钢铁业是支撑国民经济的基础产业，也是制造业门类中碳排放量较大的工业部门，其绿色低碳转型意义重大。
今年，国家发展改革委等部门出台《钢铁行业节能降碳专项行动计划》，将“提升短流程电炉炼钢比重”作为推动钢铁业绿色低碳发展的一项重要举措，提出“到2025年底，废钢利用量达到3亿吨，电炉钢产量占粗钢总产量比例力争提升至15%”。
什么是短流程电炉炼钢？在钢铁业，冶炼工艺主要有两种，一种是以铁矿石为主要的组成原材料的“高炉—转炉”长流程炼钢，俗称转炉钢，另一种是以废钢为主要的组成原材料的短流程电炉炼钢，俗称电炉钢。和长流程炼钢不同，短流程电炉炼钢的主要的组成原材料是废钢，工序上则省去了焦化、烧结、高炉炼铁等污染、能耗和碳排放相比来说较高的环节。
废钢破碎、机器轰鸣，走进河钢集团石钢公司废钢加工车间，2台大型龙门剪和1台大功率破碎机正对条状、板状废钢进行剪切和破碎处理。
在电炉车间，两座双竖井废钢预热直流电弧炉很是显眼。废钢经过分拣和处理后，会被送至配料间、装入料篮，再送至电炉顶部进行预热，后通过电炉熔化成钢水。这款电炉采用了独特的废料预热方法，可利用生产余热将废钢温度提升到600至800摄氏度，从而缩短废钢熔化时间，提高生产效率。随后，钢水顺着出钢口流入钢包中，送往精炼车间进行精炼和真空处理，之后完成连铸。“这些工序，和长流程炼钢区别不大。”石钢公司炼钢厂厂长助理杨韦华说。
“绿色低碳发展是钢铁生产的新要求、新趋势。”石钢公司发展建设部副部长杨卓和记者说，2018年，新厂区启动建设时，就舍弃了老厂区的长流程，坚定选择了短流程。
“矿石、焦煤、焦炭、球团，曾经钢铁生产所必需的原材料，如今已从采购清单中消失，使用的原料变成了各类废钢，工作环境也更清洁了。”杨卓表示。经初步测算，相比老厂区，新厂区吨钢综合能耗降低62%，吨钢水耗降低46%，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物减少75%。
此外，短流程电炉炼钢还有生产组织灵活、原料适应能力强的优点。“长流程炼钢，工序一环连着一环，化学反应复杂。即便市场有波动、需要灵活调整产量，也不能轻易停掉高炉，否则重新再启动需要大量成本。短流程工艺没有高炉炼铁环节，就避免了这样一些问题，生产组织更加紧凑高效。”杨韦华表示，短流程工艺还能灵活适应不一样种类的废钢原料，将其转化为钢铁产品。
当前，我国“高炉—转炉”长流程炼钢在粗钢总产量中的占比为90%左右。据中国钢铁工业协会（以下简称“中钢协”）课题组初步测算，2021年我国长流程钢铁企业吨钢碳排放约为1.8吨，其中70%以上来自铁前工序，而省去了铁前工序的全废钢电炉炼钢企业吨钢碳排放约为0.36吨，降碳效果显著。
“纯废钢短流程电炉炼钢比‘高炉—转炉’长流程炼钢每吨碳排放低1.5吨左右，是钢铁行业降低二氧化碳排放最有效的途径。未来，钢铁行业降碳的主要路径之一就是要发展电炉短流程炼钢。”中钢协相关负责认为，推动钢铁业节能降碳，“高炉—转炉”和电炉在上、下半场的角色和降碳贡献不同，“‘上半场’碳排放总量降低要靠长流程，‘下半场’实现碳中和还得靠短流程。”
四川达州市宣汉县一处废弃钢铁回收加工基地内，挂车往来穿梭，车里装载着来自周边市县的汽车报废件、废弃冰箱外壳等废钢。在这里，一天约有3000吨废钢经处理后，被运至附近的航达钢铁炼钢厂。“废钢是短流程炼钢的主要的组成原材料，约占公司炼钢成本的80%。”四川德润钢铁集团航达钢铁炼钢厂厂长刘曙光表示。
电炉炼钢具有投资少、建设周期短、生产组织灵活、节能降碳效果明显等优势。那么，相较长流程炼钢，短流程炼钢经济性如何呢？刘曙光给记者算了一笔账——
先看长流程。近段时间，1吨铁矿石的价格在1000元以内，铁矿石经高炉炼铁等工序熔化成铁水，每吨成本为2000多元。
