近日，《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型的意見(jiàn)》印發(fā)，提出以碳達峰碳中和工作為引領(lǐng)，協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴綠、增長(cháng)，深化生態(tài)文明體制改革，健全綠色低碳發(fā)展機制，加快經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全面綠色轉型，形成節約資源和保護環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結構、生產(chǎn)方式、生活方式，全面推進(jìn)美麗中國建設，加快推進(jìn)人與自然和諧共生的現代化。

　　《鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能置換實(shí)施辦法》（工信部原〔2021〕46號文）在實(shí)施了3年后，于2024年8月23日暫停，并將重新修訂。這意味著(zhù)鋼鐵產(chǎn)能治理將進(jìn)入更加嚴格的階段，是對近年來(lái)鋼鐵行業(yè)高產(chǎn)量、高成本、高出口和低需求、低價(jià)格、低效益的“三高三低”不利局面的對策。

　　電爐鋼不僅是我國鋼鐵行業(yè)綠色轉型，實(shí)現“雙碳”目標下半場(chǎng)的主力軍之一，還在全球范圍內得到鋼鐵生產(chǎn)者的青睞。全球能源監測GEM組織的一份年度報告顯示，2024年初以來(lái)，全球各國宣布新建的煉鋼產(chǎn)能有93%是電爐鋼產(chǎn)能，而在建的煉鋼產(chǎn)能中，電爐鋼和轉爐鋼的產(chǎn)能占比各為50%。除了我國和東南亞還有新建的轉爐鋼產(chǎn)能外，其他絕大多數國家和地區在新建煉鋼裝備時(shí)會(huì )優(yōu)先選擇電爐，有的發(fā)達國家還大力推進(jìn)煉鐵高爐的退出。

　　目前，電爐鋼在綠色化智能化轉型升級過(guò)程中面臨著(zhù)一系列新的問(wèn)題。

　　鋼鐵蓄積量不夠充足、廢鋼產(chǎn)出量尚不充分給我國電爐鋼企業(yè)帶來(lái)了巨大壓力。今年初以來(lái)，受下游傳統建筑用鋼需求大幅下降的影響，生產(chǎn)螺紋鋼等建筑用鋼材的電爐鋼企業(yè)正面臨巨大的生存壓力。

　　在生產(chǎn)端，我國有75%左右的電爐鋼產(chǎn)能以生產(chǎn)建筑用鋼為主，且多數是全廢鋼電爐企業(yè)，產(chǎn)品單一、同質(zhì)化嚴重、市場(chǎng)競爭激烈。這些企業(yè)大多創(chuàng )新能力不足，短時(shí)間內難以完成產(chǎn)品結構調整和轉型升級。

　　在資源端，廢鋼有相對獨立的行情走勢。如果廢鋼挺價(jià)的同時(shí)，螺紋鋼等成品價(jià)格持續下降導致“螺廢差”收窄，電爐鋼企業(yè)就要面對“谷電”生產(chǎn)且仍虧損的局面。大規模設備更新和消費品以舊換新，對增加社會(huì )折舊廢鋼數量有效，但是下游行業(yè)的不景氣會(huì )影響加工廢鋼的產(chǎn)出數量。

　　近期，廢鋼價(jià)格有補跌的趨勢。這對電爐鋼企業(yè)利潤修復有好處，但是會(huì )使獨立廢鋼資源加工企業(yè)面臨虧損，為廢鋼資源的連續供應增加了難度。廢鋼“反向開(kāi)票”（一般是指特定的交易情況下，由付款方向收款方開(kāi)具發(fā)票）為獲取更多的廢鋼資源提供了助力，但在執行過(guò)程中仍存在問(wèn)題。

　　截至8月下旬，在中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì )網(wǎng)站公示的部分或全部完成超低排放改造的電爐短流程企業(yè)共計有18家，包括28座電爐，總產(chǎn)能為1591萬(wàn)噸，電爐鋼超低排放改造整體進(jìn)度滯后。

