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論文級(jí)分享：大勢(shì)所趨，我國電爐煉鋼的發(fā)展現(xiàn)狀
核心觀點(diǎn)：
一、我國電爐煉鋼現(xiàn)狀
1.1我國煉鋼格局
2003年以來，隨著我國工業(yè)化的蓬勃發(fā)展以及基礎(chǔ)設(shè)施和房地產(chǎn)建設(shè)的不斷推進(jìn)，帶動(dòng)了我國對(duì)鋼鐵的需求，我國的煉鋼產(chǎn)量占全球鋼鐵的比例也在不斷攀升，我國當(dāng)前的粗鋼產(chǎn)量占據(jù)了全球的半壁江山。不過從下圖可知，我國電爐煉鋼的產(chǎn)量從2002年的3048.9萬噸增長(zhǎng)**2021年的10929萬噸，而轉(zhuǎn)爐煉鋼從15167.7萬噸增長(zhǎng)**92350萬噸，鋼鐵高產(chǎn)量主要是以高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程規(guī)模效應(yīng)的顯現(xiàn)，電爐鋼增加的量有限，在諸多因素的影響下，我國電爐鋼的發(fā)展較為緩慢。
1.2我國電爐鋼比
2019年，工信部印發(fā)《關(guān)于引導(dǎo)電弧爐短流程煉鋼發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，提出“引導(dǎo)我國短流程煉鋼高質(zhì)量發(fā)展，優(yōu)化鋼鐵長(zhǎng)、短流程布局結(jié)構(gòu)，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和綠色發(fā)展”。力爭(zhēng)到“十四五”末，**鋼鐵工業(yè)廢鋼比達(dá)到30%，電爐鋼比例提升**20%。但在2022年工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部《三部委關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》主要任務(wù)中電爐鋼比例數(shù)據(jù)從20%轉(zhuǎn)為15%。
這樣的一個(gè)變化是結(jié)合當(dāng)前的現(xiàn)狀做出的一個(gè)調(diào)整，我國的電爐鋼比一直處于較低的水平，從各主流**的電爐鋼比來看，我國當(dāng)前的電爐鋼比對(duì)比看來是**低的，2022年我國的電爐鋼比在10%左右，距離十四五要求的15%還有較長(zhǎng)一段距離，我國的電爐煉鋼仍任重而道遠(yuǎn)。
從下圖各主流**來看，我國的廢鋼比也處于低位，目前在22%左右，距離十四五要求的30%尚有一段距離，我國當(dāng)前的廢鋼比相對(duì)主流**來說還是比較低，這與我們的電爐鋼比較低相對(duì)應(yīng)。
1.3電爐煉鋼產(chǎn)能
當(dāng)前，世界上主流的煉鋼方式分為轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼，由下圖產(chǎn)能分布來看，我國目前主要是依賴以高爐-轉(zhuǎn)爐為主的長(zhǎng)流程煉鋼模式，**電弧爐產(chǎn)能為19121萬噸，轉(zhuǎn)爐粗鋼產(chǎn)能為98789萬噸，短流程煉鋼產(chǎn)能不足20%。對(duì)比于我們的長(zhǎng)流程，電爐在我國的發(fā)展歷史較短，我國電爐煉鋼始于1993年，原冶金部和上海市在上海召開了“當(dāng)代電爐流程和電爐工程問題研討會(huì)”討論電爐煉鋼工藝之后，寶鋼、新疆八一鋼廠、韶鋼、萊鋼等一批鋼鐵企業(yè)，紛紛從國外引進(jìn)電爐煉鋼生產(chǎn)線，我國電爐鋼才得以發(fā)展。
從下圖我國各省電弧爐產(chǎn)能分布來看，電弧爐主要分布在我國廢鋼資源較多、制造業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)或是電力資源豐富的地區(qū)，其中江蘇、廣東、四川、福建、山東等地區(qū)電弧爐產(chǎn)能較多。
我國低電爐鋼比原因分析
2.1中國煉鋼格局—大高爐背景
我國的煉鋼鐵技術(shù)主要是引自蘇聯(lián)，蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)的高爐技術(shù)處于世界**水平，在20世紀(jì)50年代-70年代初，我國從前蘇聯(lián)引進(jìn)了大量的鋼鐵技術(shù)和設(shè)備，包括高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄等煉鋼技術(shù)。經(jīng)過解放后30年的曲折發(fā)展，中國鋼鐵企業(yè)進(jìn)行了大規(guī)模的擴(kuò)建和技術(shù)改造，在高爐操作及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面有很大改善，自1996年以來，中國鋼鐵產(chǎn)量穩(wěn)居世界**。
