Proses pemulihan boiler secara efisien menangkap bahan kimia anorganik dan organik dalam cairan laju reduksi yang tinggi. Tungku juga membuang semua bahan organik dalam cairan hitam. Ini berarti pembakaran yang stabil dan sempurna. Pengurangan (penghilangan oksigen) dan pembakaran (reaksi dengan oksigen) adalah reaksi yang berlawanan. Sulit untuk mencapai keduanya pada unit operasi yang sama, tungku.
Persyaratan tungku lainnya bahkan lebih kompleks. Boiler pemulihan harus memiliki efisiensi kalor yang tinggi. Itu harus menghasilkan abu pengotoran rendah. Proses dalam recovery boiler seharusnya ramah lingkungan dan menghasilkan tingkat emisi berbahaya yang rendah. Terlepas dari kesuksesan, mengoptimalkan proses kimia boiler pemulihan sulit. Prosesnya kompleks dan ada beberapa aliran ke dan dari recovery boiler.
Ada banyak reaksi simultan yang terjadi di tungku bagian bawah. Pertama ada proses pembakaran cairan hitam. Pengeringan terjadi ketika air diuapkan, Devolatilisasi terjadi ketika ukuran tetesan meningkat dan gas yang dihasilkan di dalam tetesan dilepaskan. Akhirnya arang pembakaran muncul ketika karbon dibakar. Di bagian bawah tungku ada arang reaksi ranjang yang sebagian besar terdiri dari garam anorganik, terutama reaksi leleh. Di tungku bagian atas terjadi pembakaran volatil. Hampir semua reaksi pembakaran lainnya disimpulkan. Sodium sulfat dan pembentukan asap karbonat dengan reaksi aerosol lainnya terjadi. Ada banyak sekali reaksi kimia yang terjadi di recovery boiler. Cara terbaik untuk mempelajarinya adalah dengan melihatnya komponen demi komponen satu persatu.
Peleburan/Smelt
Peleburan adalah produk dari reaksi anorganik dalam tungku pemulihan. Pada saat yang sama karbon dikonsumsi oleh sisa lelehan anorganik. Anorganik mengalir keluar dari tungku melalui smelt spouts. Kandungan peleburan per unit area tungku menjadi sekitar 250 kg/m^2 untuk sebuah menuang unit CE dan sekitar 140 kg/m^2 untuk unit B&W. Waktu tinggal yang ditemukan adalah 44 dan 25 menit masing-masing.
Suhu peleburan sekitar 100 C lebih tinggi dari suhu deformasi awal. Pada padatan boiler yang lebih tua suhu peleburannya adalah 750 – 810 C. Di boiler modern dengan kandungan tinggi padatan kering suhu peleburannya adalah 800 – 850 C. Aliran peleburan biasanya sesuai dari 0,400 hingga 0,480 kg per kilogram aliran padatan kering cairan hitam yang masuk.
Reduksi dan Sulfiditas
Sifat utama proses peleburan adalah reduksi. Reduksi adalah perbandingan molar Na2S dengan Na2SO4,
Reduksi = Na2S/(Na2S+Na2SO4)
Semakin tinggi reduksi, semakin rendah jumlah natrium yang tidak dapat digunakan. Pengurangan laju reduksi 95 … 98 % tidak biasa pada boiler pemulihan yang dioperasikan dengan baik. Biasanya pengurangan efisiensi meningkat dengan meningkatnya suhu lapisan arang. Dari kesetimbangan termodinamika dapat dicatat bahwa harus ada sangat sedikit natrium oksida dan tiosulfat.
Sulfiditas adalah rasio molar natrium sulfida terhadap kandungan alkali total.
Sulfiditas = Stot/(Na2+K2)
Persamaan ini banyak digunakan karena kemudahan mengukur Sulfiditas tergantung pada cairan sirkulasi pembangkit. Sulfiditas yang terlalu tinggi menyebabkan masalah pengoperasian untuk boiler pemulihan. Peningkatan sulfiditas dapat meningkatkan emisi SO2 dan TRS.
Seringkali analisis laju reduksi pembangkit dilakukan untuk cairan hijau. Alkali dalam cairan hijau biasanya akan menghasilkan nilai yang lebih rendah daripada yang diukur dalam smelt. Biasanya dalam penggilingan modern, reduksi cairan hijau adalah 2 – 3 unit persen lebih rendah dari pada peleburan/smelt.
Sodium
Natrium/Sodium dilepaskan selama pembakaran cairan hitam dan reaksi unggun arang melalui penguapan dan pengurangan natrium karbonat. Pelepasan natrium meningkat selaras dengan fungsi suhu. Pada awal pembakaran sebagian besar natrium terhubung ke bagian cairan organik hitam. Pada akhir pelepasan volatil, hampir semuanya terikat secara anorganik.
Pelepasan natrium dalam boiler pemulihan Kraft meningkat dengan meningkatnya suhu tungku yang lebih rendah. Diasumsikan bahwa dalam boiler industri semua debu ESP berasal dari reaksi dengan natrium yang menguap. Selain itu jumlah natrium yang dilepaskan sebagai fungsi karbonat dalam debu ESP tampaknya meningkat. Peningkatan karbonat menunjukkan peningkatan suhu tungku yang lebih rendah. Kandungan natrium dalam cairan hitam sekitar 20 w-%. Ini berarti pelepasan natrium dalam pemulihan tungku adalah sekitar 10% dari natrium dalam cairan hitam.
Reaksi yang banyak dipelajari yang melibatkan natrium adalah pembentukan hidroksida, reaksi reduksi, dan sulfat pembentukan dengan hidroksida, pembentukan sulfat dengan klorida, pembentukan sulfat dengan karbonat dan pembentukan karbonat.