Context și obiectiv
Industria cimentului are un profil de emisii compus atât din emisii de proces (decarbonatarea calcarului în cuptor), cât și din emisii energetice. Captarea post-combustie permite recuperarea CO₂ din gazele arse fără reproiectarea fundamentală a cuptorului, folosind un lanț amine-absorbție / stripare-regenerare cu integrare de căldură pentru a limita penalitatea energetică. Obiectivul articolului este un cadru operațional reproductibil, cu ipoteze explicite, potrivit pentru audit tehnic voluntar și pentru raportare coerentă în EU ETS și pentru expunerea la CBAM.
Frontiere de calcul și puncte de transfer
Frontierele includ preîncălzitorul, cuptorul, răcitorul de clincher, tratarea gazelor arse și secțiunea de captare (absorbție, stripare, condiționare). Pentru trasabilitate:
- Transfer proprietate CO₂: la ieșirea din unitatea de condiționare, înainte de stația de comprimare comună sau la intrarea în rețea/hub; punctul este documentat contractual.
- Alocare energie/căldură: recuperarea din răcitorul de clincher și din gazele arse se repartizează între procesul principal și captare conform regulilor interne documentate.
- Fluxuri excluse: purjă amine, abateri de pornire/oprire marcate separat în MRV.
Flux tehnologic post-combustie
- Pre-tratare gaze: răcire, desprafuire, control SOₓ/NOₓ după cerințe locale.
- Absorbție pe amine: coloană ambalată; încărcare controlată pentru a atinge rata-țintă de captare.
- Stripare/regenerare: abur de joasă presiune alimentat din recuperare de căldură; management anti-degradare amine.
- Condiționare CO₂: uscare, filtrare, analiză compoziție.
- Compresie & transport: tren în trepte până la condițiile de fază densă, cu răcire inter-trepte.
Integrare energetică și flexibilitate
Recuperarea de căldură din gazele arse și din răcitorul de clincher alimentează parțial striparea, reducând aburul suplimentar necesar. Partea electrică (pompe, ventilatoare, compresoare) este dimensionată pentru turndown controlat, permițând operarea la sarcini parțiale ale cuptorului fără penalități disproporționate. Strategiile de load-shifting evită vârfurile de tarif și susțin costurile nivelate ale CO₂ captat.
Transport în fază densă: specificații și calitate
Pentru livrarea în rețele/hub-uri, CO₂ trebuie să respecte limite de H₂O, O₂, NOₓ/SOₓ, H₂S și hidrocarburi. Presiunea/temperatura sunt stabilite pentru a rămâne în domeniul fazei dense pe traseu, iar materialele conductei sunt selectate pentru a preveni fragilizarea la temperaturi scăzute. Măsurarea debitului/compoziției se face la ieșirea instalației și la punctul de transfer, cu lanț de custodie clar.
Aliniere la EU ETS și CBAM
Sistemul MRV al fabricii trebuie să trateze distinct emisiile de proces și pe cele energetice, să aplice factori de emisie și incertitudini trasabile, și să documenteze captarea, transportul și stocarea/utilizarea CO₂ cu evidența evitării dublei numărări. Pentru CBAM, trasabilitatea fluxului de CO₂ și claritatea frontierelor de calcul asigură coerența între raportările interne și cerințele vamale la import/export de produse derivate (ex. clincher).
Costuri nivelate ale CO₂ captat (LCOC)
LCOC este influențat de: consumul de energie pentru captare și compresie, regenerarea aminei, integrarea de căldură, factorii de disponibilitate, costuri cu reactivii, mentenanța compresoarelor și costurile de capital. Analiza de sensibilitate include:
- prețul energiei electrice/termice și structura tarifară;
- degradarea solvenților și ratele de purjă;
- curba de învățare și optimizări de operare în primele campanii;
- variații ale ratei de captare vs. penalitate energetică.
MRV și guvernanța datelor
Planul MRV conține diagrame de măsurare, cerințe de calibrare, tratamentul datelor lipsă, reguli de alocare între produse și protocoale de verificare. Jurnalele de operare marchează clar perioadele de pornire/oprire și deviațiile controlate, iar rapoartele includ incertitudini combinate pe fiecare flux cheie (gaze arse, CO₂ captat, CO₂ exportat).
Indicatori operaționali
- Rata de captare CO₂ (%): pe oră, cu valori țintă pe campanii.
- Consum specific de energie (kWh/t CO₂): împărțit pe secțiuni (absorbție, stripare, compresie).
- Disponibilitate tehnică (%): și timpi medii între opriri.
- Calitatea CO₂ pentru transport: conținut H₂O/impurități în limitele cerute de hub.
Riscuri și măsuri de control
Riscuri tipice: coroziune sub izolație (CUI) pe liniile de abur și CO₂ rece, spumare/degradare amine, îngheț la supape în treptele de compresie, derapaje de presiune la variații rapide ale sarcinii cuptorului. Contramăsuri: programe RBI, managementul inventarului de amine, inter-răcire controlată, supape de siguranță testate periodic, strategii de turndown și proceduri pentru tranziții.
Ipoteze și limite
Valorile și relațiile prezentate sunt orientative și dedicate înțelegerii conceptuale. Implementările reale depind de reglementări, integrarea existentă a fabricii, specificul combustibililor alternativi și acordurile cu operatorii de transport/stocare CO₂. Articolul are scop informativ și metodologic.