雙碳背景下廢鋼在煉鋼中的合理利用
2026-04-16 07:56:22
1 前言
廢鋼是鋼鐵製品使用後報廢回收的鋼鐵材料、鋼鐵生產過程中產生的不合格品、gangtiecailiaoyingyongzhongdejiagongxiajiaoliaodengdezongcheng。feigangshikezaishenglvseziyuan,yeshigangtiegongyebukehuoquedetiesuziyuan。feigangzaigangtiexingyedeshiyongbimianlecongkuangshikaicai、選礦、燒結、煉鐵等一係列高碳排放環節,每使用一噸廢鋼可減少1.5~1.6噸二氧化碳排放,減少能源消耗350kg標煤。因為廢鋼的降碳屬性,廢鋼的利用對中國鋼鐵行業的綠色發展以及“雙碳”目標的實現具有重大的戰略意義。
2 廢鋼的利用現狀
廢鋼的使用量呈現逐年增加的趨勢,現在用於轉爐的廢鋼量約占70%左右,用於電爐的廢鋼約占30%左右;轉爐的廢鋼比平均16%左右、電爐的廢鋼比平均60%左右,都有很大的提升空間。由於廢鋼供應不足,價格高,經濟性差,造成電爐配加大比例的鐵水。見下表
2016年⁓2023年鋼鐵行業廢鋼總消耗、轉爐消耗、電爐消耗

3 廢鋼用於長流程和短流程煉鋼中的碳排放情況
為落實“雙碳目標”,在加快推動綠色低碳發展方麵,將積極培育發展綠色生產力、積極應對氣候變化、積極參與全球氣候治理。2025nianquanguotanpaifangquanjiaoyishichangjiangnarugangtiepaifangxingye。tanpaifangquanjiaoyishichangjiangjinyibuqudongqiyeditanzhuanxing,cushigangqizhudongjianshaotanpaifang,gangtieyelianzhongzhuanlulianganghedianluliangangbijiangzhengduoyongyouditanshuxingdefeigangziyuan。
3.1 廢鋼用於轉爐長流程和電爐短流程中的碳排放分析
1)轉爐煉鋼和電爐煉鋼在不同廢鋼比條件下的碳排放計算
計算前提條件:

計算結果:

當前,轉爐煉鋼企業都在努力提高廢鋼比,通過采取廢鋼預熱、加入補熱劑、鐵水運輸環節采取保溫措施提高鐵水溫度、優化轉爐冶煉操控等措施,廢鋼比大幅提升,據報道先進企業廢鋼比已達到50%的能力,許多企業轉爐廢鋼比已達到40%左右。當轉爐廢鋼比提高到35%時碳排放相當於電爐45%的廢鋼比的碳排放。從上表中顯示,廢鋼比由35%增加至45%,轉爐長流程工序碳排放由1116kg/t降低至0.933kg/t,即廢鋼比增加10%,鋼前工序(從鐵礦石到粗鋼)碳排放降低約16%。
2)100kg廢鋼用於轉爐和電爐中的CO2排放量計算
現(xian)在(zai)廢(fei)鋼(gang)供(gong)應(ying)量(liang)不(bu)足(zu),轉(zhuan)爐(lu)與(yu)電(dian)爐(lu)爭(zheng)奪(duo)廢(fei)鋼(gang),從(cong)經(jing)濟(ji)性(xing)和(he)供(gong)應(ying)量(liang)上(shang)不(bu)能(neng)支(zhi)撐(cheng)電(dian)爐(lu)全(quan)廢(fei)鋼(gang)冶(ye)煉(lian),電(dian)爐(lu)的(de)產(chan)能(neng)利(li)用(yong)率(lv)也(ye)比(bi)較(jiao)低(di)。以(yi)下(xia)計(ji)算(suan)廢(fei)鋼(gang)應(ying)用(yong)到(dao)轉(zhuan)爐(lu)和(he)電(dian)爐(lu)中(zhong)的(de)降(jiang)碳(tan)效(xiao)果(guo)。
按照廢鋼熔化耗熱進行計算,計算如下:
⑴ 計算條件

