Evaluasi Pembakaran Katalitik Bubuk Batubara untuk Digunakan
Pulverized Coal Injection (PCI) Dan Pengaruhnya Terhadap Sifat
Karakter yang tidak Terbakar
Tri Yulianto Nugroho (21030113120049)Adrianus Atma A
(21030113120105)Yoga Priya Utama (21030112130121)Yulita Nurul
Islami (21030112130097)Satria Arief WB (21030111130066)
Evaluasi Pembakaran Katalitik Bubuk Batubara untuk Digunakan
PulverizedCoal Injection (PCI) Dan Pengaruhnya Terhadap Sifat
Karakter yang tidak Terbakar
Pulverized Coal Injection (PCI)(Injeksi Bubuk Batubara) telah
banyak diterapkan dalam Blast Furnace (BF).Masalah:Seiring dengan
meningkatnya laju injeksi bubuk batubara, sejumlah besar arang
mungkin terbakar menumpuk di wilayah raceway.Akumulasi tersebut
menurunkan permeabilitas beban & efisiensi produksi.Tujuan
PCI:Memaksimalkan injeksi batubara tanpa meningkatkan jumlah arang
terbakar pada tumpukan BF.INTRODUCTIONPembakaran katalitik batubara
bubuk memiliki beberapa fitur berikut: meningkatkan reaktivitas
pembakaran, karena penurunan suhu pengapian dan peningkatan tingkat
pembakaran, meningkatkan efisiensi pembakaran dengan mengurangi
karbon yang tidak terbakar dalam abu dan mempermudah pelepasan
panas, dan mengurangi polutan dalam gas buang, seperti NOx, SO2, CO
dan PM. Pertimbangan penerapan katalis untuk operasi PCI, pemahaman
berikut belum diklarifikasi dalam literatur sejauh ini. Dampak
negatif panas logam aswell dalam produksinya, katalis yang cocok
untuk operasi PCI tidak ditentukan. Karena sebagian besar
penelitian tentang pembakaran katalitikdilakukan pada tingkat
pemanasan relatif rendah (B50 C / menit), sebuahpemahaman yang
komprehensif tentang pembakaran katalitik termasuk katalitik.
Mekanisme pada tingkat pemanasan yang tinggi tidak jelas. Proses
awal pembakaran katalitik pada konsumsi arang tidak terbakar di
BF.
Dalam penelitian ini, bubuk batubara di BF dipisahkan melalui
dua tahap, yaitu proses pembakaran di raceway dan konsumsi keluar
dari raceway. Secara khusus, penelitian bertujuan untuk:Menyelidiki
pengaruh katalis pada pembakaran bubuk batubarapada tingkat
pemanasan yang tinggi (104 K/s - 105 K/s).Mengidentifikasi variasi
pada struktur arang terbakar dengan katalisuntuk mendapatkan
informasi mendasar mengenai mekanisme reaksi katalitikEvaluasi
reaktivitas arang yang tidak terbakar setelah pembakaran
katalitikdan kinetika reaksi gasifikasi untuk membantu mempelajari
efek dari proses pembakaran katalitik awal pada konsumsi arang
terbakar.
aimDipilih 2 jenis batubara:Bituminous Anthracitemethod
Batu bara campur dengan katalis dengan menggunakan cara
ditambahkan dan langkah-langkah dapat digambarkan sebagai berikut ;
ambil sejumlah katalis yang sama dan hancur leburkan batubara
kedalam tempat peleburan logam kwarsa secara terpisah dan kemudian
grind secara fisik selama 5 menit pada 20 rpm. Sesudah itu
tambahkan sejumlah batubara yang hancur lebur sebagai sebagai
campuran kedalam tempat peleburan logam kwarsa dan grind dengan
cara yang sama, dengan proses yang seragam tambahlah batubara yang
hancur lebur dengan tambahan yang semakin berlipat ganda. Dalam
perlakuannya penukaran ion sebagian besar dilakukan sebab mudah
untuk melakukan dalam pengoperasian secara nyata. Disamping
mengadopsi cara ini mungkin akan menimbulkan gumpalan partikel
batubara yang hancur yang akan menuju ke pengurangan kereaktifan
pembakaran
Batubara dibakar dipanas DTF dengan listrik gas dipanaskan dulu
sampai 2500C sebelum mencapur dengan batu bara pada puncak tabung
sebelah dalam. Susunan gas didaerah reaksi 22% O2 di N2 bertujuan
untuk mendorong suasana race way awal, arang-arang tak terbakar
dikumpulan dengan menggunakan alat pendingin air yang berpusat
diporos tangki. Sebuah pompa dihubungkan penyaring luar untuk
menjaga arang tidak terbakar. Arang arang yang tidak terbakarlewat
melalui alat dan jatuh menjadi topan untuk partikel arang yang
hilang diats ukuran 10 mikro meter dan bagian arang yang tidak
terbakar yang lain dikumpulkan di penyaring berikutnyaRESULT: I.
