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我国电炉炼钢现状及降本增效关键点分析
发布时间:2020-04-20 来源:百度

**是世界上**一个公布去产能目标且付诸实施的国家。2016年2月,国务院印发《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》(国发〔2016〕6号),明确“十三五”期间压减钢铁产能1.0亿~1.5亿t。2017年5月,《关于做好2017年钢铁煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展工作的意见》(发改运行〔2017〕691号)提出,2017年退出粗钢产能约5000万t,并在6月30日前全面取缔“地条钢”。经过多方面努力,2016年化解钢铁过剩产能6500万t以上,完成预定目标任务;2017年依法取缔“地条钢”任务按期完成,并提前完成全年化解钢铁产能预定目标任务。钢铁行业化解过剩产能工作阶段性成效显著,特别是随着1.4亿t“地条钢”彻底出清,钢材市场供过于求的矛盾有所缓解,多数钢铁企业扭亏为盈,钢铁行业发展基本面日益向好。以前被“地条钢”消耗的废钢资源逐步回归正规流通市场,废钢价格持续走低为**电炉钢带来发展机遇,钢铁企业停产电炉纷纷复产,部分企业建设电炉项目热情很高。在获得合法合规产能指标前提下,电炉炼钢如何降本增效是实现可持续发展的关键。

01

**电炉炼钢现状

1.1 电炉钢占比低于世界平均水平

近年来,受生产成本偏高影响,**电炉钢发展较为缓慢,电炉钢产量由2006年的4420万t增*2014年的6500万t,年均增幅为4.9%,低于粗钢总产量增幅3.8个百分点。2015年**粗钢产量为80383万t,出现1982年以来的**下降,同比降幅为2.3%,电炉钢产量同比降幅为9.7%。随着国家化解钢铁行业过剩产能工作持续推进,特别是“地条钢”依法取缔后,行业发展环境好转,粗钢产量特别是电炉钢产量出现波动增长。2017年粗钢产量为83173万t,同比增幅为2.9%,电炉钢产量为7735万t,同比增幅为32.4%。2006—2017年**电炉钢比与粗钢产量情况如图1所示。


长期以来,**电炉钢占比远低于世界电炉钢比例,且总呈下降趋势,特别是2011年以来电炉钢比长期处于10%以下。2017年**电炉钢占比约为9.3%,尽管高于2016年2个百分点,但对比世界平均水平28.0%、美国68.4%、欧盟40.0%、韩国32.9%、日本24.2%的电炉钢比,差距显著。

1.2 电炉大型化取得一定成绩

据不完全统计,截*2017年底,**钢铁企业共有电炉286座,根据工业和信息化部发布的《钢铁水泥玻璃行业产能置换实施办法》(工信部原〔2017〕337号),现有电炉折算产能约为13370万t,具体分布情况如图2所示。

其中,100t及以上电炉39座,折算产能为3410万t,座数占比为13.6%,产能占比为25.5%;60~99t电炉105座,折算产能为5628万t,座数占比为36.7%,产能占比为42.1%。60t及以上电炉已成为**电炉炼钢的主力炉型,电炉大型化取得一定成绩,但与发达工业国特别是欧洲和日本等主流电炉容量为80~120t相比,还存在一定差距。2017年以来,受钢铁市场预期向好影响,企业纷纷复产或上马电炉炼钢项目,电炉设备厂家和电极厂家订单暴增,订单炉型主要为70~100t电炉。

此外,2017年各省市工业主管部门公布的产能置换方案中电炉流程增多,初步统计新建39座电炉,估算产能约2500万t,炉型主要为70~100t电炉。这说明**电炉大型化成果将进一步得到巩固。

1.3 电炉废钢单耗降低趋势出现扭转

由于电炉配加热铁水工艺可替代部分废钢,并能提高生产效率,降低能耗和生产成本,近年来**绝大多数电炉炼钢企业均采用配加热铁水工艺,对废钢消费积极性不高,重点统计钢铁企业电炉平均热兑铁水比为55%,部分企业甚*进行“电炉转炉化”改造,电炉热兑铁水比达到80%以上,电炉工序能耗总体呈波动下降趋势。重点统计钢铁企业电炉钢废钢单耗和工序能耗情况如图3所示,电炉吨钢废钢消耗由2006年的570.6kg降*2016年的346.4kg,年均降幅为4.9%。随着“地条钢”彻底出清,废钢资源区域性过剩问题凸显,废钢价格低位徘徊,钢铁企业纷纷提高废钢比,2017年重点统计钢铁企业的电炉钢废钢单耗达到416.1kg/t,同比增长20.1%。


