我国电炉炼钢产业发展遭遇尴尬
2004-11-22 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
在国际上，电炉装备技术的发展大体经历了以下几个阶段：20世纪70年代，常规交流超高功率电炉及其配套技术的开发应用，使电炉的生产效率大大提高，技术经济指标大大改善；20世纪80年代，直流电弧炉得到大规模工业应用；20世纪80年代后期至90年代中期，利用高温废气对废钢和CO进行预热后再燃烧的技术，以及用化学能代替部分电能的各种节能电炉技术被成功开发并应用。
在电炉装备技术发展的同时，电炉冶炼技术也发生了根本性的变化。伴随着各种炉外精炼技术和连铸技术的成熟，超高功率电炉车间从20世纪80年代起普遍采用了超高功率电炉――炉外精炼――连铸三位一体的工艺路线。电炉只承担熔化炉料、脱碳、去磷、升温等初炼任务，而脱氧、脱硫、调整和均匀成分与温度，去除夹杂与气体等精炼任务则由炉外精炼承担。电炉熔炼中采用了留钢留渣、泡沫渣埋弧熔炼、吹氧强化冶炼、炉底惰性气体搅拌、偏心炉底无渣出钢等先进工艺技术。装备与冶炼工艺的发展，使电炉的生产效率已接近转炉，电炉产品的质量水平与电炉消耗指标也得到了进一步改善。
我国电炉炼钢技术已达当代国际水平
20世纪80年代以前，我国电炉炼钢一直处于落后的状态。当时，全国有3000多座容量为3吨~30吨的小电炉，功率水平普遍不大于350kVA/t。这些小电炉多采用落后的“老三段”冶炼工艺(即在电炉内完成熔化、氧化、还原三步冶炼任务)，电炉生产效率低、产品质量差、能源消耗高、生产过程污染严重。1988年，广州一家钢厂首次引进了40吨超高功率电炉，由此开始了我国实现电炉大型化、超高功率化、现代化的进程。16年来，我国新建了50吨~150吨大中型超高功率电炉36座；电炉炉型的选择也实现了多样化，容量超过了50吨的电炉，除了占多数的常规交流高阻抗电炉外，还有双炉壳电炉、直流电炉、带废气预热废钢的竖窑式电炉、康斯迪电炉、Danarc Plus2000电炉以及Korfarc电炉。国际上采用较多的各种电炉，我国基本上都已经使用。当然，我国使用的这些电炉设备还都是从国外引进的。
我国电炉钢生产能力已从上世纪90年代中期的约2000万吨/的，提高到2002年的4035万吨/年。与此同时，电炉炼钢产品的技术经济指标也显著改善，如2003年，舞阳钢铁公司90吨电炉的技术经济指标已全面超越了当时国际上指标最先进的德国巴登钢厂。
我国电炉钢比例亟待提高
尽管我国电炉钢生产能力大大提高，但是电炉钢在总产钢量中的比例却从1993年的22.93%逐步下降到2002年的16.7%，而今年电炉钢比例估计为15%左右。我国已是国际上电炉钢比例很低的国家。由于20世纪70年代超高功率电炉技术的迅速发展和世界范围内废钢产量的增加，到20世纪末，电炉钢在欧洲各国和美国、日本等主要产钢国家所占的比例不仅没有降低，反面持续上升。目前，电炉钢在世界总钢产量中占1/3左右。在发达国家与地区，电炉钢的比例在25%~50%，多数超过30%，其中美国达50.7%。我国电炉钢产量从1991年的1500万吨提高到2002年的3048.9万吨，增加了一倍多；与此同时，转炉钢产量则从4279.6万吨提高至15167.7万吨，增加了3.54倍，故电炉钢的产量比从21.13%下降到16.7%。尤其是近5年来，各地纷纷扩大原有转炉钢厂的规模或新建年产数百万吨级的转炉炼钢厂，而电炉炼钢厂的建设却处于停顿状态。
适宜的电炉钢比例对我国钢铁工业和国民经济可持续发展意义重大
钢铁工业与国民经济能否可持续发展，应从以下几个方面进行分析：对原、燃料与土地等有限资源利用的经济性与合理性，对环境保护与生态平衡的影响程度，对再生资源的利用程度，产品的市场竞争力。
作为当代炼钢生产的两种工艺方法，即联合企业型的高炉――转炉长流程工艺与“小钢厂”型的电炉短流程工艺，如果从可持续发展的视点分析，其差别是很明显的。联合企业型的转转炉钢厂，无论是投资、占地面积、能耗和交通运输量，都比短流程的电炉钢厂需要更多的投入。国际上大多数的统计数据表明，电炉钢的生产成本比转炉钢低20美元/吨。最近的资料也报道说，美国惠灵匹兹堡公司用1座250吨康斯迪(Consteel)电炉代替原来年产180万吨钢的高炉――转炉长流程系统，其生产成本可降低43美元/吨，每年节约费用达8600万美元。
