Jurnal Teknik Kimia Chempro Vol.
No.
Bulan Juni Tahun | 2025
ISSN: 3063 8453
Homepage: https://ejurnal.
unival-cilegon.
id/index.
php/chem/index Studi Literatur Menghitung Neraca Panas Dan Efisiensi Thermal Pada Rotary Kiln di PT X Literature Study Calculating Heat Balance And Thermal Eficiency in Rotayry Kiln at PT X Farlina Hapsari*.
Yully Mulyani*.
Muhammad Naufal Daffa Iskandar D-i Teknik Kimia.
Teknik.
Institut Teknologi Petroleum Balongan.
Jl.
Soekarno Hatta.
Indramayu, 45211.
Indonesia *Email: hapsari.
farlina@gmail.
Abstrak Rotary kiln merupakan sebuah alat pembakar produk raw meal menjadi clinker di pabrik semen.
Energi thermal sangat berpengaruh pada rotary kiln dalam proses pembuatan clinker.
Tujuan studi literatur ini adalah mengetahui proses pada rotary kiln, menghitung neraca panas pada rotary kiln, menghitung efisiensi thermal pada rotary kiln.
Metode yang digunakan yaitu perbandingan data hasil study literature dengan data lapangan hasil penelitian.
Adapun beberapa data pendukung untuk menunjang perhitungan yaitu spesifikasi rotary kiln, cara kerja rotary kiln, rumus neraca panas, dan rumus efisiensi Data penunjang digunakan untuk melakukan analisis kuantitatif yaitu menghitung neraca panas dan efisiensi thermaI.
Hasil data perhitungan neraca panas yaitu Qin rata rata 343,1479703 Kkal/kg clinker dan rata rata heat loss 97,38451173 Kkal/kg clinker.
Hasil perhitungan efisiensi thermal didapat rata rata efisiensi thermal sebesar 71,55%.
Sehingga dapat dikatakan rotary kiln masih beroperasi dengan baik, karena nilai efisiensi thermal masih berada diantara 65%-75%, yaitu sebesar 71,55%.
Kata kunci: Rotary kiln, neraca panas, efisiensi thermal Abstract Rotary kiln is a device for burning raw meal products into clinker in a cement factory.
Thermal energy is very influential on the rotary kiln in the clinker manufacturing process.
The purpose of this final literature study is to know the process in a rotary kiln, to calculate the heat balance in a rotary kiln, to calculate the thermal efficiency of a rotary kiln.
The method used is the comparison of data from the literature study with field data from research There are several supporting data to support the calculation, namely the specifications of the rotary kiln, the workings of the rotary kiln, the heat balance formula, and the thermal efficiency formula.
Supporting data is used to perform quantitative analysis, namely calculating the heat balance and thermal efficiency.
The results of the heat balance calculation data are Qin on an average of 343.
1479703 Kcal/kg clinker and an average heat loss of 97.
38451173 Kcal/kg clinker.
The results of the calculation of thermal efficiency obtained an average thermal efficiency of 71.
So it can be said that the rotary kiln is still operating well, because the thermal efficiency value is still between 65%-75%, which is Keywords: Rotary kiln, heat balance, thermal efficiency Pendahuluan Produksi semen melibatkan beberapa proses kompleks yang berlangsung pada suhu yang berbeda.
Akibatnya, industri semen merupakan salah satu industri dengan konsumsi energi thermal di dunia .
Rotary kiln merupakan sebuah alat pembakar produk raw meal menjadi klinker di pabrik semen, peranannya sangat besar sebagai komponen utama penghasil produk semen.
Penggunaan energi pada unit ini meliputi energi untuk proses pembakaran.
Proses pembuatan clinker dari raw meal disebut proses .
Energi thermal pada rotary kiln sangat berpengaruh besar terhadap clinker yang dihasilkan, sehingga energi thermal perlu diperhatikan.
Panas pada rotary kiln ini perlu untuk pembuatan semen matang diperlukan suatu aliran panas yang digunakan untuk membakar bahan baku semen menjadi semen yang matang dan layak digunakan, dan suhu yang digunakan untuk memasak semen tersebut mencapai suhu A1400AC .
