Rotary Cooler [PDF]

Citation preview

Rotary Cooler 



Definisi dan Fungsi Umum Rotary Cooler adalah alat yang terletak pada ujung (discharge) rotary kiln yang memiliki fungsi menurunkan temperatur output yang dikeluarkan dari rotary kiln. Misalnya pada pabrik semen, rotary cooler berfungsi mendingikan temperatur dari clinker yang keluar dari rotary kiln.







Fungsi Spesifik  Mendinginkan clinker yang keluar Kiln dari temperature 1200 oC menjadi < 200 o



C keluar Cooler System, dengan cara mengalirkan udara dari Cooling Fan



secara proporsional.  Pendinginan clinker secara quenching atau secepat mungkin untuk mendapatkan kualitas clinker yang terbaik (clinker mudah pecah).  Heat recuperation dengan memanfaatkan udara panas hasil pendinginan clinker yang keluar dari Kiln dan diperoleh dua jenis udara yaitu udara secondary untuk pembakaran main burner dan udara tertiary untuk pembakaran di calciner.  Quenching : system pendinginan pada produk baja secara cepat dengan cara penyemprotan air pada pencelupan serta perendaman produk yang masih panas kedalam media air atau oli.  Clinker merupakan bahan padat yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam Kiln membentuk butiran-butiran atau nodul, biasanya diameter 325 mm. 



Mekanisme Kerja Produk (sponge iron) yang telah direduksi di Rotary Kiln, dilewatkan ke dalam Rotary Cooler melalui Transfer Chute, suatu box (chute) yang berbentuk menyerupai sendok, sehingga produk (sponge iron) dari outlet kiln bisa dilewatkan masuk ke dalam Cooler. Di dalam Cooler, produk akan mengalami proses pendinginan. Proses pendinginan yang terjadi adalah melalui Indirect Cooling System, dimana air sejumlah tertentu dilewatkan melalui dinding Cooler bagian luar (Cooler Shell) sehingga terjadi proses perpindahan panas dari material ke luar melalui cooler shell. Proses ini menjadi lebih optimal dengan adanya Lifter Plate di dalam Cooler, dimana produk (sponge



iron) diberi kesempatan untuk mengalami pendinginan lebih lama karena sempat tertahan di Lifter plate sebelum jatuh ke lifter plate berikutnya. Air yang digunakan dalam proses pendinginan ini, dilewatkan melalui suatu kanal yang berada di atas Cooler, dimana kanal diberi lubang sehingga air jatuh langsung ke dinding cooler. Air yang jatuh ditampung dalam suatu bak untuk kemudian dialirkan kembali ke kanal setelah melalui Cooling tower. Sedangkan produk (Sponge iron) setelah didinginkan di cooler akan dilewatkan ke Screen untuk dipisahkan berdasarkan ukuran (size) produk yang diharapkan. Ukuran produk kurang 25 mm akan melewati screen dan jatuh pada Hopper Product untuk kemudian dilewatkan ke Belt Conveyor menuju pemisahan produk selanjutnya (Product separation). Untuk material yang lebih 25 mm akan dilewatkan ke oversize chute. Pada bagian Inlet Cooler ada CC Fan (Cooler Cooling Fan) yang bertujuan untuk mendinginkan area shell (dinding) dibagian inlet, untuk mengurangi efek panas dari dalam inlet cooler, karena pada bagian inlet cooler temperaturnya masih tinggi. Selain itu, di inlet cooler juga ada Slip Seal (mechanical slippring) yang bertujuan untuk mencegah penetrasi udara dari luar masuk ke dalam cooler & mencegah terjadinya perubahan tekanan udara di dalam cooler. Slip seal di cooler juga ada di outler cooler dengan tujuan yang serupa. Slip seal ini juga difasilitasi dengan sistem lubrikasi (Seal Lubrication) yang bisa dijalankan dan dikontrol secara otomatis dari Control room atau bisa dijalankan secara manual apabila terjadi problem pada sistem lubrikasi otomatis. Diantara slip seal (antara mechanical slippring yang tetap & bergerak), ada sebuah hopper yang tertutup yang bertujuan untuk membuang debu (dust) atau material yang lain (sponge iron). Debu atau material lain ini yang melalui hopper ini akan dibuang ke luar setelah melewati DP valve (double pendulum valve). Fungsi dari DP valve ini adalah agar material bisa dibuang keluar tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan tekanan di dalam inlet cooler. Rotary Cooler sendiri digerakkan oleh penggerak utama (Cooler Main Drive), yang didukung oleh penggerak cadangan (Cooler Auxililary drive) apabila main drive bermasalah. Main drive motor akan menggerakkan cooler melalui mekanisme pergerakan roda gigi (gear girth), dimana gear girth dilengkapi oleh fasilitas GG Lub Pump (Gear Girth Lubrication Pump) yaitu pompa untuk lubrikasi roda gigi di roda penggerak cooler.