近几年，我国转炉钢构成比达到85%，而电炉钢构成比却急速下降到15%。其原因首先是人们版面追求规模效益(一般新建钢厂规模大于200万吨/年)和短期的价格效应(即目前电炉钢生产成本较高)。其次，客观上电力供应紧张是另外一个原因。但是，我们应该保持一个清醒的头脑，这种局面对我国钢铁工业和国民经济的可持续发展是不利的。
转炉钢构成比过高、产量过大与我国资源条件不相适应。高炉――转炉长流程工艺是以我国并不丰富的铁矿石作为炼铁原料的。我国人均铁矿石占有量不至世界平均水平的20%，且是品位低的贫矿，原矿含铁量仅为32%~39%。全国只有冀东、鞍本、攀枝花等几个较大的矿区，远不能满足钢铁工业的需要。我国近一半的铁矿石需要进口，进口铁矿石量超过全球矿石消费量的1/3。
因而，如何保证进口矿石以合理的价格长期稳定供应，已是影响我国钢铁工业与国民经济发展的、具备战略意义的重大问题。
高炉――转炉长流程产能的过度扩张是以有限资源的高速消耗和严重浪费为代价的。据报道，我国目前在建的炼钢能力有1.5亿吨/年。这1.5亿吨/年的生产能力基本上都是联合企业型长流程钢厂，其占地面积按0.65平方米/吨计算，将占用土地9亿平方米。实际上，在长流程工艺中，选矿会产生大量尾矿(1.5吨/吨精矿)，炼铁与炼钢会产生大量炉渣(在550千克/吨钢左右)，除部分回收利用外，其余需要占用许多场地堆放。钢厂占用的土地大都是城市周遍地区珍贵的可耕地，造成了土地资源的严重浪费。
对资源的严重浪费还在于长流程工艺所需的总能耗比短流程工艺高得多。长流程的吨钢总能耗至少比短流程高2.34倍，这是因为联合企业中炼钢以前的工序(焦化、烧结、炼铁)都是高耗能的。如果以3000万吨的电炉钢来代替转炉钢生产，则每年节约的能源达1914万~3684万吨标煤。目前国内流行的“转炉炼钢能耗低，可以负能炼钢”的观点是有失偏颇的，因为我们讲的能耗是整修生产流程的总能耗，而不是炼钢本身的工序能耗。
长流程工艺浪费资源的另一个突出方面是炼焦生产。2003年，中国焦炭出口1472万吨，占世界总出口量的60%，国内自己消费16306万吨。2003年，我国炼焦企业共消耗炼焦煤2.57亿吨，即出焦率仅为69.2%，炼焦煤中30%(7922万吨)的约2000多种物质，大部分被排放，浪费资源严重。我国虽然煤矿资源丰富，但主焦煤储量相对不足，炼焦煤储量仅占煤炭总储量的26.25%。对炼焦煤过度的、不适宜的消费，将加速这一不可再生产资源的衰竭过程。
在电炉装备技术发展的同时，电炉冶炼技术也发生了根本性的变化。伴随着各种炉外精炼技术和连铸技术的成熟，超高功率电炉车间从20世纪80年代起普遍采用了超高功率电炉――炉外精炼――连铸三位一体的工艺路线。电炉只承担熔化炉料、脱碳、去磷、升温等初炼任务，而脱氧、脱硫、调整和均匀成分与温度，去除夹杂与气体等精炼任务则由炉外精炼承担。电炉熔炼中采用了留钢留渣、泡沫渣埋弧熔炼、吹氧强化冶炼、炉底惰性气体搅拌、偏心炉底无渣出钢等先进工艺技术。装备与冶炼工艺的发展，使电炉的生产效率已接近转炉，电炉产品的质量水平与电炉消耗指标也得到了进一步改善。
我国电炉炼钢技术已达当代国际水平
20世纪80年代以前，我国电炉炼钢一直处于落后的状态。当时，全国有3000多座容量为3吨~30吨的小电炉，功率水平普遍不大于350kVA/t。这些小电炉多采用落后的“老三段”冶炼工艺(即在电炉内完成熔化、氧化、还原三步冶炼任务)，电炉生产效率低、产品质量差、能源消耗高、生产过程污染严重。1988年，广州一家钢厂首次引进了40吨超高功率电炉，由此开始了我国实现电炉大型化、超高功率化、现代化的进程。16年来，我国新建了50吨~150吨大中型超高功率电炉36座；电炉炉型的选择也实现了多样化，容量超过了50吨的电炉，除了占多数的常规交流高阻抗电炉外，还有双炉壳电炉、直流电炉、带废气预热废钢的竖窑式电炉、康斯迪电炉、Danarc Plus2000电炉以及Korfarc电炉。国际上采用较多的各种电炉，我国基本上都已经使用。当然，我国使用的这些电炉设备还都是从国外引进的。
我国电炉钢生产能力已从上世纪90年代中期的约2000万吨/的，提高到2002年的4035万吨/年。与此同时，电炉炼钢产品的技术经济指标也显著改善，如2003年，舞阳钢铁公司90吨电炉的技术经济指标已全面超越了当时国际上指标最先进的德国巴登钢厂。
