鋼鐵行業是實現碳中和的重要領域 觀察丨鋼鐵行業CCUS破局之路：邁向碳中和的關鍵變革

鋼鐵行業是實現碳中和的重要領域

 

鋼鐵是國民經濟的重要支柱產業，全球范圍內，鋼鐵行業的能源消耗占比達8%，碳排放量占全球碳排放總量的7%。在中國，鋼鐵行業碳排放量占我國碳排放總量的16%左右。從能源結構來看，傳統鋼鐵生產高度依賴煤炭、焦炭等化石能源，燃燒過程釋放大量二氧化碳，是碳排放“大戶”。從流程結構來看，我國鋼鐵生產一直以高爐—轉爐長流程煉鋼為主，近年來長流程煉鋼占比90%，遠高于廢鋼—電爐短流程煉鋼。

 

為了落實“雙碳”目標，近年來我國鋼鐵行業積極破局，中國鋼鐵工業協會在其發布的《中國鋼鐵工業“雙碳”愿景及技術路線圖》中提出了六大技術路徑，以支持鋼鐵行業實現碳達峰和碳中和的目標。作為世界鋼鐵生產的中心，中國的鋼鐵產量連續多年位居全球首位，正在通過結構重塑、能源革新，助力鋼鐵行業碳中和，引領世界鋼鐵綠色發展。

 

CCUS是鋼鐵行業實現碳中和的變革性技術

 

國際能源署（IEA）提出的碳中和路徑中，CCUS技術在鋼鐵行業的應用被寄予厚望。通過捕集鋼鐵生產過程中的二氧化碳，并將其運輸到合適的地點進行封存或利用，可以有效減少鋼鐵行業的碳排放。

 

IEA研究表明，在深度脫碳的情景下，到2050年，全球鋼鐵行業通過CCUS技術實現的二氧化碳減排量需占總減排量的8%。在這一過程中，涉及多個關鍵環節，在捕集技術方面，需要研發適用于鋼鐵行業復雜工況的新型吸附劑和吸收劑，提高捕集效率并降低成本；在運輸環節，要建立完善的管道運輸網絡或優化運輸載體，確保二氧化碳能夠經濟、安全地運輸到目的地；對于封存或利用，需要尋找合適的地質構造進行地下封存，或者開發創新的利用技術，如將二氧化碳轉化為有價值的化學品或材料。

 

中國鋼鐵工業協會在推動鋼鐵行業碳中和的進程中，提出了包括CCUS在內的八大前沿技術。這些技術涵蓋了從原材料替代、工藝流程優化到能源效率提升等多個方面，旨在全面提升鋼鐵行業的綠色低碳水平。

 

其中，CCUS技術作為核心技術之一，重點關注如何實現二氧化碳的低成本捕集與高效利用。在捕集方面，探索基于鋼鐵生產過程中不同工序的特點，開發針對性的捕集工藝，如針對高爐煉鐵、轉爐煉鋼等環節的廢氣特點，設計高效的分離和捕集系統。在利用方面，鼓勵企業開展二氧化碳在鋼鐵生產中的循環利用研究，如利用二氧化碳作為鐵礦石的還原劑，不僅可以減少二氧化碳排放，還能降低對傳統化石能源還原劑的依賴，實現資源的循環利用和工藝的綠色升級。

 

河鋼集團堅持做行業綠色低碳轉型的引領者、探索者與踐行者，將CCUS技術視為戰略儲備技術，積極推動其從戰略前沿向產業化方向的轉變。通過持續的研發投入，在捕集技術領域，研發了適合自身生產工藝的高效捕集系統，提高了二氧化碳的捕集純度和效率；在利用領域，積極開展二氧化碳在鋼鐵生產輔助環節以及跨行業利用的試點項目，如將二氧化碳用于鋼渣處理、與建材企業合作生產新型建筑材料、利用微生物固碳產蛋白等，逐步擺脫對化石能源的束縛，為鋼鐵行業的綠色轉型提供實踐經驗。

 

鋼鐵行業CCUS技術面臨的困境與挑戰

 

（一）鋼鐵行業自身特點：工序多、濃度低

 

