Pengeringan Lignit Berbagai Asal dalam Pengering Toroidal Fluidized Bed Skala Pilot Menggunakan Pemanasan Berkualitas Rendah
Aabstrak
Sebuah studi eksperimental dilakukan untuk lignit dari berbagai tempat asal, yaitu Polandia, Yunani, Rumania, dan Australia, menggunakan pengering toroidal bed. Efek suhu pada efisiensi pengeringan, termasuk hilangnya kadar air dari waktu ke waktu dalam kondisi pengeringan tetap menjadi subjek penyelidikan. Tujuan utamanya adalah untuk mengonfirmasi kemungkinan penggunaan toroidal bed sebagai dasar untuk sistem pengeringan yang dapat memanfaatkan panas berkualitas rendah dari sumber seperti gas buang dari boiler dan menentukan parameter optimal untuk sistem tersebut. Studi yang dilakukan telah membuktikan secara meyakinkan kelayakan penggunaan sumber panas suhu rendah untuk mengeringkan lignit di toroidal bed. Kadar air 20% dapat dicapai untuk sebagian besar lignit yang diuji, menggunakan toroidal bed, dengan waktu tinggal yang cukup singkat (sekitar 30 menit) dan suhu udara serendah 60 °C. Selain itu, perubahan distribusi ukuran partikel, sampai tingkat tertentu, memengaruhi kadar air akhir karena masuknya partikel basah dan halus. Penelitian ini juga menetapkan bahwa pengikisan partikel di lapisan bawah sebagian bertanggung jawab atas pembentukan butiran halus.
Kata Kunci:
pengeringanBahasa Indonesia:batu bara mudaBahasa Indonesia:tempat tidur toroidalBahasa Indonesia:erosiBahasa Indonesia:efisiensi energi
1. Pendahuluan
1.1. Pengeringan Lignit
Lignit merupakan bahan bakar fosil padat yang sebagian besar digunakan untuk pembangkit listrik. Meskipun terjadi peningkatan pasokan sumber energi terbarukan, penggunaan lignit masih signifikan di seluruh dunia. Pada tahun 2015, penambangan lignit di seluruh dunia mencapai hampir 811 juta ton [1], termasuk 399 juta ton yang ditambang di seluruh UE [2]; pangsa produksi listrik yang berasal dari lignit melebihi 20% di beberapa negara seperti Australia, Bulgaria, Ceko, Jerman, Yunani, Polandia, Rumania, Serbia dan lainnya [2]. Lignite adalah bahan bakar padat peringkat rendah [3], yang dicirikan oleh kadar air yang tinggi. Mengurangi kadar air lignit sebelum pemanfaatannya dapat meningkatkan nilai kalornya, mengurangi biaya pengangkutan jarak jauhnya, dan mengurangi emisi gas rumah kaca dari pemanfaatannya. Pengeringan juga merupakan prasyarat umum bagi teknologi yang bertujuan untuk menghasilkan produk bernilai tambah tinggi dari lignit, seperti amandemen tanah [4]. Oleh karena itu, penelitian yang bertujuan untuk merasionalisasi penggunaan lignit dan pada saat yang sama memanfaatkan panas bermutu rendah, yang jika tidak demikian akan terbuang sia-sia, tampaknya dapat dibenarkan.
Banyak penelitian telah dilakukan baru-baru ini mengenai aspek fundamental pengeringan lignit. Park et al. menyelidiki dampak waktu pengeringan, suhu dan kecepatan agen pengering terhadap efisiensi pengeringan lignit Indonesia dan mengembangkan model matematika yang memungkinkan prediksi kadar air tergantung pada waktu tinggal dan kondisi pengeringan [5]. Si et al. menyelidiki pengeringan lignit gumpalan Shengli menggunakan gelombang mikro pada 3 tahap dan menentukan bahwa porositas lignit kering berkurang seiring dengan peningkatan daya gelombang mikro [6]. Song et al. menentukan bahwa kadar air keseluruhan lignit dari Mongolia Dalam bagian timur menurun lebih cepat di bawah daya gelombang mikro yang lebih tinggi [7]. Pusat dan Herdem menentukan karakteristik pengeringan lignit Konya-Ilgin Turki dalam pengering unggun tetap [8]. Penelitian ini menentukan bahwa waktu pengeringan yang dibutuhkan meningkat seiring dengan peningkatan ketinggian tempat tidur, dan pengaruh suhu terhadap laju pengeringan meningkat seiring dengan peningkatan ketinggian tempat tidur [8]. Yang et al. secara eksperimental menguji penyerapan kembali kelembaban oleh lignit setelah pengeringan di tempat tidur tetap dan menentukan hasil penyerapan kembali kelembaban tertinggi untuk lignit yang dikeringkan pada 100 °C karena rasio volume relatif mesopori yang tinggi [9]. Feng et al. menyelidiki pengaruh Ekspresi Termal Mekanik pada struktur lignit dan menentukan perubahan volume pori antara lignit mentah dan lignit yang dikeringkan pada suhu pengeringan antara 120 °C dan 150 °C di bawah tekanan masing-masing 10 MPa dan 30 MPa [10]. Wen et al. menyelidiki kinetika pengeringan lignit mentah dan yang dilembabkan ulang dan menentukan bahwa laju pengeringan lignit mentah lebih lambat dibandingkan dengan lignit yang dilembabkan ulang [11]. Selain itu, penelitian ini menemukan bahwa koefisien difusi efektif untuk lignit yang dilembabkan lebih tinggi dibandingkan dengan nilai yang sesuai untuk lignit mentah [11].
