Nos últimos posts desta série tratamos os programas de condicionamento interno à base de fosfato, apresentando as principais características dos programas Fosfato Coordenado, Congruente, Equilíbrio e Continuum. Esses quatro programas têm como característica em comum o fato de acrescentarem sólidos suspensos à água de caldeira e a necessidade de remoção destes pela purga. A partir deste post, trataremos do AVT, All Volatile Treatment, um tratamento que não acrescenta sólidos em nenhuma etapa.
Seguindo com o desenvolvimento tecnológico das caldeiras, chegamos a uma faixa de pressão na qual atingimos a condição supercrítica, 22,06 MPa / 221 bar e 374 °C, na qual não há distinção entre líquido e vapor.
A principal vantagem é a maior eficiência térmica. Trabalhando com pressões e temperaturas mais elevadas, a caldeira consegue extrair mais trabalho do combustível e reduzir o consumo específico e as emissões de CO₂ por MWh. Por outro lado, a qualidade da água precisa ser muito rigorosa porque não existe o mesmo mecanismo de purga/concentração típico de uma caldeira subcrítica com tambor.
Nestas condições, os programas à base de fosfato atingem seu limite. Sem purgas, os sólidos suspensos se acumulariam e seguiriam integralmente para as seções de mais alta temperatura da caldeira e para a turbina, com formação de depósito em superfícies críticas de transferência de calor e de dano às palhetas. Nesse cenário, fosfato não é apenas uma escolha inadequada. É incompatível com a arquitetura do ciclo.
O AVT, por usar exclusivamente substâncias 100% voláteis, não está sujeito a este limite. O controle de pH é feito com amônia ou aminas neutralizantes, que seguem junto com o vapor sem deixar resíduos sólidos na fase líquida remanescente.
Como nenhum sólido é introduzido no sistema, o controle de concentração por purga contínua deixa de ser uma condição necessária. É essa característica que torna o AVT compatível tanto com ciclos sem tambor quanto com ciclos convencionais, e é o que explica sua adoção também em algumas caldeiras subcríticas com tambor. Entretanto, o uso em caldeiras subcríticas traz algumas preocupações, que serão tratadas nos próximos posts.
O AVT foi consolidado como prática de referência pelo EPRI e pela ASME junto com a expansão das unidades supercríticas na geração termelétrica a partir da segunda metade do século XX. Nessas plantas, a ausência de tambor não era uma opção de projeto, era uma característica inerente à tecnologia do gerador de vapor. Isso transformou o desenvolvimento de um tratamento à base de substâncias voláteis em uma necessidade de engenharia, não em uma preferência de operação.
O AVT se divide em duas variantes: AVT(R), redutor, e AVT(O), oxidante. A diferença fundamental entre AVT(R) e AVT(O) é o potencial redox do circuito, ou seja, se a química da água é mantida em condição redutora ou oxidante.
No AVT(R), procura-se manter o circuito com praticamente nenhum oxigênio dissolvido, utilizando um agente redutor. É utilizado quando existem ligas de cobre no sistema de água de alimentação. A razão é que condições oxidantes podem favorecer a oxidação/corrosão de determinados componentes de cobre.
No AVT(O), não se adiciona um agente redutor para eliminar o oxigênio. Pelo contrário, trabalha-se com uma pequena concentração controlada de oxigênio dissolvido. É utilizado em sistemas totalmente com metalurgia de ferro. O objetivo não é "corroer" o aço, mas justamente permitir a formação de uma camada muito fina e aderente de óxido, principalmente sobre superfícies de aço carbono. Essa camada funciona como uma barreira protetora. Um dos grandes benefícios é a redução da FAC (Flow-Accelerated Corrosion).
O AVT não é uma evolução do fosfato, nem um substituto universal para ele. É uma resposta a uma restrição de projeto que o tratamento à base de sólidos simplesmente não consegue atender. Onde há tambor e purga contínua, o fosfato segue sendo uma opção sólida, com décadas de histórico documentado, como discutido nos posts anteriores desta série. Onde essas condições não existem, o AVT é o caminho tecnicamente viável.
Nos próximos posts vamos detalhar o AVT(R) e o AVT(O), os critérios objetivos para a escolha entre eles, o controle de pH com amônia e aminas neutralizantes, os agentes redutores disponíveis no mercado.
Sua planta opera em ciclo once-through ou supercrítico e você tem dúvidas sobre qual variante de AVT se aplica ao seu caso? Fale conosco para uma avaliação técnica.