廢鋼預(yù)熱,電爐煉鋼,短流程煉鋼未來幾年將迅速發(fā)展
【文章選段】: 一般認(rèn)為,鋼材在投入使用后10至20年后將形成廢鋼需回收再生利用,考慮中國鋼材大量用于建筑,回收期較長,取循環(huán)周期為18年,則可知1997至1998年生產(chǎn)的鋼材將在2014年進(jìn)入回收利用期,1998年中國鋼材實(shí)際消費(fèi)量約為是1.142億噸(自產(chǎn)1.07億噸,進(jìn)口1242萬噸),考慮到損失和回收率,可以認(rèn)為到2014年以后中國年自產(chǎn)廢鋼可達(dá)到8000萬噸左右。若每年進(jìn)口廢鋼量仍維持為1000萬噸左右,屆時(shí)廢鋼資源的緊張程度有望大大緩解。 業(yè)界稱,發(fā)展廢鋼-電爐煉鋼流程是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展鋼鐵工業(yè)的正確途徑。由于世界廢鋼積累量的不斷增加將促進(jìn)電爐鋼比重的持續(xù)上升,并且到2014年以后,中國廢鋼供應(yīng)的緊張程度將趨于緩和,廢鋼-電爐煉鋼流程將有長足的發(fā)展?! ‰姞t煉鋼生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展概況 隨著電力工業(yè)的發(fā)展,用電做為主要能源的電弧爐煉鋼于1900年應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),其主要功能是熔化廢鋼等冷爐料。由于電能是化學(xué)中性的,故在冶煉過程中允許采用化學(xué)手段實(shí)現(xiàn)氧化或還原性操作,從而具有更大的冶金靈活性。另一方面由于其經(jīng)濟(jì)性稍差,故早期電爐煉鋼主要用于特殊鋼的生產(chǎn),直至1950年,電爐鋼的比例僅為總鋼產(chǎn)量的6.95%,習(xí)慣上認(rèn)為電爐鋼廠即為特殊鋼廠?! ∽?950年以后,電爐煉鋼所占份額迅速上升,主要原因有: ①平爐煉鋼為氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼所代替,積累的廢鋼轉(zhuǎn)由電爐煉鋼流程來消化?! 、诔吖β孰娀t煉鋼技術(shù)成功應(yīng)用,使電弧爐煉鋼的效率大大提高,生產(chǎn)成本大幅度降低。 ?、圻B鑄、連軋技術(shù)的成功應(yīng)用,廢鋼-電爐煉鋼-連軋型的“小鋼廠”迅速發(fā)展,占領(lǐng)長型材生產(chǎn)份額?! ∈澜珉娀t鋼產(chǎn)量及其所占份額逐年變化情況如下表所示??梢钥闯?,到2000年以后,電爐鋼所占份額已超過33%,五十年間平均每年增長0.6個(gè)百分點(diǎn)。電爐鋼的產(chǎn)量由1950年的1250萬噸增長至2000年的2.8352億噸,增長了22.7倍,平均每年增多542萬噸,年遞增6.4%。 世界電爐鋼的增長 --------------------------------------------------------------------------- 年份 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 世界鋼產(chǎn)量(104噸) 6050 7250 9500 14300 18960 34120 59640 71690 電爐鋼產(chǎn)量(104噸) 12.1 68.0 117 600 1250 34.56 8519 15753 電爐鋼占份額(%) 0.20 0.94 1.23 4.23 6.59 10.1 14.3 22.0 年份1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 世界鋼產(chǎn)量(104噸) 76924 74306 83030 84530 90050 96310 105480 ; 電爐鋼產(chǎn)量(104噸) 21154 24258 38352 29586 30527 31879 電爐鋼占份額(%) 27.5 32.6 33.7 35.0 33.9 33.1 ------------------------------------------------------------------------------ 新中國成立以來,中國鋼鐵工業(yè)有了很大的發(fā)展,1996年鋼產(chǎn)量超過1億噸,居世界第一位。與之同時(shí),電爐鋼產(chǎn)量也同步快速增長,1990年以來的情況如表2所示。可以看出電爐鋼所占份額在1993年達(dá)到最高值的23.2%,以后有所降低,近年來維持在15至17%之間的水平,這是因?yàn)橹袊摰目偖a(chǎn)量增長特別快所造成的。