江西省新鋼集團電弧爐節能環保升級異地改造項目車間。
趙春亮攝
鋼鐵業是支撐國民經濟的基礎產業，也是制造業門類中碳排放量較大的工業部門，其綠色低碳轉型意義重大。
今年，國家發展改革委等部門出臺《鋼鐵行業節能降碳專項行動計劃》，將“提升短流程電爐煉鋼比重”作為推動鋼鐵業綠色低碳發展的一項重要舉措，提出“到2025年底，廢鋼利用量達到3億噸，電爐鋼產量占粗鋼總產量比例力爭提升至15%”。
什么是短流程電爐煉鋼？在鋼鐵業，冶煉工藝主要有兩種，一種是以鐵礦石為主要原料的“高爐—轉爐”長流程煉鋼，俗稱轉爐鋼，另一種是以廢鋼為主要原料的短流程電爐煉鋼，俗稱電爐鋼。和長流程煉鋼不同，短流程電爐煉鋼的主要原料是廢鋼，工序上則省去了焦化、燒結、高爐煉鐵等污染、能耗和碳排放相對較高的環節。
發展短流程電爐煉鋼的意義何在？下一步將如何推進？記者進行了采訪。
采用短流程電爐煉鋼冶煉工藝，降碳減排效果顯著
廢鋼破碎、機器轟鳴，走進河鋼集團石鋼公司廢鋼加工車間，2臺大型龍門剪和1臺大功率破碎機正對條狀、板狀廢鋼進行剪切和破碎處理。
在電爐車間，兩座雙豎井廢鋼預熱直流電弧爐很是顯眼。廢鋼經過分揀和處理后，會被送至配料間、裝入料籃，再送至電爐頂部進行預熱，后通過電爐熔化成鋼水。這款電爐采用了獨特的廢料預熱方法，可利用生產余熱將廢鋼溫度提升到600至800攝氏度，從而縮短廢鋼熔化時間，提高生產效率。隨后，鋼水順著出鋼口流入鋼包中，送往精煉車間進行精煉和真空處理，之后完成連鑄。“這些工序，和長流程煉鋼區別不大。”石鋼公司煉鋼廠廠長助理楊韋華說。
“綠色低碳發展是鋼鐵生產的新要求、新趨勢。”石鋼公司發展建設部副部長楊卓告訴記者，2018年，新廠區啟動建設時，就舍棄了老廠區的長流程，堅定選擇了短流程。
“礦石、焦煤、焦炭、球團，曾經鋼鐵生產所必需的原材料，如今已從采購清單中消失，使用的原料變成了各類廢鋼，工作環境也更清潔了。”楊卓表示。經初步測算，相比老廠區，新廠區噸鋼綜合能耗降低62%，噸鋼水耗降低46%，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物減少75%。
此外，短流程電爐煉鋼還有生產組織靈活、原料適應性強的優點。“長流程煉鋼，工序一環連著一環，化學反應復雜。即便市場有波動、需要靈活調整產量，也不能輕易停掉高爐，否則重新啟動需要大量成本。短流程工藝沒有高爐煉鐵環節，就避免了這些問題，生產組織更加緊湊高效。”楊韋華表示，短流程工藝還能靈活適應不同種類的廢鋼原料，將其轉化為鋼鐵產品。
當前，我國“高爐—轉爐”長流程煉鋼在粗鋼總產量中的占比為90%左右。據中國鋼鐵工業協會（以下簡稱“中鋼協”）課題組初步測算，2021年我國長流程鋼鐵企業噸鋼碳排放約為1.8噸，其中70%以上來自鐵前工序，而省去了鐵前工序的全廢鋼電爐煉鋼企業噸鋼碳排放約為0.36噸，降碳效果顯著。
“純廢鋼短流程電爐煉鋼比‘高爐—轉爐’長流程煉鋼每噸碳排放低1.5噸左右，是鋼鐵行業降低二氧化碳排放最有效的途徑。未來，鋼鐵行業降碳的主要路徑之一就是要發展電爐短流程煉鋼。”中鋼協相關負責同志認為，推動鋼鐵業節能降碳，“高爐—轉爐”和電爐在上、下半場的角色和降碳貢獻不同，“‘上半場’碳排放總量降低要靠長流程，‘下半場’實現碳中和還得靠短流程。”
政策有力支撐，行業快速發展，電爐鋼比例有望逐步提升
四川達州市宣漢縣一處廢鋼回收加工基地內，掛車往來穿梭，車里裝載著來自周邊市縣的汽車報廢件、廢棄冰箱外殼等廢鋼。在這里，一天約有3000噸廢鋼經處理后，被運至附近的航達鋼鐵煉鋼廠。“廢鋼是短流程煉鋼的主要原料，約占公司煉鋼成本的80%。”四川德潤鋼鐵集團航達鋼鐵煉鋼廠廠長劉曙光表示。
電爐煉鋼具有投資少、建設周期短、生產組織靈活、節能降碳效果明顯等優勢。那么，相較長流程煉鋼，短流程煉鋼經濟性如何呢？劉曙光給記者算了一筆賬——
先看長流程。近段時間，1噸鐵礦石的價格在1000元以內，鐵礦石經高爐煉鐵等工序熔化成鐵水，每噸成本為2000多元。
