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論文級分享:大勢所趨,我國電爐煉鋼的發展現狀
發布時間:2023-8-17 16:45:05 瀏覽量:162次

論文級分享:大勢所趨,我國電爐煉鋼的發展現狀

核心觀點:

一、我國電爐煉鋼現狀

1.1我國煉鋼格局

2003年以來,隨著我國工業化的蓬勃發展以及基礎設施和房地產建設的不斷推進,帶動了我國對鋼鐵的需求,我國的煉鋼產量占全球鋼鐵的比例也在不斷攀升,我國當前的粗鋼產量占據了全球的半壁江山。不過從下圖可知,我國電爐煉鋼的產量從2002年的3048.9萬噸增長**2021年的10929萬噸,而轉爐煉鋼從15167.7萬噸增長**92350萬噸,鋼鐵高產量主要是以高爐-轉爐長流程規模效應的顯現,電爐鋼增加的量有限,在諸多因素的影響下,我國電爐鋼的發展較為緩慢。

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1.2我國電爐鋼比

2019年,工信部印發《關于引導電弧爐短流程煉鋼發展的指導意見(征求意見稿)》,提出引導我國短流程煉鋼高質量發展,優化鋼鐵長、短流程布局結構,促進鋼鐵行業轉型升級和綠色發展。力爭到十四五末,**鋼鐵工業廢鋼比達到30%,電爐鋼比例提升**20%。但在2022年工業和信息化部、發展改革委、生態環境部《三部委關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》主要任務中電爐鋼比例數據從20%轉為15%。

這樣的一個變化是結合當前的現狀做出的一個調整,我國的電爐鋼比一直處于較低的水平,從各主流**的電爐鋼比來看,我國當前的電爐鋼比對比看來是**低的,2022年我國的電爐鋼比在10%左右,距離十四五要求的15%還有較長一段距離,我國的電爐煉鋼仍任重而道遠。

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從下圖各主流**來看,我國的廢鋼比也處于低位,目前在22%左右,距離十四五要求的30%尚有一段距離,我國當前的廢鋼比相對主流**來說還是比較低,這與我們的電爐鋼比較低相對應。

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1.3電爐煉鋼產能

當前,世界上主流的煉鋼方式分為轉爐煉鋼和電爐煉鋼,由下圖產能分布來看,我國目前主要是依賴以高爐-轉爐為主的長流程煉鋼模式,**電弧爐產能為19121萬噸,轉爐粗鋼產能為98789萬噸,短流程煉鋼產能不足20%。對比于我們的長流程,電爐在我國的發展歷史較短,我國電爐煉鋼始于1993年,原冶金部和上海市在上海召開了當代電爐流程和電爐工程問題研討會討論電爐煉鋼工藝之后,寶鋼、新疆八一鋼廠、韶鋼、萊鋼等一批鋼鐵企業,紛紛從國外引進電爐煉鋼生產線,我國電爐鋼才得以發展。

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從下圖我國各省電弧爐產能分布來看,電弧爐主要分布在我國廢鋼資源較多、制造業較為發達的地區或是電力資源豐富的地區,其中江蘇、廣東、四川、福建、山東等地區電弧爐產能較多。

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我國低電爐鋼比原因分析

2.1中國煉鋼格局大高爐背景

我國的煉鋼鐵技術主要是引自蘇聯,蘇聯當時的高爐技術處于世界**水平,在20世紀50年代-70年代初,我國從前蘇聯引進了大量的鋼鐵技術和設備,包括高爐、轉爐、連鑄等煉鋼技術。經過解放后30年的曲折發展,中國鋼鐵企業進行了大規模的擴建和技術改造,在高爐操作及技術經濟指標方面有很大改善,自1996年以來,中國鋼鐵產量穩居世界**。

21世紀以來,隨著工業的快速擴張,中國鋼鐵需求量急劇增長,為了滿足生產成本低、**、產量大等特點,我國鋼鐵工業邁向了高爐大型化的發展道路,對高爐-轉爐煉鋼設備投入的資金較大。又由于高爐的工藝要求,停爐燜爐不利于高爐的運轉且維護成本較高,鋼廠在大多時候,若沒有檢修或是政策的強制要求,煉鋼利潤在-200/噸以上時都不會考慮關停高爐,由此以來,以高爐-轉爐煉鋼的產量一直居高不下。