Pembakaran batubara di dtf
Perilaku pembakaran batubara bituminous dan antrasit di DTF
diukur dengan burnout behavior dan komposisi produk gas. Gambar. 2
menunjukkan tingkat burnout dari bituminous sampel batubara
pembakaran di DTF di dua furnace pada suhu (900 C dan 1100 C). (a),
tingkat burnout dari bituminous-mentah, bituminous-MnO2,
bituminous-CaO dan bituminous-Fe2O3 pada 900 C adalah 75.50%,
76,33%, 77,42% dan 76,01%, masing-masing. Di sisi lain, hal ini
dapat dilihat dari Gambar. 2 (b) bahwa tingkat burnout sampel
tersebut pada 1100 C adalah 89,77%, 90,47%, 92,92%, dan 91,76%,
masing-masing. Hasil ini menunjukkan bahwa tingkat burnout batubara
bituminous meningkat dengan penambahan katalis MnO2, CaO dan Fe2O3
pada pembakaran. Selain itu, katalis pada suhu 1100 C menunjukkan
efek katalitik lebih baik daripada di 900 C. Urutan keaktifan
katalis untuk efisiensi pembakaran antrasit bisa digambarkan
sebagai berikut: CaO > Fe2O3 > MnO2.
Gambar diatas menunjukkan tingkat burnout sampel antrasit di
DTF. Seperti dapat dilihat, tingkat burnout antrasit-mentah,
antrasit-MnO2, antrasit-CaO dan antrasit-Fe2O3 pada 900 C adalah
35,79%, 36,83%, 37,42% dan 40,01%, masing-masing. Di sisi lain,
tingkat burnout sampel tersebut pada 1100 C adalah 75,25%, 77,21%,
78,80% dan 82,16%, masing-masing. Hasil ini menunjukkan bahwa
tingkat burnout antrasit meningkat dengan penambahan katalis MnO2,
CaO dan Fe2O3. Tidak seperti batubara bituminous, urutan aktif
relatif katalis untuk efisiensi pembakaran antrasit bisa
digambarkan sebagai berikut: Fe2O3 > CaO > MnO2. Demikian
pula sebagai pembakaran batubara bituminous, efek katalitik pada
antrasit pada 1100 C lebih signifikan dari pada 900 C.
Perbandingan dari dua hasil diatas menunjukkan bahwa efek
katalitik dari tiga katalis pada pembakaran bituminus kurang dari
pembakaran antrasit.
Gambar. 4 menunjukkan konsentrasi produk gas selama Proses
pembakaran sampel batubara di DTFO2 konsentrasi menurun ketika MnO2
dan Fe2O3 ditambahkan ke dalam dua jenis batubara. Adapun CaO,
fluktuatif untuk berbeda bara. Untuk batubara bituminous,
konsentrasi O2 menurun dengan penambahan CaO. Namun pada antrasit
terjadi sebaliknya, konsentrasi O2 meningkat dengan penambahan CaO.
Selain itu, Gambar. 4 menunjukkan CO dan CO2 konsentrasi selama
proses pembakaran sampel batubara di DTF. Dari Gambar. 4 (a) dan
(b), dapat dilihat bahwa jumlah yang sangat kecil CO dalam produk
gas selama sampel pembakaran batubara bituminous. Namun,
konsentrasi CO2 menjadi meningkat dengan penambahan katalis. Dari
gambar 4 (c) dan (d), dapat dilihat bahwa konsentrasi CO sampel
antrasit ditemukan berkurang sedikit, sedangkan konsentrasi CO2,
sebaliknya, meningkat dengan MnO2 dan Fe2O3 Selain. Namun, setelah
ditambahkan dengan CaO, konsentrasi CO antrasit meningkat secara
signifikan, sedangkan konsentrasi CO2 menurun sampai batas
tertentu.
Untuk mengevaluasi efek katalitik pembakaran pada struktur
karakter yang tidak terbakar, empat karakter yang tidak terbakar
khas termasuk char-mentah, char MnO2, char-CaO, dan char-Fe2O3
terbentuk dari antrasit yang berbeda dan ditandai menggunakan
beberapa penentuanRESULT: II. STUDI STRUKTUR KARATER YANG TIDAK
TERBAKAR
Gambar.5 menunjukkan distribusi diameter partikel dan diameter
partikel rata-rata karakter yang tidak terbakar. Dari Gambar. 5
(a), dapat dilihat bahwa proporsi partikel diameter karakter yang
tidak terbakar dalam kisaran 5-20 um sedikit meningkat dan menurun
di kisaran 40-70 pM ketika bara bubuk dicampur dengan katalis.