Pawlak-Kruczek et al. melakukan penelitian yang melibatkan investigasi eksperimental dan simulasi numerik pengeringan lignit dalam fluidized bed, menggunakan agen pengering suhu rendah (udara, maks. 50 °C) [12]. Penelitian ini telah membuktikan kelayakan keseluruhan konsep pemanfaatan sumber panas bersuhu rendah. Selain itu, penelitian ini mengungkapkan pentingnya faktor-faktor seperti sifat struktural lignit beserta penyusutannya selama pengeringan [12]. Agraniotis et al. membandingkan simulasi CFD dengan hasil eksperimen dari fasilitas pembakaran bahan bakar bubuk 1 MWth [13]. Hasil menunjukkan kesesuaian yang baik antara hasil simulasi dan hasil eksperimen. Suhu yang diukur sepanjang sumbu tungku, terutama di bagian bawah tungku, adalah yang tertinggi untuk kasus pembakaran lignit kering, di mana uap dan gas pembawa tidak disirkulasikan kembali ke dalam tungku [13]. Hal ini tampaknya sesuai dengan hasil penelitian lain yang dilakukan oleh Tahmasebi et al. yang menyelidiki hubungan antara kadar air dan penyalaan partikel lignit Cina dan Indonesia [14]. Penelitian ini menentukan bahwa peningkatan kadar air pada lignit yang diuji secara signifikan menunda penyalaannya [14Simulasi numerik yang dilakukan oleh Drosatos et al. menunjukkan bahwa penggunaan lignit pra-kering dapat meningkatkan fleksibilitas boiler dan memungkinkan operasinya pada beban yang sangat rendah, sama dengan 35% dari beban nominal [15]. Komatsu et al. melakukan percobaan yang melibatkan pengeringan partikel kasar lignit, menggunakan uap super panas pada suhu 110 °C hingga 170 °C [16]. Hasil penelitian menyimpulkan bahwa nilai laju pengeringan, pada periode laju pengeringan konstan hanya bergantung pada suhu dan ukuran partikel lignit, sedangkan hubungan pada periode laju pengeringan menurun jauh lebih rumit karena adanya retakan yang mulai terbentuk pada permukaan partikel kering [16]. Pusat et al. menyelidiki pengeringan lignit Turki di lapisan tetap, menggunakan udara pengering pada suhu antara 70 °C dan 130 °C dan kecepatan antara 0,4 dan 1,1 m/s [17]. Ukuran partikel lignit bervariasi antara 20 dan 50 mm dan untuk partikel kasar tersebut periode laju pengeringan konstan tidak diamati selama percobaan yang dilakukan [17]. Sciazko et al. melakukan penyelidikan eksperimental tentang pengaruh sifat petrografi terhadap karakteristik pengeringan lignit Turoszów dalam pengeringan uap super panas [18]. Penelitian dilakukan dengan menggunakan partikel bulat berukuran 5 mm dan 10 mm, dengan suhu berkisar 110 °C hingga 170 °C [18] dan menyimpulkan bahwa waktu pengeringan, laju pengeringan, gradien suhu, perilaku retak dan penyusutan bergantung pada litotipe lignit yang diuji [18].
Kerusakan dan pengikisan selama pengeringan lignit Australia di lapisan tetap dan lapisan terfluidisasi pada suhu 130 °C menjadi subjek penelitian ekstensif yang dilakukan oleh Stokie et al.19]. Penelitian menyimpulkan bahwa alasan utama terjadinya kerusakan adalah transisi antara air curah dan air yang tidak dapat dibekukan [19]. Perubahan ukuran partikel antara unggun tetap kecil dan unggun terfluidisasi kecil (sampel 10 g), ditunjukkan dengan diameter d50, tidak signifikan. Meskipun demikian, perbedaan signifikan dalam perubahan ukuran partikel dicatat untuk unggun terfluidisasi besar (ukuran sampel 3 kg) yang menunjukkan pengaruh besar dari efek skala unggun.
1.2. Reaktor Toroidal Bed
Reaktor fluidized bed toroidal adalah jenis khusus reaktor fluidized bed, dengan sistem distribusi gas yang terdiri dari bilah-bilah miring, terletak di bagian bawah reaktor [20]. Pengaturan ini memungkinkan intensifikasi kinerja tempat tidur [21Bahasa Indonesia:22], yaitu intensifikasi perpindahan panas dan massa [20Bahasa Indonesia:21] serta peningkatan pencampuran [21Bahasa Indonesia:23Bahasa Indonesia:24]. Hal ini disebabkan oleh pola aliran pusaran dan merupakan karakteristik untuk semua reaktor pusaran [24Bahasa Indonesia:25Bahasa Indonesia:26Bahasa Indonesia:27]. Dalam hal kinerja reaktor, hal ini memungkinkan peningkatan throughput (peningkatan produktivitas) dengan waktu tinggal yang berkurang [28]. Sebagian besar karya yang diterbitkan sejauh ini, pada jenis tempat tidur tersebut, melibatkan berbagai jenis pemrosesan termal [29Bahasa Indonesia:30], proses kalsinasi [31] atau intensifikasi penyerapan untuk penangkapan karbon [32]. Informasi mengenai pengeringan pada bed fluidisasi dengan pola aliran toroidal masih sangat sedikit [33]. Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi kesenjangan pengetahuan ini.
1.3. Tujuan, Cakupan dan Aspek Kebaruan dari Pekerjaan yang Dilakukan
Seperti yang ditunjukkan padaBagian 1.1, pengeringan lignit merupakan proses yang kompleks, bergantung pada banyak parameter (suhu, waktu tinggal, bahan pengering, metode pengeringan, dan sifat lignit). Terdapat kesenjangan pengetahuan, mengenai kinetika pengeringan dan konsumsi energi untuk pengeringan di lapisan toroidal yang sangat bergejolak. Selain itu, hal ini merupakan prasyarat untuk setiap penelitian yang bertujuan untuk mengintegrasikan pengering tersebut, menggunakan panas buangan berkualitas rendah, ke dalam pembangkit listrik lignit. Hal ini akan memungkinkan seseorang untuk membandingkan potensi penghematan penggunaan solusi baru dengan penghematan energi, yang telah ditunjukkan untuk solusi pengeringan lignit yang ada, menggunakan bahan pengering pada suhu yang lebih tinggi [34Bahasa Indonesia:35Bahasa Indonesia:36Bahasa Indonesia:37Bahasa Indonesia:38Bahasa Indonesia:39Bahasa Indonesia:40Bahasa Indonesia:41Bahasa Indonesia:42Bahasa Indonesia:43Bahasa Indonesia:44Bahasa Indonesia:45Bahasa Indonesia:46].
Penelitian ini bertujuan untuk mengisi kesenjangan tersebut dengan menyelidiki pengeringan lignit dari berbagai asal dalam lapisan toroidal, menggunakan udara sebagai agen pengering. Diharapkan bahwa konfigurasi seperti itu akan menyebabkan perpindahan massa dan panas menjadi lebih intensif, yang selanjutnya memungkinkan penggunaan agen pengering pada suhu yang relatif rendah. Sebuah penelitian eksperimental, menggunakan pengering lapisan toroidal, dilakukan untuk lignit dari berbagai negara asal, yaitu Polandia, Yunani, Rumania, dan Australia. Pengaruh suhu terhadap efisiensi pengeringan, termasuk hilangnya kadar air dari waktu ke waktu pada kondisi pengeringan tetap menjadi subjek penelitian. Kinetika pengeringan dan konsumsi energi selama pengeringan pada suhu rata-rata yang berbeda ditentukan dan dibandingkan. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi parameter proses pengeringan yang optimal, yaitu suhu dan waktu tinggal, dengan mempertimbangkan laju pengeringan dan konsumsi energi. Namun, faktor-faktor lain, seperti kelembaban relatif agen pengering beserta sifat bawaan bahan baku juga memiliki pengaruh yang besar terhadap proses pengeringan. Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini berlaku secara universal untuk proses pengeringan secara umum. Dalam hal itu, rangkaian percobaan yang dilakukan dapat diperlakukan sebagai studi kasus yang membuktikan penerapan luas metode pengujian tersebut.