2.2電爐成本較轉爐不占優勢

借鑒美國的發展歷史來看,其啟動廢鋼周期,隨后電爐煉鋼得到高速發展的兩大前提一是粗鋼產量達到極值平臺,廢鋼供應充足;二是電爐煉鋼成本優勢體現。顯然,我國目前這兩個條件均未達到,雖然我國粗鋼產量已達極值,但我國的廢鋼供應相對我國龐大的煉鋼需求仍不足;第二點我國目前還是以高爐-轉爐為代表的長流程煉鋼較電弧爐煉鋼更具備成本優勢,主要有幾下幾點原因:

2.2.1廢鋼價格高

1)廢鋼資源相對有限

我國的鋼鐵行業還是近些年發展壯大,雖然我國的鋼鐵積蓄量不斷增加,但由于多種原因影響,鋼材的回收周期較長,相對于我國龐大的煉鋼需求來看,當下沒有產生足夠的廢鋼量,使用生命周期法測算出2022年資源量大概在2.88億噸,而我國的粗鋼產量達10.13億噸,資源相對有限。

我國鋼鐵行業起步較晚,有大量的鋼鐵用于建筑行業,一般認為建筑行業的折舊年限大概在30年,機械等折舊年限大概在10-15年,綜合來看可能的報廢折舊年限在20-30年間,從粗鋼產量的周期來看,顯然我們**還沒有進入鋼鐵大量報廢的高峰期。

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2)長短流程鋼廠博弈

上述講到我國主要是以高爐-轉爐煉鋼為主,而廢鋼在我國大多也是由轉爐煉鋼消耗,從近幾年看來,轉爐消耗占我國廢鋼消耗量在60%以上。那么在大多數地區長流程鋼廠具備廢鋼定價的話語權,只有像廣東、福建、四川這種電爐相對較多的地方,電爐具備一定話語權,并且短流程鋼廠大多都是民營背景,資金實力較為有限。

像在華東、華北多地轉爐占據了**的話語權,長流程鋼廠與短流程鋼廠會進行博弈,由下圖鐵廢價差可知,鐵水絕大多數情況下都較廢鋼具備性價比,意味著長流程鋼廠具有成本優勢,有能力調節廢鋼價格,提升電爐煉鋼的成本。

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3)廢鋼回收效率低,分配利潤參與者多

目前我國的廢鋼回收效率較為低下,從汽車報廢就可看出,2012-2021 年美國汽車報廢率均值為 5.40%,而我國的報廢率在3%,并且有些車是送到一些沒有拆廢資質的汽車拆解地,其報廢的回收率較低。

我國加工基地由于進入門檻低,數量眾多,競爭劇烈,目前工信部1-10批公布準入的加工基地就有706家,年加工能力已達到1.6-1.7億噸,然而**大大小小的基地加起來遠遠超過這個數量,從下圖破碎線的低產能利用率也可看出,中游加工基地處于產能遠遠過剩的狀態。

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2.2.2我國焦煤資源較為豐富

雖然轉爐煉鋼所需的鐵水中,鐵礦石需要依賴大量的進口,但我國的煤炭資源較為豐富,每年的煤炭產量較多,目前焦煤的產量大概占世界的一半,我國煉鋼用焦煤90%是來源于國內自給,我國龐大的焦煤儲量,使得高爐煉鋼成本較為有優勢。

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2.2.3電力成本

相對于長流程煉鋼,短流程以電弧爐煉鋼,還需要疊加一個電力成本,電爐煉噸鋼的需耗電400-500度電,特別是峰電的成本較高,大部分時間內,電爐鋼廠都是在谷電保有低利潤,近兩年來,平電都較難維持利潤,電弧爐鋼廠產能利用率較低。一般情況下,達到谷電盈虧平衡點,產能利用率可能在33%左右,達到平電利潤,產能利用率在66%左右。

