废钢产业政策及前景分析

赵亚军，郑玉荣，张有余

（1.甘肃酒泉钢铁集团公司技术中心，甘肃嘉峪关735100；

2.中国科学院兰州文献情报中心，甘肃兰州730000）

钢铁行业碳排放量占工业碳排放量的25%，如何减少CO2排放是钢铁行业长期研究的重点课题[1-2]。废钢是一种载能节能、低碳环保、可循环使用的再生资源。与铁矿石相比，用废钢直接炼钢可节约能源60%，其中多用1 t 废钢，可节约0.4 t 焦炭或约1 t 原煤，减少1.6 t CO2排放、3 t 固体废物的排放、1.7 t 精矿粉的消耗、4.3 t 原矿的开采以及2.6 t 尾矿渣的排出[3]。

21 世纪以来，伴随着工业化和城市化进程的加速，我国钢铁工业持续高速发展。2014年，我国粗钢产量达到峰值8.23 亿t。其后的2015—2016年，我国的粗钢产量均在8 亿t 左右。目前我国钢铁积蓄量已经达到80 亿t，预计到2020年末，我国人均钢铁产值和钢铁存量分别达到9.01 亿t 和8.01 t[4]，钢铁积蓄量将达到100 亿t 左右，届时每年产生的废钢资源产量可达到2 亿t。我国废钢回收利用产业起步较晚，发展相对滞后。2016年我国废钢比仅为11%，远低于世界平均水平的34.2%，跟欧美等发达国家的差距更大[5]。

为了全面了解废钢产业发展前景，把握废钢市场走势，对废钢行业进行全面系统的调研分析。

1 国家政策分析

我国“十三五”期间对废钢利用规划了明确目标，废钢业将得到快速发展。2015年工信部发布的《钢铁产业调整政策》指出，到2025年，我国炼钢的废钢比要达到30%，废钢铁加工配送体系基本建立；2016年12月中国废钢铁应用协会发布《废钢铁产业“十三五”规划》，明确到2020年，我国炼钢的废钢比要达到20%，并提出废钢业六大发展目标，并明确“十三五”期间将加快废钢铁产业规范化发展，提高废钢利用量；提高钢铁渣等含铁固废物的综合利用率；满足产业发展的需求，促进我国废钢业发展（表1）。

表1 废钢产业相关政策

2 粗钢产量分析

2.1 粗钢产量步入调整期

2000—2013年，钢铁产量的平均增长速度达14.2%。2014年，我国粗钢产量达到峰值8.23 亿t。其后的2015—2016年，我国的粗钢产量均在8 亿t 左右（图1）。随着供给侧改革的推进，产量长期增长的顶峰期已过，粗钢产量的增长面临停滞，钢铁行业步入调整期。

图1 我国年粗钢产量发展趋势

2.2 用钢大户集中进入报废期

我国目前钢铁积蓄量已经达到80 亿t，以2%的折算比例，则每年产生的废钢量就达到1.6 亿t。以平均每年7～8 亿t 粗钢产量计算，预计到2020年末，我国钢铁积蓄量将达到100 亿t 左右，届时每年产生的废钢资源产量可达到2 亿t。

从2017—2018年，废钢报废周期的分析显示大量的社会钢铁，特别是汽车、机械、家电等用钢大户，集中进入报废期，将带来废钢供给端的显著增长。

2.3 中频炉清零

我国每年产生的废钢量约1.6 亿t，从具体的流向来看，约8 000 万t 废钢被用于炼钢生产，1 000～1 500万t 被用于铸造，剩余6 500 万t 则用于地条钢的生产。随着打击地条钢面临最后通牒，伴随着中频炉短期内全面退出历史舞台，6 500 万t 的废钢将大量涌入市场，虽然新增的电弧炉能够消化一部分废钢，但还是为废钢的供应端带来了显著增量。

3 短流程优势

3.1 环保和能耗

3.1.1 污染物排放

短流程在SO2，NOx排放方面对环境更为友好，但二恶英排放应受到重视。根据《废钢铁产业“十三五”规划》，与铁矿石炼钢相比，用1 t 废钢铁炼钢可减少1.6 t二氧化碳的排放，可减少3 t 固体废物的排放。在同样生产1 t 板坯/方坯时，短流程炼钢排放的污染物明显低于含有烧结流程的长流程及含有球团的长流程，特别是在二氧化硫、氮氧化物等主要大气污染物排放和废水排放方面有较大优势，短流程吨钢SO2，NOx排放量分别仅为含烧结流程的长流程炼钢的2%和21%，颗粒物基本在同一水平（表2）；短流程炼钢二恶英的排放是其主要的环保问题。

