趙亞軍，鄭玉榮，張有余

（1.甘肅酒泉鋼鐵集團公司技術(shù)中心，甘肅嘉峪關(guān)735100；

2.中國科學院蘭州文獻情報中心，甘肅蘭州730000）

鋼鐵行業(yè)碳排放量占工業(yè)碳排放量的25%，如何減少CO2排放是鋼鐵行業(yè)長期研究的重點課題[1-2]。廢鋼是一種載能節(jié)能、低碳環(huán)保、可循環(huán)使用的再生資源。與鐵礦石相比，用廢鋼直接煉鋼可節(jié)約能源60%，其中多用1 t 廢鋼，可節(jié)約0.4 t 焦炭或約1 t 原煤，減少1.6 t CO2排放、3 t 固體廢物的排放、1.7 t 精礦粉的消耗、4.3 t 原礦的開采以及2.6 t 尾礦渣的排出[3]。

21 世紀以來，伴隨著工業(yè)化和城市化進程的加速，我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展。2014年，我國粗鋼產(chǎn)量達到峰值8.23 億t。其后的2015—2016年，我國的粗鋼產(chǎn)量均在8 億t 左右。目前我國鋼鐵積蓄量已經(jīng)達到80 億t，預(yù)計到2020年末，我國人均鋼鐵產(chǎn)值和鋼鐵存量分別達到9.01 億t 和8.01 t[4]，鋼鐵積蓄量將達到100 億t 左右，屆時每年產(chǎn)生的廢鋼資源產(chǎn)量可達到2 億t。我國廢鋼回收利用產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展相對滯后。2016年我國廢鋼比僅為11%，遠低于世界平均水平的34.2%，跟歐美等發(fā)達國家的差距更大[5]。

為了全面了解廢鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，把握廢鋼市場走勢，對廢鋼行業(yè)進行全面系統(tǒng)的調(diào)研分析。

1 國家政策分析

我國“十三五”期間對廢鋼利用規(guī)劃了明確目標，廢鋼業(yè)將得到快速發(fā)展。2015年工信部發(fā)布的《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整政策》指出，到2025年，我國煉鋼的廢鋼比要達到30%，廢鋼鐵加工配送體系基本建立；2016年12月中國廢鋼鐵應(yīng)用協(xié)會發(fā)布《廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃》，明確到2020年，我國煉鋼的廢鋼比要達到20%，并提出廢鋼業(yè)六大發(fā)展目標，并明確“十三五”期間將加快廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展，提高廢鋼利用量；提高鋼鐵渣等含鐵固廢物的綜合利用率；滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，促進我國廢鋼業(yè)發(fā)展（表1）。

表1 廢鋼產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策

2 粗鋼產(chǎn)量分析

2.1 粗鋼產(chǎn)量步入調(diào)整期

2000—2013年，鋼鐵產(chǎn)量的平均增長速度達14.2%。2014年，我國粗鋼產(chǎn)量達到峰值8.23 億t。其后的2015—2016年，我國的粗鋼產(chǎn)量均在8 億t 左右（圖1）。隨著供給側(cè)改革的推進，產(chǎn)量長期增長的頂峰期已過，粗鋼產(chǎn)量的增長面臨停滯，鋼鐵行業(yè)步入調(diào)整期。

圖1 我國年粗鋼產(chǎn)量發(fā)展趨勢

2.2 用鋼大戶集中進入報廢期

我國目前鋼鐵積蓄量已經(jīng)達到80 億t，以2%的折算比例，則每年產(chǎn)生的廢鋼量就達到1.6 億t。以平均每年7～8 億t 粗鋼產(chǎn)量計算，預(yù)計到2020年末，我國鋼鐵積蓄量將達到100 億t 左右，屆時每年產(chǎn)生的廢鋼資源產(chǎn)量可達到2 億t。

從2017—2018年，廢鋼報廢周期的分析顯示大量的社會鋼鐵，特別是汽車、機械、家電等用鋼大戶，集中進入報廢期，將帶來廢鋼供給端的顯著增長。

2.3 中頻爐清零

我國每年產(chǎn)生的廢鋼量約1.6 億t，從具體的流向來看，約8 000 萬t 廢鋼被用于煉鋼生產(chǎn)，1 000～1 500萬t 被用于鑄造，剩余6 500 萬t 則用于地條鋼的生產(chǎn)。隨著打擊地條鋼面臨最后通牒，伴隨著中頻爐短期內(nèi)全面退出歷史舞臺，6 500 萬t 的廢鋼將大量涌入市場，雖然新增的電弧爐能夠消化一部分廢鋼，但還是為廢鋼的供應(yīng)端帶來了顯著增量。

3 短流程優(yōu)勢

3.1 環(huán)保和能耗

3.1.1 污染物排放

短流程在SO2，NOx排放方面對環(huán)境更為友好，但二惡英排放應(yīng)受到重視。根據(jù)《廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃》，與鐵礦石煉鋼相比，用1 t 廢鋼鐵煉鋼可減少1.6 t二氧化碳的排放，可減少3 t 固體廢物的排放。在同樣生產(chǎn)1 t 板坯/方坯時，短流程煉鋼排放的污染物明顯低于含有燒結(jié)流程的長流程及含有球團的長流程，特別是在二氧化硫、氮氧化物等主要大氣污染物排放和廢水排放方面有較大優(yōu)勢，短流程噸鋼SO2，NOx排放量分別僅為含燒結(jié)流程的長流程煉鋼的2%和21%，顆粒物基本在同一水平（表2）；短流程煉鋼二惡英的排放是其主要的環(huán)保問題。

