Di pabrik semen modern, gas buang panas dari kiln/preheater bukan sekadar limbah—ia adalah “pengering” utama di raw mill. Kuncinya: menahan inlet sekitar 300–320°C dan outlet 80–100°C sambil mengatur aliran, agar <1% kelembapan tercapai tanpa menggoreng peralatan.
Praktik kering di pabrik semen masa kini memanfaatkan sebagian gas buang panas dari kiln atau multi‑stage preheater untuk menguapkan air pada bahan baku di raw mill (raw mill: penggilingan awal bahan baku sebelum pembakaran). Gas ini dialirkan ke mill untuk mengeringkan campuran batu kapur, lempung, dan lain‑lain, yang kelembapannya lazimnya beberapa persen—sering hingga 5–10%—dan perlu diturunkan menjadi <1% agar operasi kiln stabil (cementindusneed.com; cementequipment.org; pdfcoffee.com; cementequipment.org).
Tanpa pengeringan yang memadai, wet‑milling memicu sumbatan, menurunkan throughput, dan menaikkan konsumsi energi (cementequipment.org). Mengalirkan gas kiln yang bisa mencapai 300–350°C ke raw mill menyediakan panas sekaligus kecepatan gas pembawa untuk mengeringkan meal dan mengantarnya ke separator (classifier: pemilah partikel halus) (cementequipment.org; cementindusneed.com).
Cara Pengepakan Semen Tanpa Debu: LEV di Spout, Kolektor Terintegrasi
Konfigurasi raw mill dan kapasitas pengeringan
Raw mill dirancang air‑swept (aliran gas membawa material) atau fully air‑swept. Pada ball mill dengan kompartemen pengeringan, kecepatan gas 2,5–3,5 m/s memungkinkan feed hingga ~8% kelembapan; pada fully air‑swept (5–6 m/s), hingga ~12–14% (scribd.com). Vertical roller mills/VRM (vertical roller mill) menangani hingga ~20% kelembapan feed dan mengonsumsi ~30% lebih rendah daya untuk grinding (cementindusneed.com).
Angka desain ini mengasumsikan suhu gas inlet ke mill hingga ~300–320°C; banyak plant menahan batas inlet sekitar 320°C (scribd.com; pdfcoffee.com; pdfcoffee.com; cementindusneed.com). Lebih tinggi memberi kapasitas pengeringan lebih, tetapi risikonya overheating peralatan. Di sisi lain, outlet biasanya dikendalikan 80–100°C untuk menjaga kelembapan produk <1% (pdfcoffee.com).
Setpoint suhu dan margin keselamatan
Dua setpoint krusial: suhu outlet mill (~80–100°C) dan suhu inlet gas panas (~300–320°C). Outlet ~80–100°C secara empiris menghasilkan <1% kelembapan raw meal (pdfcoffee.com). Inlet perlu dibatasi demi perlindungan bearing dan pelumas, umumnya ~300–320°C, dengan contoh explicit limit ~320°C (pdfcoffee.com; pdfcoffee.com).
Risiko overheating mencakup: bearing, seal, liner terlalu panas; “flash calcination” pada kapur halus; hingga hazard keselamatan. Gas buang kiln membawa CO/CO₂ (menurunkan O₂) dan komponen mudah terbakar—masuknya ke raw mill menimbulkan risiko ledakan jika bercampur dengan bahan bakar lain (cementequipment.org). Bila gas kiln sangat panas, plant menginjeksikan udara pendingin atau melakukan evaporative cooling (pendinginan adiabatik) untuk menghindari kondensasi asam atau melampaui batas reaktivitas debu (pdfcoffee.com; cheresources.com). Injeksi air yang presisi untuk conditioning tower dapat dibantu oleh perangkat berakurasi tinggi seperti dosing pump guna menahan suhu pada target.
Catatan regulasi Indonesia: tidak ada aturan spesifik yang mengatur suhu raw mill, namun batas partikulat dan titik embun asam di emisi mewajibkan kendali suhu/kelembapan gas downstream. Menjaga gas di atas sulfuric acid dew point (titik embun asam sulfur, ~125°C) direkomendasikan untuk menghindari korosi dan carryover, karena pendinginan tak terkendali di bawah titik ini memicu deposit lengket (cheresources.com; pdfcoffee.com).
Aliran gas, entalpi, dan kapasitas kering
Kapasitas pengeringan pada dasarnya = laju alir gas × entalpi (entalpi: kandungan panas total gas). Menjaga aliran tinggi memastikan sweeping halus dan perpindahan panas memadai; contoh plant: ~150.000 m³/jam pada 90°C (≈1,53 kg gas per kg raw meal) untuk sweeping optimum (pdfcoffee.com). Pada beban padatan atau kelembapan lebih tinggi, dibutuhkan gas panas lebih banyak.
Strategi kontrol lazim: damper/kecepatan fan untuk mengatur seberapa besar gas kiln ditarik melalui mill, plus bypass/bleed. Bila kelembapan produk naik (outlet turun), lebih banyak gas panas dimasukkan hingga outlet kembali ~85–90°C; bila outlet naik (over‑drying/risiko overheating), ekstraksi gas panas dikurangi atau ditemper (pdfcoffee.com; pdfcoffee.com). Banyak plant menggunakan kontrol otomatis PID (proportional–integral–derivative) bertingkat/cascade pada damper gas panas atau kecepatan fan.
