Penggunaan Oksigen Pada Electric Arc Furnace (3)

Bagian ketiga dari tulisan ini meliputi kegunaan ketiga oksigen di EAF, yaitu post combustion.

Post combustion

• Dalam energy balance pada modern EAF, sebanyak lebih dari 40% energy losses yaitu ke slag enthalpy, hilang ke cooling system furnace, radiasi, dan yang terpenting: energy losses oleh off-gas.
• Kehilangan energy pada off-gas ini terbagi jadi 2 kategori yaitu sensible heat dan potential energy.
• Sensible heat adalah komponen fisik (misal: temperature, dll) di dalam energy off-gas. Energi ini dimanfaatkan dengan scrap preheating.
• Potensial energy pada uap, adalah penting untuk membakar CO dan H₂ di dalam furnace dan ditransfer hasil panasnya ke baja cair
• Tahap secondary combustion dari CO ke CO₂ pada fasa gas di dalam furnace ini disebut post combustion. Selain itu juga oksidasi proporsional H₂ menjadi H₂O
• Untuk menggambarkan komposisi off gas terkait dengan pencapaian post combustion, diperoleh dari “post combustion ratio” (PCR) dengan persamaan berikut:

PCR = (p_CO2 + p_H2O) / (p_CO + p_CO2 + p_H2 + p_H2O)

• Dengan asumsi reaksi utama pada post combustion pada EAF adalah pembentukan CO2 oleh reaksi antara oksigen dan CO di atmosfer furnace, post combustion ration, ditulis sebagai:

PCR = %CO₂ / (%CO + %CO₂)

• Reaksi post combustion adalah:

CO + 0.5 O₂ --> CO₂

• Selain meningkatkan PCR, yang juga penting adalah memastikan heat transfer ke baja cair atau scrap secara efektif (HTE).
• Pertimbangan praktis dan teknis terkait dan efek pembatasan PCR dan HTE adalah:
• CO cenderung bereaksi dengan NO pada temperature tinggi
• Jika level CO di furnace dikurangi hingga di bawah 5%, akan sulit menyelesaikan pembakaran CO pada offgas system.
• CO₂ mempunyai kapasitas panas lebih besar dari CO sehingga pada temperature offgas yang sama, CO₂ akan membuang heat per Nm³ yang lebih besar
• Dengan tingginya input oksigen, oksidasi slag akan meningkat. Untuk meminimalisir slag reduction oleh carbon atau CO.
• Viskositas slag (terkait foamability) menjadi rendah dengan meningkatnya temperature.
• Post combustion pada EAF mengurangi heatload di system offgas tetapi meningkatkan heatload di furnace shell.
• Ada dua jenis teknik yang dikembangkan untuk post combustion pada EAF, yaitu “foamy slag” dan “free space”.
• “Foamy slag” dilakukan dengan menyemburkan oksigen di bagian bawah furnace di daerah dimana CO dihasilkan dan di dekat slag.
• “free space” dilakukan dengan menyemburkan oksigen di bagian atas furnace dan panas diperoleh dari transfer melalui scrap.
• Masih menjadi perdebatan apakah “foamy slag” atau “free space” yang menjadi metode terbaik. Namun referensi cenderung menulis foamy slag sebagai metode yang lebih baik terkait dengan hasilnya. Namun post combustion pada slag adalah proses yang rumit dan sulit untuk dikontrol.