Audit Energi Pada Furnace

KONSERVASI ENERGY PADA SMELTING FURNACE

1

Pendahuluan a. P Peralatan l t untuk t k mencairkan i k logam l dalam d l industri pengecoran, pengeringan atau pemanasan material . b. Tipe energi input yang digunakan sangat penting . Umumnya digunakan BBM, Coke, Coal, Gas dan Listrik. c K c. Kunci nci efisiensi operasi ttungku ngk adalah pembakaran dan isolasi yang sempurna.

2

Tipe pe dan da klasifikasi as as tu tungku g u Menurut perpindahan panas

Tempat api tungku terbuka Pemanasan melalui media cair Tempa

Klasifikasi Tungku

Re-rolling

Menurut pengisian

Periodik

pusher) K ti Kontinyu

Pemanfaatan panas

(Batch / continuous

Perbaikkan Daya

P t Pot Tangki pencairan kaca ( (regenerative ti / recuperative)

Pemanas ulang

Gambar: Klasifikasi tungku

3

JENIS-JENIS SMELTING FURNACE

Electric Arc Furnace

Induce Furnace

Blast Furnace

4

Pendahuluan Bentuk Tungku

5

Pendahuluan Perpindahan panas Tungku memanaskan material dengan suhu yg seragam dengan masukan energi minimal: `1q

•

Besar energi yang digunakan.

•

Pelepasan energi yang cukup.

•

Perpindahan panas yg tersedia.

•

Persamaan temperatur. temperatur

•

Pengurangan rugi panas.

•

Konveksi gas panas. Gambar: Perpindahan panas tungku

Sumber: The Carbon Trust 6

Pendahuluan Pelepasan p energi g yg cukup p & Volume pembakaran 9 Dibatasi batas pa panjang ja g lintasan tasa nyala ya a ap api da dan volume ou e pembakaran. 9 Pembakaran sempurna diperlukan volume pembakaran 98% . 9 Mendapatkan nyala api yg mengisi ruang bakar faktor terpenting peletakan burner/ pembakar. Acuan rancangan: Pelepasan panas ± 2 liter BBM/ jam/ cubic foot of combustion volume 7

Pendahuluan Batu tahan api Pemakaian yg sesuai •

Bahan batu tahan api untuk mengisolasi reaksi panas dlm ruang bakar atau meminimalkan rugi panas.

Tekanan & pengaturan hisapan •

Tekanan yg sesuai 0.25 mm w.c. dibawah tekanan atmosphir atmosphir.

Pemanfaatan panas buang •

Dapat p menaikkan p penghematan g bb sampai p 15 17%. 8

Pendahuluan Bahan batu tahan api Persyaratan umum: ¾ Mampu untuk temp tinggi dan perubahan secara tiba-tiba tiba tiba .

¾ Mampu mencairkan ampas pengecoran logam, kaca, gas panas dll ¾ Tahan thd kondisi beban dan gaya-2 abrasive . ¾ Koefficient expansi panas yg rendah. ¾ Tdk terkontaminasi bahan yg dicor.

9

Kinerja Furnace

10

Keseimbangan g Energi g

Cupola

Induce Furnace

11

Neraca Energi pada Re‐Heating Furnace Panas hilang karena dry flue gas Panas Panas 45.55 % hilang hilang karena karena bukaan kandungan Panas hil hilang 9.79 % air di flue P karena radiasi gas dinding 9.28 %

3.32 %

Energi masuk 100%

Panas termanfaatkan 22.63 % Panas yang belum masuk hitungan 10 %

Rerolling Furnace Tipe Batch dan Tipe Pusher Kontinu hd h Parameter Operasi p

Forging ((Open p fire place)

