“双碳”背景下四川短流程炼钢绿色发展路径

高 畅 房景燕 李宗鹏 马丽莉

（四川省工业环境监测研究院 四川成都 610000）

引言

2020 年9 月22 日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。党的二十大报告明确提出，实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，是着力解决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展的必然选择。如今，低碳发展成为中国式现代化的新标志，碳排放总量也成为人类文明进步的最重要约束变量。

钢铁行业是我国国民经济基础行业，也是制造门类中碳排放量最大的行业，占全国碳排放总量的15%左右，占全球钢铁碳排放总量的60%以上[1]。因此，钢铁行业绿色低碳转型发展是国家实现“双碳”目标的重要支撑。

钢铁行业的生产流程主要有2 种，一种是以原矿为原料，通过“高炉-转炉”工艺的长流程炼钢。目前，我国长流程炼钢占比约90%[2]，吨钢二氧化碳排放量约2t，吨钢能耗约600kgce[3]。另一种是以废钢为原料，通过电炉冶炼的短流程炼钢。目前我国全废钢短流程工艺吨钢二氧化碳排放量约0.5t，吨钢能耗约350kgce[3]。相比长流程炼钢，短流程工艺明显具有低能耗、低碳排放的优势，同时废气、废水、废渣的排放也大大减少，具有绿色生产特征，因此推进短流程炼钢是实现我国钢铁行业低碳绿色转型的必然要求。为助力四川省短流程炼钢绿色低碳发展，本文在分析四川省短流程炼钢产业发展现状的基础上，从废钢原料保障、产业结构优化、节能降碳升级、强化技术创新等方面提出绿色发展路径建议。

1 四川省短流程钢铁发展基础

在我国短流程炼钢比重远低于国际发达国家水平的背景下[4]，四川省相比国内其他省份具有明显的短流程炼钢产业优势。四川省一共有17家钢铁企业，产能规模约3200万t，短流程炼钢企业以冶控集团、攀长特、罡宸不锈钢、眉雅钢铁为代表，2022 年炼钢规模达1300万t，电炉钢占比约40%，居全国第一，成为全国短流程炼钢产业的重要集聚区。

1.1 产业发展基础

1.1.1 深化供给侧结构性改革

“十三五”期间，四川省累计压减粗钢产能497万t、炼铁产能227万t，全面完成既定目标。同时，为深入落实碳达峰碳中和战略要求，提高产业集中度，提升核心竞争力，促进四川省钢铁产业绿色低碳高质量发展，四川省按照“企业主体、市场化运作、政府引导”的原则，推动盛泉钢铁、达州航达、中川建材、鑫阳钢铁、安山钢铁、成实钢铁、都钢、长峰钢铁8 家短流程炼钢企业整合成立了四川冶控集团公司，成为了国内第一家千万吨级规模短流程炼钢集团。

1.1.2 产业高端布局

除冶控集团外，四川省还有以攀长特为代表的国家特钢短流程科研生产基地，和以罡宸公司为代表的短流程不锈钢生产企业。攀长特主要研发生产特种合金、特种不锈钢、钛合金等高端产品，广泛应用于航空、航天、海装、核电、交通、机械、石化等领域，已成为国家重点工程配套的核心供应商。罡宸公司作为川渝唯一一家短流程不锈钢生产企业，在国家西部大开发、加快新型工业化、新型城镇化建设的大背景下，支撑高端不锈钢的巨大市场需求，助力成渝地区汽车制造、化工、IT 等新型产业园的建立。

1.2 低碳发展基础

1.2.1 清洁能源保障

电力是电炉短流程炼钢生产主要能源，丰富的水电、风电、太阳能资源为四川省短流程炼钢提供了充沛的清洁能源。四川省是全国最大的清洁能源基地，在水电、大功率风电、光伏发电和燃气等清洁能源领域，具备先进的设计、装备制造、生产运营等全产业链打造能力。2022 年12 月，四川省已建水电装机容量9748.5 万kW，保持全国第一。同时，依托“三州一市”（甘孜州、阿坝州、凉山州、攀枝花市）的丰富光伏资源和风能资源，积极打造光伏发电基地和风电基地，预计到2025 年，四川风电、光伏发电装机容量将超过3200 万kW。

1.2.2 低碳政策支持

为深入贯彻落实国家钢铁产业规划、“双碳”战略决策，充分发挥四川省清洁能源优势、电炉炼钢产业基础优势，四川省政府、省生态环境厅于2022 年12 月发布《开展电炉短流程炼钢高质量发展引领工程的实施方案》，从产业布局、绿色发展、原料保障、科技创新等方面提出目标和要求，先行先试开展高质量发展引领工程，积极发挥示范效应，助力钢铁行业低碳高质量发展，如期实现“双碳”目标。