Temperature pembakaran pada alat dapat lebih tinggi karena perpindahan panas yang tidak merata.
Akibatnya, bahan bakar yang dibutuhkan lebih banyak.
Perlunya dilakukan pengontrolan dan analisa performa terhadap unit rotary kiln untuk mendapatkan proses yang lebih Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui efisiensi dari rotary kiln.
Teori Rotary Kiln Rotary kiln merupakan suatu alat yang digunakan dalam proses pembakaran, pencampuran, dan penguraian terhadap kiln feed yang berupa campuran limestone, tanah liat, pasir silika dan pasir besi menjadi Clinker adalah batuan buatan yang dihasilkan dari kiln feed .
aw mea.
melalui proses yang terjadi di dalam kiln pada suhu sekitar 1450AC.
Selama proses pemanasan di dalam kiln, akan terjadi reaksi fisika dan kimia secara bersamaan dan interaksi antar molekul yang membentuk senyawa klinker.
Rotary kiln merupakan unit operasi yang biasanya digunakan di pabrik semen ataupun pabrik pengolahan biji besi.
Pada pabrik semen, unit operasi ini berfungsi sebagai pengubah semen mentah menjadi semen jadi.
Sedangkan pada pabrik besi, unit operasi ini berfungsi untuk meleburkan biji besi sampai temperature Prinsip kerja dari unit operasi ini yakni dengan memanfaatkan panas dari burner yang terdapat didalam unit operasi ini untuk membakar bahan baku yang melewati rotary kiln.
Konstruksi rotary kiln di pabrik semen terbagi menjadi 4 zona, yaitu: Zona Kalsinasi:
suhu 900-1000AC terjadi reaksi pelepasan CO2 pada CaCO3 dan MgCO3.
Zona Transisi: suhu 1000-1250AC sedikit demi sedikit terjadi reaksi antara antara CaO dengan senyawa SiO2.
Al2O3, dan Fe2O3.
Zona Pembakaran (Burnin.
: suhu 1250-1450AC terjadi reaksi antara CaO dengan senyawa O2.
Al2O3, dan Fe2O3.
Zona Pendinginan (Coolin.
: suhu 900-1250AC.
Energi Panas Konsep energi digunakan dalam termodinamika untuk menentukan keadaan suatu sistem.
Bahwa energi tidak diciptakan atau dimusnahkan tetapi hanya berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.
Ilmu termodinamika berhubungan dengan hubungan antara panas dan bentuk energi lainnya, tetapi perpindahan panas berkaitan dengan analisis laju perpindahan panas yang terjadi dalam suatu sistem.
Perpindahan energi oleh aliran panas tidak dapat diukur secara langsung, tetapi konsep tersebut memiliki arti fisis karena berkaitan dengan besaran terukur yang disebut .
Panas dapat berpindah dari suatu tempat ke tempat lain akibat adanya perbedaan suhu.
Perpindahan panas .
eat transfe.
ialah ilmu yang mempelajari tentang perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu di antara benda atau material.
Ilmu perpindahan panas tidak hanya menjelaskan bagaimana energi kalor itu berpindah dari satu benda ke benda lain, tetapi juga dapat melihat laju perpindahan yang terjadi pada kondisi Ae kondisi tertentu.
Perpindahan panas dapat dibgai menjadi beberapa jenis, berikut adalah jenis-jenis perpindahan panas:.
Jenis-Jenis Perpindahan Panas Radiasi Radiasi merupakan proses perpindahan panas dari suatu benda ke benda lain tanpa melalui medium.
Dalam teori radiasi dijelaskan bahwa panas yang berpindah dari suatu benda ke benda lain dipancarkan melalui gelombang elektromagnetik sehingga dalam proses perpindahannya tidak memerlukan medium sama sekali.
Bahkan jika kedua benda tersebut dipisahkan oleh ruang hampa, panas akan tetap Panas matahari yang sampai ke bumi merupakan salah satu contoh nyata bentuk perpindahan panas secara radiasi.
Meskipun jarak antara matahari dan bumi sangat jauh serta dipisahkan oleh ruang hampa, panas matahari tetap dapat sampai ke bumi melalui pancaran.