中國電爐鋼的產(chǎn)量實(shí)際上增長的很快,2004年約為1990年電爐鋼產(chǎn)量的3.3倍,達(dá)到了4600萬噸。而2004年居世界鋼產(chǎn)量第五位、第六位和第七位的韓國、德國和烏克蘭其全年鋼總產(chǎn)量分別僅為4752萬噸、4641萬噸和3874萬噸。 ---------------------------------------------------------------------- 年份 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 全國鋼產(chǎn)量(104噸) 6535 7100 8193 8954 9261 9536 10124 10891 電爐鋼產(chǎn)量(104噸) 1402 1500 1763 2075 1966 1811 1893 1912 電爐鋼所占份額(%) 21.4 21.1 21.8 23.2 21.2 19.0 16.7 17.6 年份 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 全國鋼產(chǎn)量(104噸) 11459 12359 12850 15103 18225 22234 27280 ; 電爐鋼產(chǎn)量(104噸) 1814 1948 2020 2401 3049 3906 4609 電爐鋼所占份額(%)15.8 15.7 15.7 15.9 16.7 17.6 16.9 ------------------------------------------------------------------------ 廢鋼-電爐煉鋼流程的資源特征 現(xiàn)今大規(guī)模工業(yè)化鋼鐵生產(chǎn)主要有兩類流程,其一是礦石-高爐煉鐵-氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼流程(OBBOFS,Ore-Blast-BOF-Steelmaking),這是傳統(tǒng)的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)或稱之為“長流程”;第二是廢鋼-電弧爐煉鋼流程(SEAFS,Scrap-EAF-Steelmaking)即“小鋼廠”或緊湊型短流程。就含鐵原料特征而言,第一類生產(chǎn)流程(OBBOFS)的原料主要是來自鐵礦石,一般再配加10%至20%的廢鋼;而第二類生產(chǎn)流程(SEAFS)的原料主要是來自社會的廢鋼鐵材料,一般需配加10%至20%的冷生鐵,近年來發(fā)展了配加一定量鐵水的工藝,在中國的電爐鋼生產(chǎn)中配加熱鐵水的比例估計(jì)平均可達(dá)到15至20%?! ?兩類鋼鐵生產(chǎn)流程就其資源特征與其在自然界和人類社會中的狀況,可概括示意于下表。可以看出,第一類OBBOFS流程所依賴的資源是來自自然界的不可再生資源,其技術(shù)特征是鐵元素的“提取”,是提供新鮮“血液”的“動脈”流程。然而從可持續(xù)發(fā)展的角度來分析,它本質(zhì)上是依靠“損害”自然界來獲取鋼鐵材料的一種流程;第二類SEAFS流程所依賴的資源是社會使用后的廢棄物,其技術(shù)特征是廢棄物中鐵元素的回收再利用,是凈化原有“血液”的“靜脈”流程,從可持續(xù)發(fā)展的角度來分析,它本質(zhì)上是依靠廢棄物資源化的3R循環(huán)經(jīng)濟(jì)流程?! ∈攀兰o(jì)中葉鋼的工業(yè)化生產(chǎn)以來,人類提取、制造了大量的鋼鐵材料,其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此前人類歷史積累量的千百萬倍。表3列舉了全世界及主要產(chǎn)鋼國家鋼的表觀積累量,可以看出,自1870年1900年世界鋼的表觀積累量僅為2.94億噸。1950年為48.6億噸,到2000年達(dá)到了33.25億噸,到2004年又增加了38.6億噸。 