Tujuan utama dari penelitian yang dilakukan adalah untuk memastikan kemungkinan penggunaan alas toroidal sebagai dasar untuk sistem pengeringan yang dapat memanfaatkan panas berkualitas rendah dari sumber seperti gas buang dari boiler. Jenis pengering alas terfluidisasi seperti itu belum pernah digunakan untuk mengeringkan lignit yang, bersama dengan potensi penggunaan panas berkualitas rendah, menggarisbawahi kebaruan penelitian yang dilakukan. Selain itu, penelitian yang dilakukan bertujuan untuk menemukan parameter pengering yang paling efektif, yaitu parameter yang memungkinkan seseorang mencapai konsumsi energi minimum untuk menghilangkan 1 kg H2O yang terkandung di permukaan dan pori-pori partikel lignit.
2. Bahan dan Metode
2.1. Karakteristik Lignite yang Diuji
Sampel lignit Polandia diperoleh dari tambang terbuka Sieniawa. Lignite dari Sieniawa sebagian besar terdiri dari litotipe xylodetritic dan detroxylytic [47]. Lignit Yunani diperoleh dari tambang South Field yang memasok pembangkit listrik Agios Dimitrios yang dioperasikan oleh Public Power Corporation. Sampel lignit Rumania diambil dari tambang Peșteana, yang menyediakan bahan bakar untuk pembangkit listrik Rovinari di Oltenia Energy Complex. Lignit Australia diperoleh dari tambang Yallourn di Lembah Latrobe, yang memasok pembangkit listrik Yallourn milik Energy Australia. Semua lignit telah dihancurkan terlebih dahulu hingga ukuran nominal 8 mm, sebelum pengujian dilakukan.
Karakterisasi dasar lignit yang digunakan dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan analisis proksimat dan analisis ultimat, yang merupakan cara umum untuk mengkarakterisasi bahan bakar padat. Analisis proksimat lignit (Tabel 1) dilakukan menggunakan Perkin Elmer Diamond TGA (331 Treble Cove Rd., Billerica, MA 01862, AS). Program berikut diterapkan selama pengujian ini:
Tabel 1.Analisis proksimat dan unsur dari lignit yang diuji.
(1) Tahap awal
∘
Panaskan hingga 105 °C; naikkan 10 °C/menit
∘
Tahan 10 menit
(2 a) Untuk mendapatkan kadar abu udara digunakan:
∘
Panaskan hingga 815 °C; kenaikan 50 °C/menit
∘
Tahan 15 menit
(2 b) Untuk mendapatkan kandungan zat volatil argon digunakan:
∘
Panaskan hingga 850 °C; kenaikan 50 °C/menit
∘
Tahan 15 menit
Nilai kalor yang lebih tinggi ditentukan menggunakan kalorimeter bom dasar IKA C2000 (KA®-Werke GmbH & Co. KG, Janke & Kunkel-Str. 10, 79219 Staufen, Jerman), sesuai dengan norma ISO 1928. Metode isoperibolik digunakan. Nilai kalor yang lebih rendah dihitung menggunakan kadar air dan hidrogen. Analisis akhir (Tabel 1) dilakukan menggunakan alat analisis Perkin Elmer 2400 (331 Treble Cove Rd., Billerica, MA 01862, AS), menurut standar Polandia PKN-ISO/TS 12902:2007. Distribusi ukuran partikel ditentukan menggunakan seperangkat saringan yang dikalibrasi, yang sesuai dengan ISO 3310-1.
2.2. Alat Uji—Pengering Fluidisasi Toroidal
Selama rangkaian percobaan yang dijelaskan dalam penelitian ini, rig fluidized bed toroidal digunakan untuk melakukan pengeringan. Diagram instalasi ditunjukkan padaGambar 1Rig pengujian bekerja dalam mode batch. Sekitar 2,5 kg lignit dimasukkan secara manual melalui hopper pengumpanan (E4 inGambar 1) selama setiap pengujian. Suhu udara pengering dipertahankan menggunakan dua pemanas dengan sistem kontrol suhu, masing-masing dengan daya nominal 3 kW (E20 dan E17 dalamGambar 1). Udara pengering disuplai oleh blower (E3 diGambar 1) dengan laju aliran udara panas sekitar 130 m3/jam untuk mendapatkan kecepatan yang sama untuk setiap pengujian. Laju aliran dikontrol menggunakan katup (E7 diGambar 1).
Gambar 1.Diagram instalasi Torbed.
Pengering tempat tidur toroidal, ditunjukkan padaGambar 1, adalah kolom silinder vertikal yang bagian atasnya ditutup dengan kerucut terpotong terbalik, tempat pertukaran panas antara udara dan bahan yang dikeringkan berlangsung secara langsung. Di bagian bawah ruang fluidisasi, bilah-bilah pusaran dipasang untuk menciptakan pusaran di dalam ruang pengering.
Selama rangkaian percobaan yang dilakukan, parameter berikut diukur: suhu, kelembaban relatif, laju aliran udara dan konsumsi listrik oleh masing-masing perangkat. Sensor suhu dan kelembaban dipasang di saluran masuk udara panas ke pengering (T4 dan Rh1 diGambar 1) dan di outlet instalasi (T2 dan Rh2 diGambar 1). Suhu diukur menggunakan sensor Pt1000 standar, dengan spesifikasi yang sesuai dengan persyaratan kelas A yang ditetapkan dalam EN 60751. Kelembaban relatif (RH), yang merupakan volume uap air di udara dibagi dengan volume maksimum uap air, untuk suhu dan tekanan tertentu, diukur menggunakan sensor HC1000-400 dan pemancar EE31 dengan rentang kerja 0 hingga 100% RH, rentang suhu antara −40 hingga 80 °C, waktu respons < 15 detik dan akurasi mencapai 2,4% (untuk interval kepercayaan 95%). Laju aliran udara pengering diukur dengan meteran aliran massa FCI ST-50 dengan akurasi ±2% dari pembacaan. Beban listrik blower diukur dengan Watt meter menggunakan meteran jaringan ND20 yang diproduksi oleh Lumel, dengan akurasi ±1% dari rentang pengukuran (1,65 kW). Semua nilai direkam dengan interval pengambilan sampel 1 detik.
2.3. Model Perhitungan Nol Dimensi Pengeringan—Keseimbangan Panas Pengering
Diagram model nol dimensi pengering yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada gambar berikut:Gambar 2Model ini menggambarkan pengering tahap tunggal dengan pemanas agen pengering eksternal tambahan. Model ini terdiri dari beberapa subkomponen. Model ini digunakan untuk menghitung energi yang dikonsumsi oleh pengering selama seluruh percobaan, serta untuk menghitung massa air yang dikeluarkan, berdasarkan kelembaban udara relatif di outlet pengering. Menurut hukum kekekalan energi, jumlah entalpi yang masuk ke pengering harus sama dengan jumlah entalpi yang keluar dari pengering. Persamaan masing-masing model pengering adalah:
��1+��2=��3+��4+��5�1+�2=�3+�4+�5
(1)
Di mana:
Gambar 2.Diagram pengering satu tahap dengan pemanas agen pengering eksternal tambahan.
