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电炉炼钢优势突出,我国与世界平均水平差距较大

目前,世界钢铁制造普遍采用的炼钢方法主要有转炉炼钢和电炉炼钢。与转炉炼钢相比,电炉炼钢具有流程短、投资少、建设快、节能减排效果突出等优点。经测算,炼钢使用1吨废钢,比使用生铁可减少精矿消耗1.7吨,节能60%,节约新水40%炼钢 废钢与生铁所占比例,减少废气排放86%,废水排放76%,废渣排放72%,固体排放(包括矿山废石、尾矿)排放97%。因此,世界各国普遍重视发展以废钢为主要原料的电炉短流程炼钢生产技术。

据世界钢铁协会统计,2015年,我国电炉钢产量约4903万吨,占粗钢产量的6.1%。“十二五”期间,我国电炉钢比重在10%以下低位波动,与30%左右的世界平均水平仍有较大差距。2015年,电炉钢产量比重为6.1%,比2005年下降了5.6个百分点,比1993年的历史最高点23.2%下降了17.1个百分点,下降趋势十分明显。

我国电炉钢设备大型化、现代化成效显著。据天元二手资料相关信息显示,截至2015年底,全国符合规范条件的电炉共有188座,生产能力1.14亿吨。其中,100吨及以上电炉生产能力3510万吨,占电炉炼钢总能力的30.8%;75吨~99吨电炉生产能力2940万吨,占25.8%;60吨~74吨电炉生产能力2450万吨,占21.5%;60吨以下电炉生产能力2500万吨,占电炉炼钢总能力的21.9%。 2015年电炉产能(按吨位)及占比分别如图2、图3所示。

按照中国钢铁协会装备水平划分标准,100吨及以上电炉处于领先水平,75吨~99吨电炉处于先进水平,60吨~74吨电炉处于一般水平,60吨以下电炉处于落后水平。如图3所示,我国100吨及以上电炉产能占电炉炼钢总产能的30.8%,占比最高;75吨及以上电炉产能占电炉炼钢总产能的56.6%,可见我国电炉装备大修工作已取得明显成效。但电炉炼钢仍有21.9%的落后产能不容忽视,未来我国电炉装备还有很大的提升空间。

电炉金属材料消耗主要包括钢材及合金。近10年来,我国大中型钢铁企业金属材料消耗量基本维持在1130千克/吨左右,但其消耗结构发生了明显变化。其中,电炉钢材消耗量整体呈现明显下降趋势。2015年,我国大中型钢铁企业钢材消耗量为974千克/吨,比2005年的1095千克/吨下降121千克/吨,降幅为11%;但合金消耗量则由2005年的32千克/吨上升到156千克/吨,增幅为487.5%。这与电炉炼钢生产由合金消耗量较低的普通钢逐渐向合金消耗量较高的品种钢转变的发展趋势相一致。

与此同时,电炉钢材消费结构也在发生明显变化。由于电炉铁水加热工艺可以替代部分废钢,提高生产效率,降低炼钢过程中的能耗和生产成本,因此大多数电炉炼钢企业都采用铁水加热工艺,导致吨钢生铁消耗呈上升趋势,而废钢消耗则不断减少。近年来,重点大中型钢铁企业电炉平均铁水比在55%左右,部分碳钢企业电炉平均铁水比已达到80%以上。据中国钢铁协会统计炼钢 废钢与生铁所占比例,2015年,我国大中型钢铁企业电炉铁水消耗达到591千克/吨,铁水在电炉钢材中所占比例达到60.7%。同期,大中型钢铁企业电炉平均废钢单耗持续下降。 2015年废钢单耗仅为351.7千克/吨,较2005年的650.4千克/吨累计下降45.9%。

电耗是电炉炼钢工序的主要能耗,近10年来,我国大中型钢铁企业电炉整体电耗水平呈下降趋势。其主要原因有两点:一是我国电炉装备水平不断提高,特别是大型电炉及其配套的炉墙燃烧器和喷枪、强化氧气利用、优化供电等系列技术,为降低电炉工序电耗提供了技术保障;二是在炉料结构方面,随着电炉冶炼铁水比的不断提高,电炉热量需求大幅减少,冶炼电耗不断降低。极端情况下,部分企业电炉铁水比已达80%以上,电极基本不用通电,有的企业甚至将电炉电极拆除,实现电炉转炉生产,电耗大幅降低。 据中国钢铁协会统计数据,从图5可以看出,2015年我国大中型钢铁企业电炉平均冶炼电耗为224.7千瓦时/吨,比2005年的385.2千瓦时/吨下降了41.7%。

采用热铁交换、强化氧气利用、优化供电、烟气余热回收等措施,对电炉工序能耗的降低起到了很大的促进作用。如图5所示,2015年我国大中型钢铁企业电炉工序能耗为60.4千克/吨,与2005年的203.2千克/吨相比,大幅下降了70.3%。

值得注意的是,我国电炉冶炼钢种以优质特种钢为主,与国外以普通钢为主有明显区别。因此,在电炉冶炼中加入30%~50%的铁水,对提高生产效率、降低电炉钢水中杂质元素的质量分数十分有利。但大幅度提高铁水配比,甚至一味追求电炉转炉生产,与充分发挥电炉节能减排优势的初衷背道而驰,不应鼓励或提倡。

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