表2 短流程和长流程炼钢污染物排放情况（输出1 t 钢坯）

3.1.2 能耗

尽管目前转炉工艺已实现负能炼钢，但包含有球团/烧结、高炉、转炉的整个长流程中的工序能耗还是远高于短流程。据中钢协2017年4月对全国重点企业的统计汇总，含烧结、球团的长流程炼钢工序能耗分别为522.78 kg 和500.07 kg 标煤/t，而仅来源于电炉消耗的短流程炼钢工序能耗为58.79 kg 标煤/t，约为前者的1/9（表3）。

表3 短流程炼钢和长流程炼钢工序能耗对比kg 标煤/t

3.1.3 污染治理

短流程二恶英排放可通过高效除尘器有效去除，长流程烧结、球团大气污染物需配合脱硫、脱硝工艺达标。

由于电弧炉炼钢主要原料废钢中普遍存在的氯化物和有机化合物会同时融入钢水，冶炼过程烟气中将产生大量的二恶英；同时，作为电弧炉高效节能重要技术之一的废钢预热系统将使烟气中二恶英浓度显著增加。高效除尘器可明显减少二恶英排放，袋式除尘器可达99%以上。由于在温度低于200 ℃时电炉烟气中的二恶英绝大部分是以固态形式吸附在烟尘表面，因此采用高效除尘器可明显减少二恶英排放。湿法除尘对二恶英的净化效率为65%～85%，静电除尘实测平均净化效率为95%，而袋式除尘器则一般可达到99%甚至更高[6]。

长流程中的烧结、球团过程烟粉尘、SO2以及NOX排放量分别占钢企总排放量的38.68%，59.15%和45.98%，均为钢企废气第一大来源。因此长流程炼钢污染治理的核心是烧结、球团过程污染物排放治理。采用电除尘+半干法脱硫除尘+中温SCR 协同净化工艺或采用电除尘+活性炭协同治理工艺均可将钢铁烧结、球团颗粒物、SO2和NOX排放浓度降至20 mg/m3，50 mg/m3，100 mg/m3的特别排放限值以下。

3.2 经济性

3.2.1 建设成本

从长短流程钢铁企业总体建设投资看，建设高炉—转炉联合企业吨钢投资约1 000～1 500 美元/t，而废钢—电炉短流程吨钢投资约为500～800 美元/t，仅为高炉—转炉长流程企业吨钢投资的1/2[7]。从长短流程钢铁企业总体的建设周期看，高炉—转炉联合企业建设周期约为4年，而废钢—电炉短流程建设周期可以缩短至1～1.5年，因此，短流程钢铁企业的建设周期仅为长流程联合企业的1/4～1/3[7]。

3.2.2 环保成本

3.2.2.1 环保投资成本

短流程吨钢环保设备投资仅为长流程的7%～8%。长流程采用技术方案1 和2 进行除尘、脱硫、脱硝的吨钢环保设备投资分别为54.78 元/t 和66.80 元/t，而短流程烟气除尘、除二恶英仅需要匹配合适的高效除尘器即可，电除尘吨钢环保设备投资仅为4.58 元/t，仅为长流程烧结球团工序脱硫脱硝吨钢环保设备投资的7%～8%（表4）。

表4 长短流程环保投资成本对比元/t 钢

3.2.2.2 环保运营成本

短流程吨钢环保运行成本仅为长流程的1/8 左右。长流程采用技术方案1、2 进行除尘、脱硫、脱硝的吨钢环保运行成本分别为18.74 元/t 和17.40 元/t，而短流程烟气除尘、除二恶英的电除尘吨钢环保运行成本仅为1.40～3.09 元/t，平均为2.25 元/t（表5），仅为长流程烧结球团工序脱硫脱硝吨钢环保运行成本的1/8左右。

表5 长短流程环保运营成本对比元/t 钢

4 结论

（1）国家通过税改、产能置换、化解过剩产能等多渠道支持鼓励发展电弧炉炼钢，废钢-电炉的短流程受到国家层面的重视。

（2）钢铁储蓄量的快速增长、报废期的集中到来以及地条钢的清理，为发展废钢利用产业提供资源保障，电炉短流程炼钢顺应钢铁行业发展的主流趋势。

（3）短流程炼钢在环保、能耗以及经济性等方面相对于长流程具有明显优势，符合国家保护环境的基本国策。