��1�1 adalah entalpi udara pengering pada keluarnya penukar panas;
��2�2 adalah entalpi lignit basah yang memasuki pengering, yang dapat dipisahkan menjadi entalpi air dalam material dan entalpi bahan kering;
��3�3 adalah entalpi udara lembab yang meninggalkan pengering;
��4�4 adalah entalpi lignit kering yang meninggalkan pengering;
��5�5 melambangkan hilangnya entalpi ke lingkungan oleh casing pengering.
Menurut standar EN ISO 13788:2001 tekanan uap jenuh dihitung:
��������=610·��17,269·��237,5+�� ������ ��≥0 °������=610·�17,269·�237,5 +� ��� �≥0 °�
(2)
Di mana:
Pduduk—tekanan uap jenuh, Pa;
T—suhu, °C.
Kandungan kelembaban absolut di udara, dengan memperhitungkan kelembaban relatif yang diukur:
��=0,622��·��������100·��−��·���������=0,622�·����100·�−�·����
(3)
Di mana:
X—kandungan air absolut di udara, kg·m−3 (udara kering);
aku—kelembapan udara relatif, %;
P—tekanan udara lembab (sekitar), Pa;
Pduduk—tekanan uap jenuh, Pa.
Peningkatan kadar air di udara sesuai dengan hilangnya kadar air di lignit:
Δ��=0,622(��2·��������2100·��−��2·��������2−��0·��������0100 ·��−�� 0·��������0)Δ�=0,622(�2·����2100·�−�2·����2−�0·����0100·�−�0 ·����0)
(4)
Di mana:
SebuahX—peningkatan kadar air absolut bahan pengering (udara), kg·m−3;
Jumlah air yang dikeluarkan dari lignit dalam interval waktu tertentu sesuai dengan perbedaan jumlah air yang terkandung di udara pada saluran masuk dan keluar pengering. Nilai sesaat dari hilangnya air oleh lignit (antara dua momenT1 danT2) ditentukan dari rumus:
����������=Δ����������·��������·��������(��2−��1)� ����=Δ�����·����·����(�2−�1)
(5)
Di mana:
Mmenguap—kehilangan air dalam batubara, kg;
SebuahX—peningkatan kadar air absolut bahan pengering (udara), kg·m−3;
������������—kepadatan udara basah, kg·m−3;
������������—kepadatan udara kering, kg·m−3;
Bahasa Indonesia: Vbasah—aliran udara di saluran masuk pengering, m3·h−1.
2.4. Metode dan Jadwal Pengujian
Pengujian pengeringan dilakukan pada stand yang disajikan diGambar 1untuk aliran udara panas 130 m3·h−1 pada suhu 35 °C, 50 °C, 60 °C, 70 °C dan 80 °C. Pengujian dilakukan sampai perubahan kelembaban udara pengering, antara saluran masuk dan saluran keluar pengering, dianggap tidak signifikan (lihatGambar 3). Ketika titik tersebut tercapai, lignit telah mencapai keseimbangan dengan udara kering yang masuk, sehingga pengeringan lebih lanjut tidak mungkin dilakukan. Mencapai keadaan ini oleh pengering disebut sebagai mencapai kadar air akhir dan waktu untuk mencapai nilai ini disebut waktu pengeringan. Dengan peningkatan suhu zat pengering, kadar air akhir yang lebih rendah biasanya tercapai dalam waktu pengeringan yang relatif lebih singkat.Gambar 3menunjukkan nilai yang diukur dan dicatat selama pengujian pengeringan lignit Polandia pada suhu 50 °C. Grafik hanya menunjukkan parameter yang digunakan untuk menghitung kinetika pengeringan dan menentukan konsumsi energi dari proses pengeringan, yaitu aliran udara, suhu, dan kelembapan pada saluran masuk dan keluar pengering.
Gambar 3.Contoh uji pengeringan lignit Polandia pada suhu 50 °C.
3. Hasil
Uji pengeringan untuk pengering torbed dilakukan dengan menggunakan lignit dari Polandia, Yunani, Rumania dan Australia. Hasil analisis proksimat dan unsur disajikan dalamTabel 1.Gambar 4menyajikan distribusi ukuran partikel, yang merupakan rata-rata untuk semua pengujian, yang dilakukan dalam seluruh rentang suhu.
Gambar 4.Distribusi ukuran partikel lignit dari berbagai asal sebelum dan sesudah pengeringan di instalasi Torbed.
Gambar 5membandingkan ukuran partikel median untuk lignit basah dan kering dan membandingkan hasil yang diperoleh dalam penelitian ini dengan hasil yang dipublikasikan dalam penelitian lain tentang pengeringan dalam fluidized bed. Ini menggambarkan perubahan ukuran partikel median (d50) untuk masing-masing lignit karena pengeringan yang dilakukan. Ini menggambarkan perbedaan antara lignit Polandia dan lignit lain yang digunakan untuk penelitian ini. Ini juga menunjukkan bahwa perubahan ukuran partikel median bervariasi antara lignit. Perubahan diameter d50 bervariasi antara lignit yang berbeda (Gambar 5), dengan perubahan relatif tertinggi untuk lignit Australia dan terendah untuk lignit Rumania.
Gambar 5.Ukuran partikel median (d50) untuk lignit basah dan kering (* hasil Stokie et al. [19] untuk perbandingan).
Dengan mempertimbangkan prinsip pengoperasian pengering lapisan toroidal, tampaknya masuk akal untuk mengharapkan bahwa pengikisan partikel juga dapat dianggap sebagai salah satu faktor yang memengaruhi perubahan distribusi ukuran partikel setelah pengeringan. Bukti struktur partikel yang melemah dan retak yang dikeringkan di lapisan toroidal ditunjukkan dalam gambar SEM yang ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 6DanGambar 7menunjukkan contoh distribusi kadar air yang berbeda antara partikel dengan ukuran yang berbeda. Kedua gambar ini dengan jelas menunjukkan bahwa partikel halus tersebut keluar dari lapisan toroidal sebelum waktunya. Hal ini mengakibatkan kadar air yang lebih tinggi dari partikel halus yang keluar dari pengering.Gambar 8menunjukkan perbedaan dalam hal permukaan dua partikel lignit, satu dikeringkan dalam tungku muffle pada suhu 100 °C dan lainnya dikeringkan dalam lapisan toroidal pada suhu 50 °C.