Gambar. 5 (b) menunjukkan bahwa partikel rata-rata diameter
karakter yang tidak terbakar mengalami penurunan sebesar katalitik
pembakaran. Di Selain itu, pengaruh katalis pada diameter partikel
tidak terbakar arang berada di urutan MnO2 < CaO < Fe2O3,
yang sesuai dengan urutan tingkat burnout. Hasil ini tersirat bahwa
katalis mempercepat laju reaksi kimia pada permukaan partikel
selama proses pembakaran, sehingga mempercepat konsumsi karbon di
permukaan partikel. Akibatnya, partikel arang di katalitik
pembakaran menyusut lebih cepat daripada dalam kasus umum.
Gambar. 7 menunjukkan distribusi volume pori dan distribusi luas
permukaan ini karakter yang tidak terbakar. Hasil ini menunjukkan
bahwa volume pori serta luas permukaan pori char menurun selama
proses pembakaran katalitik.Penyelidikan reaktivitas arang tidak
terbakar menjadi keharusan untuk memperkirakan pengaruh pembakaran
katalitik pada konsumsi arang yang tidak terbakarResult III:
reaktivitas arang yang tidak terbakar
Gambar 9 menyajikan kurva TG dan DTG dari arang yang tidak
terbakar selama proses gasifikasi non - isotermal , dan parameter
arang tidak. Perbedaan antara arang tidak terbakar dalam massa
surplus pada kurva TG disebabkan oleh perbedaan jumlah komponen
tahan api dari arang yang tidak terbakar. Artinya, semakin rendah
kecepatan pemadaman, semakin sedikit surplus massa. Dalam
penelitian ini, metode Coats - Redfern [43] digunakan untuk
perhitungan parameter kinetik dari gasifikasi arang tak terbakar.
Metode ini dapat dinyatakan sebagai berikut:
dimana adalah persentase hilangnya massa, A adalah faktor
pre-eksponensial, E adalah energi aktivasi, adalah laju pemanasan,
R adalah konstanta gas dan T adalah suhu absolut.RESULT iv:
ANALISIS KINETIK ARANG YANG TIDAK TERBAKAR
Berdasarkan Persamaan diatas, plot dari ln[g()/T2] terhadap 1/T
harus memberikan garis lurus, dan energi aktivasi E dan faktor pre
- eksponensial A dapat dihitung dengan menggunakan slope dan
intercept . g() adalah fungsi yang tergantung dari control
mekanisme reaksi, ukuran, dan bentuk reaksi partikel. Ekspresi yang
berbeda dari g() adalah estimasi dari reaksi kimia antara gas dan
fase padat, baik pada perpindahan dan transportasi molekul gas
dalam fase padat. Berdasarkan estimasi arang yang tidak terbakar,
mekanisme dari model R3 (reaksi permukaan pembatas dari kedua
fase), yang umumnya digunakan untuk bola bereaksi dari permukaan ke
dalam [44], memberikan koefisien korelasi yang tinggi (>0,99)
dari analisis regresi linear. Dengan menerapkan mekanisme ini,
studi kinetik dari sampel arang tak terbakar diperiksa dengan
metode Coats-Redfern, seperti yang ditunjukkan pada gambar
diatasUntuk bituminous, urutan keaktifan relatif katalis
terhadaplaju pemanasan bisa digambarkan sebagai berikut: CaO >
Fe2O3 > MnO2. Untuk antrasit, dapat didiskripsikan sebagai
berikut: Fe2O3 > CaO > MnO2.Studi struktural menunjukkan
penurunan ukuran partikel dan permukaanbidang arang yang tidak
terbakar terbentuk dari pembakaran katalitik, mengindikasikan bahwa
reaksi kimia pada partikel arang dan permukaan pori yang meningkat
karena katalis, dan arang menjadi lebih teraturdengan penambahan
katalis.TGA dan hasil studi kinetik menunjukkan bahwa arang yang
tidak terbakar pada pembakaran katalitik, memiliki reaktivitas yang
lebih tinggi dari arang tidak terbakar murni, kemungkinan besar
disebabkan oleh rendahnya energi aktivasi.Keuntungan dari
pembakaran katalitik dalam operasi PCI adalahmemudahkan proses
pembakaran batu bara bubuk dalamraceway, serta konsumsi yang lebih
baik jumlah arang yang tidak terbakar keluar raceway
conclusionThank you