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2.3電爐工藝及鋼種限制

2.3.1長流程冶煉的鋼雜質更少

一方面,廢鋼原料供應及質量不穩定、分揀技術及分類不過關導致廢鋼成分無法控制,鋼材中各種雜質元素在電爐中無法有效控制,無法滿足高附加值、高潔凈度等**產品的要求,而將高爐鐵水作為原料比廢鋼練出的鋼純凈度更高,這是因為在熔化還原作用下,熔煉爐中不存在揮發元素,因此鐵水中的有色金屬等元素含量會相對更低。

另一方面,通常轉爐煉鋼工藝中所生產的鋼材氮含量較電爐煉鋼更低,因為電爐煉鋼會在敞開渣門的情況下進行精煉工作的操作和處理,這一過程中會有大量空氣進入電爐,導致電爐內部形成高氮環境,而氮含量的控制與低碳潔凈鋼的生產存在一定關系,若鋼內氮含量相對較高,會對鋼的延展性產生嚴重負向影響,這也限制了電爐短流程工藝在我國的大規模應用及發展。

2.3.2電爐產成品競爭力不強

由下圖可知,目前我國的電爐產能大多投產于長材,這是因為生產量較多的長材對于殘存金屬含量相對較高,轉爐煉鋼工藝在扁平鋼材的生產中更具備技術優勢。隨著爐外精煉技術的進步,轉爐品種鋼的生產能力也逐漸增強,致使電爐在特鋼方面的市場競爭力持續下降。國內軸承鋼、齒輪鋼以及不銹鋼等傳統特鋼產品都逐漸因為轉爐具備成本優勢和產量大的特點多以轉爐生產,電爐煉鋼的品種優勢已被擠壓到有限的高合金鋼生產領域,其市場競爭力明顯不足。

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三、電爐煉鋼機遇與展望

3.1碳雙控下的機遇

長流程煉鋼是以煤為主的能源結構,鋼鐵工業的能源占**能源消耗總量的16%,其中,煤炭占鋼鐵工業能源消耗比例高達70%,是碳排放量的主要來源。長流程煉鋼噸鋼排放2.34噸二氧化碳,其中鐵前工序二氧化碳排放占80%以上,但是以廢鋼為原料的電爐鋼每噸排放二氧化碳0.67噸,因此增加廢鋼回收利用,降低鐵鋼比,能夠大幅度降低二氧化碳排放量。我國鋼鐵工業正進入結構調整和轉型升級的節骨眼,在當前嚴峻的環保形勢下,污染排放小的電爐短流程將會有更廣闊的發展空間,促進電爐鋼產量占比提升。

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3.2我國擁有豐厚的鋼鐵積蓄量

我國鋼鐵工業自1996年粗鋼產量突破1億噸,超越日本成為**產鋼國后,粗鋼產量不斷增長,促使我國鋼鐵量不斷積蓄,未來我國鋼鐵工業或進入大批量應用廢鋼鐵的重要轉折時期。預計到2025年,我國鋼鐵積蓄量將達到120億噸以上,這為我國電爐的發展提供了豐厚的原料資源。

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3.3逐步淘汰高爐產能,電爐產能可等量替換

202161日實施的《鋼鐵行業產能置換實施方法》,將大氣污染防治**區域擴為京津冀、長三角、珠三角等地及其他“2+26”大氣通道城市,明確表明嚴禁增加鋼鐵產能,大氣污染防治**區域置換比例不低于1.51,其他地區置換比例不低于1.251,但是以下六種情形可以等量置換:

