鋼鐵行業(yè)CCUS實施現(xiàn)狀及發(fā)展前景

我國鋼鐵行業(yè)作為碳排放大戶，碳排放量占全國總量的15%。為了實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，鋼鐵行業(yè)一直不斷通過工藝技術(shù)創(chuàng)新、利用清潔能源等手段減少碳排放。隨著鋼鐵行業(yè)納入全國碳市場進(jìn)入倒計時，減排壓力很大。一般來說，鋼鐵行業(yè)源頭減排工藝路徑主要有3種：一是氫基直接還原鐵—電弧爐（DRI-EAF）工藝；二是廢鋼—電弧爐（scrap-EAF）工藝；三是富氫碳循環(huán)高爐工藝。由于源頭減排工藝未能使鋼鐵行業(yè)完全脫碳，所以如果想實現(xiàn)碳中和就必須配套CCUS（碳捕集、利用與封存）工藝。隨著CCUS技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，它與其他清潔能源存在競爭又相互依存的關(guān)系。在能源轉(zhuǎn)型階段，鋼鐵行業(yè)需要依靠多種能源組合來實現(xiàn)低碳或無碳排放。

我國鋼鐵行業(yè)實施CCUS現(xiàn)狀

我國在CCUS技術(shù)上起步較晚，成功應(yīng)用領(lǐng)域主要包括電力、油氣、水泥、鋼鐵和化工等行業(yè)。截至目前，國內(nèi)估計有60多個碳捕集項目正在實施。對于鋼鐵行業(yè)來說，由于CCUS技術(shù)的資金投入大、捕集效率低、盈利點不明，近幾年備受質(zhì)疑，鋼企實施CCUS項目較少。然而，國際能源署一直將CCUS列為鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)之一。據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，2050年全球制鐵工藝配備CCUS技術(shù)的比例將高達(dá)37%，碳捕集、利用與封存技術(shù)累計直接減排量將占全球鋼鐵生產(chǎn)減排量的16％，需要具備年捕集4億噸CO2的能力。

我國作為鋼鐵大國，高爐—轉(zhuǎn)爐長流程生產(chǎn)的粗鋼占比高達(dá)約88%，在減少碳足跡方式上，包括未來以低排放的短流程電爐取代長流程冶煉工藝在內(nèi)，碳捕集、利用與封存仍然是鋼企實現(xiàn)大幅減排的最有效方法之一。

目前，我國部分鋼企正在或計劃開展的CCUS項目如下：北京首鋼朗澤科技股份有限公司成功地把鋼鐵廠、鐵合金廠產(chǎn)生的含碳工業(yè)尾氣通過生物發(fā)酵工藝生產(chǎn)乙醇及微生物蛋白等低碳產(chǎn)品，實現(xiàn)了工業(yè)尾氣中的碳固定。該項目也是全球CCUS行業(yè)中首家利用經(jīng)過驗證的合成生物技術(shù)實現(xiàn)低碳產(chǎn)品商品化及規(guī)?；某晒Π咐壳耙言谖覈晒ν度脒\營了4套規(guī)?；a(chǎn)設(shè)施。包鋼集團(tuán)正在建設(shè)200萬噸（一期50萬噸）CCUS示范項目，是國內(nèi)首個鋼鐵行業(yè)CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉豆こ?，主要對廢煙氣中的二氧化碳進(jìn)行捕集，建成后預(yù)計每年可減排二氧化碳36.53萬噸，捕獲的二氧化碳，一部分用于包鋼碳化法鋼渣綜合利用項目固化利用，另一部分經(jīng)過壓縮液化后，送至周邊油氣田做增產(chǎn)技術(shù)服務(wù)，實現(xiàn)二氧化碳永久地質(zhì)封存。中國寶武鄂城鋼鐵與寶武環(huán)科、蘇州仕凈合作，投資1.44億元建設(shè)相關(guān)項目，每年可實現(xiàn)30萬噸鋼渣深加工產(chǎn)品資源化，減少亞臨界發(fā)電機(jī)組尾氣二氧化碳排放近2萬噸，同時每年對外處理粉煤灰等固體廢棄物40萬噸。

國外鋼企實施CCUS項目案例

從阿聯(lián)酋AlReyadah項目看，其是全球首個鋼鐵行業(yè)商業(yè)化的CCUS項目，位于阿聯(lián)酋阿布扎比南部，由阿布扎比石油公司（ADNOC）發(fā)起，2016年啟動，總投資額為1.22億美元。該項目啟動的目的，一是減少注入油田的天然氣消耗和進(jìn)口，二是幫助鋼企降低碳排放。投產(chǎn)后，該項目每年可為阿聯(lián)酋鋼鐵廠捕集80萬噸二氧化碳來替代1.5億立方英尺的天然氣，減少了天然氣消耗與進(jìn)口。目前第一個目標(biāo)已經(jīng)實現(xiàn)，對于第二個目標(biāo)未如人意，捕集率僅25%，僅覆蓋部分生產(chǎn)設(shè)施，主要用于直接還原鐵爐，無法成為阿聯(lián)酋鋼鐵的主要降碳手段，因為傳統(tǒng)高爐工藝的排放點源多，點源捕集需逐個部署設(shè)備，成本高昂，下一步阿聯(lián)酋鋼鐵并沒有進(jìn)一步擴(kuò)大CCUS實施范圍的規(guī)劃，目前阿聯(lián)酋鋼鐵表明優(yōu)先發(fā)展氫基還原鐵技術(shù)以實現(xiàn)脫碳。

