中國主要鋼廠CCUS技術發展現況

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撰稿人 T41 郭寶謄

一、前言 

中國鋼鐵工業在全球市場中佔據著舉足輕重的地位。根據世界鋼鐵協會(worldsteel)的數據，2024年中國粗鋼產量達到10.051億噸，佔全球總產量約54%，且為滿足中國政府所提出之「雙碳」目標，技術研發路徑已漸朝向綠色、低碳冶金邁進，其中二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術的戰略價值亦日益凸顯。

中國鋼鐵生產目前仍以「高爐-轉爐」製程為主導，以鐵礦石及焦炭為主要原料的生產方式，令其在冶煉過程中有難以避免的製程碳排放。縱使電爐製程及氫能冶金可顯著降低碳排放，然受限於高品質廢鋼供應不足及綠氫的製備成本高昂等問題，CCUS作為對二氧化碳的處理技術，仍可結合傳統高爐製程，達到減碳的效益。

二、中國主要鋼廠CCUS專案

 CCUS技術與增用廢鋼、直接還原鐵生產及氫能冶金相比，其規模化商業應用仍面臨許多挑戰。CCUS項目涉及捕集、運輸及封存等多個環節，需要巨大的資本與營運支出，運輸及封存的基礎建設建置亦存在不確定性，缺乏實際案例支持，使企業投資回報存在巨大風險。

彙整目前中國主要鋼廠CCUS專案推展近況：

 

  • 寶鋼

寶鋼於2022年11月聯合中國石化、殼牌及巴斯夫三家公司簽署合作備忘錄，目標建置位於華東地區的首個「開放式千萬噸級CCUS項目」，其「開放式」的定位，係為建構一個區域性的公共基礎設施平台，為長江中下游經濟帶的鋼鐵、化工、電力、水泥等多個高碳排行業，提供一體化的二氧化碳減排方案。根據規劃，將利用槽船等方式集中運輸來自不同企業的碳源，匯集到二氧化碳接收站後，再透過短途管道輸送至陸上或海上的永久封存點，目前仍處於可行性研究階段。

  • 包鋼

包鋼於2022年6月開展200萬噸CCUS專案建設，分為三期(50+50+100)建設，目前第一期50萬噸建置中，建成後預計每年可減排二氧化碳36.53萬噸。捕獲的二氧化碳，一部分用於包鋼碳化法鋼渣綜合項目固化利用，另一部分經過壓縮液化後，送至油氣田進行壓裂等油氣田增產服務，實現二氧化碳永久地質封存。

  • 河鋼

河鋼於2023年3月與必和必拓在簽署鋼鐵行業CCUS工業示範專案合作協定，將建成多個千噸級的示範項目，佈局覆蓋兩大方向：一是「鋼渣碳化與資源化」，即利用鋼渣，來吸收煙氣中的二氧化碳，將其礦化固定，實現固廢的資源化利用；二是「高爐煤氣/熱風爐碳捕集」，針對鋼鐵流程中不同濃度和組分的含碳氣體，開發高效、低能耗的捕集技術。此外，本次合作亦致力於二氧化碳高值化技術，如用於生產菌體蛋白等，仍處技術開發中。

  • 建龍鋼鐵

建龍鋼鐵今年建成5萬噸二氧化碳捕集專案，以煙氣作為氣源，採化學吸收法對二氧化碳進行捕集，相較傳統變壓吸附法，生產每噸二氧化碳所需要的原料煙氣、電、循環冷卻水都要節省大約30%，且所需蒸汽品質低，消耗試劑少。配套建設的二氧化碳提純裝置可將氣態產品純度提升至99.5%以上，液態產品純度提升至99.8%以上。後續將用於煉鋼製程，年可創造經濟效益900餘萬人民幣(約新台幣3800萬元)。

