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我國電爐煉鋼發展現狀如何?有何挑戰?
發表時間:2018-01-11        瀏覽量:        來源:http://www.zhuoxishang.com/

>>>2015年世界電爐鋼產量比例為25.1%,而我國電爐鋼比例僅為6.1%。相比世界其他地區,我國發展電爐鋼任重道遠。

>>>大幅提高鐵水比,甚至追求電爐生產轉爐化,與充分發揮電爐節能減排優勢的初衷是背道而馳的,不應該鼓勵和提倡。

目前,世界鋼鐵制造普遍采用的煉鋼方式主要有轉爐煉鋼和電爐煉鋼兩種。相比轉爐煉鋼,電爐煉鋼具有工序短、投資省、建設快、節能減排效果突出等優勢。據測算,煉鋼使用1噸廢鋼,可以減少1.7噸精礦的消耗,比使用生鐵節省60%能源、40%新水,可減少排放廢氣86%、廢水76%、廢渣72%、固體排放物(含礦山部分的廢石和尾礦)97%。因此,世界各國普遍比較重視發展以廢鋼為主原料的電爐短流程煉鋼生產工藝。2015年世界電爐鋼產量比例為25.1%;同期,美國電爐鋼比例為62.7%,歐洲電爐鋼比例為39.4%,韓國電爐鋼比例為30.4%,日本電爐鋼比例為22.9%,而我國電爐鋼比例僅為6.1%。相比世界其他地區,我國發展電爐鋼任重道遠,尚須探索更加合適的路徑。

我國電爐鋼生產現狀

電爐鋼產量。根據世界鋼協統計數據,2015年,我國電爐鋼產量約為4903萬噸,占粗鋼產量的比例為6.1%。“十二五”期間,我國電爐鋼比例在10%以下低位波動,與世界平均30%左右的電爐鋼比例相比,還有較大差距。2015年電爐鋼產量比例為6.1%,比2005年低5.6%,比1993年電爐鋼比例歷史最高點23.2%低17.1%,下降幅度十分明顯。

2005年~2015年我國電爐鋼產量和所占比例情況如圖1所示。由圖1可知,2000年以后,隨著我國粗鋼產量的迅猛增長,電爐鋼產量比例一直呈現下降趨勢。尤其是“十二五”期間,納入統計的電爐鋼產量不僅沒有增長,反而小幅下降。

電爐鋼裝備和能力。我國電爐鋼裝備大型化和現代化成果顯著。根據工業和信息化部相關信息整理,截至2015年底,全國符合規范條件鋼鐵企業共有電爐188座,生產能力為11400萬噸。其中,100噸及以上電爐生產能力為3510萬噸,占電爐煉鋼總能力的30.8%;75噸~99噸電爐生產能力為2940萬噸,占25.8%;60噸~74噸電爐生產能力為2450萬噸,占21.5%;60噸以下電爐生產能力為2500萬噸,占電爐煉鋼總能力的21.9%。2015年電爐分噸位生產能力及所占比例分別如圖2和圖3所示。

根據中國鋼鐵工業協會裝備等級劃分標準,100噸及以上電爐為領先水平,75噸~99噸電爐為先進水平,60噸~74噸電爐為一般水平,60噸以下電爐為落后水平。由圖3可見,我國100噸及以上領先水平電爐產能占電爐煉鋼總產能的30.8%,占比最高;75噸及以上先進水平電爐產能占電爐煉鋼總產能的56.6%,這說明我國電爐裝備大型化工作取得了明顯效果。但是,電爐煉鋼還有21.9%的落后產能不容忽視,未來我國電爐裝備還有較大提升空間。

電爐生產指標

金屬料消耗。電爐的金屬料消耗主要包括鋼鐵料和合金消耗。近10年來,我國大中型鋼鐵企業金屬料消耗保持在1130千克/噸左右,但其消費結構變化明顯。其中,電爐鋼鐵料消耗量整體呈現大幅下降趨勢,2015年我國大中型鋼鐵企業鋼鐵料消耗量為974千克/噸,比2005年的1095千克/噸降低121千克/噸,下降11%;但是,合金消耗量卻從2005年的32千克/噸上漲到156千克/噸,上升487.5%。這與電爐煉鋼生產逐漸從合金消耗較低的普鋼為主向合金消耗較高的品種鋼為主的發展趨勢相吻合。

同時,電爐鋼鐵料消費的結構也在發生顯著變化。由于電爐配加熱鐵水工藝可替代部分廢鋼,并能提高生產效率、降低煉鋼工序能耗和生產成本,因此絕大多數電爐煉鋼企業均采用配加熱鐵水工藝,導致噸鋼生鐵消耗呈增加趨勢,而廢鋼消耗在不斷下降。近年來,重點大中型鋼鐵企業中電爐平均熱兌鐵水比為55%左右,部分碳鋼企業電爐的平均熱兌鐵水比達到80%以上。根據中國鋼鐵工業協會統計,2015年我國大中型鋼鐵企業電爐的鐵水消耗達到591千克/噸,電爐鋼鐵料中鐵水占比達到60.7%。同期,大中型鋼鐵企業電爐的廢鋼平均單耗不斷下降。2015年廢鋼單耗僅為351.7千克/噸,比2005年的650.4千克/噸累計下降45.9%。2005年~2015年,我國重點大中型鋼鐵企業電爐煉鋼的廢鋼、生鐵和合金等金屬料的消耗情況如圖4所示。