REROLLING Batch Continuous Pusher

Temperatur Furnace (oC) 1200 – 1250

Temperatur Flue Gas (oC). CO2 % di Flue Gas

1200 – 1250

1100

550 – 600

3 - 10

4 - 12

Konsumsi Energi Spesifik untuk Tipe Batch “Rerolling Furnace: 180280 kg batu bara per ton, untuk minyak 60-70 liter/ton Konsumsi Energi Spesifik untuk tipe Pusher kontinu: 180-220 kg batu bara per ton, untuk minyak 60-70 litres/ton

Evaluasi unjuk j kerja j Thermal Efficiency • Perbandingan panas yang dipindahkan kematerial dengan panas yg disuplai untuk memanaskan. Stored heat loss • Kebocoran panas yg tersimpan dlm struktur tungku ketika tungku berhenti. Wall loss • Kerugian yg disebabkan radiasi dan konveksi pada dinding.

14

© UNEP 2005

Evaluasi unjuk j kerja j Thermal Efficiency y • Rugi material handling - Rugi panas ketika memindahkan masuk atau keluar stock ke ruang pemanasan tungku.

• Rugi pendinginan - Rugi panas karena mendinginkan roll, dan pintu (agar berumur panjang).

bearing

15

Evaluasi unjuk kerja Thermal Efficiency 1 Radiation losses 1. ¾ Tungku dan oven yang beroperasi diatas 540 °C mempunyai rugi radiasi yg signifikan. 2. Waste gas losses ¾ Produk dari pembakaran dlm tungku yg tdk dpt dihindarkan. 3 Air 3. Ai iinfiltration/ filt ti / vacum leaks l k ¾ Udara dari sekeliling ruangan yang masuk, karena tekanan negatip didalam tungku 16

Evaluasi unjuk kerja Metode langsung •

Effisiensi tungku dapat diukur dengan jumlah bahan bakar diperlukan per berat unit material :

•

Jumlah panas yg diterima (Q) ke the stock dpt dihitung sbb: Q=m x C Cp (t1 – t2) Q = m = Cp = t1 = t2 =

Quantity of heat of stock in kCal Weight of the stock in kg Mean specific heat of stock in kCal/kgoC Final temperature of stock desired, oC Initial temperature of the stock before the furnace, oC

17

Evaluasi unjuk j kerja j Metode tdk langsung •

Efisiensi tungku yang dihitung dengan pengurangan rugi-2 panas sensibel.

•

Berbagai parameter diperlukan untuk menentukan efisiensi tungku:

¾

Konsumsi bb per jam

¾

Material output

¾ ¾

¾

Temperature tungku pd variasi zone

Jumlah udara lebih

¾

Temp dinding

Temperature gas buang

¾

Temp udara bakar

18

Evaluasi unjuk kerja Efisiensi Tungku T b l Instrumentasi Tabel: I t t i Tungku T k Sl. No.

Parameters to be measured

Location of Measurement

Instrument Required

Required Value

1.

Furnace soaking zone temperature (reheating furnaces)

Soaking zone side wall

Pt/Pt-Rh thermocouple with indicator and recorder

1200-1300oC

2.

Flue gas

Flue gas exit from furnace and entry y to re-cuperator

Chromel Alummel Thermocouple p with indicator

700oC max.

3.

Flue gas

After recuperator

Hg in steel thermometer

300oC (max)

4.

Furnace hearth preSure i the in th heating h ti zone

Near charging end side id wall ll over hearth level

Low preSure ring gauge

+0.1 mm. of Wg

5.

Flue gas analyser

Near charging end side wall end side

Fuel efficiency monitor for oxygen & temperature.

O2% = 5 t = 700oC (max)

6.