再看短流程。目前，1吨废钢的收购价为2000多元，和长流程炼钢的铁水成本差不多。不过，铁水是热态，可直接用于炼钢，不需要添加别的热源，而废钢是冷态，需依靠电极产生高温将其熔化，才能用来炼钢。换句话说，短流程多出了一部分用电成本。
“算下来，在人工等另外的费用差不多的情况下，每吨废钢价格要比铁水成本低300元以上，电炉炼钢才能有一定竞争力。”刘曙光说。
为降低用电成本，不少电炉钢企业会根据峰谷电价时段制定生产计划，合理错峰生产。在航达钢铁，电炉的运行时间为21时至次日15时，覆盖了23时至次日7时的低谷时段，避开了15时至21时的高峰时段，吨钢可节省成本五六十元。
尽管经济性有待提升，但不少受访企业认为，长远看，电炉短流程炼钢的市场竞争力将逐步提升。“随着新型工业化、新型城镇化持续推进，废钢保有量将持续增加，短流程炼钢的原料成本会逐步降低，与长流程炼钢的差距会逐步缩小。在国际市场上，已有不少客户提出采购‘零碳钢’或‘低碳排放钢’，更加绿色低碳的电炉钢也比转炉钢更受欢迎。”杨卓说。
中钢协相关研究报告认为，未来我国电炉炼钢在布局上将向废钢资源丰富、铁矿石资源相对紧缺、有绿电优势的区域集中，在产品方面将向3个方向发展：一是城市周边电炉厂以建筑钢材生产为主，二是围绕装备制造生产特殊钢和高合金钢产品，三是大容积电炉生产“近零碳”汽车板等高档板材。
有利于发展电炉钢的好消息正逐步增多。中钢协相关负责认为，未来，随着新能源行业加快速度进行发展、各地差别化电价政策逐渐完备、绿电资源越发丰富，电炉炼钢的用电成本将持续降低；有关部门在产能置换、环保、土地等方面对低碳发展的政策支撑逐步完善，碳排放约束日趋增强，短流程电炉冶炼技术进步等，也将助力电炉钢得到更大发展。
据世界钢铁协会数据，2023年全球电炉钢占粗钢产量的比重约为28.6%。相较之下，我们国家发展电炉短流程炼钢还有不小空间。
近年来，一些地方已作出积极探索。比如四川省，近年来立足水电等清洁能源丰富的优势，加快推进电炉炼钢转变发展方式与经济转型。2023年，四川短流程电炉炼钢规模达1300万吨，电炉钢产量占比约40%。据中钢协统计，近年来各地计划新建的炼钢产能中27%为电炉，合计1.1亿吨左右，预计2035年我国电炉钢产量比例将达到30%。
——提升废钢资源供给能力。“国内的废钢资源供应偏紧，回收、加工和配送体系还不够完善，成本相对偏高。”杨卓认为，应建立废钢保供稳价机制，为稳质量、降成本创造有利条件。“目前，四川省已拥有废钢准入企业19家，废钢加工能力超1200万吨，产业规模已基本匹配全省电炉钢产能。”四川省经济和信息化厅材料工业处处长卿家胜表示，将积极地推进废钢回收加工配送产业高质量发展，促进废钢资源向优势企业聚集。据了解，有关部门正制定政策措施，促进废钢产出和市场规范化。
——加强电力资源保障。专家这样认为，电费在电炉钢加工成本中占比较大，应鼓励短流程电炉企业因地制宜建设工业绿色微电网，加大可再次生产的能源建设以及电力资源保障，鼓励企业根据峰谷电价时段科学制定生产计划，合理错峰生产，降低用电成本。
——提升电炉装备制造水平。近年来，国内电炉装备制造企业在炉型大型化、电炉与辅助设备集成化等方面取得长足进步，但在自动化装备及检测等方面仍有短板要补。专家觉得，要推动电炉装备制造企业联合上下游企业，加快大型高效电炉装备研发技术，积极开发具有自主知识产权的新型电炉。
中钢协副会长骆铁军表示，发展电炉炼钢要把握好4个原则：一是技术科学化，电炉建设既要引进国外先进炉型，也要用好国产先进炉型，最大限度地考虑电炉的炉机匹配，不“贪大求洋”；二是发展有序化，控制好节奏，最大限度地考虑原料保障，有序把长流程转为短流程；三是政策绿色化，快速推进碳排放考核体系在钢铁行业的实施，列入规范企业的全废钢电炉生产企业不再纳入“两高”项目管理；四是竞争公平化，严控不进行产能置换新建电炉，确保电炉建设的公平公正。（王云杉）
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