersedia
jalur ventilasi yang memadai,
kenaikan tekanan akan menyebabkan kerusakan pada confining
vessel dan perlatan di
sekitarnya. Ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan
terjadinya kebakaran dan dust
explosion pada sistem coal mill. Tindakan pencegahan yang telah
diterapkan antara lain
pemasangan CO dan O2 analyzer pada duct aliran hot gas dari pre
heater serta kontrol atas
kadar O2 dan CO pada aliran gas tersebut. Sebagai alternatif
untuk menurunkan temperatur
dan mengatasi kebakaran yang terjadi di dalam sistem, terdapat
spray CO2 yang akan
mendeteksi terjadinya kebakaran apabila batasan maksimum kadar
CO dan temperatur di
dalam raw mill telah terlewati. Sedangkan untuk mencegah
meluasnya dampak dari
kebakaran, terdapat explosion valve yang dipasang setelah jalur
top product cyclone.
-
3
Diharapkan dengan pemasangan valve tersebut, api tidak menjalar
ke bag filter yang dapat
menyebabkan kerugian lebih besar.
Saat coal mill harus beroperasi kembali setelah stop mendadak
atau pun stop yang
terencana adalah salah satu situasi yang rawan karena
kemungkinan terjadi self heating dust
atau pembakaran spontan. Pembakaran spontan dapat terjadi saat
terdapat akumulasi batu
bara dalam waktu yang cukup lama sehingga teroksidasi dan memicu
reaksi eksotermis yang
diikuti dengan terbentuknya panas atau api.
Prosedur safety stop coal mill dapat ditingkatkan lagi dengan
penggunaan kiln dust.
Penggunaan kiln dust saat coal mill akan dioperasikan kembali
membantu menutupi celah-
celah yang menampung dust batu bara dan melapisi sisa-sisa dust
tersebut saat fan dinyalakan
kembali sehingga mengurangi resiko terbakarnya batu bara saat
start up coal mill setelah
berhenti dalam waktu yang cukup lama. Selama ini kiln dust yang
dibawa aliran keluar ID
fan 2 (slc) menuju coal mill dipisahkan dengan dua pre duster
untuk kemudian dikembalikan
ke blending silo. Selama ini beum diketahui efek dari dust
tersebut terhadap kualitas kiln feed
di blending silo, terutama pengaruhnya terhadap LSF kiln feed.
Berdasarkan beberapa
penelitian, kiln dust tidak emiliki volatile matter sehingga
aman digunakan sebagai safety
material dalam pengoperasian coal mill.
I.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang diutarakan dalam latar belakang,
maka dapat
ditentukan rumusan permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana prosedur stop coal mill apabila melibatkan
penggunaan kiln dust?
2. Bagaimana konsep implementasi dari penggunaan kiln dust dalam
operasi coal mill?
3. Berapa rate kiln dust yang dihasilkan dari operasi saat
ini?
4. Berapa jumlah kiln dust yang dibutuhkan dalam pengoperasian
coal mill?
I.3. Tujuan
Tujuan dilakukan ide perbaikan ini adalah sebagai berikut:
1. Menambahkan prosedur safety saat coal mill stop terencana
atau stop mendadak.
2. Pemanfaatan kiln dust dari pre duster hot gas inlet coal
mill.
-
4
I.4. Batasan Masalah
1. Sistem yang digunakan sebagai tinjauan dan perhitungan adalah
plant Tuban 1.
2. Kiln dust yang digunakan adalah dust yang terbawa pada hot
gas inlet coal mill yang
diseparasi menggunakan dua pre duster.
3. Tinjauan yang dilakukan tanpa menggunakan perhitungan nilai
investasi.
I.5. Manfaat
Manfaat yang dapat dicapai oleh perusahaan antara lain:
Mengurangi resiko terjadinya kebakaran saat pengoperasian coal
mill, terutama saat atau
sesaat setelah start up coal mill.
-
5
BAB II
BAB II LANDASAN TEORI
II.1. Faktor Penyebab Dust Fire
Secara garis besar, penyebab terjadinya kebakaran pada dust batu
bara dan
kemungkinan penyebab terjadinya ledakan antara lain:
1. Batu bara jenis bituminous adalah jenis yag sering digunakan
dalam sistem pulverized.
Batu bara bituminous dan debu batu bara tersebut yang lolos
screen 200 mesh serta memiliki
diameter 74 pm, rawan menyebabkan ledakan.
