在全球淨零排放目標推動下,鋼鐵產業正加速由傳統高排放製程邁向低碳轉型,其中以高爐-轉爐(BF-BOF)為核心的長流程仍佔全球鋼鐵產量約七成,也是減碳成效最具關鍵性的領域。由於高度依賴煤炭作為還原劑與能源,傳統長流程每噸粗鋼碳排放約介於1.7至2.3噸CO₂,使其成為各國政策與企業技術投資的重點對象。
目前,長流程低碳轉型的主要方向可歸納為三類:既有高爐的技術改造、突破性熔融還原製程,以及碳捕集、利用與封存(CCUS)等補充路徑。相較完全轉向短流程或氫基直接還原,這些路徑可在維持既有產能與設備基礎上逐步減排,因此在短中期更具可行性。
在既有高爐改造方面,富氫或純氫噴吹技術成為目前最成熟的路徑之一。該技術透過在高爐風口導入氫氣,部分取代噴吹煤與焦炭,以降低化石碳用量並減少直接排放。近年多國鋼廠已完成實證,日本、新興市場及歐洲業者的試驗結果顯示,該技術可實現約7%至20%的碳減排幅度,部分試驗條件下甚至更高。整體而言,氫氣噴吹不需徹底重建製程,屬於過渡性但具實用價值的減碳方案。
另一項重要技術為爐頂煤氣循環與富氫氧氣高爐。該路徑透過回收高爐煤氣並進行循環利用,同時結合全氧鼓風與富氫氣體,可在提升能效的同時顯著降低排放。實證數據顯示,該技術在減碳幅度與產能效率上具有雙重優勢,顯示長流程仍具備透過系統性優化實現深度減排的潛力。
除漸進式改造外,突破性熔融還原技術被視為中長期的重要選項。此類技術跳過焦化與燒結流程,直接使用鐵礦粉與煤或氫進行冶煉,從製程源頭簡化碳排結構。其中,新一代熔融還原工藝在試驗條件下已展現20%以上的減排潛力,若結合生物質、廢鋼或CCS,理論上可達50%以上。不過,此類技術仍處於示範或放大驗證階段,距離全面商業化仍需時間。
在補充路徑方面,CCUS與「智慧碳」應用提供了現階段可行的排放緩解方案。透過捕集高爐煤氣中的CO₂並加以利用或封存,鋼廠可在不大幅改動製程的情況下降低淨排放。然而,實務案例也顯示,這類技術高度依賴政策支持與碳價環境,監管不確定性與成本壓力仍是主要限制。
從經濟性角度觀察,長流程低碳技術的推進仍深受成本結構影響。現階段,多數高爐改造加CCUS路徑的平準化煉鋼成本,較傳統製程高出約25%以上,而氫基直接還原配合電爐的成本溢價更達四成。以減排成本衡量,2030年前多數長流程改造方案的減排成本預估將超過每噸CO₂100美元,顯示在碳價未顯著上升前,企業投資誘因仍有限。
此外,資本支出門檻與基礎設施限制亦構成現實挑戰。單一綜合鋼廠進行深度減碳改造,往往需投入數十億美元,並依賴氫能供應網絡或CO₂運輸與封存體系。若相關基礎設施未同步到位,技術落地將受到制約。同時,延長傳統高爐壽命的投資,也可能在碳稅提高後轉化為擱淺資產風險。
整體而言,鋼鐵長流程的低碳轉型正進入由概念驗證走向實證與放大的關鍵階段。短期內,高爐改造與CCUS仍將是主流選項;中長期則須依賴突破性熔融還原與氫冶金技術,才能實現更接近零排放的目標。未來轉型成效,將取決於技術成熟度、能源價格、碳政策強度與資本承受能力的多重交互作用。