战东平教授-提高废钢比炼钢技术

提高废钢比炼钢技术战东平东北大学NortheasternUniversity主要内容世界电炉炼钢发展概况中国电炉炼钢发展现状中国电炉炼钢展望高炉加废钢技术转炉提高废钢比炼钢技术1世界电炉炼钢发展概况炼钢生产流程：高炉——铁水预处理——转炉炼钢——炉外精炼——连铸——轧钢废钢——电炉炼钢——炉外精炼——连铸——轧钢年份19701980199019961997199819992000200120022003总钢产/亿t6.07.167.707.527.997.757.898.478.509.049.70电炉钢比/%14.222.027.933.333.733.633.533.933.533.733.5年份20042005200620072008200920102011201220132014总钢产/亿t10.711.412.513.513.312.114.115.2715.4816.0616.6电炉钢比/%33.031.931.630.830.727.928.733.333.128.127近40年世界粗钢产量与电炉钢比1.1电炉炼钢法地位查阅国际钢铁协会世界钢铁统计年鉴，目前，全球拥有钢铁工业（炼钢流程）国家共92个，但津巴布韦2008年以后粗钢数据没有统计上来，阿曼2011年才有钢铁工业，阿曼及朝鲜炼钢流程情况不明，所以数据详实、可供分析的国家有89个。5炼钢流程洲及区域炼钢流程电炉炼钢氧气转炉炼钢欧盟212115欧洲其他983独联体773北美773南美985非洲12103中东771亚洲15156大洋洲222合计8985411.1.1全球不同炼钢法的分布（表1）71.1.2全球电炉炼钢法概况（表2、表3）项目数值（2013年）合计电炉钢比例/R/%10050≤R＜1000＜R＜50——国家数/个47102885电炉钢产量/万吨4908196362069645240全球电炉钢比例/%10.943.445.727.4国家意大利西班牙土耳其墨西哥美国阿根廷哥伦比亚印度伊朗埃及电炉钢产/万吨17281004247212885264265.491.355601341621.5电炉钢比/％71.870.571.570.760.651.273.968.486.992电炉钢比≥50%（不含100%）的10个国家，其中电炉钢比超过70%的有7个国家。1.1.3粗钢产量及电炉钢产量1）全球粗钢产量及电炉钢产量（表4）时间2005200620072008200920102011201220132014粗钢产量/亿吨11.47812.50113.48113.43312.38314.32815.37215.59516.49316.65电炉钢产量/亿吨3.6613.9704.3154.2963.5524.2084.5284.4664.5244.262电炉钢比/％31.9031.7632.0131.9828.6829.3729.4628.6427.4325.6010年，电炉钢产量41.782亿吨/全球粗钢14.714亿吨==28.4%2015年粗钢产量达到16.230亿吨，减少了2.8%。92）中国粗钢产量及电炉钢比例（表5）2015年粗钢产量达到8.038亿吨、48.3%，减少了2.3%，为近20年首降。时间2005200620072008200920102011201220132014粗钢产量/亿吨3.5584.2104.8975.1235.7716.3877.0207.3108.2208.227电炉钢产量/亿吨0.4180.4420.5840.6340.5580.6630.7090.6480.7200.502电炉钢比/％11.7510.5011.9312.389.6710.3810.108.868.766.1010年，电炉钢产量5.878亿吨/中国粗钢60.723亿吨==9.7%1.2电炉炼钢发展前景分析1.2.1废钢资源随着地球上粗钢产量累计、钢铁产品累积不断增加，废钢资源越来越多，从某种意义上讲，这是一个无穷无尽的废钢资源。全球及中国粗钢产量累计（表6:加之我国每年7亿吨以上的粗钢产量的递增，将来废钢资源不是问题！年份全世界/亿吨中国/亿吨1871~19002.94/1871~195048.600.09（0.0077）1871~1980190.204.421871~1990262.489.411871~2000338.0719.511871~2004377.0727.802005~2014141.6860.721871~2014518.7588.511871~2015535.4096.55101.2.2能源1）电力及其发展电是一种清洁能源，电动汽车的优点均是电炉炼钢的优点。近年中国电力发展很快，其装机容量：2000年才3.0亿kW，2014年超过13亿kW，近几年中国电力装机容量情况（表7）：11时间2000201020112012201320142015e装机容量/亿kW3.09.6210.6311.4612.4713.614.62015年新增的1亿kW中，非化石能源发电将为5300万kW、占比53%，中国近年及未来非石化能源的发展见表8：12时间/年消费比重/%装机容量比重/%备注20139.8201411.132.7201511.430十二五能源规划202015203020时间201020112012201320142015e核电装机容量/亿kW0.1080.1260.1260.1460.200.286/2%其中的核电装机容量，到2015年底，达到2860万kW，占比约2%。目前，运行的核电机组23台、在建的27台，到2020年，占比接近4%。——将来的电力资源也不是问题！