Konsentrasi minimum untuk terjadinya ledakan adalah jumlah
minimum dust di dalam
system yang berpotensi menghasilkan ledakan bila terekspos oleh
sumber api dalam jumlah
yang cukup. Untuk bitumonious dengan volatilitas tinggi,
konsentrasi minimum ledakan
antara 50-100 g/m3. Batu bara yang telah dihaluskan dengan
kondisi grindig yang normal
umumnya memiliki konsentrasi di atas konsentrasi minimum.
2. Udara pengering dan udara pembawa di dalam pulverizer
mengandung oksigen yang
cukup untuk mendukung terbakarnya dust batu bara di atas batas
kemampuan terbakarnya.
Apabila batu bara memiliki moisture yang tinggi lalu
dikeringkan, udara pengering akan
dipenuhi dengan air yang teruapkan sehingga mengurangi kadar
oksigen dalam udara.
Berkurangnya kadar oksigen akan mengurangi kenaikan tekanan yang
dihasilkan dari ledakan
tetapi tidak mencegah terjadinya nyala api kecuali kadar oksigen
keseluruhan setidaknya
13%.
3. Banyak sumber penyulut api yang mungkin terjadi dalam system
pulverized. Percikan di
dalam pulverizer dapat muncul akibat gesekan antara besi atau
beda asing lainnya yang
terbawa masuk ke dalam sistem bersama raw coal atau
pecahan-pecahan yang terbawa dalam
ducting. Gesekan antar material tersebut dapat menyebabkan panas
dan percikan yang dapat
menyulut api.
Selain itu, temperature udara pengering jga memungkinkan untuk
menyulut akumulasi batu
bara di dalam mill pada kondisi tertentu. Feeding batu bara
dalam teperatur yang tinggi dari
pile storage ke dalam mill juga memungkinkan untuk tersulutnya
api.
4. Self heating dust, salah satu fenomena penting yang dapat
menyebabkan terjadinya
kebakaran dan ledakan di dalam system pulverized, adalah
pembakaran spontan yang terjadi
saat pile atau akumuasi batu bara dalam jangka waktu tertentu
mulai teroksidasi yang
-
6
menyebabkan terjadinya reaksi eksotermis diikuti pembentukan
panas atau api. Faktor yang
berpengaruh terhadap pembakaran spontan antara lain:
Batu bara dapat diklasifikasikan menurut karakteristiknya dalam
rate kenaikan
temperatur yang sekaligus menunjukkan urutan kemudahan dalam
pebakaran
spontan. Urutan tersebut dapat diihat pada ASTM Classification
of Coals by Rank.
Jenis lignite dan subbituminous adalah jeni yang paling mudah
terbakar spontan.
Flow rate udara yang tinggi berguna dalam menurunkan temperature
namun juga
menaikkan kadar oksigen. Hal ini juga meningkatkan kemungkinan
terjadinya
pembakaran spontan.
Semakin kecil ukuran partikel batu bara, semakin besar
kemungkinan untuk
terjadinya pmbakaran spontan.
Pada temperature di bawah 100C, laju panas yang dihasilkan dari
absorpsi moisture
melebihi laju panas yang dihasilkan dari oksidasi. Untuk batu
bara dengan kalori
rendah yang telah dikeringkan lalu berkontak dengan udara yang
memiliki karakter
seperti di atas, akan rentan untuk terjadi pembakaran spontan
karena efek di atas.
Laju oksidasi berbanding lurus dengan kenaikan temperature.
Semakin tinggi
temperatur, semakin cepat reaksi batu bara dengan oksigen.
Impurities di dalam coal, seperti mineral sulfur pyrite dan
arcasite, dapat
meningkatkan pemanasan spontan.Kadar pyrite >2% akan
menimbukan efek yang
signifikan.
II.2. Masalah pada Area Sistem Coal-Firing
Berikut adalah beberapa kondisi yang dapat menyebabkan bahaya
kebakaran pada system
firing batu bara:
1. Akumulasi debu batu bara yang terjadi selama operasi.
Selama pengoperasian pulverizer, batu bara berukuran halus dapat
terakumulasi pada
daerah-daerah mati di pulverizer dan pada tikungan ducting. Pada
kondisi tertentu,
batu bara berukuran halus ini dapat menyebabkan bahaya kebakaran
dan ledakan.