鋼鐵生產過程工序復雜，包括燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等多個環節，每個環節都會產生二氧化碳排放。而且這些排放源的二氧化碳濃度差異較大，且總體濃度在4%～28%，相對較低，這給二氧化碳的捕集帶來了巨大挑戰。與一些高濃度二氧化碳排放源相比，鋼鐵行業需要處理更大的氣體體積才能捕集到相同量的二氧化碳。低濃度二氧化碳的捕集，不僅需要更復雜的技術工藝，還會增加設備投資和運行成本，導致捕集系統的能耗和設備占地面積大幅增加。

 

（二）捕不起、用不上，技術成熟度低、成本高

 

目前，鋼鐵行業CCUS技術面臨著 “捕不起、用不上” 的困境，現有的二氧化碳捕集技術大多依賴于化學吸收、吸附或膜分離等方法，化學吸收法需要大量的吸收劑，且吸收劑的再生過程能耗較高；膜分離法雖然具有操作簡單等優點，但目前的膜材料對二氧化碳的選擇性和通量還不能滿足大規模工業應用的需求。此外，技術成熟度和成本經濟性尚待提高。二氧化碳后續的利用途徑相對有限，缺乏大規模、高附加值的利用技術，導致企業在經濟上難以承受CCUS項目的成本，進一步制約了技術的推廣應用。

 

（三）大規模源匯不匹配

 

鋼鐵行業作為二氧化碳的排放源，其分布具有一定的區域性，而適合二氧化碳封存或利用的地點并不一定與排放源在地理位置上相匹配。例如，一些鋼鐵企業位于內陸地區，距離合適的地下封存場地或二氧化碳利用企業較遠，這就增加了二氧化碳運輸的成本和風險。長距離運輸需要建設專門的管道或采用其他運輸方式，而管道建設投資巨大，且涉及復雜的土地征用、環境評估等問題；采用其他運輸方式（如罐車運輸）則成本高昂且運輸量有限。此外，不同地區的源匯容量也存在差異，可能導致部分地區的二氧化碳排放無法找到合適的去處，而一些潛在的封存或利用地點又缺乏足夠的二氧化碳供應，影響了CCUS項目的整體效益。

 

（四）資產價值未體現

 

盡管CCUS項目在減少碳排放方面具有重要意義，但目前其資產價值在市場評估中尚未得到充分體現。企業在投資CCUS項目時，往往面臨著資金的壓力，而CCUS項目帶來的碳減排效益卻難以轉化為實際的經濟回報。在傳統的財務核算體系下，CCUS項目的設備投資、運行成本等被視為企業的支出，而二氧化碳減排所帶來的環境效益和潛在的經濟價值卻沒有得到合理的估值和認可。這些因素導致企業在決策過程中缺乏足夠的動力去投資CCUS項目，也影響了金融機構對CCUS項目的融資支持。此外，由于缺乏完善的碳市場定價機制和相關政策支持，CCUS項目的碳減排資產難以在市場上進行有效的交易和流通，進一步限制了其資產價值的實現。

 

多維度協同破局開啟綠色新篇

 

針對當前鋼鐵行業CCUS技術面臨的困境與挑戰，結合我國鋼鐵行業多年來在CCUS領域的探索，鋼鐵行業CCUS的破局之路可以從以下幾個方面進行推進。

 

（一）布局“6C”全流程、全鏈條研發

 

為了突破CCUS技術在鋼鐵行業的瓶頸，構建“6C”全流程、全鏈條研發體系至關重要。這一體系是以“碳捕集—碳利用—碳封存—碳核證—碳監測—碳資產”的六位一體發展為指導，秉持開放、合作的理念，積極開展先進技術研發與示范，加快產業化應用推廣、加強支撐能力建設，為通過CCUS實現減排提供系統支撐。

 

一方面，全力打造覆蓋全流程多場景的碳捕集解決方案，開展適用于鋼鐵排放特點的捕集技術研發，以大規模高效減排為目標，開發突破性低能耗低成本技術路線；另一方面，拓展具有鋼鐵行業特色的碳利用技術，開展與鋼鐵生產流程深度耦合的特色CO?利用技術研發，探索不同產品利用途徑；構建CCUS減排量核算方法學體系，建立支撐技術研發與減排量核證的碳監測體系，發揮CCUS減排量在碳中和過程中的重要作用，落實CCUS項目減排量的貢獻，為CCUS行業發展與碳中和目標提供有力支持。