　　國際對電爐主要技術(shù)的研究以設備供應商為主。國內則分為兩個(gè)部分：一是來(lái)自傳統高校和科研院所的專(zhuān)家團隊，包括北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、中國鋼研等，他們側重新技術(shù)或與國外同質(zhì)化技術(shù)的研發(fā)；二是以設計院為主，包括中冶賽迪、中冶京誠等，包括工程工藝研發(fā)、裝備技術(shù)研發(fā)、成套設備服務(wù)等。此外，我國主流的電爐裝備制造商這幾年也取得了很大的進(jìn)步，但與國外知名企業(yè)比，自主技術(shù)研發(fā)能力相對偏弱。

　　下面從低碳、高效、智能3個(gè)方面介紹電爐技術(shù)新進(jìn)展。

　　低碳冶煉方面。一是綠色能源，包括企業(yè)配置的風(fēng)光發(fā)電與電網(wǎng)的融合匹配，北科大朱榮教授團隊提出的成熟的鋰離子電池或新近開(kāi)發(fā)的空氣壓縮儲能技術(shù)，配合風(fēng)光發(fā)電不間斷為電爐供電，目前已計劃在靖江特殊鋼探索應用，該技術(shù)可以利用氫氣作為集速氧槍燃料氣體，或利用氫氣的還原勢能降低煉鋼過(guò)程的碳排放量。二是綠色原料，包括直接還原鐵使用和廢鋼智能識別判級等。國外有的企業(yè)使用50%及以上比例直接還原鐵作為大電爐原料，已較為成熟并可連續生產(chǎn)。天津鋼管公司150噸電爐探索了配加100%直接還原鐵的冶煉工藝制度和生產(chǎn)路線(xiàn)。廢鋼智能化判級主要依靠激光誘導擊穿光譜技術(shù)（LIBS）和圖像識別技術(shù)，后者通過(guò)計算機視覺(jué)和自動(dòng)廢料識別，配合各類(lèi)算法提高分類(lèi)準確性。三是能耗和物耗降低。通過(guò)調研發(fā)現，近幾年新投產(chǎn)的國內外電爐裝備，全廢鋼電爐冶煉，噸鋼電耗、電極消耗、鋼鐵料和耐火材料消耗等均能控制在較低的水平，從生產(chǎn)角度出發(fā)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)消耗的空間已不是很大。

　　高效冶煉方面。一是供能強化，主流的超高功率電爐中，目前普碳鋼冶煉時(shí)間可實(shí)現30分鐘左右/爐次；化學(xué)能和物理熱的輸入方式則相對單一，效果始終不是太好；能源利用和轉換效率不高的問(wèn)題也一直存在。二是熔池強化，二氧化碳作為底吹氣體引入到電爐，在強化脫碳反應的同時(shí)，降低終點(diǎn)鋼液碳氧積、強化熔池攪拌；埋入式噴粉技術(shù)有望實(shí)現高效脫磷和碳粉高效輸送；電磁攪拌被認為是好的強化熔池攪拌技術(shù)，但受價(jià)格影響，應用案例并不多。

　　智能冶煉是未來(lái)電爐發(fā)展的趨勢。一是爐況實(shí)時(shí)監控和生產(chǎn)模型應用，包括非連續自動(dòng)取樣機器人和非接觸式鋼液連續測溫、熔池溫度預測、爐壁溫度檢測、熔池成分預測、煙氣成分分析、泡沫渣智能控制、爐渣在線(xiàn)分析等監控和模型，目前已陸續在電爐企業(yè)應用。二是整體智能模型，能夠實(shí)現對各種電爐監控系統與控制模型集成優(yōu)化。達涅利電爐和特諾恩電爐均已集成了整體智能模型。西門(mén)子具有類(lèi)似的整體智能控制系統方案。中冶賽迪智能化方案是借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，完成數據信息采集、生產(chǎn)過(guò)程跟蹤及運行狀態(tài)的可視化呈現、數字化生產(chǎn)。