2. Shutdown yang tidak terencana.
Penghentian operasi system firing batu bara secara mendadak
dapat disebabkan
kegagalan power, kegagalan system fan, shutdown kiln, atau
shutdown pada system
feeding batu bara yang menyebabkan shutdown coal mill. Jika
penyebab shutdown
-
7
tidak segera diatasi dan masih terdapat batu bara di dalam mill
yang belum
dipindahkan, maka keberadaan api dapat memicu situasi kritis
yang berakhir dengan
terjadinya ledakan saat start up. Banyak insiden kebakaran dan
ledakan dalam
instalasi pengolahan batu bara terjadi setelah adanya shutdown
yang tidak terencana.
Kebanyakan kasus kebakaran terjadi di dalam pulverizer,
baghouse, atau pun bin
selama proses idle. Sedangkan hamper semua ledakan terjadi di
dalam pulverizer atau
cyclone sesaat setelah start up system.
3. Material asing yang masuk ke dalam sistem
Material asing yang masuk ke dalam sistem dapat menyebabkan
kondisi yang
membahayakan. Apabila material tersebut terkuci di dalam sistem,
dapat menghalangi
arah aliran udara dan dapat menyebabkan sudut mati dimana debu
batu bara dapat
terakumulasi.
4. Baghouse dust collector.
Baghouse adalah salah satu area kritis pada industri semen yang
menggunakan sistem
indirect fired. Batu bara berukuran sangat halus yang lolos dari
separator cyclone
akan memasuki baghouse untuk proses separasi akhir. Batu bara
ini sangat rentan
terhadap auto oksidasi. Kemungkinan terjadinya api sebagai hasil
pembakaran selama
idle meningkat. Listrik statis di baghouse juga dapat menjadi
sumber api, oleh karena
itu penggunaan bag yang bersifat semi konduktor dapat
meminimalkan kemungkinan
terbentuknya api.
5. Bin batu bara pulverized
Bahaya utama pada bin batu bara pulverized adalah pembakaran
spontan dan
fenomena yang terkait selama proses shutdown.
II.3. Tindakan Pencegahan dan Rekomendasi untuk Menjamin
Keselamatan Operasi
Dari evaluasi atas berbagai macam jenis insiden yang pernah
terjadi menyangkut
system firing batu bara di beberapa industri semen di Amerika,
maka dapat dilakukan tindak
atau prosedur pencegahan untuk menjamin keselamatan operasi pada
sistem firing batu bara
seperti berikut:
1. Penghapusan salah satu atau lebih poin dalam segitiga api,
dengan cara:
(A) Inerting
(1) Penggunaan udara dengan kadar oksigen yang rendah dalam
pulverizer (indirect
sistem,) pada kondisi operasi yang normal.
-
8
(2) Penggunaan debu batu kapur, karbon dioksida, atau air di
pulverizer dan debu dust
collector ketika shutdown terjadi .
(3) Penggunaan spray air dan steam ketika kondisi temperature
terlalu tinggi mulai
terdeteksi.
(B) Eliminasi sumber penyulut api
(1) Penggunaan magnet dan pendeteksi logam untuk menghilangkan
material logam yang
terbawa ke dalam sistem.
(2) Pemotongan dan pengelasan operasi harus dilakukan sesuai
dengan kode safety dan
guideline yang berlaku
(3) Batubara panas dari area penyimpanan harus dibuang dan tidak
dimasukkan ke dalam
pulverizer.
(4) Penggunaan bag dengan bahan semi konduktor untuk mencegah
terjadinya release
aliran listrik statis.
(5) Merokok dan kegiatan yang menyebabkan adanya sumber panas
harus dilarang
2. Good House keeping
( 1) Pencegahan akumulasi debu dengan pengontrolan ceceran batu
bara , kebocoran , dan
penurunan batu bara berukuran halus selama penanganan.
( 2 ) Pembersihan dan penghapusan bahan mudah terbakar dari
tempat kerja .
( 3 ) Desain , implementasi , dan pemeliharaan peralatan
dusttight .
3. Desain Peralatan
Eliminasi sudut-sudut mati seperti di tepian , sudut , atau
daerah lain di mana debu dapat
menumpuk di peralatan atau ducting.
(Alameddin, A. N. and Luzik, S. J., Coal Dust Explosions in the
Cement)
II.4. Cement Kiln Dust
Selama proses produksi clinker, gas panas dari kiln mengalir
berlawanan arah dengan
aliran kiln feed, ditarik dengn ID fan. Di dalam gas exit
preheater ini terkandung sejumlah
besar partikel yang umunya disebut sebagai cement kiln dust
(CKD). CKD dihilangkan dari
gas exit preheater menggunakan pre duster. Karakteristik fisik
dan kimia CKD tergantung
pada bahan baku, jenis operasi kiln, sistem dust collector, dan
jenis bahan bakar yang
digunakan dalam produksi klinker semen. Free lime ditemukan di
dalam CKD.
