摘要：我国钢铁行业作为碳排放大户，碳排放量占全国总量的15%。为了实现“双碳”目标，钢铁行业一直不断通过工艺技术创新、利用清洁能源等手段减少碳排放。随着钢铁行业纳入全国碳市场进入倒计时，减排压力很大。一般来说，钢铁行业源头减排工艺路径主要有3种：一是氢基直接还原铁—
我国钢铁行业作为碳排放大户，碳排放量占全国总量的15%。为了实现“双碳”目标，钢铁行业一直不断通过工艺技术创新、利用清洁能源等手段减少碳排放。随着钢铁行业纳入全国碳市场进入倒计时，减排压力很大。一般来说，钢铁行业源头减排工艺路径主要有3种：一是氢基直接还原铁—电弧炉（DRI-EAF）工艺；二是废钢—电弧炉（scrap-EAF）工艺；三是富氢碳循环高炉工艺。由于源头减排工艺未能使钢铁行业完全脱碳，所以如果想实现碳中和就必须配套CCUS（碳捕集、利用与封存）工艺。随着CCUS技术的不断发展和完善，它与其他清洁能源存在竞争又相互依存的关系。在能源转型阶段，钢铁行业需要依靠多种能源组合来实现低碳或无碳排放。
我国钢铁行业实施CCUS现状
我国在CCUS技术上起步较晚，成功应用领域主要包括电力、油气、水泥、钢铁和化工等行业。截至目前，国内估计有60多个碳捕集项目正在实施。对于钢铁行业来说，由于CCUS技术的资金投入大、捕集效率低、盈利点不明，近几年备受质疑，钢企实施CCUS项目较少。然而，国际能源署一直将CCUS列为钢铁行业实现碳中和的重要技术之一。据国际能源署（IEA）预测，2050年全球制铁工艺配备CCUS技术的比例将高达37%，碳捕集、利用与封存技术累计直接减排量将占全球钢铁生产减排量的16％，需要具备年捕集4亿吨CO2的能力。
我国作为钢铁大国，高炉—转炉长流程生产的粗钢占比高达约88%，在减少碳足迹方式上，包括未来以低排放的短流程电炉取代长流程冶炼工艺在内，碳捕集、利用与封存仍然是钢企实现大幅减排的最有效方法之一。
目前，我国部分钢企正在或计划开展的CCUS项目如下：北京首钢朗泽科技股份有限公司成功地把钢铁厂、铁合金厂产生的含碳工业尾气通过生物发酵工艺生产乙醇及微生物蛋白等低碳产品，实现了工业尾气中的碳固定。该项目也是全球CCUS行业中首家利用经过验证的合成生物技术实现低碳产品商品化及规模化的成功案例，目前已在我国成功投入运营了4套规模化生产设施。包钢集团正在建设200万吨（一期50万吨）CCUS示范项目，是国内首个钢铁行业CCUS全产业链示范工程，主要对废烟气中的二氧化碳进行捕集，建成后预计每年可减排二氧化碳36.53万吨，捕获的二氧化碳，一部分用于包钢碳化法钢渣综合利用项目固化利用，另一部分经过压缩液化后，送至周边油气田做增产技术服务，实现二氧化碳永久地质封存。中国宝武鄂城钢铁与宝武环科、苏州仕净合作，投资1.44亿元建设相关项目，每年可实现30万吨钢渣深加工产品资源化，减少亚临界发电机组尾气二氧化碳排放近2万吨，同时每年对外处理粉煤灰等固体废弃物40万吨。
国外钢企实施CCUS项目案例
