Scop și domeniu
Configurațiile DRI–EAF permit reducerea intensității de carbon în oțelărie prin două pârghii complementare: înlocuirea progresivă a gazului natural cu hidrogen la reducerea directă a minereului și captarea CO₂ din punctele cheie ale instalației. Documentul propune un cadru operațional reproductibil, cu ipoteze explicite și trasabilitate a datelor, astfel încât deciziile de investiții să poată fi auditate tehnic și aliniate cu practicile MRV și raportările climatice corporative.
Arhitecturi de referință DRI–EAF
- DRI pe gaz natural + CCUS: captare pe gazele de ardere ale reformării (SMR/ATR) și/sau pe top gas din reactorul DRI după curățare și compresie; EAF are contribuție redusă la CO₂, dar utilă pentru recuperare de energie din off-gas.
- DRI pe amestec H₂/CH₄ (tranziție): înlocuire treptată a CH₄; captarea rămâne relevantă pe fluxurile care includ carbon (top gas, purge), cu oportunități de diminuare a sarcinii de captare pe măsură ce ponderea H₂ crește.
- DRI pe H₂ 100%: emisiile de proces scad semnificativ; punctele de captare se concentrează pe fluxuri reziduale (purjă, condiționări) și pe sectoarele auxiliare (compresie, utilități).
Puncte de captare și purificare CO₂
Proiectarea urmărește calitatea CO₂ cerută de operatorii de transport/stocare. Pretratarea include răcire, desprafuire, separare condens, control al compușilor reactivi (inclusiv NOₓ/SOₓ după necesar). Pentru top gas, se folosesc linii dedicate de spălare/absorbție urmate de uscare și măsurare debit/compoziție. Pentru gazele de ardere din reformare, soluțiile clasice de post-combustie pe amine, cu regenerare asistată termic și integrare energetică, oferă captare la scară mare.
Integrarea hidrogenului în DRI
Hidrogenul poate proveni din electroliză on-site sau din rețele locale dedicate. Strategia de penetrare (ex. 20→50→100%) se aliniază cu disponibilitatea H₂, constrângerile termice ale reactorului și compatibilitatea materialelor. Calitatea H₂ (umiditate, particule) influențează randamentul și întreținerea. Controlul temperaturii și al debitelor permite turndown fără instabilități, iar monitorizarea continuă susține trasabilitatea în MRV și evaluarea performanței.
Operare la sarcini parțiale și flexibilitate
Pentru a evita supradimensionarea compresiei, se folosesc trenuri modulare cu trepte by-pass și porniri secvențiale. Rezervoarele tampon și line packing ajută la netezirea vârfurilor. VFD-uri pe ventilatoare și pompe, împreună cu managementul inteligent al căldurii reziduale, reduc penalitățile energetice și mențin stabilitatea calității CO₂ livrat.
Transport & stocare: specificații
CO₂ condiționat este comprimat în trepte, cu răcire intermediară, până la regimul de fază densă. Specificațiile tipice vizează limite stricte de H₂O și alți contaminanți pentru a preveni formarea de faze nedorite și coroziune. Materialele conductelor/echipamentelor sunt alese pentru comportament robust la temperaturi scăzute; punctele de măsurare și sigiliile de lanț de custodie sunt definite contractual cu operatorul de transport/stocare.
MRV și trasabilitatea datelor
Frontierele de calcul separă clar reducerea din trecerea la H₂ de reducerea din captare. Sistemul MRV conține diagrame de măsurare pentru fluxurile cheie (gaz reformare, top gas, CO₂ exportat), reguli de calibrare, tratamentul datelor lipsă și proceduri pentru pornire/oprire. Raportarea urmărește evitarea dublei numărări și furnizează incertitudini combinate pe indicatorii principali.
KPI operaționali
- Rata de captare (%) pe campanii și pe puncte (reformare / top gas).
- Consum specific energie (kWh/t CO₂) defalcat pe absorbție/stripare/compresie.
- Pondere H₂ în reducere (%) și impactul asupra calității DRI.
- Disponibilitate tehnică (%) a captării și a trenurilor de compresie.
- Calitatea CO₂ la livrare (H₂O, O₂, impurități) în limitele hub-ului.
Compatibilități materiale și siguranță
Pe traseele de CO₂, controlul umidității și al temperaturii previne condiții favorabile coroziunii. Componentele expuse la H₂ respectă recomandările de selecție pentru a limita riscul de fragilizare; punctele de inspecție sunt incluse în programele RBI. Procedurile HSE acoperă izolări, permise și prevenirea căderii obiectelor la lucrări la înălțime.
Model de afaceri și contracte
Veniturile și costurile se structurează pe: servicii de transport și stocare (contracte pe termen lung), costuri nivelate ale CO₂ captat, economii din eficiențe energetice și potențiale mecanisme de sprijin. Alocarea riscurilor între producător, operatorul de transport și hub-ul geologic este detaliată prin clauze privind disponibilitatea, calitatea CO₂, volumele minime și flexibilitatea de operare.
Ipoteze și limite
Valorile și relațiile sunt orientative și dedicate înțelegerii conceptuale. Implementările reale depind de reglementări locale, configurația existentă a uzinei, accesul la hidrogen și acordurile cu operatorii de transport/stocare CO₂. Articolul are scop informativ și metodologic.