Dengan perkembangan teknologi saat ini, mayoritas CKD pada
industri semen dikembalikan
ke kiln sebagai bahan baku. Recycle CKD kembali ke kiln tidak
saja mengurangi jumlah
CKD yang harus diolah di luar kiln, tetapi juga mengurani
kebutuhan batu kapur dan material
-
9
lain. Hal ini dapat membantu untuk mengurangi pemakaian bahan
baku. Namun recycle
cement dust kembali ke kiln tidak selalu dilakukan karena
tingginya kandungan alkali content
di dalam CKD. Alkali content pada semen diinginkan kurang dari
0,6% untuk menghindari
reaksi alkali-silica. Belakangan ini telah banyak pemanfaatan
CKD untuk stabilisasi tanah,
pengolahan limbah, dll, seperti yang tercantum di bawah:
Agriculture : sebagai sumber lime dan pakan ternak;
Civil engineering : sebagai filler, soil stabilization, dan fly
ash stabilization;
Building materials : lightweight aggregates, block, concrete
dengan kekuatan
rendah, dan bahan untuk semen mansonry;
Pengolahan air : sebagai material pembantu koagulasi dan
stabilisasi sludge.
Pollution control : sebagai absorbent sulfur, penglohan limbah,
dan solidifikasi.
Bahkan kini terdapat studi yang menunjukkan bahwa CKD dapat
digunakan sendiri sebagai
sebagian pengganti semen Portland, namun masih lebih efektif
apabila dikombinasikan
dengan material semen lainnya, termasuk slag dan fly ash.
(J. MARKU*, I. DUMI**, E. LIO*,T. DILO*, O. AKAJ. The
charachterization and the
utilization of cement kiln dust (CKD) as partial replacement of
portland cement in mortar
and concrete production)
Berikut adalah komposisi yang terkandung dalam cement kiln dust
berdasarkan jenis proses
yang digunakan:
Tabel 2.1. Tipikal Komposisi Cement Kiln Dust
-
10
II.5. Volatile Organic pada CKD
Sangat diragukan adanya kandungan material volatile dalam CKD.
Berikut adalah penelitian
yang dilakukan dalam pengetesan kandungan volatile matter pada
CKD dari 11 sample
perusahaan semen di Amerika pada tahun 1991.
Tabel 2.2. Kandungan Volatile Organic pada CKD
Dari sample yang digunakan dalam pengetesan, umumnya volatile
organic yang terdeteksi
sangat dimungkinkan akibat kontaminasi dalam laboratorium
pengetesan. Walaupun terdapat
beberapa kandungan volatile organic yang ditemukan pada beberapa
sample, namun
jumlahnya sangat kecil, di bawah nilai batasan deteksi analisa,
dan diperkirakan tidak ada
pada CKD dari industry semen pada umumnya. Hasil penelitian
tersebut adalah CKD aman
dari kandungan volatile dan semi volatile organic.
(http://www.epa.gov/osw/nonhaz/industrial/special/ckd/rtc/chap-3.pdf)
-
11
II.6. Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill
(IK/661/125)
Gambar 2.1 Instruksi Kerja Saat Stop Coal Mill
II.7. Instruksi Kerja Pembersihan Batu Bara pada Grinding
Table
1. Hubungi CCR untuk melokal motor table coal mill
2. Hubungi K3 untuk menyiapkan petugas pemadan kebakaran dan
skid loader
untuk pembersihan reject
3. Posisikan hydraulic spring system secara manual
4. Turunkan tekanan hydraulic spring system secara manual sampai
0 (nol) bar
5. Jalankan Coal Mill table secara manual
6. Buka / tutup tipping valve secara manual untuk mereject
material sehingga
tipping valve bisa bekerja dengan baik
7. Stop coal mill table secara lokal.
8. Pastikan bahwa batubara didalam grinding table sudah
kosong.
9. kembalikan hydraulic spring system ke posisi auto
10. Hubungi CCR, bahwa pengosongan grinding table telah
selesai
(IK/661/127)
-
12
II.8. Instruksi Kerja Penanganan Batu Bara Terbakar pada
Pulverized Bin
1. Jika Konsentrasi CO > 1500 ppm dan temperature > 75C
segera siapkan
injeksi CO2 cair
2. Stop fan bag filter bin dan tutup damper
3. Injeksikan CO2 selama 3 menit
4. Pantau CO indicator < 100 ppm dan temperature bin < 60
C
5. Ulangi langkah ke 3 jika konsentrasi CO dan temperatur diatas
batas yang
disyaratkan.