02

2.1电价改革和优惠电价

**发电长期以煤炭为主,火电发电量占比约为80%,由于煤电价格联动机制不完善和交叉补贴持续存在,造成**工业用电价格相对较高。电价对电炉钢成本影响较大,按照全废钢电炉冶炼电耗为400kW·h/t、国家已执行的淘汰类装备加价标准为0.5元/(kW·h)、限制类装备加价标准为0.1元/(kW·h)估算,电炉工序冶炼电费将提高40~200元。2017年,全国6000kW及以上电厂发电设备平均利用小时数降*3655h,创历史新低,发电设备能力充足为电价改革创造了条件。2018年政府工作报告中明确提出,要降低电网环节收费和输配电价格,随着国家首轮输配电价改革试点的全面完成,结合直供电和大用户直购电、高耗能行业差别电价和阶梯电价等政策逐步推广实施,长远来看,合法合规的电炼钢企业将会享受到更多的电价优惠政策,电价改革将支撑电炉钢竞争力的提升

2.2炉料结构优化和废钢产业链延伸

电炉炉料结构优化是降低炼钢生产成本的直接手段。一般情况下,废钢与铁水价格差距为300元/t以上时,电炉流程成本才有可能低于转炉流程,又由于电极价格猛涨,导致该价差一度扩大到600元/t,电炉流程才有成本优势。因此,电炉钢企业应在确保产品质量的前提下,根据废钢与铁水成本价格变化情况,灵活调整铁水比例和废钢料型结构。此外,应统筹兼顾经济效益和环境效益,努力提高电炉废钢比,并根据区域废钢资源供应情况,与废钢加工企业建立战略合作伙伴关系或独立建设废钢加工配送中心。一方面,废钢加工配送中心有利于提升废钢原料控制能力,助力实现“精料入炉”方针,实现生产成本可控;另一方面,可通过构建生产-流通-消费-再利用的循环物流系统,强化企业与社会大系统之间的良性循环,促进社会废弃资源的再生利用,这也是钢铁企业履行社会责任的体现。

2.3电炉炉型选择

电炉炉型对主要技术经济指标和生产效率起决定性作用。从供电方式分类,电炉分为直流电炉和交流电炉。与交流电炉相比,直流电炉具有电极消耗较低、对电网冲击较小、冶炼噪声较低、冶炼电耗较低的优点,但设备投资相对较高,炉底电极结构相对复杂,近年出现的针式底电极等已基本解决炉底寿命较短问题,但国内直流电炉普及率不高,仍以交流电炉为主。随着设备厂家和生产企业的不断创新实践,交流电炉的电耗、电极消耗等主要技术指标已与直流电炉接近。国内外典型交流电炉包括传统式电炉、连续加料(Consteel)电炉和废钢预热式电炉(Fuchs竖炉式电炉、Ecoarc电炉、Quantum电炉、Sharc电炉和双壳电炉等)。目前,国内传统式电炉和Consteel电炉的普及率较高,但未来电炉炉型选择将更加关注连续加料、废钢预热、绿色环保、余热回收及智能炼钢技术的优化集成。

2.4强化冶炼与工艺节能

近年来,**电炉炼钢企业采用不同的强化冶炼工艺技术和装备,在提高生产效率、降低冶炼电耗、回收二次能源等方面取得明显进步。电炉炼钢工艺节能技术主要包括:

(1)提高吨钢输入电功率和用电效率,如采用超高功率电炉、直流电炉、高阻抗或变阻抗交流电炉,优化电炉供电制度和短网结构,采用导电横臂、长弧操作、安全长寿底吹技术等;

(2)提供物理和化学热源,如兑加热铁水、废钢预热、炉门碳-氧喷枪、炉壁碳-氧-燃复合式集束喷枪、底吹氧技术等;

(3)优化操作工艺,如偏心底出钢、机械化加料系统和连续加料方式、快速测温取样分析等;

(4)回收烟气余热,利用余热产生蒸汽,供给车间内真空精炼装置或并网发电,目前采用热兑铁水工艺的电炉基本都已配备烟气余热回收装置,此外国内已成功开发电炉烟气全余热回收装置并进行工程示范。