1.3 存在问题及挑战

1.3.1 废钢资源保障不足，行业发展待进一步规范

成渝地区双城经济圈的建设带来丰富的废钢资源，但在废钢原料需求和供应方面，目前四川省短流程炼钢资源依旧偏紧，依然属于废钢资源输入型市场。据四川省钢材流通协会统计，四川省约有2000余家废钢加工企业，主要分布在成都、德阳、泸州、绵阳、宜宾、雅安等地区，以小型民营企业和个体户为主，存在着规模小、分部散、管理乱、技术水平滞后、设备陈旧、效率低下等诸多痛点。同时，也引起废钢质量参差不齐、分拣技术及分类不过关导致废钢规格杂乱的问题，严重影响电炉钢的品质。

1.3.2 能源管理水平待增强，科技水平待提升

环保减污方面，钢铁超低排放改造已列入国家“十四五”102 项重大工程，也纳入了污染防治攻坚战考核，但目前四川省的短流程炼钢企业均未完成超低排放改造。能效水平方面，目前四川省仅有一半短流程炼钢企业达到能效标杆水平，清洁能源使用比例70%，节能降碳工艺技术推广性不强，先进高效设备普及度不高，能源管理水平有待增强。科技创新方面，目前四川省还没有智能制造试点示范企业，也未发布电炉短流程炼钢技术专利，电炉炼钢的装备水平、工业技术还有较大提升空间。

1.3.3 产业布局分散，产品结构单一

从产业布局来看，目前四川省短流程炼钢在成都、攀枝花、泸州、德阳、绵阳、遂宁、乐山、达州、雅安、眉山等地均有生产基地，虽然先行推动8 家短流程炼钢企业整合成立冶控集团，但集团对子公司间没有交叉股权，四川省的短流程炼钢企业仍存在分散分布的问题。从产品结构来看，废钢企业在除锈、去杂、分选、精选等工艺的欠缺，导致入炉废钢质量较低、规格杂乱，加上电炉炼钢发展水平较为滞后，铜、镍、铅、锌等有害元素无法通过吹氧进行去除，无法满足高附加值、高洁净度的高端产品需求，产品以钒钛高强度建筑钢材为主，产品种类单一、竞争力不强。

2 绿色发展路径

2.1 提升废钢加工能力，规范废钢企业管理

废钢是实现钢铁行业“双碳”目标的重要战略资源，目前四川省已形成了1100万t 废钢加工能力。为进一步满足四川省短流程炼钢原料供应，一是依托成渝地区双城经济圈建设，加强与重庆、西南地区废钢资源合作，通过废钢的广泛收购，为四川省短流程炼钢企业提供原料保障；二是积极推进废钢回收加工配送中心建设，鼓励汽车拆解中心与短流程炼钢企业建立长期稳定的供应合作关系，培养一批满足废钢加工行业准入条件要求的优质企业。

持续推动废钢产业规范化发展，要求新入废钢加工企业严格执行《废钢铁加工行业准入条件》，鼓励建设信息化管理系统，对废钢铁的回收、加工、运输等过程实现智慧化、数字化、智能化管理。探索区块链的先进模式，推动废钢资源向满足准入条件的企业聚集，通过剪切、破碎、分选等工艺规范加工后进入下游短流程炼钢生产。加快已建废钢企业智慧化、高端化、绿色化工艺设备升级改造，鼓励研发废钢智能判级系统，智能识别出不满足条件的废钢、杂质、异物等，并对易燃易爆物品、密闭容器、半密闭容器、有毒有害物品等危险物品做出预警。推进破碎机、剪切机等重点用能设备升级改造，选用先进高效的节能电机，合理配置电机功率，减少能源浪费。

2.2 先进示范工程引领，产业集约高端发展

2.2.1 推动短流程炼钢产品高端升级

围绕下游传统产业升级和新兴产业发展，通过原料质控，工艺设备升级和数字化、智能化水平提升，立足攀长特和罡宸不锈钢产业基础，加大力度研发生产优钢、特钢和高端不锈钢产品，重点发展高端建筑用钢、高端汽车及装备制造业特钢、高端航空航天航海领域材料、核电用钢、先进轨道交通用钢、精品不锈钢，不断提高高端产品供给率。

2.2.2 推进短流程炼钢产业集约化发展

严格执行产能置换政策，通过兼并重组、改造提升，进一步优化整合成都、泸州、德阳、绵阳、遂宁、达州、雅安、攀枝花、乐山、眉山地区的短流程炼钢生产基地，推进基地间协同制造，加快绿色化、智能化、循环化转型，形成网络化、分布式布局，建设技术水平先进、竞争力强的短流程炼钢产业集群。

