POSCO以多元過渡技術推動脫碳轉型

  浦項鋼鐵集團(POSCO Group)為應對全球日趨嚴格的環保法規與氣候危機,制定了「2050年脫碳藍圖」,目標是透過HyREX技術、多種碳減排過渡技術以及清潔能源轉型,引領鋼鐵產業的新典範。此藍圖涵蓋原料、投資、能源及技術創新等關鍵領域,浦項鋼鐵正以階段性的技術部署策略,推動鋼鐵脫碳的製程創新。浦項鋼鐵集團的「2050年脫碳藍圖」,陳述了對集團內碳密集度最高的鋼鐵業務進行全面脫碳的綜合策略。該藍圖涵蓋原料、投資、能源及技術創新等關鍵領域,並透過持續監測和年度更新來推進脫碳進程。

  在短期路徑上,藍圖提出透過高爐效率提升、注氫,以及使用低碳燃料和原料來抑制煤炭使用。中期策略則規劃實施具備高實用潛力的過渡技術,包括導入大型電爐(EAF)、開發低鐵水比(HMR)操作技術,以及部署碳捕集、利用與封存(CCUS)。長遠來看,浦項鋼鐵集團將透過氫還原煉鐵(HyREX)技術,尋求發展氫還原煉鐵,以最大限度地減少鋼鐵生產過程中的溫室氣體排放。

  在轉向氫還原煉鐵的過渡期,浦項鋼鐵集團透過多項技術並行部署來減少碳排放:

(1)高爐碳減排技術

  • 球團礦(Pellets)用球團礦替代燒結礦作為高爐原料,可減少燒結礦生產所需的化石燃料用量,降低CO₂排放強度,並因其更有效的熔化和還原作用而降低高爐內煤炭消耗。
  • 熱壓鐵塊(HBI):將直接還原鐵(DRI)壓縮成塊後裝入高爐,可顯著減少還原過程所需的煤炭量。假設使用100公斤HBI生產一噸鋼水,可減少約100公斤CO₂排放。
  • 含氫氣體法:使用低碳燃料天然氣(NG)作為還原劑替代煤炭。該氣體經重整產生含有一氧化碳和氫氣,注入高爐底部風口作為還原劑,有助於減少煤炭消耗。浦項鋼鐵已於2023年上半年安裝天然氣注入系統,並確認了其碳減排效果。集團正與29個產學研夥伴合作開發高爐注氫技術,作為橋接技術(國家R&D專案COOLSTAR)。

(2)轉爐(BOF)低鐵水比(HMR)操作技術:

  • 熔融廢鋼裝入法(Melted Scrap Charging Method)將高爐鐵水與EAF生產的鋼錠鋼水混合,減少轉爐中鐵水用量。EAF利用回收廢鋼作為原料,碳排放顯著低於高爐。浦項鋼鐵正開發結合EAF熔融金屬以克服廢鋼殘餘元素對高品級鋼生產的限制,目標是同時實現碳減排與高品級鋼生產。
  • 氧氣頂底吹(OTBB)轉爐技術:透過頂部和底部注氧增加額外熱源,將廢鋼比擴大到30%以上,克服鐵水減少導致的溫度下降限制。

  透過這些措施,浦項鋼鐵計劃在全面轉向脫碳生產設施之前,短期內應對客戶對低碳鋼產品不斷增長的需求。

(3)EAF低碳鋼生產技術:

  為應對歐盟碳邊境調整機制(CBAM)和客戶對碳減排的需求,浦項鋼鐵於2024年2月開始在光陽廠建設一座年產250萬噸的大型電爐,預計於2026年全面營運。該設施相比傳統高爐可減少高達75%的CO₂排放。透過應用熔融廢鋼裝入法,該廠預計也能生產傳統EAF難以實現的高品級鋼材。

(4)碳捕集、利用與封存(CCUS)技術:

  • 焦爐CO注入與轉化:將煉鋼過程產生的CO₂捕集並注入焦爐,作為副產品氣體發電的熱源。2024年1月在浦項廠進行的示範試驗,證實中等純度CO₂可有效注入,並提高了副產品氣體(COG)的熱值。
  • 礦物碳化技術:浦項控股正開發將捕集的CO₂礦物化用於陸上儲存或作為建築材料再利用。集團於2024年7月被選為國家試點專案的牽頭組織,該專案目的是將鋼渣與煉鋼廠排放的CO₂反應,生產碳化渣(300噸規模),回填至廢棄礦井,以解決碳儲存不足的問題。
  • CCS分階段商業化:浦項鋼鐵計劃逐步擴展CO₂捕集,並探索包括東海岸天然氣田以及印尼、澳洲西北部等地區有前景的CO₂儲存地點。集團於2024年被韓國輸出入銀行選中,進行印尼 Krakatau POSCO的CCS可行性初步研究,並計劃逐步擴大在國內鋼鐵廠的應用。
  • 氫還原煉鐵(HyREX)技術:浦項鋼鐵正在開發基於其已商業化的FINEX流體化床還原爐技術的HyREX氫還原煉鐵製程。與海外鋼廠使用的豎爐法不同,流體化床還原爐可直接利用礦山的一般鐵礦粉,無需額外加工,提供了較低的生產成本和更高的原料安全優勢。浦項鋼鐵目標是透過與Primetals Technologies簽署工程合作協議,在2030年前開發並完成HyREX的商業化技術,並計劃在浦項廠建設年產30萬噸的試點設施。HyREX於2024年1月被指定為韓國的國家戰略技術。浦項鋼鐵也積極透過HyREX R&D夥伴關係等平台,與全球19家公司合作加速技術開發,以實現鋼鐵產業的全面脫碳。