6. Jika isi Bin pulverized tidak dikeluarkan lebih dari 1 hari
Bin tersebut diisi dust
sebesar 5 ton
7. Jika persiapan overhoul pengosongan bin dilakukan
penggelontoran dengan air
sesuai IK pengosongan bin pulverized Coal
(IK/661/125)
-
13
BAB III
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Studi Literatur
Studi literatur dilakukan dengan mempelajari jurnal-jurnal
terkait dengan dust
explosion dan contoh-contoh insiden yang melibatkan dust
explosion, serta alternatif
tindakan pencegahannya. Selain itu perlu mengetahui
karakteristik cement kiln dust dan
kegunaannya yang telah diimplementasikan melalui jurnal yang
terkait dengan cement kiln
dust.
3.2 Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan atas data-data yang berkaitan
instruksi kerja
pengoperasian dan penghentian operasi coal mill, dan instruksi
kerja lainnya yang
berhubungan. Selain itu juga melakukan pengumpulan data-data
yang diperlukan dalam
perhitungan neraca massa dan neraca energi.
3.3 Konsep dan Perhitungan
Berdasarkan studi literatur dan data yang telah tersedia,
penulis menyusun konsep dan
prosedur pengoperasian secara garis besar serta memperkirakan
tambahan equipment yang
dibutuhkan. Selain itu juga dilakukan perhitungan untuk
mengetahui jumlah dan rate kiln
dust yang dibutuhkan dalam pengoperasian coal mill.
3.4 Penyusunan Makalah
-
14
BAB IV
BAB IV PEMBAHASAN
IV.1. Konsep Prosedur Penerapan Kiln Dust pada Operasi Coal
Mill
Gambar 4.1. Konsep Prosedur Penambahan Kiln Dust Saat Coal Mill
Stop
Saat coal mill stop, kiln dust dimasukkan ke dalam grinding
table dengan ketinggian tertentu.
Saat start up coal mill, debu akan terikut tarikan fan sehingga
bisa mengurangi resiko debu
halus batu bara yang masih tertinggal dan membara karena
terinduce dengan aliran udara
sehingga bisa membakar bag filter. Selain itu, kiln dust akan
mengisi retakan atau ruangan di
dalam body mill yang memungkinkan untuk terakumulasinya debu
halus batu bara.
-
15
Diharapkan juga dust ini dapat melapisi bag filter bersama
tarikan fan untuk mengurangi
resiko terjadinya kebakaran pada bag filter.
Untuk mencegah pengaruh kiln dust terhadap kualitas batu bara
pulverized, maka dust tidak
dialirkan ke dalam pulverized bin 1. Oleh karena itu perlu
membuat line baru untuk jalur
reject dust dari screw conveyor 471 SC3. Tarikan mill ID fan
untuk mengalirkan dust dapat
dilakukaan sebagai suatu prosedur untuk penentuan apakah idle
telah aman dilakukan dengan
melakukan pengecekan apakah dust telah melapisi filter bag
dengan melihat keberadaan dust
pada box reject.
Gambar 4.2. Penambahan dust bin, dust feed bin, dan jalur
transportasi dust reject
Untuk implementasi konsep di atas maka dibutuhkan penambahan
dust bin dan dust feed bin.
Penentuan dimensi bin diperhitungkan sesuai dengan rate dust
yang dibawa oleh gas exit line
preheater slc yang menjadi inlet hot gas coal mill dan yang
dapat dipisahkan pre duster.
Selain itu juga perlu mempertimbangkan jumlah dan rate dust yang
digunakan untuk mengisi
grinding table. Untuk dust reject dapat digunakan reject box
seperti reject box batu bara.
IV.2. Hasil Perhitungan
Berikut adalah tinjauan sistem yang digunakan dalam perhitungan
untuk menentukan rate
kiln dust yang dipisahkan dengan dua pre duster dari aliran
inlet hot gas coal mill Tuban 1.
-
16
Gambar 4.3. Tinjauan Sistem untuk Penentuan Rate Kiln Dust dari
Pre Duster Inlet
Hot Gas Coal Mill
Hasil perhitungan untuk sistem yang ditinjau di atas tertera
dalam tabel di bawah.
Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Dust Inlet to Dust Bin
Rate dust yang berhasil dipisahkan oleh pre duster di atas
didasarkan pada perhitungan yang
menggunakan asumsi efisiensi dari masing-masing cyclone adalah
85%. Sedangkan
perhitungan dust load aliran gas yang masuk pre duster 1
didasarkan pada asumsi dust yang
dibawa gas exit preheater slc adalah 10% dari feed slc.
Adapun hasil perhitungan untuk menentukan jumlah dan rate dust
yang harus dimasukkan
untuk mengisi grinding mill tertera dalam tabel berikut.
-
17
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Jumlah dan Rate Dust to Grinding
Table
Hasil perhitungan di atas dengan asumsi letak rotary feeder dust
berada di bagian atas coal
mill sehingga bentuk dust pada grinding table menyerupai bentuk
cone. Pertimbangan
peletakkan rotary feeder di bagian atas, bukannya di samping
seperti letak rotary feeder batu
bara adalah untuk mengurangi kontak ducting dust dengan batu
bara sehingga diharapkan
dapat mengurangi resiko akumulasi debu batu bara pada area
feeding dust.
-
18
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
1. Konsep implementasi penggunaan kiln dust dalam bagian safety
operation coal
mill adalah sebagai berikut:
2. Konsep penerapan kiln dust dalam operasi coal mill
membutuhkan investasi
dalam menambah equipment dan penunjang equipment dust bin, dust
feed bin,
dan line reject dust.
3. Rate kiln dust yang dapat digunakan dalam operasi coal mill
sebesar 8,02
ton/jam.
4. Jumlah dust yang diperlukan untuk menutupi area permukaan
grinding table
adalah 3575 Kg yang bila menggunakan timer untuk feeding selama
5 menit,
maka rate feeding dust sebesar 11,91 Kg/s.
-
19
V.2. Saran
1. Perlu dilakukan perhitungan lebih lanjut terhadap desain
equipment tambahan
yang dibutuhkan untuk menentukan nilai investasi yang harus
dikeluarkan untuk
menerapkan konsep ini.
2. Perlu data yang lebih akurat untuk perhitungan dust load gas
exit preheater slc
yang lebih mencerminkan keadaan yang sebenarnya.
-
20
DAFTAR PUSTAKA
Alameddin, A. N. and Luzik, S. J. 1997. Coal Dust Explosions in
the Cement Industry.
J. Marku, I. Dumi, E. Lico, T. Dilo, O. akaj.2008. The
charachterization and the utilization
of cement kiln dust (CKD) as partial replacement of portland
cement in mortar and concrete
production.
Instruksi Kerja (IK) No.: IK/661/125, IK/661/127,
IK/661/125.
http://www.epa.gov/osw/nonhaz/industrial/special/ckd/rtc/chap-3.pdf.
Chapter Three: CKD
Generation and Characteristics.
-
21
LAMPIRAN
1. Perhitungan Flow Gas Inlet Coal Mill
heat loss
Umpan, Li Produk, Lo
xi, tsi xo, tso
Kebocoran, F
yf, Tf
G G' Gas keluar, Go
Tgb yi, Tgi yo, Tgo
Q grd
Yo, Tgo
Flow of recirculated gas, R, assumed to be : 10% of G'
Total mass balance :
L + F + G - L - G' = 0
G' = F + G (1)
Total H2O balance :
L.xi + F.yf + G.yi - L.xo - G'.yo = 0
L(xi - xo) = F(yo - yf) + G(yo - yi) .(2)
Data taken from measurement on false air through mill system, F
= 20% x G'
L(xi - xo) = 20% G'(yo - yf) + 0.8 G'(yo - yi)
L/G'(xi-xo) = 20% (yo - yf) + 0.8 (yo - yi) .(3)
Parameters to be used on mass balance calculation
Calc. base: 1 operating hour on steady state
Product, L=Lo/(1+xo): 65 ton (dry basis)
Recirculation (assum), R: 10% of volumetric rate of gas pass
through mill (G')
Feed moist. content , xi : 25 %
Product res. moist, xo : 7 %
Vol. gas through mill, G' : 180000 m3/hour (measured by
venturimeter)
Temp. gas outlet mill, Tgo : 72 oC
ambient air, F : 1.293 kg/m3 (0 oC, 1 atm)
o hot gas, o Gb : 1.400 kg/m3 (0 oC, 1 atm)