Konduksi Perpindahan panas secara konduksi jika pada suatu benda terdapat gradient suhu .
emperature gradien.
, maka menurut pengalaman akan terjadi perpindahan energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu Kita katakan bahwa energi berpindah secara konduksi .
atau hantaran dan bahwa laju perpindahan kalor itu berbanding dengan gradient suhu Konveksi Konveksi adalah proses perpindahan energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur.
Perpindahan energi dengan cara konveksi dari suatu permukaan yang suhunya diatas suhu fluida yang ada di sekitarnya berlangsung dalam beberapa tahap.
Pertama, panas akan mengalir dengan cara konduksi ke partikelpartikel fluida yang berbatasan.
Akibat perpindahan energi dengan cara ini, akan mengakibatkan suhu dan energi dalam fluida akan meningkat yang menyebabkan partikel - partkel ini bergerak di dalam fluida ke daerah yang suhunya lebih rendah.
Partikel partikel fluida ini akan melakukan gerakan AumencampurAy dan sekaligus memindahkan sebagian energinya ke partikel fluida lainnya.
Data-data diperoleh dari studi literature berbagai referensi jurnal, e-book dan pustaka yang menunjang penelitian ini.
Jenis-Jenis Panas .
Panas Laten Panas laten adalah perpindahan panas sebagai akibat dari perubahan fasa yang terjadi dalam kisaran suhu sempit tertentu di materi yang relevan.
Yang paling sering digunakan untuk tujuan ini adalah: garam cair, lilin parafin dan bahan air/es.
Panas Sensibel Panas sensibel adalah panas yang dipertukarkan oleh sistem yang tidak mengubah fasenya tetapi mengubah suhu penyimpanan sedang.
Suhu berubah secara linier dalam kaitannya dengan penyimpanan panas.
Pada proses pembuatan semen dengan kadar air kurang dari 1% diperlukan alat yang dapat mengurangi kandungan air pada semen.
Alat tersebut adalah rotary Reaksi pada rotary kiln berupa reaksi pemanasan dengan suhu mencapai 1400AC, dan terjadi reaksi Feed berupa raw mill masuk kedalam rotary kiln untuk dipanaskan agar kandungan air pada feed berkurang mencapai kurang dari 1%.
Proses pembuatan clinker pada rotary kiln diawali dengan masuknya feed berupa padatan masuk kedalam rotary kiln yang berputar dengan kecepatan 3rpm dengan kemiringan 4A.
Rotary kiln diposisikan miring bertujuan untuk feed yang masuk dapat terpanaskan dengan sempurna dan untuk memudahkan terjadi nya reaksi klinkerisasi didalam rotary kiln.
Feed yang masuk berupa iron sand, silica sand, clay, dan limestone yang sudah digiling atau biasa disebut dengan raw meal.
Raw meal yang masuk kedalam inlet rotary kiln memiliki suhu berkisar 900AC.
Rotary kiln memiliki 4 zona didalamnya, dimana setiap zona memiliki peran yang berbeda Ae beda dalam proses pembuatan clinker didalam rotary kiln.
Berikut adalah zona yang ada didalam rotary kiln:
Zona Kalsinasi (Calcining Zon.
Raw meal yang masuk rotary kiln, pertama kali akan masuk pada zona kalsinasi, dimana pada zona ini berfungsi untuk mengubah MgCO3 menjadi MgCO dan CaCO3 menjadi CaCO.
Dengan kata lain pada zona kalsinasi ini terjadi reaksi pelepasan O2 dan reaksi ini biasa disebut dengan reaksi kalsinasi.
Suhu pada zona kalsinasi ini berkisar diantara 900AC - 1000AC.
Zona Transisi Raw meal yang sudah melewati zona kalsinasi kemudian masuk kedalam zona transisi.
Pada zona transisi ini suhu yang dihasilkan berkisar antara 1000AC - 1200AC.
Proses yang terjadi adalah mulai terbentuk reaksi sedikit demi sedikit antara CaO dengan senyawa SiO2.
Al2O3, dan Fe2O3.
Pada zona ini padatan raw meal sudah mulai berubah menjadi cair.
Zona Pembakaran (Burning Zon.