鋼的表觀積累量(億噸) -------------------------------------------------------------- 年份 全世界 美國 日本 前蘇聯(lián) 英國 中國 1871至1900 2.84 0.97 / 0.14 0.73 / 1871至1950 48.16 22.02 1.10 3.97 5.21 0.09 1871至1980 190.20 54.28 18.02 31.9811.82 4.42 1871至1990 262.48 62.63 28.32 47.54 13.45 9.41 1871至2000 338.07 75.77 38.36 55.77 15.14 19.51 ; 1871至2004 377.07 75.77 42.57 58.53 16.21 27.80 ------------------------------------------------------------- 按目前世界年產(chǎn)鋼量10.5億噸計(jì)算,十年以后、到2014年,全世界鋼的總積累量還將增加105噸,達(dá)到近500億噸。社會上積累的廢鋼如果不能有效的及時(shí)消化、回收、再利用,將造成巨量污染。在1950年以前,廢鋼的循環(huán)再利用主要是靠平爐煉鋼過程,近五十年多來主要是靠電弧爐煉鋼過程?! ?廢鋼-電爐煉鋼流程的能源特征 傳統(tǒng)的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)以碳為還原劑,從礦石中將鐵元素由其氧化物中還原提取出來,與之同時(shí)以碳氧化反應(yīng)釋放出的熱量為能源以獲取反應(yīng)和金屬熔化所必需的高溫,因之該過程消耗大量的煤-焦炭形式的還原劑和燃料,并且伴隨著生產(chǎn)大量的室溫氣體:CO2,各種資料表明每生產(chǎn)一噸粗鋼大約消耗0.7至1.0噸原煤,產(chǎn)生近兩噸CO2氣體?! ∈褂脧U鋼做原料,無需從礦石中還原鐵元素,這不僅大大減少了還原劑碳的消耗還大大減少了化學(xué)反應(yīng)所需的能量的消耗,因此SEAFS流程的能耗和CO2氣體的排放量相比減少很多。 簡單的化學(xué)計(jì)量平衡計(jì)算如下表;可以看出,僅還原鐵的氧化物一項(xiàng),每噸金屬鐵大約將消耗碳元素218至327kg,產(chǎn)生CO2氣體793至1189kg。 關(guān)于SEAFS和SBBOFS流程物耗、排放和能耗的工程數(shù)據(jù)很多。不難看出,僅就能耗和CO2排放而言,廢鋼-電爐煉鋼流程SEAFS是節(jié)約型的、環(huán)境友好的流程。 鐵和碳的化學(xué)計(jì)量平衡表 --------------------------------------------------------------------------- 噸鐵使用C量(kg) 噸鐵產(chǎn)生CO2量(kg) FeO+1/2CO2=Fe+CO2 1000÷55×12=218 1000÷55×44=793 Fe3O4+4C=3Fe+4CO 1000÷3÷55×4×12=291 1000÷3÷55×4×44=1057 Fe2O3+3C=2Fe+3CO2 1000÷2÷55×3×12=327 1000÷2÷55×3×44=1189 -------------------------------------------------------------------------- 中國廢鋼-電爐煉鋼流程的發(fā)展前景 下面將從需要和可能兩個(gè)方面探討中國廢鋼-電爐煉鋼流程的廢鋼前景: 1、廢鋼資源(可能性) 充沛的廢鋼資源為電爐煉鋼流程的發(fā)展提供了可能性,中國電爐煉鋼產(chǎn)能增加一直受著廢鋼資源的制約。在2004年中國鋼產(chǎn)量超過了2.7億噸,為全世界鋼產(chǎn)量10.54億噸的26%,但廢鋼積累量僅為全世界的7%。中國鋼產(chǎn)量是美國的3倍,而廢鋼積累量僅為美國的36.7%(0.367倍),其反差近十倍,相比之下,中國是廢鋼嚴(yán)重短缺的因素。 ; 如果按現(xiàn)有格局不變,估計(jì)十年后的廢資源狀況,從下表可以看出,到那時(shí),中國廢鋼資源狀況將大大得到緩解,但仍低于世界平均值,尚需大量進(jìn)口廢鋼,廢鋼來源必然是美國、日本和獨(dú)聯(lián)體國家。 廢鋼資源估計(jì) -------------------------------------------------------------- 年份 全世界 美國 日本 中國 2004年鋼的表觀積累量(億噸)377.07 75.77 42.57 27.80 2014年鋼的表觀積累量(億噸)482.2 85.4 53.1 57.8 (估計(jì))2014年產(chǎn)鋼量(億噸)10.54 0.97 1.65 3.3 累計(jì)量/產(chǎn)鋼量 45.75 88.0 50.6 17.5 --------------------------------------------------------------- 一般認(rèn)為,鋼材在投入使用后10至20年后將形成廢鋼需回收再生利用,考慮中國鋼材大量用于建筑,回收期較長,取循環(huán)周期為18年,則可知1997至1998年生產(chǎn)的鋼材將在2014年進(jìn)入回收利用期,1998年中國鋼材實(shí)際消費(fèi)量約為是1.142億噸(自產(chǎn)1.07億噸,進(jìn)口1242萬噸),考慮到損失和回收率,可以認(rèn)為到2014年以后中國年自產(chǎn)廢鋼可達(dá)到8000萬噸左右。