  • 首鋼

首鋼京唐於2023年投運首套石灰窯煙氣二氧化碳捕集系統，年捕集規模達5萬噸，產出的二氧化碳純度可達99.8%以上，可用於轉爐噴吹、鋼渣碳酸化固化及對外銷售，累計捕集量已超過12萬噸。

首鋼朗澤自2011年建成尾氣生物發酵中試裝置，該技術的核心是利用轉爐氣，轉化為燃料乙醇和微生物蛋白。2024年11月，河北曹妃甸基地的年產1.5萬噸無水乙醇及750噸微生物蛋白的示範項目啟動，預計2025年底投產，可實現每噸乙醇固定約0.5噸的二氧化碳。首鋼朗澤已在河北、寧夏、貴州等地建置四套規模化裝置，生物乙醇與微生物蛋白的產能分別累計達到21萬噸和2.3萬噸。

從上述案例來看，中國鋼廠的CCUS發展雖尚未大規模商業化，卻呈現多元化路徑，如著重於捕集規模與基礎設施（如寶鋼、包鋼），或聚焦於鋼渣碳化及支援下游製程（如河鋼、建龍），亦有結合生物轉化與新材料應用的探索（如首鋼）。多數專案皆以「二氧化碳捕集與再利用」為核心，而封存目前仍處研究階段，以下表格將其統整比較（如表3）。

表3、中國主要鋼廠CCUS專案彙整

鋼廠名稱

捕集規模/年

應用方向

目前進度

寶鋼

規劃千萬噸級

高碳排產業集成平台，以槽船及短管道輸送，最終陸上/海上封存

可行性研究階段

包鋼

200萬噸（三期：50+50+100萬噸）

部分碳固化於鋼渣，部分液化後輸送至油氣田封存

第一期50萬噸建置中

河鋼

規劃千噸級

鋼渣碳化資源化、高爐煤氣/熱風爐捕集、二氧化碳高值化（菌體蛋白）

技術開發與示範階段

建龍鋼鐵

5萬噸

化學吸收法捕集，二氧化碳提純後用於煉鋼製程

已投運

首鋼

5萬噸；生物轉化可固定0.5噸CO₂/噸乙醇

捕集後應用於轉爐噴吹、鋼渣固化、乙醇與蛋白生產

已累積捕集12萬噸；示範項目預計2025年底投產

 

三、結論

 

中國鋼廠的CCUS發展，目前主要集中於「捕集」與「再利用」，包括鋼渣碳化、油氣田增產以及生物轉化等多元應用；而「封存」部分尚缺乏具體實績，仍處於研究或規劃階段。CCUS在中國短期內難以形成大規模商業化，但其戰略意義在於補足「高爐－轉爐」製程的減碳缺口。未來若要推動規模化，需仰賴基礎設施的建設、捕集成本下降以及政策補貼支持。

借鏡中國經驗同時考量台灣在地條件，中鋼未來若要推動規模化，可持續深化技術應用、推動跨產業合作以及預先布局新興鋼材等三個建議佈局的面向，此舉亦與當前發展方向相近，簡述如下：

  • 深化技術應用：除基礎的捕集技術，應評估並發展如鋼渣碳化與生物轉化等高值化技術，將碳排放轉化為有價值的副產品，創造新的經濟效益。
  • 推動跨產業合作：參考寶鋼「開放式千萬噸級CCUS項目」的模式，與高雄在地的石化、水泥、電力等高碳排產業共同合作，建立區域性的碳捕集與運輸平台，分攤巨大的資本與營運支出。
  • 預先佈局新興鋼材：應趁早佈局CCUS供應鏈所需的新興綠色鋼材市場，如二氧化碳輸送管道用鋼，發揮研發優勢，建立新的產品護城河，搶佔市場先機。

總體而言，CCUS不僅是減碳的關鍵技術，更是強化產業競爭力、開拓新興市場的重要途徑。透過借鏡中國鋼廠的經驗，可作為政策擬定的參考以及當前作業調整的依據，協助公司在綠色冶金的轉型浪潮中，走出一條最合適的道路。

四、參考資料