 

 

河鋼集團多路徑CCUS技術研發與實踐

 

 

（二）構建多場景研發和應用體系

 

構建多場景研發和應用體系是推動鋼鐵行業CCUS技術落地的有效途徑?？砂凑?ldquo;鋼廠適配、技術突破、規模利用”三步走的戰略推進，對試點推行鼓勵措施，產業化項目進行推廣。

 

在鋼廠適配階段，針對不同鋼鐵企業的生產規模、工藝特點和地理位置等因素，開展個性化的CCUS技術方案設計和試點項目。鼓勵鋼鐵企業與科研機構合作，對現有生產設施進行小范圍的改造和優化，測試不同CCUS技術在實際生產環境中的可行性和適應性。

 

在技術突破階段，基于試點項目的經驗反饋，加大對關鍵技術難題的研發投入，重點攻克二氧化碳捕集效率低、成本高以及利用途徑有限等問題。設立專項科研基金，吸引國內外優秀科研團隊參與鋼鐵行業CCUS技術研發，推動產學研用深度融合。

 

在規模利用階段，當技術成熟度達到一定水平且成本可接受時，在鋼鐵行業進行全面推廣。政府可以通過制定相關政策法規，如設定鋼鐵行業的碳排放強度標準、提供CCUS項目補貼或稅收優惠等，引導企業大規模投資和建設CCUS項目。同時，建立行業標準和規范，制定鋼鐵行業CCUS項目的設計、建設和運行指南，建立CCUS項目的環境影響評估和監測體系，確保CCUS項目安全高效的運行。

 

（三）打造產學研用技術平臺

 

打造產學研用技術平臺并建立有效的協同機制是促進鋼鐵行業CCUS技術創新與應用的重要支撐。科研機構在基礎研究和前沿技術研發方面具有優勢，能夠開展二氧化碳捕集材料、封存地質力學等方面的深入研究。鋼鐵企業作為技術的應用主體，能夠提供實際的生產場景和數據，推動技術的工程化和產業化應用。以騰訊等為代表的企業擁有強大的大數據、人工智能和云計算技術，可以推動CCUS項目研發與示范，提供數字化解決方案。建材等相關行業則可以為二氧化碳的利用提供廣闊的市場空間。

 

同時，組織開展CCUS技術產學研用聯合攻關項目，建立CCUS技術創新聯盟或產業園區，為各方提供合作的平臺和空間，促進技術、人才和資金的集聚，加速鋼鐵行業CCUS技術的發展和應用。

 

（四）金融賦能解鎖CCUS發展潛力

 

通過創新碳減排工具和發展綠色金融，金融賦能推動鋼鐵行業CCUS項目發展，可以有效解鎖CCUS項目的發展潛力。

 

在碳減排工具方面，完善碳市場機制，提高碳定價的合理性和透明度。建立碳配額交易與CCUS項目的聯動機制，允許鋼鐵企業通過投資CCUS項目獲得額外的碳配額或減排信用，這些碳資產可以在碳市場上進行交易，為企業帶來經濟收益。

 

發展綠色金融產品，為CCUS項目提供多元化的融資渠道。銀行等金融機構可以開發專門的綠色信貸產品，給予CCUS項目優惠的貸款利率和貸款期限；發行綠色債券，吸引社會資本參與CCUS項目投資；設立綠色產業基金，為CCUS項目提供股權融資支持。此外，還可以引入保險機構，開發針對CCUS項目的環境風險保險產品，降低項目的環境風險和投資不確定性。

 

結論

 

鋼鐵行業CCUS技術的破局之路，需要綜合考慮技術研發、應用推廣、協同合作和金融支持等多個方面。只有通過布局全流程研發、構建多場景應用體系，強化產學研用協同并解鎖金融賦能，才能克服當前面臨的技術瓶頸和市場障礙，實現鋼鐵行業的綠色低碳轉型。在這一過程中，政府、企業、科研機構和金融機構等各方應攜手共進，形成強大的合力，共同推動鋼鐵行業CCUS技術的創新與發展。 本/文-內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com

文｜李毅仁 河鋼集團副總經理、河鋼研發中心主任