⑵ 計算過程:
①每kg廢鋼熔化耗熱=廢鋼熔化熱+熔化潛熱
=0.65×(1500-25)+270=1228.75kj/kg.
②100kg廢鋼在轉爐中熔化,按照用焦粉作為補熱劑,耗用焦粉量為:每kg廢鋼熔化耗熱/(轉爐的熱效率*焦炭熱值)=1228.75/(0.75×28×1000)=0.0585kg/kg.
用補熱劑(焦粉)後吹氧量增加:焦粉量×22.4/12
=0.0585×22.4/12=0.1092m3/kg。
每100kg廢鋼在轉爐中熔化時,其CO2排放量為:
100×0.0585×3+100*0.1092×0.5346=23.4kgCO2.
③100kg廢鋼在電爐中熔化,按照用電熔化,耗用電量為:每kg廢鋼熔化耗熱/(電爐的熱效率*電的熱值)=1228.75/(0.70×3.6×1000)=0.0487kwh/kg。
每100kg廢鋼在電爐中熔化時,其CO2排放量為:
100×0.487×0.841=41kgCO2。
轉爐廢鋼比40%,碳排放相當於電爐廢鋼比50%的碳排放;100kg廢鋼用於轉爐碳排放比用於電爐碳排放低17.6kgCO2。因此,廢鋼供應量不足時,廢鋼用於轉爐更有減碳優勢。
4 在未來不同的階段合理利用廢鋼,發揮廢鋼減碳優勢
鋼gang鐵tie行xing業ye的de發fa展zhan背bei景jing正zheng在zai發fa生sheng巨ju大da的de變bian化hua,正zheng經jing曆li從cong增zeng量liang到dao減jian量liang的de轉zhuan變bian,正zheng進jin入ru減jian量liang提ti質zhi發fa展zhan階jie段duan,廢fei鋼gang資zi源yuan量liang逐zhu步bu增zeng加jia,粗cu鋼gang產chan量liang將jiang逐zhu步bu減jian少shao。

4.1 2025年⁓2035年,廢鋼利用情況
至2035年,粗鋼產量8億噸,用於鋼鐵冶煉的廢鋼量約3.96億噸,轉爐煉鋼按廢鋼比35%考慮,轉爐消耗廢鋼2.36億噸,電爐消耗廢鋼1.6yidun。suizhegangtieqiyetanpaifangnarutanjiaoyi,zhuanlugongxujiangdafutigaofeigangbi,feigangziyuanzhengduogengjilie,feigangjiagehuigenggao,dianluquanfeigangyeliandejingjixingmianlingengyanjunyali。
4.2 2036年之後,電爐煉鋼產能快速增加
由於粗鋼產能逐年降低,廢鋼供應量逐年增加,轉爐鋼產量快速降低,電爐鋼產量迅速增加,2036年之後電爐也將進入快速建設期,滿足充分利用廢鋼資源的需求。預測2025年⁓2050年粗鋼產量、轉爐鋼產量、電爐鋼產量如下圖

4.3 預測2025年⁓2050年鋼鐵行業CO2排放和電爐鋼比
隨著鋼產量需求下降和廢鋼供應量的增加,在廢鋼供應充足的形勢下,廢鋼價格會隨之降低,廢鋼在鋼鐵行業消費量增加,特別是在2035年後電爐鋼比會快速增加,鋼鐵行業的CO2排放隨之降低。

5 小結
廢鋼作為可循環利用的鐵素資源,提高廢鋼比例,能夠大幅降低CO2排放和綜合能耗,具有較高的經濟、環保和社會效益。
當dang前qian廢fei鋼gang資zi源yuan短duan缺que,充chong分fen利li用yong廢fei鋼gang的de降jiang碳tan屬shu性xing,提ti高gao鋼gang鐵tie行xing業ye整zheng體ti的de廢fei鋼gang比bi。轉zhuan爐lu長chang流liu程cheng利li用yong廢fei鋼gang與yu電dian爐lu短duan流liu程cheng利li用yong廢fei鋼gang相xiang比bi,廢fei鋼gang在zai轉zhuan爐lu中zhong使shi用yong時shiCO2排放是低的,2035年前,從經濟性和合理利用廢鋼充分降碳的角度考慮,努力提高轉爐廢鋼比、提高電爐的利用率。因此應根據廢鋼資源量合理規劃電爐的建設與生產,隻有電爐使用綠電時碳排放是低的。
隨著社會Fe元素的積累,廢鋼循環量越來越大,電爐鋼比逐步增加。預測至2050年電爐鋼比將提高至65%左右,鋼鐵行業CO2排放將降低至5億噸左右,屆時電爐采用綠電冶煉,CO2排放將進一步降低。(魏新民 於國華)
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:張雨恬
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