趙亞軍，鄭玉榮，張有余

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

2.中國(guó)科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)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(zhǎng)期研究的重點(diǎn)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(jì)以來，伴隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，我國(guó)鋼鐵工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展。2014年，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到峰值8.23 億t。其后的2015—2016年，我國(guó)的粗鋼產(chǎn)量均在8 億t 左右。目前我國(guó)鋼鐵積蓄量已經(jīng)達(dá)到80 億t，預(yù)計(jì)到2020年末，我國(guó)人均鋼鐵產(chǎn)值和鋼鐵存量分別達(dá)到9.01 億t 和8.01 t[4]，鋼鐵積蓄量將達(dá)到100 億t 左右，屆時(shí)每年產(chǎn)生的廢鋼資源產(chǎn)量可達(dá)到2 億t。我國(guó)廢鋼回收利用產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展相對(duì)滯后。2016年我國(guó)廢鋼比僅為11%，遠(yuǎn)低于世界平均水平的34.2%，跟歐美等發(fā)達(dá)國(guó)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(chǎng)走勢(shì)，對(duì)廢鋼行業(yè)進(jìn)行全面系統(tǒng)的調(diào)研分析。

1 國(guó)家政策分析

我國(guó)“十三五”期間對(duì)廢鋼利用規(guī)劃了明確目標(biāo)，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(guó)煉鋼的廢鋼比要達(dá)到30%，廢鋼鐵加工配送體系基本建立；2016年12月中國(guó)廢鋼鐵應(yīng)用協(xié)會(huì)發(fā)布《廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃》，明確到2020年，我國(guó)煉鋼的廢鋼比要達(dá)到20%，并提出廢鋼業(yè)六大發(fā)展目標(biāo)，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(jìn)我國(guó)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(zhǎng)速度達(dá)14.2%。2014年，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到峰值8.23 億t。其后的2015—2016年，我國(guó)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(jìn)，產(chǎn)量長(zhǎng)期增長(zhǎng)的頂峰期已過，粗鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)面臨停滯，鋼鐵行業(yè)步入調(diào)整期。

圖1 我國(guó)年粗鋼產(chǎn)量發(fā)展趨勢(shì)

2.2 用鋼大戶集中進(jìn)入報(bào)廢期

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

從2017—2018年，廢鋼報(bào)廢周期的分析顯示大量的社會(huì)鋼鐵，特別是汽車、機(jī)械、家電等用鋼大戶，集中進(jìn)入報(bào)廢期，將帶來廢鋼供給端的顯著增長(zhǎng)。

2.3 中頻爐清零

我國(guó)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(tái)，6 500 萬t 的廢鋼將大量涌入市場(chǎng)，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(shì)

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(duì)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(shí)，短流程煉鋼排放的污染物明顯低于含有燒結(jié)流程的長(zhǎng)流程及含有球團(tuán)的長(zhǎng)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(shì)，短流程噸鋼SO2，NOx排放量分別僅為含燒結(jié)流程的長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼，但包含有球團(tuán)/燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐的整個(gè)長(zhǎng)流程中的工序能耗還是遠(yuǎn)高于短流程。據(jù)中鋼協(xié)2017年4月對(duì)全國(guó)重點(diǎn)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)匯總，含燒結(jié)、球團(tuán)的長(zhǎng)流程煉鋼工序能耗分別為522.78 kg 和500.07 kg 標(biāo)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(biāo)煤/t，約為前者的1/9（表3）。

表3 短流程煉鋼和長(zhǎng)流程煉鋼工序能耗對(duì)比kg 標(biāo)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(zhǎng)流程燒結(jié)、球團(tuán)大氣污染物需配合脫硫、脫硝工藝達(dá)標(biāo)。

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(jī)化合物會(huì)同時(shí)融入鋼水，冶煉過程煙氣中將產(chǎn)生大量的二惡英；同時(shí)，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(dá)99%以上。由于在溫度低于200 ℃時(shí)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(duì)二惡英的凈化效率為65%～85%，靜電除塵實(shí)測(cè)平均凈化效率為95%，而袋式除塵器則一般可達(dá)到99%甚至更高[6]。

長(zhǎng)流程中的燒結(jié)、球團(tuán)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(zhǎng)流程煉鋼污染治理的核心是燒結(jié)、球團(tuán)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(tuán)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(jì)性

3.2.1 建設(shè)成本

從長(zhǎng)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(zhǎng)流程企業(yè)噸鋼投資的1/2[7]。從長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)流程的7%～8%。長(zhǎng)流程采用技術(shù)方案1 和2 進(jìn)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(zhǎng)流程燒結(jié)球團(tuán)工序脫硫脫硝噸鋼環(huán)保設(shè)備投資的7%～8%（表4）。

表4 長(zhǎng)短流程環(huán)保投資成本對(duì)比元/t 鋼

3.2.2.2 環(huán)保運(yùn)營(yíng)成本

短流程噸鋼環(huán)保運(yùn)行成本僅為長(zhǎng)流程的1/8 左右。長(zhǎng)流程采用技術(shù)方案1、2 進(jìn)行除塵、脫硫、脫硝的噸鋼環(huán)保運(yùn)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(yùn)行成本僅為1.40～3.09 元/t，平均為2.25 元/t（表5），僅為長(zhǎng)流程燒結(jié)球團(tuán)工序脫硫脫硝噸鋼環(huán)保運(yùn)行成本的1/8左右。

表5 長(zhǎng)短流程環(huán)保運(yùn)營(yíng)成本對(duì)比元/t 鋼

4 結(jié)論

（1）國(guó)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(lì)發(fā)展電弧爐煉鋼，廢鋼-電爐的短流程受到國(guó)家層面的重視。

（2）鋼鐵儲(chǔ)蓄量的快速增長(zhǎng)、報(bào)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(shì)。

（3）短流程煉鋼在環(huán)保、能耗以及經(jīng)濟(jì)性等方面相對(duì)于長(zhǎng)流程具有明顯優(yōu)勢(shì)，符合國(guó)家保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策。