　　電爐綠色高效智能技術(shù)發(fā)展路徑選擇。第一種是探索并開(kāi)發(fā)綠色低碳高效技術(shù)?！叭珡U鋼電爐潔凈化冶煉技術(shù)”主要從廢鋼智能分級識別、冶煉過(guò)程中雜質(zhì)元素去除、鋼水成分均質(zhì)化、防止鋼液終點(diǎn)過(guò)氧化等角度出發(fā)，提升電爐鋼產(chǎn)品的多樣性，助力電爐鋼企業(yè)提升競爭力?！胺巧嫣茧姞t煉鋼工藝技術(shù)”則從氫能、綠電應用等角度出發(fā)，降低電爐冶煉過(guò)程中二氧化碳的排放。第二種是研究綠電對于電爐鋼企業(yè)的適配性。提升電爐鋼企業(yè)綠電使用比例，不僅要從儲能端加大儲能技術(shù)和儲能裝備的應用，還要探索在“峰平”電價(jià)周期，用有競爭力的綠電來(lái)大比例替代電網(wǎng)高價(jià)電，保障電爐鋼企業(yè)產(chǎn)能利用率和作業(yè)率的提高。第三種是國內電爐設備制造商要與電爐煉鋼生產(chǎn)企業(yè)合作開(kāi)發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的整體智能模型。國內主流電爐企業(yè)，要與高校、科研院所開(kāi)展高質(zhì)量合作或利用企業(yè)自身的信息化人才隊伍，在未來(lái)裝備迭代升級的過(guò)程中，逐步實(shí)現在線(xiàn)檢測模塊、取樣探測機器人、生產(chǎn)過(guò)程模型等的獨立自主開(kāi)發(fā)，并逐步集成開(kāi)發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的整體智能模型。第四種是儲備電爐鋼冶煉用直接還原鐵的技術(shù)路徑。我國沿海地區或國內具備生產(chǎn)直接還原鐵地區的電爐企業(yè)要提早謀劃使用不同品級直接還原鐵配加廢鋼的冶煉生產(chǎn)工藝制度。

　　在條件滿(mǎn)足的前提下，有序推動(dòng)“長(cháng)改短”。目前，國內廢鋼資源總量不足，廢鋼主要的定價(jià)權和資源流向基本掌握在長(cháng)流程企業(yè)手里。如果沒(méi)有充足的鐵素資源保障，盲目推動(dòng)“長(cháng)改短”，企業(yè)很容易面臨“無(wú)米下鍋”的窘境。因此，有條件地推動(dòng)“長(cháng)改短”，一方面，需要區域內有充足的廢鋼可以流入到企業(yè)；一方面，需要該區域有優(yōu)質(zhì)且相對廉價(jià)的直接還原鐵。

　　順應全球電爐鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展大勢。全球新公布建設的煉鋼產(chǎn)能中，電爐鋼產(chǎn)能占比將越來(lái)越高，這一趨勢是無(wú)法逆轉的。從短期來(lái)看，產(chǎn)能分布比較分散，對于鐵素資源的集中需求量，不會(huì )像我國這么大。同時(shí)，國外主流礦山也在設計和生產(chǎn)可大量商品化運輸和交易的金屬化球團礦和直接還原鐵，以匹配電爐鋼產(chǎn)能的大規?？焖侔l(fā)展。

　　未來(lái)如果我國持續擴大電爐鋼產(chǎn)能，需要考慮的緊要問(wèn)題是直接還原鐵的來(lái)源和價(jià)格，一旦出現與鐵礦石雷同的定價(jià)機制，會(huì )對電爐鋼發(fā)展帶來(lái)相當大的沖擊和挑戰。當前，生產(chǎn)特鋼或有出口需求的長(cháng)流程企業(yè)，適宜在產(chǎn)能置換重啟后，結合下游形勢定制產(chǎn)品需求，有序發(fā)展一部分電爐裝備。全廢鋼電爐短流程企業(yè)或者未來(lái)可以部分配置直接還原鐵的電爐短流程企業(yè)，需從產(chǎn)品品種多樣化和轉型升級角度出發(fā)，解決生存問(wèn)題。

蘇步新（作者系中國國際貿易促進(jìn)會(huì )冶金行業(yè)分會(huì )副秘書(shū)長(cháng)）