表2 短流程和長流程煉鋼污染物排放情況（輸出1 t 鋼坯）

3.1.2 能耗

盡管目前轉(zhuǎn)爐工藝已實現(xiàn)負能煉鋼，但包含有球團/燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐的整個長流程中的工序能耗還是遠高于短流程。據(jù)中鋼協(xié)2017年4月對全國重點企業(yè)的統(tǒng)計匯總，含燒結(jié)、球團的長流程煉鋼工序能耗分別為522.78 kg 和500.07 kg 標煤/t，而僅來源于電爐消耗的短流程煉鋼工序能耗為58.79 kg 標煤/t，約為前者的1/9（表3）。

表3 短流程煉鋼和長流程煉鋼工序能耗對比kg 標煤/t

3.1.3 污染治理

短流程二惡英排放可通過高效除塵器有效去除，長流程燒結(jié)、球團大氣污染物需配合脫硫、脫硝工藝達標。

由于電弧爐煉鋼主要原料廢鋼中普遍存在的氯化物和有機化合物會同時融入鋼水，冶煉過程煙氣中將產(chǎn)生大量的二惡英；同時，作為電弧爐高效節(jié)能重要技術(shù)之一的廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)將使煙氣中二惡英濃度顯著增加。高效除塵器可明顯減少二惡英排放，袋式除塵器可達99%以上。由于在溫度低于200 ℃時電爐煙氣中的二惡英絕大部分是以固態(tài)形式吸附在煙塵表面，因此采用高效除塵器可明顯減少二惡英排放。濕法除塵對二惡英的凈化效率為65%～85%，靜電除塵實測平均凈化效率為95%，而袋式除塵器則一般可達到99%甚至更高[6]。

長流程中的燒結(jié)、球團過程煙粉塵、SO2以及NOX排放量分別占鋼企總排放量的38.68%，59.15%和45.98%，均為鋼企廢氣第一大來源。因此長流程煉鋼污染治理的核心是燒結(jié)、球團過程污染物排放治理。采用電除塵+半干法脫硫除塵+中溫SCR 協(xié)同凈化工藝或采用電除塵+活性炭協(xié)同治理工藝均可將鋼鐵燒結(jié)、球團顆粒物、SO2和NOX排放濃度降至20 mg/m3，50 mg/m3，100 mg/m3的特別排放限值以下。

3.2 經(jīng)濟性

3.2.1 建設(shè)成本

從長短流程鋼鐵企業(yè)總體建設(shè)投資看，建設(shè)高爐—轉(zhuǎn)爐聯(lián)合企業(yè)噸鋼投資約1 000～1 500 美元/t，而廢鋼—電爐短流程噸鋼投資約為500～800 美元/t，僅為高爐—轉(zhuǎn)爐長流程企業(yè)噸鋼投資的1/2[7]。從長短流程鋼鐵企業(yè)總體的建設(shè)周期看，高爐—轉(zhuǎn)爐聯(lián)合企業(yè)建設(shè)周期約為4年，而廢鋼—電爐短流程建設(shè)周期可以縮短至1～1.5年，因此，短流程鋼鐵企業(yè)的建設(shè)周期僅為長流程聯(lián)合企業(yè)的1/4～1/3[7]。

3.2.2 環(huán)保成本

3.2.2.1 環(huán)保投資成本

短流程噸鋼環(huán)保設(shè)備投資僅為長流程的7%～8%。長流程采用技術(shù)方案1 和2 進行除塵、脫硫、脫硝的噸鋼環(huán)保設(shè)備投資分別為54.78 元/t 和66.80 元/t，而短流程煙氣除塵、除二惡英僅需要匹配合適的高效除塵器即可，電除塵噸鋼環(huán)保設(shè)備投資僅為4.58 元/t，僅為長流程燒結(jié)球團工序脫硫脫硝噸鋼環(huán)保設(shè)備投資的7%～8%（表4）。

表4 長短流程環(huán)保投資成本對比元/t 鋼

3.2.2.2 環(huán)保運營成本

短流程噸鋼環(huán)保運行成本僅為長流程的1/8 左右。長流程采用技術(shù)方案1、2 進行除塵、脫硫、脫硝的噸鋼環(huán)保運行成本分別為18.74 元/t 和17.40 元/t，而短流程煙氣除塵、除二惡英的電除塵噸鋼環(huán)保運行成本僅為1.40～3.09 元/t，平均為2.25 元/t（表5），僅為長流程燒結(jié)球團工序脫硫脫硝噸鋼環(huán)保運行成本的1/8左右。

表5 長短流程環(huán)保運營成本對比元/t 鋼

4 結(jié)論

（1）國家通過稅改、產(chǎn)能置換、化解過剩產(chǎn)能等多渠道支持鼓勵發(fā)展電弧爐煉鋼，廢鋼-電爐的短流程受到國家層面的重視。

（2）鋼鐵儲蓄量的快速增長、報廢期的集中到來以及地條鋼的清理，為發(fā)展廢鋼利用產(chǎn)業(yè)提供資源保障，電爐短流程煉鋼順應(yīng)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。

（3）短流程煉鋼在環(huán)保、能耗以及經(jīng)濟性等方面相對于長流程具有明顯優(yōu)勢，符合國家保護環(huán)境的基本國策。