Gambar 6.Perbedaan kadar air partikel dengan ukuran berbeda untuk lignit basah dan kering—contoh lignit Yunani untuk berbagai suhu proses pengeringan.
Gambar 7.Perbedaan antara kadar air partikel dengan ukuran yang berbeda untuk lignit basah dan kering—contoh lignit Australia untuk berbagai suhu proses pengeringan. Kinetika pengeringan, untuk lignit Sieniawa, dalam instalasi torbed dan total konsumsi energi per kg air yang dikeluarkan disajikan dalamGambar 9DanGambar 10, masing-masing.Gambar 9menunjukkan kurva yang menggambarkan hilangnya kadar air untuk lignit dari tambang Sieniawa. Di bawah kadar air akhir sebesar 15% terjadi penurunan signifikan dalam laju pengeringan untuk semua suhu zat pengering. Nilai ini disebut kadar air kritis dan sebagian besar bergantung pada struktur lignit dan kimianya. Ini adalah indikator yang berguna yang memungkinkan untuk menentukan proporsi air yang tertahan secara fisik dalam struktur lignit melalui gaya kapiler dan jumlah air yang terikat secara kimia, misalnya oleh ikatan hidrogen lemah dengan gugus fungsi OH. Parameter itu sendiri tidak memberikan titik potong yang tajam dan sedikit bergantung pada kondisi pengeringan.
Gambar 8.Gambar SEM lignit Australia yang dikeringkan dalam tungku muffle laboratorium pada suhu 100 °C (ABahasa Indonesia:CBahasa Indonesia:Bahasa Inggris) dan pengering torsi pada suhu 50 °C (BBahasa Indonesia:DBahasa Indonesia:F)—perbesaran ×300 (ABahasa Indonesia:B), ×750 (CBahasa Indonesia:D) dan ×1500 (Bahasa InggrisBahasa Indonesia:F); sampel diayak melalui saringan dengan lubang 0,4 mm.
Gambar 9.Kinetika pengeringan dalam instalasi torbed untuk lignit Polandia.
Gambar 10.Total konsumsi energi per kg air yang dihilangkan selama pengeringan lignit Polandia di instalasi torbed.
Dengan cara yang sama, kinetika pengeringan, untuk lignit Yunani, dalam instalasi torbed dan total konsumsi energi per kg air yang dihilangkan disajikan dalamGambar 11DanGambar 12, masing-masing. Lignit Yunani memerlukan waktu tinggal yang jauh lebih lama untuk mencapai kadar air yang sama, dibandingkan dengan lignit Polandia. Energi pengeringan spesifik, ditunjukkan padaGambar 12, serupa dengan tingkat yang tercatat untuk lignit Polandia. Akan tetapi, peningkatan pesat konsumsi energi spesifik dimulai jauh lebih awal untuk lignit Yunani. Dengan mempertimbangkan kadar air awal yang hampir sama antara lignit Polandia dan Yunani, tampaknya masuk akal untuk menyimpulkan bahwa lignit Yunani menunjukkan kadar air kritis yang lebih tinggi—yaitu, pengeringannya lebih sulit.
Gambar 11.Kinetika pengeringan dalam instalasi torbed untuk lignit Yunani.
Gambar 12.Total konsumsi energi per kg air yang dihilangkan selama pengeringan lignit Yunani di instalasi torbed.
Gambar 13DanGambar 14menunjukkan, masing-masing, kinetika pengeringan dalam instalasi torbed dan total konsumsi energi per kg air yang dikeluarkan, untuk lignit Rumania. Dalam hal kinetika pengeringannya, lignit Rumania (Gambar 13) dapat dianggap sebagai jenis antara yang mengering lebih cepat dibandingkan dengan lignit Yunani dan lebih lambat jika dibandingkan dengan lignit Polandia. Sampel lignit Rumania menunjukkan kadar air awal terendah dari semua sampel yang diuji. Dalam hal konsumsi energi spesifik, lignit Rumania menunjukkan perilaku yang mirip dengan lignit Yunani sehubungan dengan waktu ketika peningkatan tajam dimulai (Gambar 14). Kinetika pengeringan, dalam instalasi torbed dan total konsumsi energi per kg air yang dihilangkan, untuk lignit Australia disajikan dalamGambar 15DanGambar 16.
Gambar 13.Kinetika pengeringan dalam instalasi torbed untuk lignit Rumania.
Gambar 14.Konsumsi energi per kg air yang dihilangkan selama pengeringan lignit Rumania di instalasi torbed.
Gambar 15.Kinetika pengeringan dalam instalasi torbed untuk lignit Australia.
Gambar 16.Konsumsi energi per kg air yang dihilangkan selama pengeringan lignit Australia di instalasi torbed.
Data yang disajikan dalamGambar 17memberikan indikasi waktu tinggal yang diperlukan untuk mencapai kadar air 20%, kecuali lignit Australia. Dalam kasus tersebut, waktu pengeringan yang diperlukan untuk memperoleh kadar air akhir 35% ditunjukkan. Lignite Australia biasanya memerlukan waktu tinggal yang jauh lebih lama dibandingkan dengan sampel lainnya.
Gambar 17.Waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk mencapai kadar air akhir untuk lignit yang diuji dari berbagai asal dalam instalasi torbed.
Gambar 18merangkum konsumsi energi rata-rata yang dibutuhkan untuk mencapai kadar air 20% untuk jenis lignit yang diuji dalam instalasi torbed (dengan pengecualian untuk lignit Australia, yang energi untuk mengeringkan hingga 35% untuk kadar air diberikan). Data yang disajikan dalamGambar 18memberikan sedikit wawasan yang dapat membantu dalam optimalisasi proses pengeringan untuk pengering lignit berdasarkan desain alas toroidal. Ini menunjukkan konsumsi energi total rata-rata per kg air yang dikeluarkan selama proses pengeringan. Rata-rata diambil, karena konsumsi energi oleh seluruh proses menarik dari sudut pandang praktis. Lignit Australia tidak seperti lignit lain yang diuji, dengan kadar air awalnya mendekati 65% dan kadar abu yang sangat rendah, sedikit lebih rendah dari 2% (lihatTabel 1). Lignit ini terbukti paling sulit dikeringkan (lihatGambar 15) dan memerlukan waktu terlama untuk mencapai kadar air akhir yang sebanding dengan kadar air yang dicapai oleh lignit lainnya. Secara keseluruhan, kadar air akhir (sesuai dengan nilai kadar air kesetimbangan pada suhu udara pengering) untuk setiap suhu pengeringan adalah yang tertinggi dalam kasus lignit Australia.
Gambar 18.Konsumsi energi rata-rata yang diperlukan untuk mencapai kadar air sebesar 20% untuk jenis lignit yang diuji dalam instalasi torbed (* konsumsi energi untuk lignit Australia diberikan untuk kadar air akhir sebesar 35%, karena kadar air awal yang relatif tinggi).