若每年進(jìn)口廢鋼量仍維持為1000萬噸左右,屆時(shí)廢鋼資源的緊張程度有望大大緩解。 2、鐵礦石資源 鋼鐵工業(yè)屬資源和能源消耗密集型產(chǎn)業(yè),鐵礦資源是中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的最大瓶頸。 中國已探明鐵礦資源儲量459億噸,分布于29個(gè)省、市和自治區(qū)的1898個(gè)礦區(qū),特點(diǎn)是分布廣、品位低(平均32.7%,低于世界平均水平11個(gè)百分點(diǎn))、共生礦多、雜質(zhì)含量高、礦床小、可采儲量(200多億噸)比例低,達(dá)到經(jīng)濟(jì)開采規(guī)模的只有80多億噸。 中國重點(diǎn)礦山大部分是五、六十年代建成的,經(jīng)過長期開采,已進(jìn)入中后期,產(chǎn)能正在不斷衰減,開采難度越來越大,成本不斷增加。地方礦山是中國鐵礦業(yè)的主力軍,但受資源和技術(shù)條件限制,生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)能也難大幅度增加。2004年,全國生產(chǎn)鐵礦石31010萬噸(同比增長約22.5%)。 由于中國鐵礦石產(chǎn)量的增幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于煉鐵能力的增長,現(xiàn)主要依賴進(jìn)口,2004年,中國進(jìn)口鐵礦石2.08億噸,同比增長40.5%。未來中國礦石資源形勢十分嚴(yán)峻,國內(nèi)礦山產(chǎn)量只能支撐1億噸左右生鐵的需要。預(yù)計(jì)今后每年需要進(jìn)口鐵礦石量將超過3億噸。 3、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的前景 ;中國是富煤、缺油、少氣的國家,煤、油、氣資源儲量分別占世界總儲量的11%、2.4%和1.2%,這就決定了中國煤炭資源在一次能源中的重要地位。盡管中國煤炭資源比較豐富,但人均可采儲量只有世界人均的54%。在可采儲量中,煉焦所需的主焦煤和肥煤(約占煉焦煤的50%至60%)分別只占5.81%和3.53%。 世界2002年能源消費(fèi)總量為94.05億噸標(biāo)準(zhǔn)油(136.78億噸標(biāo)準(zhǔn)煤),中國排序第二:年消費(fèi)9.98億噸標(biāo)準(zhǔn)油(14.51億噸標(biāo)準(zhǔn)煤),占世界能源總消費(fèi)量的10.609%。2003年中國能源消費(fèi)總量為16.78億噸標(biāo)準(zhǔn)煤;其中鋼鐵工業(yè)消耗2.74億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(含礦山、鐵合金、焦化、耐材等行業(yè)),占中國能源總消費(fèi)量的16%。 中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu),客觀上造成了能源效率較低、污染較嚴(yán)重、產(chǎn)品能源成本高。 中國煤炭大多屬于中低硫煤和中灰煤。國際市場交易的動力煤,其熱值比中國平均高25%,含硫量低25%至40%,灰分含量低50%。2003年鋼鐵工業(yè)消耗原煤1.8億噸,占總量11.3%。中國鋼鐵工業(yè)依賴的主要能源(資源)-煤炭資源雖然比較豐富,但可用于鋼鐵生產(chǎn)的煉焦用煤僅占25%至27%。而煉焦用煤儲量中,質(zhì)量好的主焦煤僅占煉焦用煤的19%,肥煤僅占13%。 中國能源結(jié)構(gòu)之缺陷是廢鋼-電爐煉鋼流程發(fā)展的重要障礙。隨著全球技術(shù)的進(jìn)步和中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源結(jié)構(gòu)亦將有所改善,特別是核電和風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等非傳統(tǒng)電力資源的開發(fā),已為國內(nèi)朝野之共識,屆時(shí)電價(jià)、單位電能產(chǎn)生的CO2將大幅減少,將有利于廢鋼-電爐流程的發(fā)展?! ?