Pada zona ini raw mill yang masuk mulai mendekati sumber panas.
Suhu pada zona ini mencapai A1400AC.
Pada zona ini raw meal yang masuk sudah berubah menjadi cairan.
Reaksi yang terjadi pada zona pembakaran adalah pelelehan raw meal dan terjadi reaksi pembentukan clinker.
Reaksi pembentukan clinker ini disebut dengan reaksi klinkerisasi.
Reaksi klinkerisasi terjadi antara senyawa CaO dengan senyawa SiO2.
Al2O3, dan Fe2O3.
Dari reaksi klinkerisasi dihasilkan senyawa utama dalam Neraca Panas Neraca energy adalah persamaan matematis yang menyatakan hubungan antara energy masuk dan energy keluar suatu system yang berdasarkan pada satuan waktu operasi.
ycE = yco ycu ycaycy ycu OIycN.
Persamaan 2.
Efisiensi Thermal Efisiensi adalah salah satu indikator untuk mengetahui kinerja alat yang digunakan, dan sebagai tolak ukur industry untuk dapat menghemat pengeluaran pabrik sehingga mampu bersaing dipasaran.
Efisiensi Thermal pada unit Calciner merupakan suatu hal yang penting untuk diperihatikan, karena efisiensi Thermal merupakan tolak ukur untuk mengetahui kinerja dari alat Calciner.
Efisiensi Thermal menggambarkan seberapa baik alat tersebut berkerja yang ditinjau dari seberapa banyak Thermal .
yang hilang.
Semakin banyak Thermal .
yang hilang akan menyebabkan Efisiensi Thermal dari calciner Hal ini tentunya menggambarkan bahwa kinerja dari calciner kurang baik.
yuC= ycycuycycayco ycEycnycuOeEayceycayc ycoycuycyc ycycuycycayco ycEycnycu ycu 100%.
Persamaan 2.
Metodologi Penelitian Metodologi yang digunakan pada penelitian ini ada 2 yaitu metode observasi dan pengambilan data.
Metode Observasi Dengan cara melakukan pengamatan secara sistematis mengenai hal-hal yang terjadi dilapangan yang berkaitan dengan penelitian.
Pengambilan Data Hasil Proses Pada Rotary Kiln pembuatan semen, senyawa yang dihasilkan adalah C2S .
C3S .
C3A .
, dan C4AF .
Cooling Zone Clinker cair dari hasil pembakaran di burning zone selanjutnya akan masuk ke cooling zone dan akan mengalami perubahan fasa, dari fasa cair menjadi Pada zona ini clinker cair akan mengalami penurunan suhu, karena clinker cair akan menjauhi sumber panas.
Suhu clinker cair akan turun mencapai A1000AC yang mengakibatkan clinker cair berubah menjadi clinker padat.
Neraca Panas Dalam membutuhkan energi panas yang besar agar dapat mengahsilkan clinker yang baik dengan kadar air kurang dari 1%.
Untuk mengetahui apakah suatu rotary kiln sudah berfungsi dengan baik atau belum dalam mengahsilkan clinker dapat terlihat dari efisiensi thermal yang ada pada rotary kiln.
Perhitungan neraca panas pada rotary kiln perlu diketahui berapa jumlah feed yang masuk dan berapa jumlah clinker yang di hasilkan dari proses pembakaran di rotary kiln.
Panas laten air Panas pembakaran batubara Panas sensibel udara pendorong raw meal Panas pembakaran bahan bakar reinforced suspension preheater Panas sensibel gas buang reinforced suspension preheater Panas panas sensibel clinker Panas reaksi Panas hilang akibat radiasi dan konveksi Dari diagram alir neraca panas diatas dapat dihitung total panas yang masuk dan total panas yang keluar dari rotary kiln.
Nilai panas dari panas sensibel udara pendorong raw meal, panas pembakaran bahan bakar Reinforced Suspension Preheater, dan panas sensibel gas buang Reinforced Suspension Preheater diasumsikan secara berturut-turut adalah 15 Kkal/kg clinker, 170 Kkal/kg clinker, dan 150 Kkal/kg clinker.
Tabel 2.
Data Panas Masuk Dan Heat Loss Rotary kiln Tanggal Qin (Kkal/kg clinke.