4. Diskusi
Pengeringan lignit, dalam pengering toroidal bed, diikuti oleh pengurangan ukuran partikel individual, yang mengakibatkan perubahan distribusi ukuran yang signifikan. Jelas, melihatGambar 4, bahwa sejumlah partikel yang lebih halus diproduksi selama proses pengeringan. Hasil yang diperoleh oleh Stokie et al. untuk jenis lignit yang sama sedikit berbeda, yaitu, atriisi jauh lebih rendah (Gambar 5). Di dalam fluidized bed, menurut Stokie et al. [19], pengaruh skala tersebut signifikan, karena percobaan dengan sampel 10 g tidak menghasilkan pengurangan, sedangkan percobaan dengan sampel 3 kg menunjukkan adanya perbedaan antara d50 sampel lignit basah dan kering (Gambar 5). Karena ukuran sampel yang digunakan untuk penelitian ini serupa (2,5 kg), dapat dinyatakan bahwa efek atriisi selama pengeringan di lapisan toroidal jauh lebih tinggi, dibandingkan dengan lapisan terfluidisasi biasa. Hal ini dapat digunakan sebagai konfirmasi tingkat turbulensi yang lebih tinggi yang terjadi di lapisan toroidal.
Melihat contoh efek pengeringan lignit Yunani dan Australia (Gambar 6DanGambar 7, masing-masing) relatif mudah untuk mengamati bahwa partikel halus umumnya menunjukkan kadar air yang relatif lebih tinggi setelah pengeringan di lapisan toroidal. Tampaknya masuk akal untuk berasumsi bahwa hal ini disebabkan oleh masuknya partikel halus keluar dari lapisan toroidal, ketika kepadatan partikel berkurang dengan pengeringan, sehingga menurunkan kecepatan terminal partikel tertentu. Perbedaan tertinggi diperoleh untuk lignit Australia, yang juga memiliki kadar abu yang jauh lebih rendah, dibandingkan dengan jenis lignit lainnya. Tampaknya masuk akal untuk menganggap bahwa kadar abu yang rendah sesuai dengan kepadatan partikel yang sebenarnya lebih rendah. Masuknya yang diamati mengurangi waktu tinggal partikel, yang menghambat pengeringan partikel halus. Jelas suhu yang cukup rendah dari zat pengering di lapisan toroidal, berkurang karena penguapan, menurunkan kecepatannya cukup untuk meminimalkan hilangnya partikel halus basah, yang ditunjukkan dengan jelas padaGambar 7.
Dalam beberapa kasus (Gambar 7) partikel lignit Australia dengan diameter yang relatif dekat dengan ukuran atas juga menunjukkan kadar air di atas rata-rata untuk seluruh sampel. Di sisi lain, hal ini disebabkan oleh waktu pengeringan yang tidak mencukupi, yang merupakan konsekuensi dari kadar air awal lignit yang sangat tinggi. Dalam kasus partikel kasar, waktu tinggal yang lebih lama diperlukan untuk mencapai kadar air yang mirip dengan partikel berukuran rata-rata.
Faktor lain yang berperan penting dalam perubahan distribusi ukuran partikel sampel kering adalah penyusutan partikel selama proses pengeringan—seperti yang telah digambarkan dalamGambar 4Perilaku tersebut dapat menyebabkan partikel yang lebih besar menyusut, sehingga meningkatkan total bagian partikel halus ketika distribusi ukuran kumulatif dipertimbangkan. Di sisi lain, cukup masuk akal untuk mengharapkan penyusutan partikel untuk mengimbangi efek yang disebutkan sebelumnya dari masuknya partikel halus secara prematur, karena peningkatan kepadatan untuk massa kering partikel yang sama, yang disebabkan oleh penurunan volume partikel.
Retakan struktur terlihat jelas pada gambar SEM dengan perbesaran lebih tinggi (×1500). Retakan ini tidak muncul saat sampel yang sama dikeringkan dalam tungku peredam laboratorium (di atas nampan). Oleh karena itu, tampaknya masuk akal untuk menarik kesimpulan bahwa retakan tersebut tidak disebabkan oleh penguapan air itu sendiri, melainkan oleh prinsip kerja lapisan tersebut. Dengan demikian, atrisi dan hancurnya partikel dapat dianggap sebagai salah satu faktor yang memengaruhi perubahan distribusi ukuran partikel lignit kering. Karena melemahnya struktur partikel kering tersebut di atas, dapat diharapkan secara wajar bahwa kemampuan gerinda lignit kering pasti akan meningkat dibandingkan dengan bahan baku basah yang sesuai. Selain itu, tingkat perubahan antara lignit dengan asal yang berbeda sangat bervariasi untuk kondisi pengeringan yang sama (Gambar 4), yang menyiratkan beberapa perbedaan struktural antara semua jenis lignit yang berbeda dalam lingkup studi ini. Namun, efek negatif tidak boleh diabaikan, karena produksi sejumlah besar fines dapat membawa campuran bahan pengering dan lignit kering dalam batas konsentrasi bahan peledak, yang dikombinasikan dengan gesekan tinggi dapat menyebabkan pelepasan muatan statis dan ledakan. Oleh karena itu, sebagian besar perhatian perancang harus diarahkan ke pentanahan bagian-bagian dalam pengering dan saluran yang bersentuhan dengan lapisan material yang terbawa oleh bahan pengering. Selain itu, beban padat (proporsi aliran udara volumetrik dan laju aliran massa bahan baku) harus dipertimbangkan dengan hati-hati untuk mencapai konsentrasi fines di bawah batas ledakan bawah (LEL) dari bahan baku tertentu.
Energi spesifik yang dikonsumsi untuk menghilangkan satu kilogram air, digambarkan dalamGambar 10, terdiri dari panas yang dibutuhkan untuk memanaskan zat pengering (udara) dari suhu sekitar ke suhu pengeringan dan listrik yang dikonsumsi oleh blower. Yang terakhir berubah sedikit karena penurunan tekanan melalui alas toroidal, yang disebabkan oleh massa yang berkurang, karena pengeringan bertahap. Namun, perubahan utama energi pengeringan spesifik disebabkan oleh fakta bahwa masukan energi termal udara yang sama dikonsumsi oleh sejumlah kecil uap air yang dikeluarkan dari bahan—yaitu, kehilangan massa karena pengeluaran uap air secara bertahap lebih kecil (dm/dt yang lebih kecil). Informasi serupa dapat diperoleh dariGambar 3, di mana kelembaban relatif bahan pengering pada saluran keluar pengering menunjukkan nilai maksimum yang jelas dan mulai menurun melewati titik tersebut.