能源消耗。電力消耗是電爐煉鋼工序最主要的能源消耗。近10年來,我國大中型鋼鐵企業的電爐電耗水平總體呈現下降趨勢。究其原因,主要有兩點:一是我國電爐裝備水平在不斷提升,尤其是電爐大型化及其配套的爐壁燒嘴和噴槍、強化用氧、優化供電等系列技術的應用,為電爐工序降低電耗提供了技術保障;二是在爐料結構方面,隨著電爐冶煉鐵水比的不斷上升,電爐熱需求大幅減少,冶煉電耗不斷降低。極端情況下,有些企業的電爐鐵水比達80%以上,電極基本不用通電,甚至個別企業拆除電爐的電極,實現電爐轉爐化生產,電耗實現較大幅度下降。根據中國鋼鐵工業協會統計,從圖5可以看到,2015年我國大中型鋼鐵企業電爐的平均冶煉電耗為224.7千瓦時/噸,比2005年的385.2千瓦時/噸下降了41.7%。

熱兌鐵水、強化用氧、優化供電、煙氣余熱回收等措施的采用,極大地促進了電爐工序能耗的下降。由圖5可以看出,2015年我國大中型鋼鐵企業電爐工序能耗為60.4千克/噸,相比2005年的203.2千克/噸大幅下降70.3%。

值得注意的是,我國電爐冶煉鋼種以優特鋼為主,與國外以普鋼為主明顯不同,因此在電爐冶煉中加入30%~50%的鐵水對于提高生產效率、降低電爐鋼水雜質元素質量分數是非常有益的。但是,大幅提高鐵水比,甚至追求電爐生產轉爐化,與充分發揮電爐節能減排優勢的初衷是背道而馳的,不應該鼓勵和提倡。

生產效率。電爐的出鋼至出鋼時間是衡量電爐生產效率的典型指標之一。隨著鐵水兌入比例的提升,以及電爐裝備大型化,尤其是大功率燒嘴、集束氧槍和爐壁多功能槍等裝置的廣泛應用,電爐冶煉周期從全廢鋼冶煉時接近2小時的水平,逐漸過渡到接近1小時的水平。國內先進企業在采用50%以下鐵水兌入比例時的冶煉周期也能控制在1小時以內。根據中國鋼鐵工業協會統計,從圖6可以看到,2015年大中型鋼鐵企業電爐的出鋼至出鋼平均時間為1.19小時/爐,相比2005年時的1.46小時/爐降低18.5%。

從業人員勞動生產率是衡量電爐勞動生產效率的典型指標。電爐裝備和技術的進步減輕了勞動從業人員的負擔,并助推電爐煉鋼勞動生產效率顯著提升。根據中國鋼鐵工業協會統計,2015年大中型企業電爐煉鋼從業人員平均勞動生產率為1238.4噸/(人·年),相比2005年的982.8噸/(人·年)累計提高26%,進步明顯,但與國外先進短流程鋼廠超過3000噸/(人·年)的勞動生產率相比,仍有較大差距。

我國電爐煉鋼發展面臨挑戰

電爐煉鋼成本競爭力不強。2000年以來,我國電爐鋼產量比例從2003年最高的17.6%下滑到2015年的6.1%,發展速度明顯落后于轉爐煉鋼。電爐煉鋼發展遇到的最大挑戰就是成本競爭力弱于轉爐煉鋼。目前電爐煉鋼成本比轉爐煉鋼成本高出10%~30%。影響電爐煉鋼成本的因素較多,而能源和資源消耗是最關鍵的因素。

一方面,國內廢鋼資源的供應長期偏緊,廢鋼價格與螺紋鋼價格倒掛,廢鋼使用成本偏高;另一方面,我國的工業電價偏高,電價優惠補貼力度難以支撐成本競爭力。因此,造成我國電爐煉鋼鐵水兌入比例持續升高,電爐轉爐化趨勢明顯。

電爐煉鋼的市場競爭力不足。從世界范圍來看,各國工業化程度不同,鋼鐵行業發展背景不同,導致電爐鋼競爭力水平體現不同。美國、歐洲、印度等地電爐鋼發展處于較好時期,其中,美國電爐鋼產量比例已超過60%,產品以普鋼為主。在我國,電爐鋼產品主要以特鋼為主,隨著爐外精煉技術的進步,轉爐品種鋼的生產能力逐漸增強,導致電爐煉鋼在特鋼領域的市場競爭力持續下降。目前,國內軸承鋼、齒輪鋼以及不銹鋼等傳統特鋼產品基本都以轉爐鋼為主,電爐煉鋼的品種鋼生產優勢已被壓縮到有限的高合金鋼生產領域,其市場競爭力明顯不足。

電爐鋼的政策支撐力度不夠。世界電爐鋼的快速發展,離不開各國政府配套政策的支持。例如,美國和歐洲對鋼鐵工業節能減排政策要求的逐步提高,政府支持頁巖氣開發、薄板坯連鑄連軋和薄帶鑄軋等新能源和新工藝的研究和開發,客觀上為發展電爐鋼創造了條件;中東地區土耳其和伊朗等國家電爐鋼的迅速發展,與政府在廢鋼資源和能源配套政策上的大力支持也是密不可分的。當前,我國已經對鋼鐵行業可持續發展和綠色發展日益重視,但是發展短流程電爐煉鋼在產能置換項目審批、資源和能源配套等具體扶持措施上面還缺乏實質性支持,電爐鋼節能環保優勢轉化為市場競爭優勢的效果不明顯。

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