浅谈我国电炉钢产业发展

读《电弧炉炼钢技术及装备》有感

作者：林严

摘自：世界金属导报 2022年11月8日

世界各国采用的炼钢方法主要有转炉炼钢和电炉炼钢两种方式。随着世界钢铁生产的发展，废钢的积蓄量不断增加，电炉钢的比例在不断地提高。目前，电炉钢约占世界钢产量的30%左右，部分发达国家达到50%以上，尤其是以电炉-连铸-连轧为特点的电炉短流程工艺的确立，使得电炉钢生产水平取得重大进步。

1 中国电炉钢发展环境和现状分析

1.1 国外发展电炉钢的典型经验

世界上典型国家（地区）钢铁行业发展规律表明，随着工业化进程推进，废钢资源逐步累积，发展短流程电炉炼钢是必然趋势。在已完成工业化且粗钢产量曾经突破1亿吨的国家（地区），如美国、欧盟和日本，电炉短流程均是在粗钢产量达到峰值区中后期开始兴起。从美国、欧盟、日本等发达国家（地区）电炉钢发展历程看，电炉钢生产比例从10%提高到30%耗用了25-30年甚至更长时间，其间伴随着持续波动和调整，而20%-40%是电炉钢比例上升的阻力区。

美国的电炉炼钢生产起步于1965年左右，当时电炉钢产量为1096.0万吨，占比9.19%。近几十年来，美国粗钢年产量稳定在1亿吨上下，废钢铁蓄积量接近7亿吨，废钢产出与使用达到良性循环，电炉钢比持续增加。

1.2 我国电炉钢发展现状

1.2.1 产量方面

2021年，我国粗钢产量10.33亿吨，同比下降3%，其中电炉钢产量1.2亿吨，占比11.6%。由于我国钢铁工业长期以效率和规模为先，钢铁流程结构一直以长流程为主导，目前中国电炉炼钢比例在10%左右徘徊，与世界平均水平相比，差距依然明显。“十三五”时期，随着中国化解钢铁过剩产能工作持续推进，特别是“地条钢”依法取缔后，以废钢为主要原料的短流程炼钢发展较为迅速，电炉钢产量呈上涨趋势。

1.2.2 产能方面

截至2019年底，全国符合规范条件钢铁企业，共计拥有电炉近150座，产能近1亿吨。同时，装备大型化也取得突破性进展，100吨级电炉数量大幅度提升，100吨及以上电炉占电炉总座数的22%，生产能力占电炉炼钢总生产能力的39.0%；75吨-99吨电炉占电炉总座数的16%，生产能力占19%。

由于我国废钢资源尚不足以支撑电炉短流程快速发展，社会上废钢供给出现了“断路”现象，2018年之后新建电炉的热度逐渐降温，2018年、2019年拟新建电炉数量较2017年分别下降66%和72%。新冠肺炎疫情爆发期间，独立电炉企业几乎全部停产，时至今日产能利用率也只有70%左右。

但总体来看，电炉产能占比呈增长态势。根据2017年以来公告的钢铁产能置换方案，新建转炉产能25331万吨，占比77.7%；新建电炉产能7259万吨，占比22.3%，高于目前全国10%左右的电炉钢比。

1.2.3 冶炼装备概况

近期，国内电炉置换、新建、升级速度加快，新建电炉均配备连续加料和废钢预热装置，效率明显提升。部分钢铁企业积极引进世界先进水平电炉，如量子电炉（Quantum EAF）、生态电炉（ECOARC EAF）。国内自主研发的赛迪绿色智能电炉（CISDI-Green EAF）也实现了产业化。此外，新型电炉广泛应用废钢预热、二次燃烧、强化吹氧助熔等新工艺、新技术，电弧炉装备形式得到了改进和创新，在生产效率、节能减排、成本控制、自动化水平等方面远超普通电炉。

1.2.4 电炉炼钢的产品结构变化

由于电炉炼钢过程能够熔化大量合金并且生产组织相对灵活，但生产成本较高；而特殊钢产品具有合金含量高、多品种、小批量和高附加值等特点，故我国早期主要使用电炉冶炼特殊钢，以达到扬长避短的目的。

但是我国废钢质量良莠不齐，钢铁行业在规模化发展、低成本发展的战略思想主导下，优特钢“质优价不优”的现象比较突出，现在我国电炉钢厂越来越多地转向生产普通钢。

2 以新理念构建电炉钢新发展格局

2.1 充分发挥《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》对发展电炉炼钢的指引性作用

到2025年，钢铁工业基本形成产业布局合理、技术装备先进、质量品牌突出、智能化水平高、全球竞争力强、绿色低碳可持续的发展格局。

《意见》指出，推进废钢资源高质高效利用，有序引导电炉炼钢发展。对全废钢电炉炼钢项目执行差别化产能置换、环保管理等政策。鼓励有条件的高炉-转炉长流程企业就地改造转型发展电炉短流程炼钢。鼓励在中心城市、城市集群周边布局符合节能环保和技术标准规范要求的中小型电炉钢企业，生产适应区域市场需求的产品，协同消纳城市及周边废弃物。积极发展新型电炉装备，加快完善电炉炼钢相关标准体系。推进废钢回收、拆解、加工、分类、配送一体化发展，进一步完善废钢加工配送体系建设。鼓励有条件的地区开展电炉钢发展示范区建设，探索新技术新装备应用。分别遴选八家左右优势标杆电炉炼钢和废钢加工配送企业，形成可推广的产业模式。