Total energi spesifik untuk pengeringan dapat jauh lebih rendah dalam kasus pemulihan panas dari udara keluar, terutama untuk masukan suhu udara yang lebih tinggi. Pengamatan serupa untuk semua sampel lignit yang diuji. Meskipun demikian, hasilnya sendiri berbeda, meskipun memiliki pola yang sama. Perbedaan ini menunjukkan perbedaan struktural antara lignit dengan asal yang berbeda.
Salah satu fenomena menarik adalah konsumsi energi yang lebih tinggi untuk pengeringan lignit Rumania pada suhu 35 °C dan 50 °C. Hal ini dapat dijelaskan oleh resistansi lapisan yang relatif tinggi dibandingkan dengan lignit lainnya. Selain itu, perubahan dalam distribusi ukuran partikel antara lignit Rumania yang basah dan kering adalah salah satu yang terendah di antara semua lignit (lihatGambar 4). Hal ini mungkin menunjukkan bahwa atriisi menjadi lebih signifikan hanya setelah pengeringan pada suhu lebih tinggi dari 50 °C. Membandingkannya dengan konsumsi energi untuk pengeringan lignit Yunani (Gambar 12) dapat disimpulkan bahwa ambang batas atriisi lebih tinggi pada kasus lignit Rumania (Gambar 4). Dalam kasus lignit Yunani, hanya pengujian yang dilakukan pada suhu 35 °C yang menghasilkan konsumsi energi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan pengeringan lignit yang sama pada suhu yang lebih tinggi. Dalam kasus kedua jenis lignit, perbedaan struktural tampaknya menjadi satu-satunya penjelasan yang masuk akal untuk perilaku ini. Selain itu, perilaku seperti itu tidak diamati selama uji coba yang dilakukan dengan lignit Polandia. Indikator umum dari kesamaan struktural mungkin adalah kadar abu karena kadar abu untuk lignit Yunani dan Rumania serupa (sekitar 40%), yang berbeda dengan lignit Polandia (kadar abu untuk keduanya sekitar 20%).
Pemilihan parameter pengeringan optimum yang tepat harus dipilih untuk setiap jenis lignit secara individual, karena sifat-sifatnya yang unik, yang ditentukan oleh strukturnya. Selain itu, estimasi pertama parameter pengeringan juga sangat penting dalam hal ukuran pengering yang tepat yang harus memenuhi harapan yang diperlukan dalam hal kapasitasnya dan kualitas produk, yang ditentukan oleh kadar air yang dibutuhkan dari lignit kering. Ringkasan data disajikan dalamGambar 17DanGambar 18Hasil yang diperoleh dengan jelas menunjukkan bahwa perubahan waktu tinggal yang diperlukan kehilangan signifikansi untuk suhu pengeringan yang lebih tinggi dari 60 °C, yang menyiratkan bahwa suhu pengeringan yang lebih tinggi tidak akan memungkinkan keuntungan signifikan dalam hal perampingan peralatan pengeringan. Data tersebut juga dapat digunakan untuk optimalisasi unit yang ada, dengan asumsi bahwa prosedur pengujian yang sama akan diterapkan pada lignit tertentu. Data yang disajikan juga dapat membantu dalam mengelola ekspektasi mengenai kadar air yang dapat dicapai dalam praktik untuk masing-masing lignit secara individual. Rangkaian pengujian yang dilakukan memungkinkan kami untuk menentukan bahwa untuk sebagian besar lignit, kadar air yang layak yang dapat dicapai setelah pengeringan adalah 20%. Satu-satunya pengecualian adalah lignit dari Australia, dalam hal ini kadar air yang layak setelah pengeringan dinilai sebesar 35%. Lignit dari Sieniawa dipilih sebagai sampel representatif keseluruhan untuk lignit Polandia.
Kandungan air awal yang tinggi dan struktur fisik lignit Australia menimbulkan kesulitan praktis, karena gumpalan material lapisan menempel pada dinding dan jatuh kembali ke lapisan karena pengikisan, yang mendistorsi pengukuran konsumsi energi spesifik (lihatGambar 16). Gumpalan-gumpalan yang menempel pada dinding pengering pada suatu titik jatuh, mungkin karena pengikisan, yang disebabkan oleh lapisan toroidal. Meskipun demikian, dapat dinyatakan bahwa konsumsi energi spesifik untuk pengeringan lignit Australia jauh lebih tinggi daripada semua jenis lignit lainnya untuk kadar air akhir sekitar 10%.
Secara keseluruhan semua lignit, kecuali lignit Australia, menunjukkan waktu tinggal yang dibutuhkan serupa, yang menunjukkan bahwa ukuran pengering yang dibutuhkan tidak akan berbeda secara signifikan dalam kasus ini. Untuk kasus pengeringan lignit Polandia pada suhu 35 °C, waktu yang dibutuhkan juga berbeda secara signifikan, dibandingkan dengan lignit Rumania dan Yunani. Untuk lignit Polandia, waktu pengeringan lignit pada suhu 35 °C adalah 73 menit dengan kadar air akhir mencapai 12,9%. Pengeringan pada suhu 70 °C dan 80 °C menghasilkan waktu pengeringan yang jauh lebih singkat (sekitar 28 menit) dan memungkinkan untuk mencapai tingkat pengeringan yang lebih baik—mencapai kadar air akhir di bawah 8%.
MelihatGambar 18menjelaskan bahwa untuk semua lignit, kecuali yang Australia, suhu pengeringan 60 °C adalah yang paling bermanfaat, dari perspektif optimalisasi energi, karena memungkinkan seseorang untuk meminimalkan konsumsi energi. Suhu pengeringan optimum untuk lignit Australia jelas 50 °C. Tampaknya penting untuk dicatat bahwa konsumsi energi spesifik untuk lignit Rumania masih sedikit menurun untuk suhu pengeringan lebih tinggi dari 60 °C. Namun, signifikansinya dapat diabaikan, oleh karena itu suhu pengeringan serendah mungkin disarankan dalam kasus tersebut. Alasan untuk itu tidak akan terhubung langsung ke pengering itu sendiri, melainkan ke sumber panas. Dengan asumsi bahwa pengeringan akan terjadi di sumber lignit, di mana pembangkit listrik juga berada, salah satu sumber panas yang mungkin untuk udara yang dipanaskan adalah gas buang setelah pemanas awal udara. Oleh karena itu, suhu udara pengeringan yang lebih rendah akan memungkinkan Δ yang lebih tinggiTuntuk penukar kalor yang memanaskan udara pengering. Dengan demikian, permukaan pertukaran kalor yang lebih kecil akan dibutuhkan, yang berarti biaya yang lebih rendah untuk perangkat tersebut. Selain itu, jika suhu di bawah titik embun gas buang dapat dicapai, penukar kalor kondensasi akan memungkinkan pemulihan kalor tambahan dari gas buang.