2.2.3 积极打造上下游产业合作链

围绕现有短流程炼钢产业，支持搭建供需平台，合理布局上游废钢回收加工、原辅料（石灰、铁合金等）生产、关键设备材料（石墨电极、耐火材料等）制造，下游钢材深加工、资源综合利用企业，实现上中下游全产业链协同共生、耦合发展。推动短流程炼钢产业与废钢资源循环利用体系融合发展，构建清洁、高效、绿色、循环的低碳炼钢生态产业链。

2.2.4 培育打造短流程炼钢高质量发展引领工程

加大短流程炼钢行业龙头企业培育力度，立足产业基础和上下游供需结构，激发企业自主创新动力，推动有实力的大型企业实施并购重组，培育一批创新型中小企业、专精特新“小巨人”，推动冶控集团等有实力的企业创建国际化大企业、大集团，龙头引领带动全行业低碳高质量发展。

2.3 持续推进节能降碳，全面实施清洁生产

以节能降碳和智能化升级为抓手，从提升清洁能源利用水平、工艺设备提档升级、完善能源管理等方面，对四川省短流程炼钢深入实施绿色低碳升级改造。充分利用“三州一市”风能、太阳能等资源优势，鼓励有条件的短流程炼钢企业发展分布式光伏，推进电炉烟气余热利用，实现多能高效互补利用。加快推广普及废钢分选处理、连续加料预热、电极自动调节、多功能氧燃烧嘴和复合喷碳稳定造泡沫渣、平熔池和长寿炉龄、底吹技术等电炉高效化生产技术，炉壳保温节能、低热值废水余热利用、含锌除尘灰提取高品质附加物、炉渣改质利用等绿色低碳工艺，废钢和炉料配料、电极智能调节、多功能机器人、熔池温度连续测量、泡沫渣检测和液面监测控制、炉气在线分析、终点控制、一键式电炉炼钢等智能控制技术[5]。选用节能高效设备，持续推动变压器、风机、泵、空压机、电机等重点用能设备升级改造，鼓励节能技术装备创新和数字化升级，淘汰低能效生产设备。推动企业建立健全能源管理体系，采用合同能源管理、能源托管等模式实施改造，打造“节能降碳标杆企业”。

强化源头减量、过程控制和末端高效治理相结合的系统减污理念，致力于生产和环境保护的协调发展，推进短流程炼钢企业厂房集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化，积极推行清洁生产和发展循环经济。深度落实《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气[2019]35 号）文件要求，从有组织排放、无组织排放和大宗物料产品清洁运输3 方面，选用减污降碳协同治理环保设备，加强企业污染排放监测监控工作，推进四川省短流程炼钢企业全面达标排放。

2.4 强化创新能力建设，加强制度设计支撑

构建“产学研用”协同创新体系，建设一批短流程炼钢制造业创新中心，突破一批电炉短流程炼钢智能制造关键共性技术，加快新技术、新工艺、新装备应用，重点发展拥有核心技术的新型电炉装备。坚持以数字化变革催生发展新动能，以“5G+工业互联网”推动短流程炼钢装备联网、关键工序数控化，建设自动化仓储系统、自动化控制系统和数据化管理系统，提高对原料和成品的自动化管理及控制，对生产过程中的温度、压力、流量等参数进行实时监测和数据分析，促进产品质量优化、生产效率提升。

优化电炉短流程炼钢产业发展环境，完善支持全废钢电炉短流程炼钢产业发展的政策措施，从强化原料供给、产业结构优化、产业链协同发展、减污降碳协同等方面，积极推动四川省短流程炼钢行业的绿色高质量发展。探索建立适合四川省短流程炼钢行业的绿色低碳标准及绩效评价标准体系，鼓励重点企业积极参与工业绿色低碳发展行业标准制定，夯实钢铁行业绿色发展标准体系基础。加强企业社会责任建设，鼓励企业披露资源能源消耗、碳排放、清洁生产审核、污染防治等信息。

结语

短流程炼钢绿色低碳发展对于实现“双碳”目标具有重要意义。尽管四川省拥有短流程炼钢产业基础优势、清洁能源优势和低碳政策支持优势，但仍存在废钢资源保障不足、废钢行业不规范、绿色低碳发展空间大、科技创新能力不足、产业布局分散、产品结构单一等一系列问题。本文从废钢资源保障、产业集约高端发展、节能降碳升级、环保减污改造、创新能力建设、顶层设计支撑等方面，提出了四川省短流程炼钢绿色发展路径建议，助力四川省打造成为世界领先的电炉短流程钢铁基地。