Dalam kondisi off‑nominal (shutdown kiln/beban rendah), raw mill dapat di‑bypass untuk mencegah overheating; seluruh gas kiln langsung ke stack atau heat recovery. Data industri menunjukkan ketika raw mill off, energi waste‑gas yang tersedia melonjak drastis—misalnya dari ~4 MW saat milling normal menjadi ~20 MW saat seluruh gas di‑bypass (researchgate.net). Agar suhu gas tetap terkendali pada mode bypass, plant mendinginkan exhaust: lewat evaporative spray tower (lebih disukai karena tidak menambah aliran) atau menambah udara ambien (meningkatkan flow, menaikkan beban fan, dan bisa men‑“de‑rate” kiln). Banyak mill memakai water spray “conditioning tower” pada gas bypass untuk tidak melampaui dew point ~125°C, alih‑alih menyuntik udara dalam jumlah besar (pdfcoffee.com; cheresources.com). Perlengkapan utilitas pendukung untuk sistem air spray ini bisa dikategorikan sebagai perangkat penunjang pengolahan air.
Baca juga:
Cara Efektif Menjaga Semen Tetap Kering: Silo Kedap, Udara Kering, dan Additive Hidrofobik
Interlock lanjutan dan split hot/cool gas
Praktik terbaru dan paten mencerminkan kontrol canggih atas split gas panas/dingin. Desain VRM Loesche, misalnya, memasok gas kiln ke bagian bawah mill (melalui nozzle) dan udara ambien “cooling” ke bagian atas feed; pengaturan sudut swirl‑damper (swirl‑damper: pengarah aliran berputar) memungkinkan fine‑tuning fraksi hot vs. cold gas untuk mengejar target suhu di outlet classifier (patents.google.com; patents.google.com). Salah satu skema menyebut ~70% carrier gas sebagai hot gas (sekitar 230°C inlet) dan 30% udara ambien; variasi split ini menjaga setpoint suhu produk tanpa water injection (patents.google.com; patents.google.com).
Di banyak plant, inlet/outlet dikendalikan via loop cascade pada damper/fan, dengan penambahan tempering air di exit atau resirkulasi sebagian gas dingin kembali ke inlet sesuai tata letak. Overheating dihindari ketat; contoh di “Circle Cement”, target outlet ~100°C dan inlet dimaksimalkan 320°C, dengan line control yang otomatis menurunkan hot air jika setpoint menyimpang (pdfcoffee.com; pdfcoffee.com).
Keluaran proses dan dampak energi
Dengan kontrol gas yang benar, raw mill rutin mencapai kelembapan produk <0,5–1%—<1% disebut sebagai standar (pdfcoffee.com; cementequipment.org). Pengendalian suhu/aliran yang lebih stabil juga mengurangi shutdown, fouling classifier, dan fenomena “gluing”.
Kenaikan suhu gas (hingga batas aman) menaikkan kapasitas pengeringan dan throughput sebelum grinding dibatasi kelembapan. Namun tambahan panas harus menutup biaya energi fan dan potensi efek ke efisiensi kiln. Literatur Loesche menekankan bahwa kontrol suhu hot‑gas di mill dapat memaksimalkan throughput dengan energi minimum karena pengeringan dan grinding tersinkronisasi (patents.google.com).
Jika pengeringan kurang, biaya melonjak: menguapkan 1% kelembapan ekstra membutuhkan ~2,45 MJ/kg H₂O (panas laten) plus kerja fan. Studi industri menunjukkan penguatan kontrol suhu/aliran bisa menghemat ~1,5–5 kWh/ton raw dan dalam kasus ekstrem menaikkan throughput 10–30% ketika mill lebih “air‑swept” dan terkontrol (pdfcoffee.com; scribd.com).
Dari sisi keandalan, menjaga bearing di bawah ~100°C (batas kritis bearing) memperpanjang umur peralatan; menahan ayunan suhu tinggi mencegah shock termal ke lining/seal dan meminimalkan deposit debu di duct. Pendinginan tak terkendali di bawah titik embun asam (~125°C) menyebabkan deposit lengket yang korosif (cheresources.com).
Cara Pengepakan Semen Tanpa Debu: LEV di Spout, Kolektor Terintegrasi
Implikasi bisnis dan kepatuhan
Keseimbangan ini jelas: aliran gas terlalu rendah/terlalu dingin menghasilkan feed basah, classifier tersumbat, dan kWh/ton meningkat; gas berlebih/terlalu panas merusak peralatan, menurunkan grindability kiln, dan menambah hazard. Praktik tipikal: batasi inlet ~300–320°C, tahan outlet ~80–100°C untuk kelembapan ~0,5–1%, dan sesuaikan aliran untuk mengejar target tersebut (patents.google.com; pdfcoffee.com; pdfcoffee.com; scribd.com). Pengelolaan yang stabil juga membantu memenuhi standar emisi partikulat dan efisiensi energi Indonesia; ini sejalan dengan target efisiensi/penurunan emisi industri semen (Roadmap Kemenperin 2012, regulasi GRK) sebagaimana disorot oleh asi.or.id.