Pada Rotary Cooler ini terdapat 2 Tyre (roda) yang masing-masing ditopang oleh 2 Supporting Rooler dan di tiap supporting roller diberikan lubrikasi oleh material karbon. 



Rumus Spesifikasi Alat Membutuhkan data kapasitas, diameter, panjang, power unit. Kebutuhan fuel didapatkan melalui neraca panas. 1. Menentukan koefisien perpindahan panas volumetrik 0,5 × 𝐺′𝑔0,67 𝐷 Keterangan : 𝑈𝑎 =



𝐵𝑇𝑈



 Ua



= Koefisien perpindahan panas volumetrik, 𝑓𝑡 2 𝐽𝑎𝑚°𝐹



 G’g



= Kecepatan superfisial udara, 𝑗𝑎𝑚𝑓𝑡 2 (12-55 Perry edisi 7)



 D



= Diameter rotary, ft



𝑙𝑏



2. Menentukan luas penampang 𝜋 𝑆 = × 𝐷2 4 Keterangan :  S



= Luas penampang rotary, ft2



3. Menentukan LMTD 𝐿𝑀𝑇𝐷 (∆𝑇)𝑚 =



(𝑇1 − 𝑡2) − (𝑇2 − 𝑡1) ln((𝑇1 − 𝑡2) /(𝑇2 − 𝑡1))



Keterangan :  LMTD = Log Mean Temp Difference  T1



= Suhu fluida panas masuk



 T2



= Suhu fluida panas keluar



 t1



= Suhu fluida dingin masuk



 t2



= Suhu fluida dingin keluar



4. Menentukan Panjang Rotary Cooler 𝐿=



𝑄 (∆𝑇)𝑚 × 𝑈𝑎 × 𝐴



Keterangan :  L



= Panjang rotary cooler, ft



 Q



= Total panas yang diambil dari neraca panas, BTU/Jam



 Ua



= Koefisien perpindahan panas, BTU/ft3 jam °F



 A



= Luas permukaan rotary cooler, ft2



5. Pengecekan L/D (12-54 Perry edisi 7) 6. Menentukan tekanan design 𝑃𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑃𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 + 𝑃ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑘 7. Menentukan putaran rotary 𝑁=



𝑉𝑝 𝜋 × 𝐼𝐷



Keterangan :  N



= Putaran rotary, rpm



 Vp



= Kecepatan Peripheral, ft/menit (12-57 Perry edisi 7)



 ID



= Diameter dalam rotary, ft



8. Pengecekan Nilai NTU (Perry 12-54 Edisi 7) 9. Menentukan waktu tinggal 𝐿 𝐵×𝐿×𝐺 Ɵ = ( 0,9 ) + 0,6( ) 𝑁 ×𝐷×𝑆 𝐹 Keterangan :  Ɵ



= Waktu tinggal, menit



 L



= Panjang rotary, ft



 S



= Slope/Kemiringan, ft/ft



 N



= Putaran rotary, rpm



 D



= Diameter rotary, ft



 B



= Konstanta (5xDp-0,5)



 Dp



= Diameter rata – rata partikel, mikrometer



 G



= Kecepatan superfisial gas, 𝑗𝑎𝑚 𝑓𝑡 2



 M



= Massa umpan masuk rotary cooler, lb/jam



 A



= Luas penampang rotary cooler, ft2



 𝐹=



𝑙𝑏



𝑀



𝑙𝑏



, 𝐴 𝑗𝑎𝑚.𝑓𝑡 2



10. Menentukan flight Jarak antar flight = Keliling rotary cooler/jumlah flight 11. Menentukan tebal rotary cooler Tentukan tekanan operasi tambahkan dengan faktor keamanan 20% dari tekanan operasi, tekanan dalam atau luar sesuaikan rumus, trial tebal shell hingga ditemukan stress (f) hitung lebih kecil daripada f allowable 12. Menentukan Tebal flight Diasumsikan tebal flight sama dengan tebal rotary cooler. 13. Penentuan daya rotary cooler Berdasarkan literatur Perry, jumlah total daya untuk fan, penggerak dryer dan conveyor umpan maupun produk berkisar antara 0,5D2 – 1,0D2 (kW) jadi rumusnya adalah : Seumpama yang diambil adalah 0,5D2 Maka 𝑃 = 0,5 × 9,5 = 45,125 𝑘𝑊 = 60,5 𝐻𝑃