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