Cp coal : 0.3 kcal/kg oC (dry basis)
Calculation of Mass balance
Assumed R = 10% x G' Go = 0.9 x G'
Trial : o G' = o Gb (to be used as 1st trial)
Go = 0.9 x 180000 = 162000.0 m3 air
Go = 1.05466 x 162000.0 = 170854.9 kg air
Go = 170854.92 /(1 + yo) kg udara kering
G' = 189838.8 kg
R = 18983.9 kg
Determining the amount of water in air leaving the mill , yo
yo = H2O total / G'
yo = (H2O mat'l + H2O false + H2O recirc) / G' .(4)
a. Amount of water evaporated :
H2O material = L ( xi - xo)
= 65000 x ( 0.25 - 0.07 )
= 11700 kg
b. Amount of water on false air
H2O f alse = F x yf
yf = 0.014 kg H2O/kg dry air
F = 20% x G'
F = 20% x 189838.8 = 37967.76 kg
F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air
H2O f alse= 37967.76 /(1 + yo) x 0.014
H2O f alse= 531.55 /(1 + yo)
c. Amount of water on recycle (resirkulasi)
H2Orecirc = R x yo
= 18983.88 /(1+yo) x yo
Equation (4) become :
11700 + 531.55 /(1+yo)+ 18983.88 yo/(1+yo)yo =
189838.8 /(1+yo)
189838.8 yo = 11700 (1+yo) + 531.55 + 18983.88 yo
yo = 12231.55 / 159154.92
yo = 0.07685
Calculating mass flow rate of hot gas entering coal mill system,
Gb
Gb = Go - F
Go = 170854.92 /(1 + yo) kg dry air = 158661.31 kg ud.
Kering
F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air = 35258.068 kg ud. Kering =
21% G'
Gb = 123403.24 kg dry air
G' = 167153.72 kg dry air
Gas buang dr. kiln,Gb
Recirc, R
COAL MILL
heat loss
Umpan, Li Produk, Lo
xi, tsi xo, tso
Kebocoran, F
yf, Tf
G G' Gas keluar, Go
Tgb yi, Tgi yo, Tgo
Q grd
Yo, Tgo
Flow of recirculated gas, R, assumed to be : 10% of G'
Total mass balance :
L + F + G - L - G' = 0
G' = F + G (1)
Total H2O balance :
L.xi + F.yf + G.yi - L.xo - G'.yo = 0
L(xi - xo) = F(yo - yf) + G(yo - yi) .(2)
Data taken from measurement on false air through mill system, F
= 20% x G'
L(xi - xo) = 20% G'(yo - yf) + 0.8 G'(yo - yi)
L/G'(xi-xo) = 20% (yo - yf) + 0.8 (yo - yi) .(3)
Parameters to be used on mass balance calculation
Calc. base: 1 operating hour on steady state
Product, L=Lo/(1+xo): 65 ton (dry basis)
Recirculation (assum), R: 10% of volumetric rate of gas pass
through mill (G')
Feed moist. content , xi : 25 %
Product res. moist, xo : 7 %
Vol. gas through mill, G' : 180000 m3/hour (measured by
venturimeter)
Temp. gas outlet mill, Tgo : 72 oC
ambient air, F : 1.293 kg/m3 (0 oC, 1 atm)
o hot gas, o Gb : 1.400 kg/m3 (0 oC, 1 atm)
Cp coal : 0.3 kcal/kg oC (dry basis)
Calculation of Mass balance
Assumed R = 10% x G' Go = 0.9 x G'
Trial : o G' = o Gb (to be used as 1st trial)
Go = 0.9 x 180000 = 162000.0 m3 air
Go = 1.05466 x 162000.0 = 170854.9 kg air
Go = 170854.92 /(1 + yo) kg udara kering
G' = 189838.8 kg
R = 18983.9 kg
Determining the amount of water in air leaving the mill , yo
yo = H2O total / G'
yo = (H2O mat'l + H2O false + H2O recirc) / G' .(4)
a. Amount of water evaporated :
H2O material = L ( xi - xo)
= 65000 x ( 0.25 - 0.07 )
= 11700 kg
b. Amount of water on false air
H2O f alse = F x yf
yf = 0.014 kg H2O/kg dry air
F = 20% x G'
F = 20% x 189838.8 = 37967.76 kg
F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air
H2O f alse= 37967.76 /(1 + yo) x 0.014
H2O f alse= 531.55 /(1 + yo)
c. Amount of water on recycle (resirkulasi)
H2Orecirc = R x yo
= 18983.88 /(1+yo) x yo
Equation (4) become :
11700 + 531.55 /(1+yo)+ 18983.88 yo/(1+yo)yo =
189838.8 /(1+yo)
189838.8 yo = 11700 (1+yo) + 531.55 + 18983.88 yo
yo = 12231.55 / 159154.92
yo = 0.07685
Calculating mass flow rate of hot gas entering coal mill system,
Gb
Gb = Go - F
Go = 170854.92 /(1 + yo) kg dry air = 158661.31 kg ud.
