中国电弧炉炼钢技术未来如何发展？

　　近年来，世界粗钢年产量在16亿吨~18亿吨，其中电炉钢有4亿多吨，占比约25%。除中国以外，全球钢铁工业的电炉钢占比已达40%以上。美国电炉钢比例达到67%，是发达国家中电炉钢占比最高的。2020年，中国粗钢产量达10.65亿吨，其中电炉粗钢约0.96亿吨，占比约为9%，尚有很大的提高空间。截至2020年底，中国有30吨以上电炉420座左右，产能18225万吨。

　　与长流程相比，电炉短流程CO2排放量仅有25%，固废排放量仅为1/30，能耗约50%，具有明显优势。短流程还有即开即停、生产高效灵活、可消纳城市废弃物等优点。随着中国废钢资源逐步释放，未来10年~15年电炉具有极大的发展潜力。国家鼓励利用废钢炼钢和短流程炼钢，鼓励企业在不增加新的产能基础上进行电炉流程产能置换，鼓励将环保压力大、产能过剩严重地区的产能置换到废钢相对充足、钢材供应不足的地区。

　　随着世界钢铁总产量的增加，电炉炼钢总产量也逐年增加。除中国以外，现在全球钢铁工业的电炉钢占比已达40%以上，中国电炉钢尚有很大的增长空间。未来电炉应选择能够满足高效节能、连续加料、废钢预热、绿色环保、余热回收等要求的炉型，对应炉型选择工艺技术，完成相应的冶金功能，实现可持续发展。同时，电炉发展还应关注高效低耗的节能低成本生产技术、绿色化关键工艺技术、智能化制造技术、高附加值特种钢冶金技术等方向。

　　电炉炼钢工艺技术

　　围绕生产高效化、功能简单化、环境友好化、控制智能化、原料多元化等目标，电炉炼钢技术不断得到发展。电炉冶炼高效化追求的目标是冶炼周期、通电时间尽可能缩短，冶炼电耗尽量降低。我们应围绕以下6个方面开展工作：采用提高吨钢输入电功率的方法，表现在技术层面上就是装备的大型化和更高功率；提高钢中元素氧化的化学热及氧燃烧嘴提供的化学热；提高由废钢预热后废钢的显热；提高电效率和功率因数，如供电制度合理化、采用智能电弧炉、优化短网结构等；缩短热停工时间，如装废钢时间、接电极时间、出钢时间、补炉时间等；整条产线单一品种组织生产比多品种效率更高。

　　选择先进炉型以达到全废钢预热、连续加料、不开盖、平熔池、低噪声、少烟尘、痕量二噁英、除尘灰回收等目的。在技术发展的过程中，电炉经历了传统开盖式电炉、Fuchs电炉(竖式预热废钢)、Consteel电炉(水平连续加料)、Quantum电炉(量子电炉)、Ecoarc电炉（环保生态电弧炉）、Sharc电炉（竖井电弧炉）、CISDI-Green电炉（赛迪绿色智能电炉）、CERI-s1-Arc电炉（中冶京诚新型废钢预热电炉）等不同类型的发展。

　　传统常规开盖式电炉的优点是设备故障少、稳定可靠，缺点是几乎都无法较好地实现上述目的，生产效率较低。上世纪90年代，Fuchs电炉和Consteel电炉几乎同时被引进中国。因为Fuchs电炉设备故障率高，在废钢成本不能被抵消的大背景下基本上被淘汰了。在Consteel电炉设备被国产化后，在“中改电”的背景下，因为其效率高、成本低、稳定可靠的优势获得了快速发展。2017年以前，全国95%的电炉为开盖顶加料式；自2017年以来，企业的新上电炉设备85%以上为连续水平加料系统。但Consteel电炉也有明显的缺点，主要是水平烟道尾气预热废钢的设计温度为400摄氏度~600摄氏度，废钢温度一般只能达到200摄氏度~300摄氏度；预热废钢通道内的废气温度正处于产生呋喃和二噁英等的高峰区间，有害气体对环境的污染问题难以解决；预热通道进“野风”量大，给除尘和余热回收带来困难。

　　Quantum电炉、Ecoarc电炉和Sharc电炉则希望通过竖式烟道预热废钢的方式解决上述难题。Quantum电炉通过废钢料槽升降小车替代了料篮加料，采用虹吸式无渣出钢系统，仍使用手指式系统保持和预热废钢，预热温度高，有害气体少。目前，世界上投产和在建的共11座Quantum电炉，其中墨西哥1座、土耳其1座、孟加拉1座、中国8座。2020年底，中国2座Quantum电炉投产，综合效果仍有待观察。Ecoarc电炉的主要部分是由熔化废钢的熔化室和与熔化室直接连接在一起的预热竖炉构成，炉体密封和废钢预热相结合，平熔池操作，高度自动化，废钢预热温度可达800摄氏度，可避免污染物的产生，二噁英排放量＜0.1ng-TEQ/m3（纳克毒性当量值每标准立方米，下同）。目前投产和在建的共9座Ecoarc电炉，其中日本5座、韩国1座、泰国1座、中国2座（在建）。Sharc电炉均为直流电炉，噪声小、粉尘少，设计双竖井利用尾气预热废钢，二噁英＜0.1ng-TEQ/m3。应用方面，除土耳其1座正在运行的100吨Sharc电炉外，河钢石钢引进2座130吨Sharc电炉。总之，这3种电炉应用数量较少，前景仍有待进一步观察中。