Heat loss (Kkal/kg clinke.
1 Mei 2022
349,5307843
105,1939611
2 Mei 2022
339,1052497
93,15973808
3 Mei 2022
340,807877
93,79983599
Rata-rata 343,1479703 97,38451173 Tabel 1.
Data Raw Meal dan Clinker Rotary kiln
2 Mei 2022
258999,3328
3 Mei 2022
257245,254
Rata-rata 258264,3119 Tanggal Raw Meal .
Perhitungan neraca panas disini bertujuan unuk mengetahui berapa panas yang masuk dan yang keluar dari rotary kiln, yang nanti nya akan digunakan untuk mencari nilai efesiensi thermal pada rotary kiln.
Berikut adalah diagram alir neraca panas pada unit kiln.
Setelah didapat total kalor yang masuk dan jumlah panas yang hilang, maka selanjutnya adalah menghitung efisiensi thermal selama 3 hari.
Rumus untuk menghitung efisiensi thermal adalah yuC= ycycuycycayco ycEycnycuOeEayceycayc ycoycuycyc ycycuycycayco ycEycnycu Efisiensi Thermal 1 Mei 2022 Clinker (Kkal/kg 258548,3488 ycu 100%.
Persamaan 2.
1 Mei 2022 2 Mei 2022 3 Mei 2022 Tanggal Gambar 2.
Grafik Efisiensi Thermal Gambar 1.
Diagram Alir Neraca Panas Rotary Kiln Keterangan :
Panas sensibel raw meal Panas sensibel batubara Panas sensibel air dalam batubara Panas sensibel udara pendorong batubara Panas sensibel udara primary fan Berdasarkan gambar 4.
3 grafik efisiensi thermal dapat dilihat bahwa efisiensi thermal selama 3 hari memiliki rata-rata efisiensi thermal sebesar 71,55%.
Efisiensi thermal tertinggi berada pada hari kedua yaitu sebesar 72,52%.
Efisiensi Thermal penelitian ini dapat disimpulkan :
Feed rotary kiln berupa raw meal masuk kedalam rotary kiln dengan suhu A900AC.
Raw meal yang masuk akan diaduk oleh rotary kiln yang berputar dengan kecepatan 3rpm dan kemiringan 4A.
Raw meal yang masuk akan memasuki 4 zona yang ada didalam Clinker rotary kiln, yaitu: zona kalsinasi, zona transisi, zona pembakaran.
Cooling zone.
Gambar 3.
Grafik Korelasi Antara Clinker Dengan Efisiensi 2.
Neraca panas pada rotary kiln selama 3 hari didapat Thermal hasil kalor masuk pada tanggal 1 Mei 2022 sebesar Berdasarkan gambar 3 grafik korelasi antara clinker 349,5307843 Kkal/kg clinker, pada tanggal 2 Mei dengan efisiensi thermal menunjukan bahwa semakin 2022 sebesar 339,1052497 Kkal/kg clinker, pada tinggi efisiensi thermal maka semakin besar pula tanggal 3 Mei 2022 sebesar 340,807877 Kkal/kg clinker yang dihasilkan.
Dikarenakan ada beberapa clinker, dan rata-rata panas yang masuk selama 3 hari faktor yang mempengaruhi efisiensi thermal dari adalah 343,1479703 Kkal/kg clinker.
rotary kiln.
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi 3.
Efisiensi thermal pada rotary kiln selama 3 hari thermal dapat berupa laju alir raw meal yang masuk, adalah 69,9%, 72,52%, dan 72,22%.
Rata- rata panas yang dihasilkan dari bahan bakar, jumlah bahan efisiensi thermal dalam 3 hari adalah 71,55%.
Design bakar yang masuk dan cuaca.
efisiensi thermal rotary kiln sebesar 65%-75%.
Menurut khairani tahun 2021.
AuSemakin banyak clinker Sehingga dapat dikatakan rotary kiln masih yang terbentuk maka semakin rendah efisiensi beroperasi dengan baik.
Ay Sedangkan menurut Filkoski tahun 2018.
AuEfisiensi thermal berbanding lurus dengan banyak nya Daftar Pustaka