电弧炉废钢冶炼
2022-04-21 来源:钢易通

短流程电弧炉炼钢以废钢、铁水为原料,在电弧炉中将原料加热到 3000℃以上,实现 熔炼金属、去除杂质的目的。由于省去了传统高炉-转炉中排碳量最大的高炉冶铁这一步 骤,短流程冶炼的碳排放明显低于长流程;据世界金属导报测算,100%废钢投入的短 流程炼钢吨钢 CO2 排放量约为 0.9 吨,相比长流程冶炼减碳效果显著。

 

 

当前我国短流程炼钢的发展落后于世界平均水平,具备较大的替代空间。2021 年,我 国电弧炉钢产量仅占总体产量的 11.5%左右,低于全球 28%的平均水平。

 

成本一直是掣肘我国短流程冶炼的重要因素。过去十年内,由于废钢、电费等综合原因, 我国短流程冶炼的成本大多数时间高于长流程。考虑从建设电弧炉到实现量产需要一年 左右的时间,我国电炉钢产量占比与滞后一年的短流程与长流程冶炼的成本差呈现明显 的负向关系,表明成本制约了短流程冶炼产能建设。

 

现状:废钢供不应求,掣肘电炉发展

 

在传统高炉-转炉工艺中,铁矿石、焦煤的成本占铁水成本的绝大部分,而在炼钢过程中, 加入铁水和废钢的比例约为 7:1,铁矿石、焦煤等原材料价格变动决定了长流程炼钢成 本;在短流程工艺中,铁水和废钢的投入比例约为 1:4,废钢价格占短流程炼钢成本绝 大部分;除废钢外,电费和石墨电极也在成本中占一定比例。

 

 

复盘近几年长短流程吨钢的成本变化,在上游材料普涨的大趋势下,长短流程成本交错 上行,上游材料的价格变化决定了哪一种工艺更受钢厂青睐。

 

2017 年受供给侧结构改革影响,华北地区大量石墨电极厂商关停,石墨电极产量减半, 价格大幅上涨,短流程炼钢的吨钢成本一度比长流程多 700 元/吨。短流程的成本劣势 一直持续到 2019 年末,阻碍了 2017-2019 年我国短流程冶炼的发展;三年来短流程产 量占比一直在 10%左右水平。

 

2020 年受新冠疫情影响,铁矿石、焦炭、废钢等原材料价格普涨,钢铁冶炼成本上升。 铁矿石相对更高的上涨幅度收敛了长短流程成本的差距;随着 2021 年上半年铁矿石上 涨幅度前所未有,短流程成本比长流程更低。

 

2021 年末,随着铁矿石价格的回落以及废钢价格持续居于高位,长短流程成本再度反 转。但由于短流程炼钢降本潜能初显、叠加低碳炼钢的政策导向,短流程炼钢对长流程 的替代已经初露端倪,2021 年电炉钢产量占总产量的 11.45%,已达到近十年内的最高 水平。

 

 

当前我国废钢市场,需求高速增长,供给难以匹配,废钢价格持续维持高位。需求端上, 长期以来我国钢铁冶炼的废钢投入量落后全球平均水平。废钢既可以用于长流程也可用 于短流程,减碳压力之下,长流程钢厂的废钢需求更加旺盛;废钢短缺之下,短流程钢 厂的废钢投入率只有 70%,炼钢过程需加入部分铁水,没有实现全部的减碳潜力;据上 海钢联测算,2021 年我国钢厂综合废钢比约为 21.7%,远低于其他国家 48%的平均水 平;据 Mysteel 测算,我国每年的废钢缺口约为 1500 万吨;近年来我国废钢供不应求 的局面一直延续。

 

供给端上,当前我国废钢加工行业体系建设不完善。废钢来源较分散,社会废钢来自于 居民、个体商户、非经营性企事业单位及经营性工矿企业,使废钢回收具有难度;废钢 加工企业规模较小,不利于加工成本和质量控制,制约废钢产量增长和稳定供应。

 

 

发展:废钢供需齐升,加速替代进程

 

需求:碳中和下,减排需求促进废钢需求旺盛

 

据中国废钢铁应用协会估计,在钢铁冶炼过程中多投入 1 吨废钢可减少 1.6 吨铁精粉、 0.35 吨标准煤的投入,减少 1.6 吨 CO2 的排放和 3 吨固体废弃物的排放。废钢应用, 关乎原料保障和绿色发展。

 

在碳中和背景下,我国钢铁行业协会建议 2025 年短流程炼钢占比 15%,废钢比 30%, 准入企业加工能力 2 亿吨的目标;在政策导向上,加强对废钢行业标准的规范,短流程 钢厂可以实现等量置换,给予废钢加工准入企业更多的税收优惠等。

 

碳中和背景下,碳税也成为钢厂评估工艺成本时需要考虑的因素。由于全废钢投入下短 流程的吨钢碳排放量比高炉-转炉工艺少约 1.2 吨,如果考虑碳排放超过配额需要付出 的排碳成本,短流程工艺或更受青睐。当前上海市碳排放配额的交易价格为 42.9 元/吨, 短流程可以节省减排成本 51.48 元/吨;而根据国际货币基金组织首席环境财政政策专 家 Ian Parry 的测算,中国实现碳中和减排承诺所需的碳价约 47 美元/吨,基于此假设, 短流程冶炼可以节省 355.32 元/吨的减排成本。

 

 

供给:钢铁折旧周期来临,保障废钢供给稳步增长

 

如之前分析,成本是钢厂选择冶炼工艺的重要因素。短流程冶炼的成本很大程度受到废 钢价格的影响。我们认为钢铁折旧潮的到来以及国家对废钢加工行业的支持下,废钢的 价格中枢或将逐步下行,短流程冶炼相较于长流程在成本上将更受青睐。

 

废钢主要来源于社会折旧废钢、钢企废钢,工矿企业加工废钢和进口废钢,社会折旧废 钢是废钢最主要的来源;2020 年,我国社会折旧废钢回收量约为 1.5-1.6 亿吨,约占总 回收量的 60%左右。社会废钢回收量与钢铁积蓄量正相关,钢铁积蓄量越大时,可供回 收的优质废钢原料供应越多;此外,废钢供应还需要相应回收、拆解、加工、配送、应 用一体化的产业链的配套。

 

关键词:行业动态,节能,电弧炉

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