短流程炼钢，节能降碳潜力大（产经观察）

钢铁业是支撑国民经济的基础产业，也是制造业门类中碳排放量较大的工业部门，其绿色低碳转型意义重大。今年，国家发展改革委等部门出台《钢铁行业节能降碳专项行动计划》，将“提升短流程电炉炼钢比重”作为推动钢铁业绿色低碳发展的一项重要举措，提出“到2025年底，废钢利用量达到3亿吨，电炉钢产量占粗钢总产量比例力争提升至15%”。什么是短流程电炉炼钢？在钢铁业，冶炼工艺主要有两种，一种是以铁矿石为主要原料的“高炉—转炉”长流程炼钢，俗称转炉钢，另一种是以废钢为主要原料的短流程电炉炼钢，俗称电炉钢。和长流程炼钢不同，短流程电炉炼钢的主要原料是废钢，工序上则省去了焦化、烧结、高炉炼铁等污染、能耗和碳排放相对较高的环节。发展短流程电炉炼钢的意义何在？下一步将如何推进？记者进行了采访。采用短流程电炉炼钢冶炼工艺，降碳减排效果显著废钢破碎、机器轰鸣，走进河钢集团石钢公司废钢加工车间，2台大型龙门剪和1台大功率破碎机正对条状、板状废钢进行剪切和破碎处理。在电炉车间，两座双竖井废钢预热直流电弧炉很是显眼。废钢经过分拣和处理后，会被送至配料间、装入料篮，再送至电炉顶部进行预热，后通过电炉熔化成钢水。这款电炉采用了独特的废料预热方法，可利用生产余热将废钢温度提升到600至800摄氏度，从而缩短废钢熔化时间，提高生产效率。随后，钢水顺着出钢口流入钢包中，送往精炼车间进行精炼和真空处理，之后完成连铸。“这些工序，和长流程炼钢区别不大。”石钢公司炼钢厂厂长助理杨韦华说。“绿色低碳发展是钢铁生产的新要求、新趋势。”石钢公司发展建设部副部长杨卓告诉记者，2018年，新厂区启动建设时，就舍弃了老厂区的长流程，坚定选择了短流程。“矿石、焦煤、焦炭、球团，曾经钢铁生产所必需的原材料，如今已从采购清单中消失，使用的原料变成了各类废钢，工作环境也更清洁了。”杨卓表示。经初步测算，相比老厂区，新厂区吨钢综合能耗降低62%，吨钢水耗降低46%，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物减少75%。此外，短流程电炉炼钢还有生产组织灵活、原料适应性强的优点。“长流程炼钢，工序一环连着一环，化学反应复杂。即便市场有波动、需要灵活调整产量，也不能轻易停掉高炉，否则重新启动需要大量成本。短流程工艺没有高炉炼铁环节，就避免了这些问题，生产组织更加紧凑高效。”杨韦华表示，短流程工艺还能灵活适应不同种类的废钢原料，将其转化为钢铁产品。当前，我国“高炉—转炉”长流程炼钢在粗钢总产量中的占比为90%左右。据中国钢铁工业协会(以下简称“中钢协”)课题组初步测算，2021年我国长流程钢铁企业吨钢碳排放约为1.8吨，其中70%以上来自铁前工序，而省去了铁前工序的全废钢电炉炼钢企业吨钢碳排放约为0.36吨，降碳效果显著。“纯废钢短流程电炉炼钢比‘高炉—转炉’长流程炼钢每吨碳排放低1.5吨左右，是钢铁行业降低二氧化碳排放最有效的途径。未来，钢铁行业降碳的主要路径之一就是要发展电炉短流程炼钢。”中钢协相关负责同志认为，推动钢铁业节能降碳，“高炉—转炉”和电炉在上、下半场的角色和降碳贡献不同，“‘上半场’碳排放总量降低要靠长流程，‘下半场’实现碳中和还得靠短流程。”政策有力支撑，行业快速发展，电炉钢比例有望逐步提升四川达州市宣汉县一处废钢回收加工基地内，挂车往来穿梭，车里装载着来自周边市县的汽车报废件、废弃冰箱外壳等废钢。在这里，一天约有3000吨废钢经处理后，被运至附近的航达钢铁炼钢厂。“废钢是短流程炼钢的主要原料，约占公司炼钢成本的80%。”四川德润钢铁集团航达钢铁炼钢厂厂长刘曙光表示。电炉炼钢具有投资少、建设周期短、生产组织灵活、节能降碳效果明显等优势。那么，相较长流程炼钢，短流程炼钢经济性如何呢？刘曙光给记者算了一笔账——先看长流程。近段时间，1吨铁矿石的价格在1000元以内，铁矿石经高炉炼铁等工序熔化成铁水，每吨成本为2000多元。再看短流程。