綜上所述,發(fā)展廢鋼-電爐煉鋼流程是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展鋼鐵工業(yè)的正確途徑。由于世界廢鋼積累量的不斷增加將促進(jìn)電爐鋼比重的持續(xù)上升,并且到2014年以后,中國廢鋼供應(yīng)的緊張程度將趨于緩和,廢鋼-電爐煉鋼流程將有長足的發(fā)展。因此隨著能源技術(shù)的發(fā)展和中國能源結(jié)構(gòu)的改善,廢鋼-電爐煉鋼流程的綠色化程度與環(huán)境友好的優(yōu)勢將持續(xù)增長。 注:本文有關(guān)數(shù)據(jù)引自1995年至2004年的《中國鋼鐵統(tǒng)計(jì)》和參考文獻(xiàn)[1]至[3],由于統(tǒng)計(jì)口徑不完全相同,各文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)有一些出入,其差異不超過1%。 國內(nèi)相關(guān)行業(yè)新聞河南太行全利集團(tuán)有限公司主導(dǎo)產(chǎn)品DP系列環(huán)保節(jié)能型電爐煉鋼成套設(shè)備采用廢鋼預(yù)熱連續(xù)給料、余熱回收、全封閉煙氣凈化等一系列先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了電爐生產(chǎn)“四連續(xù)”、短流程、轉(zhuǎn)爐化生產(chǎn),使冶煉周期大幅降低,生產(chǎn)能力明顯提高,煙塵排放量減少。其中噸鋼節(jié)電100KWh/t,產(chǎn)量增加8—10%,各種消耗減少,噪聲低于90dBA,釋放的CO2每噸減少10—30%,二惡瑛和CO排放量符合發(fā)達(dá)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)了電爐生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐化、能源利用最大化、生產(chǎn)環(huán)境清潔化,代表了21世紀(jì)新煉鋼技術(shù)的方向。 該成套設(shè)備已率先2002年在舞鋼進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)至今運(yùn)行平穩(wěn)高效、效果非常好!使用該設(shè)備可使每煉一爐鋼的時(shí)間由過去48分鐘降至39分鐘,一天可多出3爐鋼,日增產(chǎn)300噸,每年可提高產(chǎn)量10萬噸左右。并且2007年4月28日該系列煉鋼成套設(shè)備又在河北永洋鋼鐵公司通過專家組驗(yàn)收并一次正式成功投產(chǎn)。2008年1月26日舞鋼集團(tuán)公司又與我集團(tuán)簽訂了100噸大功率電弧爐廢鋼預(yù)熱廢鋼煉鋼成套裝備。 2006年11月17日,吳邦國委員長來鶴壁視察,了解到該設(shè)備在河南舞鋼、河北冀鋼等國內(nèi)鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益后,當(dāng)即發(fā)出重要指示:“要加快推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路,傳統(tǒng)工業(yè)要向高端調(diào)整,促使企業(yè)搞開發(fā),搞關(guān)鍵部件,多搞一些節(jié)能降耗替代進(jìn)口的成套設(shè)備,擁有更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。” 該成套設(shè)備將逐漸被推廣應(yīng)用成功打破了鋼鐵行業(yè)電爐廢鋼預(yù)熱技術(shù)依賴進(jìn)口的被動局面,對電爐煉鋼實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)、降低成本、提高質(zhì)量、趕超世界煉鋼先進(jìn)水平具有重要的作用。公司以信譽(yù)第一、質(zhì)量致上為宗旨,以現(xiàn)代的經(jīng)營管理理念為核心,以創(chuàng)優(yōu)質(zhì)、高效的服務(wù)為目標(biāo),回饋長期以來對本公司事業(yè)發(fā)展給予熱忱支持的社會界朋友! 本公司以國內(nèi)一流的產(chǎn)品,一流的企業(yè)管理,一流的售后服務(wù),鑄就我們成為一流的合作關(guān)系、歡迎廣大客戶來電?。?!
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