Billet temperature

Portable

Infrared Pyrometer or optical pyrometer

----

Camera Infrared Thermography >> distribusi Temp

19

Lingkup g p konservasi energi g Pembakaran yang sempurna dengan minimum i i udara d lebih l bih : •

Mengoptimalkan udara bakar adalah sangat ekonomis. Table Heat Loss in Flue Gas Based on Excess Air Level Excess Air

% of total heat in the fuel carried away by waste gases (flue gas temp. 900oC)

25

48

50

55

75

63

100

71 20

Lingkup g p konservasi energi g Distribusi panas yang benar : Sebaiknya material/stock dipanaskan secara merata sesuai temperatur yg diinginkan dengan minimum bahan bakar

Mencegah tubrukan lidah api yg berakibat rusaknya refractory 21

Lingkup g p konservasi energi g Distribusi p panas yang y g benar

Arah lidah api yang tepat ke STOCK, dapat mengurangi rugi scaling 22

Lingkup g p konservasi energi g Mengoptimalkan temp operasi: Tabel: temp operasi dari bermacam tungku Slab Reheating furnaces

1200oC

Rolling Mill furnaces

1200oC

Bar furnace for Sheet Mill

800oC

Bogey type annealing furnaces

650oC -750oC

Pemakaian pelapisan keramik: •

Mempercepat dan efisien perpindahan panas, pemanasan merata akan memperpanjang refractory material. 23

Lingkup g p konservasi energi g Mencegah rugi panas selama bukaan: •

Kerugian ini disebabkan oleh radiation melalui bukaan, seperti p halnya y pembakaran p memasang g gas g kebocoran itu. T: absolute temperature (K) a: factor for total radiation A: area of opening, m2 H: time (Hr)

Mengontrol g tekanan dlam tungku: g •

Kebocoran udara mempengaruhi perbandingan udara. 24

Evaluasi unjuk j kerja j Panas yg dilepaskan

Gambar: Faktor untuk menentukan panas yang dilepaskan dari pembukaan sebanding dng melepaskan panas dari benda hitam sempurna

25

Lingkup g p konservasi energi g Mengoptimalkan kapasitas pemakaian: • Pemuatan/ pengisian pada beban partial adalah hal penting p g untuk tungku g beroperasi p secara maximum thermal efficiency. • Pemuatan/ pengisian tungku harus diatur sedemikian sehingga menerima radiasi maksimum dan gas yang panas secara efektif dsirkulasikan dng sempurna. • S Suatu t alasan l untuk t k tidak tid k beroperasi b i ttungku k perapian i pada beban maksimum, Adalah tidak sepadan dimensi g tungku. 26

Kapasitas Pemanfaatan : Hearth  Loading • Heat Treatment Furnace  : 145 Kg/m2.Hr • Annealing  Furnace  : 290 Kg/m / 2.Hr • Forging Furnace  : 390 Kg/m2.Hr • Lowest loading 75  Lowest loading 75 ‐ 170 Kg/m 170 Kg/m2.Hr Hr

Lingkup g p konservasi energi g Pemanfaatan panas gas buang : Rugi panas sensibel dari gas buang mencapai 35sampai 55 % dari input panas ke tungku, maka meminimalkan i i lk titimbulnya b l panas b buang sbg b ttujuan j utama. Tiga metode yg memungkinkan : 1. Pemanasan awal “Charge (stock) “ 2. Pemanasan awal udara bakar 3. Penggunaan panas buang untuk proses lainnya

28

Pemanfaatan Panas Buang dari Furnace

Lingkup g p konservasi energi g Meminimalkan wall losses: Pemilihan yg sesuai untuk refractory dan isolasi material adalah kunci penghematan energi.

Tingkat dari wall losses tergantung: 1. Konduktifitas panas. p 2. Tebal dinding. 3. Emisifitas dinding. 4. Pengoperasian tungku secara kontinyu atau terputus. Sebagai contoh , rugi panas dapat dikurangi dengan mempertebal isolasi (mahal/ tdk ekonomis).

30

Lingkup g p konservasi energi g Rugi radiasi pada permukaan: p

Gambar panas yg dibebaskan fungsi dari temperatur

31

Atur Tekanan Furnace Cegah udara luar masuk ke furnace. Udara luar yang masuk ke dalam furnace akan menurunkan temperatur furnace dan meningkatkan konsumsi bahan bakar.

TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA

33