Bagaimana Cara Efektif Memulihkan Panas dari Kiln Terowongan? -1
Oleh James Yang 11 Desember 2023
1. Situasi Saat Ini
Hampir semua pabrik bata sinter menggunakan panas yang diperoleh kembali dari tanur terowongan sebagai sumber panas untuk ruang pengering, yang merupakan cara yang diinginkan untuk daur ulang energi. Namun, karena berbagai kelemahan dalam metode pemulihan panas saat ini dari tanur terowongan, hal ini menimbulkan banyak tantangan terhadap pengendalian kualitas produk dan lingkungan eksternal. Oleh karena itu, penting untuk melakukan penelitian mendalam tentang pendekatan rasional terhadap pemulihan panas dari tanur terowongan dan memanfaatkan panas sisa secara efektif.
Dengan meningkatnya permintaan akan efisiensi energi dan perlindungan lingkungan dalam industri pembuatan batu bata, penerapan teknologi pembakaran kode sekunder untuk memproduksi blok berongga dan blok insulasi semakin diminati. Hal ini menggarisbawahi urgensi untuk mengatasi masalah tersebut di atas.
Metode populer untuk pemulihan panas dari tungku terowongan melibatkan ekstraksi panas sisa suhu sedang hingga rendah dari bagian ekor sebagai sumber panas pengeringan dan melengkapinya dengan panas suhu tinggi. Namun, metode ini memiliki beberapa kelemahan:
- Dampak ganda dari penarikan panas sisa setelah zona sintering memengaruhi distribusi suhu di zona sintering, sehingga menyulitkan pengendalian pengoperasian kiln terowongan secara efektif.
- Adanya uap air dalam gas buang menyebabkan media pengering tidak menjadi udara panas yang kering. Hal ini menyebabkan kadar air yang tersisa dalam produk kering menjadi lebih tinggi, yang tidak memenuhi target ideal sekitar 2%. Selain itu, uap air dari green body memasuki gas buang di zona pemanasan awal, sehingga menghambat pengeringan menyeluruh selama tahap berikutnya, sehingga menciptakan siklus yang berbahaya.
Secara teori, perbedaan panas dari suhu pembakaran tinggi ke suhu keluar setelah zona sintering, tidak termasuk pembuangan panas dari badan kiln, gerbong kiln, dan produk, dapat dipulihkan. Namun, metode pemulihan panas kiln terowongan saat ini gagal memaksimalkan pemulihan panas, terutama pada suhu tinggi. Suhu produk terlalu tinggi, dengan perbedaan suhu rata-rata sekitar 150°C antara bagian dalam dan luar gerbong kiln, sementara suhu keluar mendekati suhu ruangan, yang tidak ideal. Akibatnya, diperlukan sekitar 30% gas buang suhu tinggi tambahan untuk menyediakan panas yang cukup ke ruang pengering, dan kehilangan panas yang signifikan terjadi saat gerbong kiln dan produk keluar dari kiln.
Metode ekstraksi panas ini mengganggu kurva suhu zona pendinginan, sehingga menimbulkan risiko retak pada kisaran suhu tengah produk. Selain itu, sejumlah besar gas buang yang masuk ke sistem pipa udara panas dan selama pengeringan menyebabkan korosi parah pada gerbong dan baki pengering, dan gas yang keluar dari ruang pengering, yang mengandung asap dan kabut asam, menimbulkan ancaman serius bagi pabrik struktur baja dan lingkungan sekitarnya.
2. Kurva Suhu Rasional untuk Zona Pendinginan
Berdasarkan prinsip kerja kiln terowongan, sistem operasinya dibagi menjadi zona pra-pemanasan-sintering (termasuk zona isolasi) dan zona pendinginan. Kedua zona ini harus bekerja secara terpisah tanpa gangguan, dengan zona pra-pemanasan-sintering dan zona pendinginan diisolasi secara efektif. Metode praktis untuk mencapai hal ini adalah dengan menggunakan penghalang pendinginan cepat. Zona pendinginan dibagi menjadi tiga tahap:
2.1 Tahap Pendinginan Cepat
Untuk memisahkan zona pemanasan awal dari zona pendinginan, penghalang pendinginan cepat harus dipasang di awal zona pendinginan. Pertama, penghalang pendinginan cepat secara efektif mencegah aliran balik aliran udara dari area insulasi ke area pendinginan, sehingga memudahkan penyesuaian sistem pembuangan yang lebih lancar. Kedua, pendinginan cepat meningkatkan sifat mekanis produk dan tekstur produk secara signifikan. Ketiga, gas bersuhu tinggi yang dihasilkan oleh pendinginan cepat mendukung pemulihan panas sisa bersuhu tinggi.
Penting untuk dicatat bahwa posisi tahap pendinginan cepat harus berada pada suhu sekitar 800°C hingga suhu hasil tinggi (beberapa bahan baku dapat dikurangi hingga 700°C). Pada titik ini, produk memiliki elastisitas yang baik, dan deformasi penyusutan produk bersifat elastis daripada deformasi plastis, sehingga menghilangkan risiko retak produk.
Oleh karena itu, kontrol otomatis penghalang pendinginan cepat berdasarkan suhu tanur yang ditentukan sangat penting. Untuk tanur terowongan berpenampang besar, penghalang pendinginan cepat disusun dalam beberapa kelompok di bagian atas tanur.
2.2 Zona Pendinginan Lambat
Silika (SiO₂) dalam produk berubah dari α-kuarsa menjadi β-kuarsa pada suhu 573°C, dengan laju perubahan volume sebesar 0,82%. Meskipun perubahan volume transformasi suhu rendah ini tidak signifikan, laju transformasinya cepat, dan terjadi dalam kondisi tanpa penyangga fase cair, sehingga sangat merusak. Oleh karena itu, tidak ada tindakan pendinginan yang diperbolehkan antara 500°C dan 800°C, dan pendinginan produk harus sangat lambat dalam kisaran suhu ini. Dengan kata lain, harus ada jumlah gerbong kiln yang cukup di segmen kiln terowongan ini.
2.3 Zona Pendinginan Dipercepat
Dari 500°C hingga suhu keluar produk (sekitar 50°C), produk dapat didinginkan dengan cepat, biasanya dengan memasukkan udara dingin ke dalam tanur melalui penggunaan kipas tekanan balik di bagian ujung tanur. Karena proses pendinginan ini memakan waktu lama, tanur terowongan harus memiliki panjang yang cukup di segmen ini. Meningkatkan volume udara pendingin juga merupakan metode yang efektif, yang menyediakan lebih banyak udara panas ke ruang pengering.