2.5绿色化和智能化发展

面临日益紧迫的环境压力以及智能制造发展趋势,钢铁工业将更加注重绿色化和智能化技术的发展和应用。与转炉流程相比,电炉炼钢流程绿色低碳特点突出,其绿色化技术发展方向包括:

(1)加强废钢资源精细化管理,优化废钢加料方式,减少热量损失;

(2)进一步提高电炉能源利用和回收水平,重点是二次燃烧技术、余热回收技术和废钢预热技术;

(3)提高电炉装备和配套水平,采用大型化、超高功率电弧炉,注重开发新型电炉、大容量变压器和配套高效冶炼技术,高效利用电能和化学能;

(4)推动电炉二噁英防治技术发展,加强炉渣余热回收和资源化利用。电炉智能化技术发展方向.包括采用先进的监测手段和整体优化控制方案相结合,重点关注智能化供电、炉况实时监控、电极智能调节、自动判定废钢熔清、冶炼过程质量分析与成本优化控制等技术,同时加强界面和亚界面技术、电炉炼钢全流程管控与优化等研究,系统提高**电炉炼钢智能化水平。

2.6管理创新和标准化体系建设

从**钢铁行业多年来的发展经验和面临的外部环境看,创新和标准化是钢铁企业提升管理水平的两大着力点。以市场为导向,以客户为中心,大力推动产权制度、治理结构、运营模式、激励机制、营销和研发体系等重要领域改革,强化资源整合,是企业构建全产业链高效运营管理创新体系的努力方向。建立以质量和信誉为中心的品牌体系,围绕研发创新、生产制造、质量管理和营销服务全过程,提升内在素质,是钢铁企业品牌发展战略的工作重点。以提高专业水平和创新能力为核心,建设规模合理、素质优良的专业人才队伍,是钢铁企业可持续发展的原动力。通过先进标准体系建设促进产品质量提升、产业升级和技术进步,是**钢铁工业高质量发展的重要实施路径。提高标准化工作专项资金投入,积极参与国际标准、国家标准、行业标准、团体标准的制修订以及开展企业标准化体系建设工作,是贯彻落实国务院标准化综合改革工作要求、提升电炉钢企业核心竞争力的重要举措。

03

展望与建议

3.1电炉炼钢迎来发展机遇期

**钢铁工业发展现已由“增量、扩能”向“减量、调整”转变,伴随**特色社会主义进入新时代,贯彻新发展理念、建设现代化经济体系对**钢铁产业发展提出了新的要求。未来,**钢铁工业仍将聚焦“去产能”和严防新增产能工作,在获得合法合规产能指标前提下,电炉炼钢将迎来发展机遇期,钢铁冶炼流程结构进入动态调整期。**钢铁工业面临环保税开征、产能置换新要求出台、废钢和电力资源日益充沛等有利因素,电炉短流程炼钢的节能环保优势将逐步转化为经济优势。预计2020年**电炉钢产量将达到1.2亿t,产量比例将达15%左右,在“十四五”末期或“十五五”期间电炉钢占比或将达到20%。

3.2电炉炼钢降本增效依靠技术进步、可持续发展

依靠政府和市场双驱动建议各电炉钢生产企业与相关机构继续加大技术研发和应用力度,重点关注炉料结构优化和废钢产业链延伸、电炉炉型优化、高效节能工艺、绿色化和智能化、管理创新和标准化体系建设等方面,为电炉炼钢进一步降本增效提供技术支撑。建议积极开展跨区域产能指标交易,在不新增产能的前提下,引导环保压力大、产能严重过剩区域的产能置换到更加靠近市场、物流更具优势或者废钢资源丰富、电价相对低廉的地区,在配套政策方面适当向电炉炼钢企业倾斜。建议钢铁企业或相关投资方冷静认清行业发展形势,即使获得合法合规的产能指标,也不能一哄而上全都建设电炉钢厂,应根据所在区域的基础条件和环境容量,开展专项研究,合理选择工艺流程,避免造成无效投资,扰乱行业发展和市场运行。

04

电炉炼钢实现降本增效的关键应聚焦炉料结构优化和废钢产业链延伸、电炉炉型选择、强化冶炼与工艺节能、绿色化和智能化发展、管理创新和标准化体系建设等。电炉炼钢已迎来发展机遇期,建议继续加大技术研发和应用力度,多方共同努力实现电炉炼钢可持续发展。

作者:李 晓, 彭 锋

(冶金工业规划研究院冶炼原料处)

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