Kering
F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air = 35258.068 kg ud. Kering =
21% G'
Gb = 123403.24 kg dry air
G' = 167153.72 kg dry air
Gas buang dr. kiln,Gb
Recirc, R
COAL MILL
-
22
heat loss
Umpan, Li Produk, Lo
xi, tsi xo, tso
Kebocoran, F
yf, Tf
G G' Gas keluar, Go
Tgb yi, Tgi yo, Tgo
Q grd
Yo, Tgo
Flow of recirculated gas, R, assumed to be : 10% of G'
Total mass balance :
L + F + G - L - G' = 0
G' = F + G (1)
Total H2O balance :
L.xi + F.yf + G.yi - L.xo - G'.yo = 0
L(xi - xo) = F(yo - yf) + G(yo - yi) .(2)
Data taken from measurement on false air through mill system, F
= 20% x G'
L(xi - xo) = 20% G'(yo - yf) + 0.8 G'(yo - yi)
L/G'(xi-xo) = 20% (yo - yf) + 0.8 (yo - yi) .(3)
Parameters to be used on mass balance calculation
Calc. base: 1 operating hour on steady state
Product, L=Lo/(1+xo): 65 ton (dry basis)
Recirculation (assum), R: 10% of volumetric rate of gas pass
through mill (G')
Feed moist. content , xi : 25 %
Product res. moist, xo : 7 %
Vol. gas through mill, G' : 180000 m3/hour (measured by
venturimeter)
Temp. gas outlet mill, Tgo : 72 oC
ambient air, F : 1.293 kg/m3 (0 oC, 1 atm)
o hot gas, o Gb : 1.400 kg/m3 (0 oC, 1 atm)
Cp coal : 0.3 kcal/kg oC (dry basis)
Calculation of Mass balance
Assumed R = 10% x G' Go = 0.9 x G'
Trial : o G' = o Gb (to be used as 1st trial)
Go = 0.9 x 180000 = 162000.0 m3 air
Go = 1.05466 x 162000.0 = 170854.9 kg air
Go = 170854.92 /(1 + yo) kg udara kering
G' = 189838.8 kg
R = 18983.9 kg
Determining the amount of water in air leaving the mill , yo
yo = H2O total / G'
yo = (H2O mat'l + H2O false + H2O recirc) / G' .(4)
a. Amount of water evaporated :
H2O material = L ( xi - xo)
= 65000 x ( 0.25 - 0.07 )
= 11700 kg
b. Amount of water on false air
H2O f alse = F x yf
yf = 0.014 kg H2O/kg dry air
F = 20% x G'
F = 20% x 189838.8 = 37967.76 kg
F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air
H2O f alse= 37967.76 /(1 + yo) x 0.014
H2O f alse= 531.55 /(1 + yo)
c. Amount of water on recycle (resirkulasi)
H2Orecirc = R x yo
= 18983.88 /(1+yo) x yo
Equation (4) become :
11700 + 531.55 /(1+yo)+ 18983.88 yo/(1+yo)yo =
189838.8 /(1+yo)
189838.8 yo = 11700 (1+yo) + 531.55 + 18983.88 yo
yo = 12231.55 / 159154.92
yo = 0.07685
Calculating mass flow rate of hot gas entering coal mill system,
Gb
Gb = Go - F
Go = 170854.92 /(1 + yo) kg dry air = 158661.31 kg ud.
Kering
F = 37967.76 /(1 + yo) kg dry air = 35258.068 kg ud. Kering =
21% G'
Gb = 123403.24 kg dry air
G' = 167153.72 kg dry air
Gas buang dr. kiln,Gb
Recirc, R
COAL MILL
Vn =
Vn = 123403.2 kg/hr x 1.26 Nm3/kg
= 155488.1 Nm3/hr
Vo x Po x TN
PN x To
;
=
= 127504.6 m3/hr
Vo =
(1 x (273+T)
Vn x PN x To
Po x TN
Vn x (1+Ps) x 273
Ps = 1241.238 mmH2O
= 4.071261 ftH2O
= 1.761688 psia
= 12107.41 N/m2
-
23
2. Perhitungan Flow Gas Exit Preheater SLC
3. Perhitungan Rate Dust Inlet Dust Bin
-
24
4. Perhitungan Jumlah dan Rate Dust to Grinding Table