目前，1吨废钢的收购价为2000多元，和长流程炼钢的铁水成本差不多。不过，铁水是热态，可直接用于炼钢，不需要添加其他热源，而废钢是冷态，需依靠电极产生高温将其熔化，才能用来炼钢。换句话说，短流程多出了一部分用电成本。“算下来，在人工等其他费用差不多的情况下，每吨废钢价格要比铁水成本低300元以上，电炉炼钢才能有一定竞争力。”刘曙光说。为降低用电成本，不少电炉钢企业会根据峰谷电价时段制定生产计划，合理错峰生产。在航达钢铁，电炉的运行时间为21时至次日15时，覆盖了23时至次日7时的低谷时段，避开了15时至21时的高峰时段，吨钢可节省成本五六十元。尽管经济性有待提升，但不少受访企业认为，长远看，电炉短流程炼钢的市场竞争力将逐步提升。“随着新型工业化、新型城镇化持续推进，废钢保有量将持续增加，短流程炼钢的原料成本会逐步降低，与长流程炼钢的差距会逐步缩小。在国际市场上，已有不少客户提出采购‘零碳钢’或‘低碳排放钢’，更加绿色低碳的电炉钢也比转炉钢更受欢迎。”杨卓说。中钢协相关研究报告认为，未来我国电炉炼钢在布局上将向废钢资源丰富、铁矿石资源相对紧缺、有绿电优势的区域集中，在产品方面将向3个方向发展：一是城市周边电炉厂以建筑钢材生产为主，二是围绕装备制造生产特殊钢和高合金钢产品，三是大容积电炉生产“近零碳”汽车板等高档板材。有利于发展电炉钢的好消息正逐步增多。中钢协相关负责同志认为，未来，随着新能源行业快速发展、各地差别化电价政策不断完善、绿电资源越发丰富，电炉炼钢的用电成本将持续降低；有关部门在产能置换、环保、土地等方面对低碳发展的政策支撑逐步完善，碳排放约束日趋增强，短流程电炉冶炼技术进步等，也将助力电炉钢得到更大发展。推动技术科学化、发展有序化、政策绿色化、竞争公平化据世界钢铁协会数据，2023年全球电炉钢占粗钢产量的比重约为28.6%。相较之下，我国发展电炉短流程炼钢还有不小空间。近年来，一些地方已作出积极探索。比如四川省，近年来立足水电等清洁能源丰富的优势，加快推动电炉炼钢转型升级。2023年，四川短流程电炉炼钢规模达1300万吨，电炉钢产量占比约40%。据中钢协统计，近年来各地计划新建的炼钢产能中27%为电炉，合计1.1亿吨左右，预计2035年我国电炉钢产量比例将达到30%。下一步，如何科学有序发展短流程电炉炼钢？受访专家和企业提出一些建议。——提升废钢资源供给能力。“国内的废钢资源供应偏紧，回收、加工和配送体系还不够完善，成本相对偏高。”杨卓认为，应建立废钢保供稳价机制，为稳质量、降成本创造有利条件。“目前，四川省已拥有废钢准入企业19家，废钢加工能力超1200万吨，产业规模已基本匹配全省电炉钢产能。”四川省经济和信息化厅材料工业处处长卿家胜表示，将积极推进废钢回收加工配送产业发展，促进废钢资源向优势企业聚集。据了解，相关部门正制定政策措施，促进废钢产出和市场规范化。——加强电力资源保障。专家表示，电费在电炉钢加工成本中占比较大，应鼓励短流程电炉企业因地制宜建设工业绿色微电网，加大可再生能源建设以及电力资源保障，鼓励企业根据峰谷电价时段科学制定生产计划，合理错峰生产，降低用电成本。——提升电炉装备制造水平。近年来，国内电炉装备制造企业在炉型大型化、电炉与辅助设备集成化等方面取得长足进步，但在自动化装备及检测等方面仍有短板要补。专家认为，要推动电炉装备制造企业联合上下游企业，加快大型高效电炉装备技术研发，积极开发具有自主知识产权的新型电炉。中钢协副会长骆铁军表示，发展电炉炼钢要把握好4个原则：一是技术科学化，电炉建设既要引进国外先进炉型，也要用好国产先进炉型，充分考虑电炉的炉机匹配，不“贪大求洋”；二是发展有序化，控制好节奏，充分考虑原料保障，有序把长流程转为短流程；三是政策绿色化，加快推进碳排放考核体系在钢铁行业的实施，列入规范企业的全废钢电炉生产企业不再纳入“两高”项目管理；四是竞争公平化，严格控制没有进行产能置换新建电炉，确保电炉建设的公平公正。《 人民日报 》( 2024年08月07日 17 版)