“现今，绿色节能减排已成为钢铁工业发展最重要的科技创新任务之一。相较长流程炼钢工艺，以电炉炼钢为核心的短流程炼钢工艺在吨钢资源消耗、工程投资、占地面积，氮氧化物、硫氧化物等污染物及二氧化碳排放方面均大幅降低，电炉炼钢已成为主要低碳炼钢路径。”去年在钢铁行业能效标杆三年行动方案现场启动会上，中国金属学会电冶金分会主任、北京科技大学二氧化碳科学研究中心主任朱荣这样说道。

完成技改升级的新电炉持续投产

在“双碳”目标指引下，电炉炼钢发展是“十四五”以来政策鼓励的方向。根据2022年工信部等三部委正式下发的《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》要求，到2025年，电炉钢产量占粗钢总产量比例要提升至15％以上，因此钢厂陆续开展技改升级和产能置换。

全国已有吉安市钢铁有限责任公司、成都冶金实验厂有限公司等钢厂已完成技改升级、投入使用，同时福建宏丰钢铁等也陆续完成升级改造，即将投入使用，这些都将提升电炉厂生产效率。

综上所述，春节后废钢资源量受到下游制造业和建筑业向好影响明显增加，一批电炉技改升级完成，同时在螺废差扩张背景下，电炉厂利润好转，纷纷选择复产以及增加生产时间，提高日产量，因此全国独立电弧炉开工率、产能利用率节后快速增长，并升至7成左右。

从宏观政策和行业发展条件看，制造业、建筑业废钢资源量或继续有所增量，因此电炉厂生产效率有望继续提升，其产能利用率仍有增长空间，而开工率则已升至相对高点，预计将相对持稳。

电炉产量将以每年2.3%的速度增长

钢铁行业是一个极具挑战性的去碳行业。然而，不断发展的绿色钢铁目标正在改变供应格局，钢铁制造商面临着来自利益相关者的压力，要求他们减少对传统(高污染)高炉路线的依赖，并采用低排放的替代品。

“随着政策的转变和对废钢使用的日益关注，电弧炉(EAF)在炼钢中的全球份额正在上升。到2050年，基本氧气炉(BOF)产量将以每年0.5%的速度下降，而同期电炉产量将以每年2.3%的速度增长。到2050年，电弧炉将占炼钢技术份额的48%，高于去年的30%，几乎与传统的转炉炼钢持平，”Wood Mackenzie研究总监吴马兰说。

电炉炼钢节能减排技术进展

“与国外相比，我国目前在电炉炼钢技术及装备整体研发上还有很大差距。这与目前国内研究人员、资金投入、设计能力、装备制造等有一定关系，此外国内电炉废钢用量、环保政策等也对此有一定影响。”朱荣介绍，我国目前对电炉炼钢的相关单元技术都有所涉及，包括原料结构优化、快速洁净冶炼(大型化)、余能高效利用、流程智能管控。

具体来看，在原料结构优化方面，全废钢冶炼高级别钢种受到废钢质量(残余元素)的限制，目前解决方法主要靠废钢分选处理、加入直接还原铁等。在快速洁净冶炼(大型化)方面，主要包括能源结构及合理利用、能效评价、高品质钢冶炼技术。朱荣介绍，国内电炉目前主要吨位集中在100吨左右，最大的是230吨。他认为电炉大型化可以降低消耗，同时满足高端板材生产的需要。在余能高效利用方面，主要是烟气热量利用，目前多采用竖式、水平方式。他介绍竖式效果相对较好，但手指系统问题还没有完全解决，二噁英问题目前主要依靠废钢炉外清理。在流程智能管控方面，目前电炉的智能化冶炼与转炉有较大的差距。他解释道，这是因为电炉炼钢终点判定命中较低，尤其受废钢原料变化影响。此外，在线检测、控制模型等也是须攻克的难点。

同时，朱荣介绍了国内外新型电炉炼钢目前的指标情况。一是量子电炉。量子电炉在长江以南一些民营企业得到了应用，目前大概有10余台量子电炉存在，但投产的还没有这么多。从使用的情况来看，指标比较理想。二是常规电炉，比较典型的是德国巴顿的常规电炉，由于在废钢处理上做的不错，该电炉在电耗、冶炼周期等方面的指标均表现优异，且其余热可用来发电。三是水平加料电炉，水平加料电炉是国内应用最多的一种电炉，目前已经实现了国产化。这种电炉具有原料宽容性高、设备复杂程度不高等优点。四是SHARC电炉(双竖井废钢预热直流电弧炉)，这个电炉目前在石钢应用了两台，目前看使用效果也不错。

2050年钢铁行业碳排放量将下降30%

“再加上绿色氢基直接还原铁(DRI)、废铁的使用以及碳捕获、利用和存储(CCUS)的采用，到本世纪中叶，钢铁行业的碳排放量将比当前水平下降30%。”

废炉-电弧炉路线是现有技术中污染最小的。这使得废钢成为钢铁制造商追捧的金属。随着质量的提高和转炉的改造，废钢混料在高炉路线上有可能增加。DRI也将得到推动，主要是由于氢燃料路线的商业化应用。

以欧盟为中心，钢铁行业最早将于2027年开始使用氢气。到2050年，以氢为基础的钢铁产量最终将占到钢铁总产量的10%，即2.32亿吨。Wood Mackenzie预计，到本世纪中叶，40%的绿色氢基直接还原铁将以氢气为基础生产。

CCUS等碳抵消措施将提供进一步支持。Wood Mackenzie认为，钢铁行业将能够捕获、储存和利用约1.78亿吨的剩余排放。这将占到2050年碳排放减少30%的5%。

高炉煤气排放是复杂的，从它们中分离出碳是一项挑战，”吴马兰说。我们认为，技术进步和批量效率将允许美国和欧盟等发达经济体的最大捕获率约为20-25%。

通过增加对熔炼还原技术(如HIsarna和Corex)的依赖，可以提高捕获率，这些技术生产的顶气碳浓度更高。这将使碳与其他杂质更容易分离。然而，这些技术尚未证明其商业可行性，即使已在亚洲和欧洲部署。

多省钢铁行业助推电炉发展

在“双碳”目标的战略背景下，电炉炼钢以其特有优势成为我国钢铁行业未来实现高质量发展的重要方向。为助力制造业高质量发展，已有多地在“十四五”的相关发展规划中提出，鼓励发展短流程炼钢：

《安徽省材料与新材料产业“十四五”发展规划》中也明确指出，鼓励具有废钢、电价、市场等优势条件的高炉—转炉长流程钢铁企业就地改造转型发展电炉短流程炼钢；

《甘肃省冶金、建材重点行业严格能效约束推动节能降碳工作方案（2021-2025年）》中指出鼓励有条件的钢铁企业将长流程炼钢就地改造发展电炉短流程炼钢。

辽宁省发改委：推动各地区建设重污染天气监测预警体系，支持钢铁等重点企业超低排放改造，精准实施企业生产调控；对大型风光电基地建设、节能降碳改造等重大项目，规划环评和项目环评审批时限压缩至法定时限的三分之一。

云南省人民政府：以钢铁（炼钢、炼铁、铁合金）、建材（水泥熟料、平板玻璃、粉磨站、石灰窑）、石化化工（焦炭、电石、黄磷、烧碱）、有色金属（电解铝、铜铅锌锡冶炼）等行业为重点，运用综合标准依法依规加快推动落后产能退出。

也有多省鼓励钢铁等重点企业超低排放改造，综合治理加快落后产能退出。