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短流程炼钢 节能降碳潜力大

来源:人民日报2024-08-07 09:33

到2025年底电炉钢产量占粗钢总产量比例力争提升至15%

短流程炼钢 节能降碳潜力大

江西省新钢集团电弧炉节能环保升级异地改造项目车间。赵春亮摄

  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。(王云杉)

[ 责编:刘晗旭 ]
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