我国电炉钢比例亟待提高
尽管我国电炉钢生产能力大大提高，但是电炉钢在总产钢量中的比例却从1993年的22.93%逐步下降到2002年的16.7%，而今年电炉钢比例估计为15%左右。我国已是国际上电炉钢比例很低的国家。由于20世纪70年代超高功率电炉技术的迅速发展和世界范围内废钢产量的增加，到20世纪末，电炉钢在欧洲各国和美国、日本等主要产钢国家所占的比例不仅没有降低，反面持续上升。目前，电炉钢在世界总钢产量中占1/3左右。在发达国家与地区，电炉钢的比例在25%~50%，多数超过30%，其中美国达50.7%。我国电炉钢产量从1991年的1500万吨提高到2002年的3048.9万吨，增加了一倍多；与此同时，转炉钢产量则从4279.6万吨提高至15167.7万吨，增加了3.54倍，故电炉钢的产量比从21.13%下降到16.7%。尤其是近5年来，各地纷纷扩大原有转炉钢厂的规模或新建年产数百万吨级的转炉炼钢厂，而电炉炼钢厂的建设却处于停顿状态。
适宜的电炉钢比例对我国钢铁工业和国民经济可持续发展意义重大
钢铁工业与国民经济能否可持续发展，应从以下几个方面进行分析：对原、燃料与土地等有限资源利用的经济性与合理性，对环境保护与生态平衡的影响程度，对再生资源的利用程度，产品的市场竞争力。
作为当代炼钢生产的两种工艺方法，即联合企业型的高炉――转炉长流程工艺与“小钢厂”型的电炉短流程工艺，如果从可持续发展的视点分析，其差别是很明显的。联合企业型的转转炉钢厂，无论是投资、占地面积、能耗和交通运输量，都比短流程的电炉钢厂需要更多的投入。国际上大多数的统计数据表明，电炉钢的生产成本比转炉钢低20美元/吨。最近的资料也报道说，美国惠灵匹兹堡公司用1座250吨康斯迪(Consteel)电炉代替原来年产180万吨钢的高炉――转炉长流程系统，其生产成本可降低43美元/吨，每年节约费用达8600万美元。
近几年，我国转炉钢构成比达到85%，而电炉钢构成比却急速下降到15%。其原因首先是人们版面追求规模效益(一般新建钢厂规模大于200万吨/年)和短期的价格效应(即目前电炉钢生产成本较高)。其次，客观上电力供应紧张是另外一个原因。但是，我们应该保持一个清醒的头脑，这种局面对我国钢铁工业和国民经济的可持续发展是不利的。
转炉钢构成比过高、产量过大与我国资源条件不相适应。高炉――转炉长流程工艺是以我国并不丰富的铁矿石作为炼铁原料的。我国人均铁矿石占有量不至世界平均水平的20%，且是品位低的贫矿，原矿含铁量仅为32%~39%。全国只有冀东、鞍本、攀枝花等几个较大的矿区，远不能满足钢铁工业的需要。我国近一半的铁矿石需要进口，进口铁矿石量超过全球矿石消费量的1/3。
因而，如何保证进口矿石以合理的价格长期稳定供应，已是影响我国钢铁工业与国民经济发展的、具备战略意义的重大问题。
高炉――转炉长流程产能的过度扩张是以有限资源的高速消耗和严重浪费为代价的。据报道，我国目前在建的炼钢能力有1.5亿吨/年。这1.5亿吨/年的生产能力基本上都是联合企业型长流程钢厂，其占地面积按0.65平方米/吨计算，将占用土地9亿平方米。实际上，在长流程工艺中，选矿会产生大量尾矿(1.5吨/吨精矿)，炼铁与炼钢会产生大量炉渣(在550千克/吨钢左右)，除部分回收利用外，其余需要占用许多场地堆放。钢厂占用的土地大都是城市周遍地区珍贵的可耕地，造成了土地资源的严重浪费。
对资源的严重浪费还在于长流程工艺所需的总能耗比短流程工艺高得多。长流程的吨钢总能耗至少比短流程高2.34倍，这是因为联合企业中炼钢以前的工序(焦化、烧结、炼铁)都是高耗能的。如果以3000万吨的电炉钢来代替转炉钢生产，则每年节约的能源达1914万~3684万吨标煤。目前国内流行的“转炉炼钢能耗低，可以负能炼钢”的观点是有失偏颇的，因为我们讲的能耗是整修生产流程的总能耗，而不是炼钢本身的工序能耗。
长流程工艺浪费资源的另一个突出方面是炼焦生产。2003年，中国焦炭出口1472万吨，占世界总出口量的60%，国内自己消费16306万吨。2003年，我国炼焦企业共消耗炼焦煤2.57亿吨，即出焦率仅为69.2%，炼焦煤中30%(7922万吨)的约2000多种物质，大部分被排放，浪费资源严重。我国虽然煤矿资源丰富，但主焦煤储量相对不足，炼焦煤储量仅占煤炭总储量的26.25%。对炼焦煤过度的、不适宜的消费，将加速这一不可再生产资源的衰竭过程。