2.2 我国电炉钢发展面临的挑战

2.2.1 电炉短流程炼钢发展尚未形成成本优势

我国废钢供应还远未达到充沛低廉的程度，且国内总体电价水平较高，加大电炉钢成本控制难度。长期以来，高炉-转炉长流程工艺在多数地区仍具备经济优势。截止2020年10月，新建电炉钢企业开工率不足70%，大多数电炉钢企业挣扎在成本线附近；近60%的钢厂成本持平或者亏损，仅有40%的钢厂盈利。

2.2.2 冶炼周期较长

2019年重点统计钢铁企业电炉平均每炉冶炼周期为58分钟，部分企业达到120分钟以上，相比于转炉平均32分钟冶炼周期明显较长。

2.2.3 装备差距凸显

在电炉装备方面，我国已具备自主研发全套电炉装备能力，但国产电弧炉装备技术水平与国外相比，在绿色节能、自动化、智能化、生产服务以及配套检测、机器人技术等方面差距仍然很大，市场普及率远不如普锐特、达涅利等国外成套设备公司，先进电炉装备仍需进口。

2.3 碳达峰目标与碳中和愿景

2.3.1 钢铁行业碳排放概要

钢铁行业是碳排放重点行业，其在31个制造行业中碳排放量最高，占我国碳排放总量的18%。因此，钢铁行业为落实碳减排目标的重要责任主体，是拟首批纳入全国统一碳市场的八个重点排放行业之一。由于能源结构高碳化，技术支撑不足，减排成本高，基础能力薄弱，低碳转型任重道远。

2.3.2 碳排放量控制面临的挑战

2019年全球碳排放量26亿吨，碳排放强度约1.4tCO₂/t钢，我国钢铁行业碳排放占全球钢铁碳排放量60%以上。2020年吨钢碳排放强度为1.9tCO₂/t钢左右，碳排放总量约20亿吨。钢铁生产+焦化、石灰等紧密关联产业合计碳排放量21亿吨。

2.3.3 碳达峰目标及重点区域范围

预计2025年之前，钢铁行业将实现碳排放达峰，而到2030年，钢铁行业碳排放量要达到比2020年降低30%的目标。

实现碳达峰的重点区域包括：

大气污染防治重点区域，包括京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等。
经济发达区域，包括无锡、苏州、南京、上海、常州、武汉、宁波等人均GDP超过2万美元，跨过发达经济体门槛的城市。
主要产钢区域，包括河北、江苏、山东、辽宁等主要产钢大省。

2.4 电炉短流程炼钢推进行动计划

结合钢铁高质量发展的政策导向、电炉钢发展面临的挑战、钢铁行业“碳达峰碳中和”的愿景等方面的内容，到2030年，我国要实现碳减排量为4.2亿吨，其中推进电炉钢计划，可以减碳1.56亿吨左右。有序推进短流程电炉炼钢很有必要，恰逢其时。

2.4.1 有序引导电炉短流程炼钢

鼓励有环境容量、有市场需求、有废钢保障、钢铁产能相对不足的地区积极承接转移产能；鼓励在城市和内陆地区布局中小型短流程电炉钢厂；鼓励高炉-转炉长流程企业转型为电炉短流程企业；所有短流程电炉炼钢企业要全面达到超低排放要求，充分发挥大宗社会废弃物的消纳处理和再资源化功能。

2.4.2 健全保障支撑体系

支持钢铁企业等牵头成立大型废钢回收加工配送企业，在废钢加工配送企业中遴选优势标杆企业，形成可推广的产业模式，鼓励废钢加工企业加强创新研究和标准化体系建设；推动短流程电炉炼钢标准、规范的制（修）订和宣贯工作，在短流程电炉炼钢企业中遴选优势标杆企业，开展电炉钢产品的分级分类认证；完善税收、电价补贴、碳交易配额等方面配套优惠政策。

2.4.3 推广先进工艺技术

推广应用新型节能电炉冶炼、废钢预热等先进工艺技术，进一步降低原材料和能源消耗，提高节能、环保、降碳效率。

3 结合全书内容以及相关政策的启示，我们立足现有工作岗位可开展的业务机会

帮助电炉钢企业相对集中的省、市，梳理本地区的产业特色和竞争优势，制定电炉钢发展示范区发展规划，并申请工信部电炉钢发展示范区。
帮助电炉钢企业挖掘在生产工艺、产品结构、绿色低碳、区位优势、市场效益等方面的特色和潜力，制定中长期发展规划，并帮助企业申报工信部电炉钢优势标杆企业，争取相关的政策支持。
联合中国废钢铁应用协会，为规模化、绿色化、智能化的废钢加工配送企业等提供标杆企业的申请报告咨询服务。