再看短流程。目前，1噸廢鋼的收購價為2000多元，和長流程煉鋼的鐵水成本差不多。不過，鐵水是熱態，可直接用于煉鋼，不需要添加其他熱源，而廢鋼是冷態，需依靠電極產生高溫將其熔化，才能用來煉鋼。換句話說，短流程多出了一部分用電成本。
“算下來，在人工等其他費用差不多的情況下，每噸廢鋼價格要比鐵水成本低300元以上，電爐煉鋼才能有一定競爭力。”劉曙光說。
為降低用電成本，不少電爐鋼企業會根據峰谷電價時段制定生產計劃，合理錯峰生產。在航達鋼鐵，電爐的運行時間為21時至次日15時，覆蓋了23時至次日7時的低谷時段，避開了15時至21時的高峰時段，噸鋼可節省成本五六十元。
盡管經濟性有待提升，但不少受訪企業認為，長遠看，電爐短流程煉鋼的市場競爭力將逐步提升。“隨著新型工業化、新型城鎮化持續推進，廢鋼保有量將持續增加，短流程煉鋼的原料成本會逐步降低，與長流程煉鋼的差距會逐步縮小。在國際市場上，已有不少客戶提出采購‘零碳鋼’或‘低碳排放鋼’，更加綠色低碳的電爐鋼也比轉爐鋼更受歡迎。”楊卓說。
中鋼協相關研究報告認為，未來我國電爐煉鋼在布局上將向廢鋼資源豐富、鐵礦石資源相對緊缺、有綠電優勢的區域集中，在產品方面將向3個方向發展：一是城市周邊電爐廠以建筑鋼材生產為主，二是圍繞裝備制造生產特殊鋼和高合金鋼產品，三是大容積電爐生產“近零碳”汽車板等高檔板材。
有利于發展電爐鋼的好消息正逐步增多。中鋼協相關負責同志認為，未來，隨著新能源行業快速發展、各地差別化電價政策不斷完善、綠電資源越發豐富，電爐煉鋼的用電成本將持續降低；有關部門在產能置換、環保、土地等方面對低碳發展的政策支撐逐步完善，碳排放約束日趨增強，短流程電爐冶煉技術進步等，也將助力電爐鋼得到更大發展。
推動技術科學化、發展有序化、政策綠色化、競爭公平化
據世界鋼鐵協會數據，2023年全球電爐鋼占粗鋼產量的比重約為28.6%。相較之下，我國發展電爐短流程煉鋼還有不小空間。
近年來，一些地方已作出積極探索。比如四川省，近年來立足水電等清潔能源豐富的優勢，加快推動電爐煉鋼轉型升級。2023年，四川短流程電爐煉鋼規模達1300萬噸，電爐鋼產量占比約40%。據中鋼協統計，近年來各地計劃新建的煉鋼產能中27%為電爐，合計1.1億噸左右，預計2035年我國電爐鋼產量比例將達到30%。
下一步，如何科學有序發展短流程電爐煉鋼？受訪專家和企業提出一些建議。
——提升廢鋼資源供給能力。“國內的廢鋼資源供應偏緊，回收、加工和配送體系還不夠完善，成本相對偏高。”楊卓認為，應建立廢鋼保供穩價機制，為穩質量、降成本創造有利條件。“目前，四川省已擁有廢鋼準入企業19家，廢鋼加工能力超1200萬噸，產業規模已基本匹配全省電爐鋼產能。”四川省經濟和信息化廳材料工業處處長卿家勝表示，將積極推進廢鋼回收加工配送產業發展，促進廢鋼資源向優勢企業聚集。據了解，相關部門正制定政策措施，促進廢鋼產出和市場規范化。
——加強電力資源保障。專家表示，電費在電爐鋼加工成本中占比較大，應鼓勵短流程電爐企業因地制宜建設工業綠色微電網，加大可再生能源建設以及電力資源保障，鼓勵企業根據峰谷電價時段科學制定生產計劃，合理錯峰生產，降低用電成本。
——提升電爐裝備制造水平。近年來，國內電爐裝備制造企業在爐型大型化、電爐與輔助設備集成化等方面取得長足進步，但在自動化裝備及檢測等方面仍有短板要補。專家認為，要推動電爐裝備制造企業聯合上下游企業，加快大型高效電爐裝備技術研發，積極開發具有自主知識產權的新型電爐。
中鋼協副會長駱鐵軍表示，發展電爐煉鋼要把握好4個原則：一是技術科學化，電爐建設既要引進國外先進爐型，也要用好國產先進爐型，充分考慮電爐的爐機匹配，不“貪大求洋”；二是發展有序化，控制好節奏，充分考慮原料保障，有序把長流程轉為短流程；三是政策綠色化，加快推進碳排放考核體系在鋼鐵行業的實施，列入規范企業的全廢鋼電爐生產企業不再納入“兩高”項目管理；四是競爭公平化，嚴格控制沒有進行產能置換新建電爐，確保電爐建設的公平公正。
《 人民日報 》（ 2024年08月07日 17 版）