中國電弧爐煉鋼技術未來如何發展？

　　近年來，世界粗鋼年產量在16億噸~18億噸，其中電爐鋼有4億多噸，占比約25%。除中國以外，全球鋼鐵工業的電爐鋼占比已達40%以上。美國電爐鋼比例達到67%，是發達國家中電爐鋼占比最高的。2020年，中國粗鋼產量達10.65億噸，其中電爐粗鋼約0.96億噸，占比約為9%，尚有很大的提高空間。截至2020年底，中國有30噸以上電爐420座左右，產能18225萬噸。

　　與長流程相比，電爐短流程CO2排放量僅有25%，固廢排放量僅為1/30，能耗約50%，具有明顯優勢。短流程還有即開即停、生產高效靈活、可消納城市廢棄物等優點。隨著中國廢鋼資源逐步釋放，未來10年~15年電爐具有極大的發展潛力。國家鼓勵利用廢鋼煉鋼和短流程煉鋼，鼓勵企業在不增加新的產能基礎上進行電爐流程產能置換，鼓勵將環保壓力大、產能過剩嚴重地區的產能置換到廢鋼相對充足、鋼材供應不足的地區。

　　隨著世界鋼鐵總產量的增加，電爐煉鋼總產量也逐年增加。除中國以外，現在全球鋼鐵工業的電爐鋼占比已達40%以上，中國電爐鋼尚有很大的增長空間。未來電爐應選擇能夠滿足高效節能、連續加料、廢鋼預熱、綠色環保、余熱回收等要求的爐型，對應爐型選擇工藝技術，完成相應的冶金功能，實現可持續發展。同時，電爐發展還應關注高效低耗的節能低成本生產技術、綠色化關鍵工藝技術、智能化制造技術、高附加值特種鋼冶金技術等方向。

　　電爐煉鋼工藝技術

　　圍繞生產高效化、功能簡單化、環境友好化、控制智能化、原料多元化等目標，電爐煉鋼技術不斷得到發展。電爐冶煉高效化追求的目標是冶煉周期、通電時間盡可能縮短，冶煉電耗盡量降低。我們應圍繞以下6個方面開展工作：采用提高噸鋼輸入電功率的方法，表現在技術層面上就是裝備的大型化和更高功率；提高鋼中元素氧化的化學熱及氧燃燒嘴提供的化學熱；提高由廢鋼預熱后廢鋼的顯熱；提高電效率和功率因數，如供電制度合理化、采用智能電弧爐、優化短網結構等；縮短熱停工時間，如裝廢鋼時間、接電極時間、出鋼時間、補爐時間等；整條產線單一品種組織生產比多品種效率更高。

　　選擇先進爐型以達到全廢鋼預熱、連續加料、不開蓋、平熔池、低噪聲、少煙塵、痕量二噁英、除塵灰回收等目的。在技術發展的過程中，電爐經歷了傳統開蓋式電爐、Fuchs電爐(豎式預熱廢鋼)、Consteel電爐(水平連續加料)、Quantum電爐(量子電爐)、Ecoarc電爐（環保生態電弧爐）、Sharc電爐（豎井電弧爐）、CISDI-Green電爐（賽迪綠色智能電爐）、CERI-s1-Arc電爐（中冶京誠新型廢鋼預熱電爐）等不同類型的發展。

　　傳統常規開蓋式電爐的優點是設備故障少、穩定可靠，缺點是幾乎都無法較好地實現上述目的，生產效率較低。上世紀90年代，Fuchs電爐和Consteel電爐幾乎同時被引進中國。因為Fuchs電爐設備故障率高，在廢鋼成本不能被抵消的大背景下基本上被淘汰了。在Consteel電爐設備被國產化后，在“中改電”的背景下，因為其效率高、成本低、穩定可靠的優勢獲得了快速發展。2017年以前，全國95%的電爐為開蓋頂加料式；自2017年以來，企業的新上電爐設備85%以上為連續水平加料系統。但Consteel電爐也有明顯的缺點，主要是水平煙道尾氣預熱廢鋼的設計溫度為400攝氏度~600攝氏度，廢鋼溫度一般只能達到200攝氏度~300攝氏度；預熱廢鋼通道內的廢氣溫度正處于產生呋喃和二噁英等的高峰區間，有害氣體對環境的污染問題難以解決；預熱通道進“野風”量大，給除塵和余熱回收帶來困難。

　　Quantum電爐、Ecoarc電爐和Sharc電爐則希望通過豎式煙道預熱廢鋼的方式解決上述難題。Quantum電爐通過廢鋼料槽升降小車替代了料籃加料，采用虹吸式無渣出鋼系統，仍使用手指式系統保持和預熱廢鋼，預熱溫度高，有害氣體少。目前，世界上投產和在建的共11座Quantum電爐，其中墨西哥1座、土耳其1座、孟加拉1座、中國8座。2020年底，中國2座Quantum電爐投產，綜合效果仍有待觀察。Ecoarc電爐的主要部分是由熔化廢鋼的熔化室和與熔化室直接連接在一起的預熱豎爐構成，爐體密封和廢鋼預熱相結合，平熔池操作，高度自動化，廢鋼預熱溫度可達800攝氏度，可避免污染物的產生，二噁英排放量＜0.1ng-TEQ/m3（納克毒性當量值每標準立方米，下同）。目前投產和在建的共9座Ecoarc電爐，其中日本5座、韓國1座、泰國1座、中國2座（在建）。Sharc電爐均為直流電爐，噪聲小、粉塵少，設計雙豎井利用尾氣預熱廢鋼，二噁英＜0.1ng-TEQ/m3。應用方面，除土耳其1座正在運行的100噸Sharc電爐外，河鋼石鋼引進2座130噸Sharc電爐?？傊?，這3種電爐應用數量較少，前景仍有待進一步觀察中。