各主要鋼廠高爐轉電爐之調查

 T41余佳杭、黃俊傑 

在全球鋼廠的重要減碳措施中，將傳統高爐碳密集之生產方式，轉換為低碳環保之電爐生產，為其中一種非常有效的減碳方案。以DRI-EAF製程為例，雖增加電力等能源消耗，然其整體碳排強度仍遠低於高爐-轉爐製程。

圖一、不同煉鋼製程的碳排強度

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1750583623001330

目前已有多家主要鋼廠計畫將電爐作為主要煉鋼設備，其作法包含將現有高爐轉換成電爐、新建電爐或收購電爐廠，並陸續將高爐產能轉移至電爐。據T41調查，日本JFE、神戶製鋼、SSAB、安賽樂米塔爾等，皆已公布相關計畫，所導入之電爐產能均對應到須中止之現有高爐產能，即採對應轉換方式而非新增電爐產能，其電爐規模與取代高爐資訊彙整如表一所示，說明如下：

• 在歐洲鋼廠方面，以高品位鐵礦石為原料的DRI-EAF製程為主流，大多預計在2030年前投入運轉，在營運初期將使用天然氣作為還原氣體，待氫能基礎設施完善後，將轉換為使用氫氣。
• 在日本鋼廠方面，如表二所示，針對電爐煉鋼帶來的鋼液品質不佳問題，JFE運用GI基金建造的試驗用電爐，開發高品質綠色鋼材大量生產的高效率熔解技術，並計劃將開發成果應用於西日本製鐵所倉敷地區，預計於2024年度內做出投資決策，目標在2027年度內開始運營創新電爐。惟JFE認為高爐休止導致副產氣體減少，需要補充外部燃料，以及採購高品質冷鐵源等因素，將使營運成本大幅增加。

而日本製鐵與神戶製鋼則計劃在投用低品位鐵礦石產製之氫還原鐵的大型電爐一貫製程(處理量約300噸)中，開發將不純物濃度控制在與高爐法相當水準(磷150ppm以下，氮40ppm以下)的技術，並預計2030年使電爐鋼液可產製汽車外板等高級鋼材。

表一、高爐轉換成電爐之鋼廠資訊

*註：包含八幡、広畑、日鐵不銹鋼山口製造所三處電爐投資計畫總金額。

表二、日本鋼廠開發直接還原鐵進行電爐煉鋼的不純物去除技術

(NEDO GI基金研究專案*)

*註：日本政府於2020年推動綠色創新(Green Innovation)基金，提供2兆7,564億日圓(約5800億元新台幣)融資，著重綠電普及、能源結構轉換、產業結構轉換三大領域。其中氫氣應用於煉鐵計劃(包含高爐氫氣還原、應用氫氣直接還原低品位鐵礦石技術兩大專案)由日本製鐵、JFE鋼鐵、神戶製鋼、金屬材料研究開發中心執行，投資規模5,737億日圓(約1,207億元新台幣)，補助額度為4,499億日圓(約947億元新台幣)。