从阿联酋AlReyadah项目看，其是全球首个钢铁行业商业化的CCUS项目，位于阿联酋阿布扎比南部，由阿布扎比石油公司（ADNOC）发起，2016年启动，总投资额为1.22亿美元。该项目启动的目的，一是减少注入油田的天然气消耗和进口，二是帮助钢企降低碳排放。投产后，该项目每年可为阿联酋钢铁厂捕集80万吨二氧化碳来替代1.5亿立方英尺的天然气，减少了天然气消耗与进口。目前第一个目标已经实现，对于第二个目标未如人意，捕集率仅25%，仅覆盖部分生产设施，主要用于直接还原铁炉，无法成为阿联酋钢铁的主要降碳手段，因为传统高炉工艺的排放点源多，点源捕集需逐个部署设备，成本高昂，下一步阿联酋钢铁并没有进一步扩大CCUS实施范围的规划，目前阿联酋钢铁表明优先发展氢基还原铁技术以实现脱碳。
碳捕集、利用与封存技术应用在直接还原铁（DRI）法炼钢中有先天优势，因为该工艺燃烧重整天然气还原气体燃料，产生的烟气流中CO2浓度非常高，高达90％，利于有效捕集。然后再将捕集到的CO2输送到油田，用于提高石油采收率（EOR）并封存。这虽未能为高炉—氧吹转炉法提供方便的应用途径，却提供了一种商业运行模式。
从美国纽柯（Nucor）钢铁公司与Denbury合作的CCUS项目看，美国Denbury公司依托全美最大二氧化碳运输管道网络，通过政府税收抵免支持，为纽柯钢铁公司提供二氧化碳运输和封存服务。纽柯钢铁公司计划2026年启动美国首个钢铁行业CCUS项目。该项目已获美国能源部的资助，预计年捕集80万吨二氧化碳。
我国钢企实施CCUS项目面临的挑战
一是政策与资金支持力度不够。我国CCUS技术起步晚，缺乏长期税收抵免机制，钢企研发投入压力大，政府支持力度需进一步加大。
二是成本高与存在技术难度。在成本方面，碳捕集环节成本最高，约占整个流程的75%。根据不同排放源情况，通常钢铁行业捕集一吨二氧化碳的成本为40美元～120美元，高于其他减排技术。在技术方面，现有钢企主要采用点源捕集，虽然技术较为成熟，但钢企由于排放源浓度、排放点源数量与排放设施的差异，碳捕集的技术方案与设施配置需要相应调整，所以项目需定制化设计，从而提高了规模化复制的难度。我国三分之二的钢企需在250公里内匹配封存场地，但内陆钢厂面临运输管道建设难题。
三是盈利模式单一且不稳定。钢企从CCUS中获得的直接收入主要来自碳利用。当前仅地质驱油（EOR）可规模化盈利，但石油价格波动影响收益稳定性；其他利用途径（如化学品、建材）商业化程度低，且二氧化碳封存（主要被注入咸水层或枯竭油气田中）无收入来源，需依赖政府补贴或碳市场交易，目前CCUS减排量未纳入碳交易体系，企业难以通过碳配额交易获得经济回报。
钢铁行业实施CCUS的建议
一是政府层面需加大支持力度。目前我国CCUS技术面临技术创新、成本控制和商业化应用的多重挑战，所以需要政府加大专项资金支持力度，完善碳定价机制，推动EOR等成熟领域财政激励，以降低CCUS相关优势行业的运营成本，促进商业化正向循环。
二是加强技术创新。开发低能耗捕集材料，不断探索CCUS技术的商业化，例如推动钢企将二氧化碳用于自身产品优化，如包钢的碳化法钢渣综合利用等。
三是引入金融支持及产业协同。通过引入绿色债券、保险等工具，降低钢企融资成本，例如推动碳减排信用与CCUS项目联动。另外可以选择几个试点区域布局“捕集—运输—封存”产业集群，优先发展CO2捕集市场，开发其运输、利用与封存的基础设施，允许多种来源的CO2捕集项目以低成本共享。
总之，钢铁行业CCUS技术的实施不仅需要政策支持，还要在技术创新、全链条协同发展等方面整体布局。
来源：新浪财经