全球钢铁行业正处于从传统高排放模式向碳中和转型的关键期。钢铁高炉-转炉（BF-BOF）长流程工艺贡献了全球约70%的钢铁产量，由于其高度依赖煤炭作为还原剂和能源，其碳排放强度通常在1.7至2.3吨CO₂/吨粗钢之间。目前长流程的脱碳策略主要分为：现有高炉的改造优化（如氢气喷吹、炉顶煤气循环）、突破性熔融还原技术以及碳捕集与利用/封存（CCUS）。1. 富氢/纯氢高炉喷吹技术（H₂ Injection）该技术通过高炉风口喷吹氢气或富氢气体，替代部分喷吹煤和焦炭，从而减少化石碳的使用。
- 日本：新日铁（Nippon Steel）的“Super COURSE50”项目。2025年1月宣布在其12m³试验炉中实现了43%的CO₂减排突破，计划2026年在君津2号高炉进行规模扩大400倍的大型实证试验。
- 中国：兴国精密（Xingguo Casting）。成功运行了“纯氢投加低碳冶炼”实证项目，吨铁纯氢喷吹量达136m³，CO₂排放降低7%~16%。
- 土耳其：Erdemir。2024年完成氢气喷吹试验，显示具备降低15%-16%直接碳排放的潜力。
- 德国：蒂森克虏伯（Thyssenkrupp）。早在2019年便成为全球首家向运行高炉喷吹氢气的公司，证明可减少约20%的排放。
- 中国：宝武钢铁（Baowu Steel）的HyCROF工艺。利用炉顶煤气循环和全氧鼓风，2022年投产的400m³级机组实现了直接碳排放减少31%，同时产能提升30%-40%。
3. 突破性熔融还原技术（Smelting Reduction）此类技术跳过了传统的焦化和烧结工序，直接利用矿粉和煤/氢生产液态铁。
- 印度/荷兰：塔塔钢铁（Tata Steel）的HIsarna工艺。该工艺可直接使用廉价矿粉和煤，不需造球和炼焦。其在荷兰的试点证明可减排20%；若结合生物质或废钢，减排可超50%。2025年12月，塔塔钢铁批准在印度詹谢普尔建设100万吨级（1Mtpa）实证工厂。
- 韩国：浦项制铁（POSCO）的HyREX工艺。基于FINEX技术开发的流化床氢气还原铁工艺，可直接使用普通铁矿粉，无需造球。目标是2030年实现商业化。
4. 碳捕集、利用与封存（CCUS）及“智慧碳”路径
- 比利时：安赛乐米塔尔（ArcelorMittal）的Steelanol与Torero项目。Steelanol利用生物发酵技术将高炉废气转化为乙醇（酒精）；Torero利用废木材生产生物焦替代煤。然而，Steelanol在2025年因监管环境和成本压力面临停产风险。
- 印度：塔塔钢铁。在詹谢普尔运行了印度首个高炉煤气碳捕集试点，日捕集5吨CO₂用于现场利用。
下表综合了长流程及其改进工艺的关键性能指标（基于2025/2026年预期数据）：[注1]：由于高炉工艺排放点分散，通常认为经济上仅能捕集约73%的现场排放。低碳技术的经济可行性受碳价、氢气价格和电力成本的影响巨大。
- 在南非/全球基准分析中，带有CCU的高炉改造路径（BF-CCU-BOF）成本比传统工艺高约26%。
- 相比之下，氢基直接还原-电炉（H2-DRI-EAF）的成本目前比传统高炉高出约42%。
2. 碳减排成本 (CO₂ Abatement Cost)：
- 到2030年，大多数长流程改造技术的平均减排成本预计将超过100美元/吨CO₂。
- 具体而言，BF-BOF-CCS路径的减排成本在93至163美元/吨CO₂之间；HIsarna-CCS路径则在63至117美元/吨CO₂之间（更具成本吸引力，但技术尚不成熟）。
- 现有综合钢铁厂的脱碳改造需要巨额投资，单体工厂转换通常需要20亿至50亿美元。
- 中国的情境： 若碳价维持在14美元/吨，绿钢溢价约为35%；若要实现零溢价，碳价需涨至约124美元/吨，或氢气价格降至2.4美元/公斤以下。
- 基础设施限制： 氢基路径依赖大规模绿氢供应和输送网络，而CCS路径则需要CO₂运输管道和封存地质分析。
- 资源锁定风险： 投资于传统高炉的大修（如新日铁对美国钢铁Gary Works高炉的翻修）虽然延长了资产寿命，但面临碳税上涨带来的“搁浅资产”风险。
- 残留排放挑战： 即使是BF-BOF + CCUS路径，仍会遗留约27%的现场排放以及显著的煤矿开采上游甲烷排放（Scope 3），这使其在严格的绿色领先市场中可能面临准入风险。
形象比喻： 如果说传统高炉是一台高性能但冒黑烟的旧卡车，目前的低碳技术就像是为它换装“氢油混合动力系统”（富氢喷吹）或安装大型“尾气过滤器”（CCS）。虽然能减缓污染，但要彻底实现零排放，最终仍可能需要像HIsarna或HyREX这样彻底更换“引擎核心”的变革。