(一)企業內部退出轉爐建設電爐且一并退出配套的燒結、焦爐、高爐等設備項目的煉鋼產能。

(二)退出和建設冶煉設備均為電爐的項目。

(三)不改變冶煉設備類型、容量(積)、數量的廠區內部技術改造項目。

(四)退出配套燒結、焦爐、高爐等設備建設氫冶金和 Corex、Finex、HIsmelt 等非高爐煉鐵項目的煉鐵產能。

(五)對利用回轉窯-礦熱爐-AOD 爐工藝生產不銹鋼的煉鋼產能。

(六)青海、西藏地區建設的鋼鐵冶煉項目

**政策對電爐產能有所扶持,對高爐產能逐步打擊,目前小容積的高爐占比較大,容積在1000立方米以下的高爐會被逐步淘汰,今年以來,在我國環保政策推動下,多省相繼發文淘汰12001000立方米以下高爐,加大對高能耗、高污染的傳統產業的整治力度。

3.4對鐵礦石的替代

目前我國是鐵礦的消耗大戶,全球發運量的70%以上都發往了中國,我國進口鐵礦依賴度高達90%,經勘探我國鐵礦石大多為貧礦,并且鐵礦為**資源,全球總儲量有限,我國龐大的鋼鐵工業以及大高爐的鋼鐵結構是全球鐵礦的主要消耗**,全球鐵礦資源主要集中在澳巴的四大礦山,從下圖澳巴的發貨量及發往中國的比例可知,鐵礦資源主要是流向中國,但是我國自身的鐵礦資源有限,對海外進口礦高度依賴的局面致使我們在鐵礦端沒有議價權,這就使得我國鋼鐵業較多利潤流向海外礦端,特別是在當下印度的長流程煉鋼產業在不斷發展,印度在其《**鋼鐵政策2017》中提出到2030-31財年,印度要實現高爐占比達到68%,當前采用高爐-轉爐的比例是50%,對鐵礦的需求不斷提升,鐵礦的稀缺資源將會使其價格更高,那么在將來隨著廢鋼資源的趨多及鐵礦資源的緊缺,使用高爐-轉爐煉鋼的成本優勢將越來越弱。

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3.5支持民營經濟發展下電爐迎來機遇

2023719日,《中共**國務院關于促進民營經濟發展壯大的意見》重磅發布,**將民營經濟定位為推動中國式現代化的生力軍,并強調它是高質量發展的重要基礎。依據規模、技術水平、生產能力、環保要求等不同因素建設一個高爐的投資資金一般在數億元**數十億元左右;而建設一個電爐的投資資金在數千萬**億元之間,顯然電爐的投資成本更低。電爐煉鋼具有投資成本低、生產適應性強、靈活度高等優勢,因深受我國民營企業的青睞,我國的電爐企業大多都是民企。目前我國正在積極推動民營經濟的發展,推動電爐煉鋼也成為大勢所趨,能夠實現經濟效益和社會效益的雙贏。

3.6適應能力強

電弧爐煉鋼對爐料的適應性比較強,既能夠以廢鋼作為原料,同時也能使用鐵水、海綿鐵或熱壓塊、生鐵塊等固態和液態含鐵原料,不像轉爐煉鋼那樣必須依托龐雜的煉鋼系統,在廢鋼資源較為緊張以及性價比不高的情況下,電爐可以提高一定的鐵水比例來降低成本。

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此外,電爐能夠隨關隨停,既能夠不間斷的生產,也可以間斷生產。即使長時間的停產,恢復也比高爐快,而高爐停爐以及維修的成本較高。隨著基礎設施和房地產建設的不斷完善,我國鋼鐵工業面臨產能過剩的危險,維持高產量高爐的成本較大,未來或逐步向電爐這種適應能力、靈活能力強、環保性更好的煉鋼方法。

3.7生產高合金特種鋼

隨著經濟的發展和科技的進步,人們對鋼材的需求越來越高,特別是在一些**領域,如航空航天、核工業、工程機械等領域,對鋼材的性能要求越來越高,因此對高合金鋼的需求越來越大。在生產特種鋼過程中,電爐具有明顯的優勢。電弧煉鋼能源中的電弧具有中性化學性質,因此可以將其作為煉鋼能源,加熱和化學反應相互獨立。

這使得電爐煉鋼工藝具有極大的靈活性,可以在冶煉過程中加入大量的合金,滿足生產高合金特種鋼的需求。未來高合金鋼是發展的趨勢,電爐是生產高合金鋼的主要設備,因此未來電爐煉鋼或將成為趨勢。

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