Salah satu parameter terpenting adalah konsumsi energi per kg kadar air yang dikeluarkan dari material. Konsumsi energi sangat penting dalam hal keekonomisan proses pengeringan. Nilainya akan bergantung pada ketersediaan panas untuk pengeringan dan kemungkinan penggunaan panas buangan. Waktu tinggal juga penting, karena menentukan ukuran peralatan, yang pada gilirannya memiliki pengaruh besar pada total biaya pengering.
Tampaknya tidak ada aturan praktis mengenai jenis pengering terbaik yang dapat dipilih untuk semua jenis lignit. Dalam pemilihan jenis pengering yang paling sesuai dan pemilihan parameter proses optimum berikutnya, beberapa faktor harus diperhitungkan. Dalam hal pengeringan di lapisan toroidal, salah satu faktor yang menentukan parameter proses optimum adalah distribusi ukuran partikel bahan baku. Kekhawatiran berlaku baik dari sudut pandang kinerja maupun kesehatan & keselamatan. Salah satu aspek utama adalah laju alir zat pengering dan rasio zat pengering terhadap jumlah padatan kering. Pengeringan dengan laju alir volumetrik zat pengering yang terlalu rendah akan menentukan waktu tinggal yang relatif tinggi yang dibutuhkan, yang dapat mengakibatkan belanja modal yang lebih tinggi karena pengering yang lebih besar. Di sisi lain, laju alir volumetrik zat pengering yang terlalu tinggi dapat menyebabkan pengeringan yang tidak seragam karena masuknya partikel halus keluar dari lapisan sebelum waktunya. Selain itu, karena sifat lapisan toroidal, peningkatan gesekan dapat meningkatkan pembentukan partikel halus, sehingga memperkuat proses. Selain itu, pembentukan partikel halus tambahan berpotensi menimbulkan masalah keselamatan, jika partikel halus yang dihasilkan cukup banyak untuk memperoleh atmosfer yang mudah meledak, terutama jika mempertimbangkan gesekan yang berpotensi menimbulkan pelepasan muatan statis (sumber penyulutan). Untungnya, dalam kasus ini uap air, yang terbawa oleh udara pengering, merupakan penghambat alami. Namun, aspek ini harus dipertimbangkan untuk masing-masing kasus secara individual, karena lignit yang berbeda menunjukkan perilaku yang berbeda dalam hal pembentukan partikel halus, selama pengeringan. Pembumian perangkat yang tepat harus diterapkan dalam kasus apa pun sebagai tindakan pencegahan terhadap pelepasan muatan statis. Selain itu, pemilihan mesin penggilingan yang tepat yang menghasilkan distribusi ukuran yang lebih baik dari bahan baku yang diproses juga dapat meningkatkan aspek keselamatan. Suhu merupakan parameter penting baik karena pengaruhnya terhadap proses pengeringan maupun pengaruhnya terhadap laju aliran zat pengering, karena suhu mengubah kepadatan zat pengering dan juga berdampak pada resistensi hidrolik terhadap alas itu sendiri. Suhu yang terlalu rendah akan meningkatkan waktu tinggal dan suhu yang terlalu tinggi juga dapat memperkuat pengeringan partikel dengan ukuran yang berbeda secara tidak merata.
Di sisi lain, suhu tinggi dan laju aliran udara pengering yang tinggi meningkatkan keretakan partikel, yang dapat bermanfaat dalam hal kemampuan menggiling lignit kering. Dari perspektif efisiensi energi, tampaknya bermanfaat untuk memaksimalkan perbedaan antara kelembaban relatif zat pengering di saluran keluar dan saluran masuk ke pengering. Ini dapat memberikan beberapa manfaat terkait keselamatan tambahan yang disebutkan di atas (uap air memiliki sifat inert). Selain itu, kelembaban relatif setinggi mungkin tampaknya bermanfaat dalam kasus ketika panas laten harus setidaknya sebagian dipulihkan dalam penukar panas, setelah pengering. Jika pengering yang dirancang akan ditempatkan di pembangkit listrik, suhu pengeringan serendah mungkin juga akan meningkatkan pemulihan panas laten dari gas buang, dengan memungkinkan penggunaan panas berkualitas rendah. Hal yang sama berlaku untuk pemulihan panas dari air pendingin kondensor. Namun, dalam kasus ini suhu zat pengering harus cukup rendah untuk memungkinkan pertukaran panas, antara zat pengering yang diambil dari lingkungan dan air pendingin keluar dari kondensor. Dalam kedua kasus, yang perlu diperbandingkan adalah ukuran penukar panas, ukuran pengering itu sendiri, dan konsumsi listrik untuk alat bantu, seperti blower.
Secara khusus, dari sudut pandang bahan baku, tampaknya penting untuk dicatat bahwa perbedaan antara sifat-sifat berbagai jenis lignit dan hasil yang berbeda dari uji pengeringan menyiratkan perbedaan struktural antara spesies yang diuji. Selain itu, tampaknya kadar abu mungkin merupakan indikator yang berharga tentang kesamaan antara dua jenis lignit yang berbeda dan perilakunya selama pengeringan.
Pengeringan menggunakan udara pada kisaran suhu yang lebih rendah membuktikan bahwa waktu tinggal yang jauh lebih lama akan dibutuhkan untuk mencapai kadar air yang diinginkan. Ini akan menyiratkan pengering yang lebih besar untuk mencapai kapasitas yang sama. Namun, energi spesifik yang dibutuhkan untuk menghilangkan 1 kg air merupakan subjek peningkatan yang signifikan pada kisaran suhu pengeringan yang tinggi. Secara umum, penelitian membuktikan kelayakan menggunakan panas limbah berkualitas rendah. Meskipun demikian, perlunya pendekatan individual untuk setiap jenis lignit tidak dapat diabaikan dan optimalisasi suhu agen pengering harus dilakukan berdasarkan kasus per kasus. Sebagian besar jenis lignit memungkinkan kemungkinan untuk mencapai kadar air akhir sebesar 20%, dengan pengecualian lignit Australia, yang kadar airnya sebesar 35% tampaknya merupakan nilai target yang lebih baik, di mana pengeringan di lapisan toroidal dipertimbangkan. Dalam kasus jenis lignit ini, menggunakan prinsip pengeringan yang berbeda, selain lapisan toroidal mungkin merupakan pilihan yang lebih baik.
Suhu yang lebih tinggi tentu akan bermanfaat dalam hal waktu tinggal yang dibutuhkan dan tampaknya hal itu dapat dicapai, dengan titik awal dekomposisi termal menjadi satu-satunya batasan. Di sisi lain, suhu yang lebih tinggi akan membatasi pilihan untuk menggunakan panas dari saluran keluar gas buang boiler, sehingga berdampak buruk pada efisiensi seluruh sistem sejauh integrasi dengan pembangkit listrik berbahan bakar lignit dipertimbangkan.
5. Kesimpulan
Studi yang dilakukan telah membuktikan secara meyakinkan kela
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