2）能源消耗用废钢代替生铁炼钢，可以节约生产生铁过程所需的能耗，两种流程吨钢综合能耗比较（kgce/t）：13工序高炉—转炉废钢-电炉备注焦化34.17不含煤气精制及生产烧结57.91不含球团矿炼铁413.88炼钢1.34186.27（含LF炉）连铸16.5316.53热轧68.6468.64冷轧64.7164.71按冷轧比60%估算燃料加工、运输及能源损失41.9521.46按占总能耗6%估算合计699.13357.61-342/-49%1.2.3电炉炼钢与环境保护14短流程：能耗减少了53%、CO2直接排放减少88.9%，比较说明电炉炼钢节能减排，清洁环保！有的国家对吨钢CO2排放量作出规定与限制：“高炉—转炉—热轧”长流程与“电炉—热轧”短流程要求分别为1400kg与160kg。——近9倍随着全球钢产量累计的不断增加、废钢资源逐年递增，电力工业的快速发展，环保意识的加强、政府对CO2排放的限制，以及一些发达国家的经历，不难判断电炉炼钢前景是光明的。吨钢消耗主要物质消耗/kg能源消耗/GJCO2排放/kg直接排放火力发电排放总排放长流程铁矿石+废钢1500+282.519.0313763801756短流程废钢+合金1121.5+10.48.91153478630变化-53%-88.9%-64%15两种流程物质、综合能耗及环境负荷情况比较（表11）1.2.4电炉流程优点短流程”的优点：投资省，建设周期短；投入产出快，原料至钢材3~4小时；生产能耗低，一半；占地面积小，一半；环境污染少：减少耗水量40％、减轻水污染76%，减少冶金渣40%、减少采矿废弃物97%，减少气体污染86%。尤其是减少CO2的排放，减少对环境的污染。16172中国电炉炼钢发展现状随着环保、循环经济及可持续发展的要求，世界上大部分国家都以电炉炼钢为主，而中国电炉钢比还很低，2014年降到8.63%。究其原因是，前些年废钢资源短缺、质量差、价格高，电力供应紧张、电价高，以及粗钢总量发展过快，使得电炉钢比例一低再低，也限制了电炉炼钢的发展。2014年，通过对近50家电炉炼钢流程企业进行调研，对其炼钢生存及生产状况进行分析。182.1中国电炉炉座及产能分析参考工信部前三年分三批公告的305家准入规范企业名单，整理出重点及骨干钢企炼钢电炉容量及炉座数（表12）：容量范围G/tG≥10070≤G＜10050≤G＜70G＜50合计第一批/座13145840第二批/座1117241365第三批/座1034153392合计34654454197总容量/t390050002400210013400产能/万吨24603400150012408600产能比例/%28.639.517.514.4100考虑到进入规范企业没有记录的电炉及没有进入规范企业中的部分电炉应该补上，修正后炉座及产能情况见表12+。19修正后，中国规范钢企（含重点及骨干）拥有电炉超过205座，其总容量超过1.5万吨，总产能超过1.0亿吨。——这应该比较靠谱啊！容量范围G/tG≥10070≤G＜10050≤G＜70G＜50合计第一批/座13145840第二批/座1117241365第三批/座1034153392合计34+8654454205总容量/t500050002400210014500产能/万吨31603400150012409300产能比例/%34.036.616.113.3100202.2废钢消耗低（表13）时间200920102011201220132014粗钢产量5.7716.3877.007.318.228.227废钢铁消耗/万吨837087609300840085708830单耗/kg/t145137133115104107转炉/kg/t768180696766电炉/kg/t658640623602559584（-74）废钢比/%14.513.713.311.510.410.7废钢消耗低的原因：1）资源还不够丰富；2）废钢质量，尤其废钢中的残余元素，影响洁净钢的生产；3）废钢价格，尽管昀近一年多废钢一再降价，但还没有铁矿石焦炭降价幅度大，使得电炉钢成本居高不下。21主要是受电炉炼钢成本压力的影响，使得电炉兑铁水现象比较普遍，目前，大约有60%的电炉兑加铁水，兑铁水比例在25%~60%。近年重点钢企电炉兑铁水情况（表14）：时间200920102011201220132014热铁水/kg/t484498499560577614（+130）2014年调研26家的41座电炉，有10家采用全废钢、16家采用兑铁水，兑铁水占61.5%；兑铁水比例25%~40%四家，50%~70%六家，70%及以上六家。其中达到80%及以上四家。还有些电炉因环保压力取消铁水：1）取消原有的外购铁水，如抚顺特钢电炉使用100%废钢；2）因环保压力等问题，攀成钢高炉、转炉及其棒线材生产机组实施环保关停，只保留开启100万吨产能的70吨电炉无缝钢管流程。2.3铁水使用还比较普遍2.4电力仍不能满足需求尽管中国电力以每年8%~9%高于GDP的速度发展，但电力供给总体上还不够充足，工业用电价格还很高，仍然采取“峰谷平”电价方式，造成电炉炼钢成本提高，或采取避峰的夜间生产而降低电炉生产率，这些都限制电炉炼钢的发展。232.5产量下降、产能利用率降低2012年统计18家30座电炉实际产量约1317万t、产能利用率超过70%，2014年24家39座电炉实际产量约1308万t、产能利用率不到60%。2014比2012产量下降，如舞阳钢铁由150降到70万t；北满特钢由35到7万t；泰山钢铁由60到27万t；酒泉钢铁由49到39万t；达力普由31到20万t；福欣不锈钢年产100万吨能力，2014年每月仅生产3万吨。2.6淘汰落后产能化解过剩至今已经发布了三批准入规范企业名单，累计305家，占全国85%的钢铁产能。没有进入到“规范企业”的将被淘汰或寻求升级或被重组整合，或许要经受政策限制的考验（拟实施高价用电、高价用水）。工信部产业政策司副司长辛仁周，在3月21日的2015中国钢铁规划论坛上介绍，从2010到2014年，中国共淘汰炼铁产能1.2亿吨，炼钢0.9亿吨，一定程度上化解了产能过剩的矛盾，本人统计分析的情况见表15。工信部公布淘汰的落后产能统