碳捕集、利用與封存技術(shù)應(yīng)用在直接還原鐵（DRI）法煉鋼中有先天優(yōu)勢，因為該工藝燃燒重整天然氣還原氣體燃料，產(chǎn)生的煙氣流中CO2濃度非常高，高達(dá)90％，利于有效捕集。然后再將捕集到的CO2輸送到油田，用于提高石油采收率（EOR）并封存。這雖未能為高爐—氧吹轉(zhuǎn)爐法提供方便的應(yīng)用途徑，卻提供了一種商業(yè)運行模式。

從美國紐柯（Nucor）鋼鐵公司與Denbury合作的CCUS項目看，美國Denbury公司依托全美最大二氧化碳運輸管道網(wǎng)絡(luò)，通過政府稅收抵免支持，為紐柯鋼鐵公司提供二氧化碳運輸和封存服務(wù)。紐柯鋼鐵公司計劃2026年啟動美國首個鋼鐵行業(yè)CCUS項目。該項目已獲美國能源部的資助，預(yù)計年捕集80萬噸二氧化碳。

我國鋼企實施CCUS項目面臨的挑戰(zhàn)

一是政策與資金支持力度不夠。我國CCUS技術(shù)起步晚，缺乏長期稅收抵免機(jī)制，鋼企研發(fā)投入壓力大，政府支持力度需進(jìn)一步加大。

二是成本高與存在技術(shù)難度。在成本方面，碳捕集環(huán)節(jié)成本最高，約占整個流程的75%。根據(jù)不同排放源情況，通常鋼鐵行業(yè)捕集一噸二氧化碳的成本為40美元～120美元，高于其他減排技術(shù)。在技術(shù)方面，現(xiàn)有鋼企主要采用點源捕集，雖然技術(shù)較為成熟，但鋼企由于排放源濃度、排放點源數(shù)量與排放設(shè)施的差異，碳捕集的技術(shù)方案與設(shè)施配置需要相應(yīng)調(diào)整，所以項目需定制化設(shè)計，從而提高了規(guī)模化復(fù)制的難度。我國三分之二的鋼企需在250公里內(nèi)匹配封存場地，但內(nèi)陸鋼廠面臨運輸管道建設(shè)難題。

三是盈利模式單一且不穩(wěn)定。鋼企從CCUS中獲得的直接收入主要來自碳利用。當(dāng)前僅地質(zhì)驅(qū)油（EOR）可規(guī)?；?，但石油價格波動影響收益穩(wěn)定性；其他利用途徑（如化學(xué)品、建材）商業(yè)化程度低，且二氧化碳封存（主要被注入咸水層或枯竭油氣田中）無收入來源，需依賴政府補貼或碳市場交易，目前CCUS減排量未納入碳交易體系，企業(yè)難以通過碳配額交易獲得經(jīng)濟(jì)回報。

鋼鐵行業(yè)實施CCUS的建議

一是政府層面需加大支持力度。目前我國CCUS技術(shù)面臨技術(shù)創(chuàng)新、成本控制和商業(yè)化應(yīng)用的多重挑戰(zhàn)，所以需要政府加大專項資金支持力度，完善碳定價機(jī)制，推動EOR等成熟領(lǐng)域財政激勵，以降低CCUS相關(guān)優(yōu)勢行業(yè)的運營成本，促進(jìn)商業(yè)化正向循環(huán)。

二是加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。開發(fā)低能耗捕集材料，不斷探索CCUS技術(shù)的商業(yè)化，例如推動鋼企將二氧化碳用于自身產(chǎn)品優(yōu)化，如包鋼的碳化法鋼渣綜合利用等。

三是引入金融支持及產(chǎn)業(yè)協(xié)同。通過引入綠色債券、保險等工具，降低鋼企融資成本，例如推動碳減排信用與CCUS項目聯(lián)動。另外可以選擇幾個試點區(qū)域布局“捕集—運輸—封存”產(chǎn)業(yè)集群，優(yōu)先發(fā)展CO2捕集市場，開發(fā)其運輸、利用與封存的基礎(chǔ)設(shè)施，允許多種來源的CO2捕集項目以低成本共享。

總之，鋼鐵行業(yè)CCUS技術(shù)的實施不僅需要政策支持，還要在技術(shù)創(chuàng)新、全鏈條協(xié)同發(fā)展等方面整體布局。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。