21世紀(jì)以來，隨著工業(yè)的快速擴(kuò)張，中國鋼鐵需求量急劇增長(zhǎng)，為了滿足生產(chǎn)成本低、**、產(chǎn)量大等特點(diǎn)，我國鋼鐵工業(yè)邁向了高爐大型化的發(fā)展道路，對(duì)高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備投入的資金較大。又由于高爐的工藝要求，停爐燜爐不利于高爐的運(yùn)轉(zhuǎn)且維護(hù)成本較高，鋼廠在大多時(shí)候，若沒有檢修或是政策的強(qiáng)制要求，煉鋼利潤(rùn)在-200元/噸以上時(shí)都不會(huì)考慮關(guān)停高爐，由此以來，以高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼的產(chǎn)量一直居高不下。
2.2電爐成本較轉(zhuǎn)爐不占優(yōu)勢(shì)
借鑒美國的發(fā)展歷史來看，其啟動(dòng)廢鋼周期，隨后電爐煉鋼得到高速發(fā)展的兩大前提一是粗鋼產(chǎn)量達(dá)到極值平臺(tái)，廢鋼供應(yīng)充足；二是電爐煉鋼成本優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。顯然，我國目前這兩個(gè)條件均未達(dá)到，雖然我國粗鋼產(chǎn)量已達(dá)極值，但我國的廢鋼供應(yīng)相對(duì)我國龐大的煉鋼需求仍不足；第二點(diǎn)我國目前還是以高爐-轉(zhuǎn)爐為代表的長(zhǎng)流程煉鋼較電弧爐煉鋼更具備成本優(yōu)勢(shì)，主要有幾下幾點(diǎn)原因：
2.2.1廢鋼價(jià)格高
（1）廢鋼資源相對(duì)有限
我國的鋼鐵行業(yè)還是近些年發(fā)展壯大，雖然我國的鋼鐵積蓄量不斷增加，但由于多種原因影響，鋼材的回收周期較長(zhǎng)，相對(duì)于我國龐大的煉鋼需求來看，當(dāng)下沒有產(chǎn)生足夠的廢鋼量，使用生命周期法測(cè)算出2022年資源量大概在2.88億噸，而我國的粗鋼產(chǎn)量達(dá)10.13億噸，資源相對(duì)有限。
我國鋼鐵行業(yè)起步較晚，有大量的鋼鐵用于建筑行業(yè)，一般認(rèn)為建筑行業(yè)的折舊年限大概在30年，機(jī)械等折舊年限大概在10-15年，綜合來看可能的報(bào)廢折舊年限在20-30年間，從粗鋼產(chǎn)量的周期來看，顯然我們**還沒有進(jìn)入鋼鐵大量報(bào)廢的高峰期。
（2）長(zhǎng)短流程鋼廠博弈
上述講到我國主要是以高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼為主，而廢鋼在我國大多也是由轉(zhuǎn)爐煉鋼消耗，從近幾年看來，轉(zhuǎn)爐消耗占我國廢鋼消耗量在60%以上。那么在大多數(shù)地區(qū)長(zhǎng)流程鋼廠具備廢鋼定價(jià)的話語權(quán)，只有像廣東、福建、四川這種電爐相對(duì)較多的地方，電爐具備一定話語權(quán)，并且短流程鋼廠大多都是民營背景，資金實(shí)力較為有限。
像在華東、華北多地轉(zhuǎn)爐占據(jù)了**的話語權(quán)，長(zhǎng)流程鋼廠與短流程鋼廠會(huì)進(jìn)行博弈，由下圖鐵廢價(jià)差可知，鐵水絕大多數(shù)情況下都較廢鋼具備性價(jià)比，意味著長(zhǎng)流程鋼廠具有成本優(yōu)勢(shì)，有能力調(diào)節(jié)廢鋼價(jià)格，提升電爐煉鋼的成本。
（3）廢鋼回收效率低，分配利潤(rùn)參與者多
目前我國的廢鋼回收效率較為低下，從汽車報(bào)廢就可看出，2012-2021 年美國汽車報(bào)廢率均值為 5.40%，而我國的報(bào)廢率在3%，并且有些車是送到一些沒有拆廢資質(zhì)的汽車拆解地，其報(bào)廢的回收率較低。
我國加工基地由于進(jìn)入門檻低，數(shù)量眾多，競(jìng)爭(zhēng)劇烈，目前工信部1-10批公布準(zhǔn)入的加工基地就有706家，年加工能力已達(dá)到1.6-1.7億噸，然而**大大小小的基地加起來遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)量，從下圖破碎線的低產(chǎn)能利用率也可看出，中游加工基地處于產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)過剩的狀態(tài)。
2.2.2我國焦煤資源較為豐富
雖然轉(zhuǎn)爐煉鋼所需的鐵水中，鐵礦石需要依賴大量的進(jìn)口，但我國的煤炭資源較為豐富，每年的煤炭產(chǎn)量較多，目前焦煤的產(chǎn)量大概占世界的一半，我國煉鋼用焦煤90%是來源于國內(nèi)自給，我國龐大的焦煤儲(chǔ)量，使得高爐煉鋼成本較為有優(yōu)勢(shì)。
2.2.3電力成本
相對(duì)于長(zhǎng)流程煉鋼，短流程以電弧爐煉鋼，還需要疊加一個(gè)電力成本，電爐煉噸鋼的需耗電400-500度電，特別是峰電的成本較高，大部分時(shí)間內(nèi)，電爐鋼廠都是在谷電保有低利潤(rùn)，近兩年來，平電都較難維持利潤(rùn)，電弧爐鋼廠產(chǎn)能利用率較低。一般情況下，達(dá)到谷電盈虧平衡點(diǎn)，產(chǎn)能利用率可能在33%左右，達(dá)到平電利潤(rùn)，產(chǎn)能利用率在66%左右。
2.3電爐工藝及鋼種限制
2.3.1長(zhǎng)流程冶煉的鋼雜質(zhì)更少
一方面，廢鋼原料供應(yīng)及質(zhì)量不穩(wěn)定、分揀技術(shù)及分類不過關(guān)導(dǎo)致廢鋼成分無法控制，鋼材中各種雜質(zhì)元素在電爐中無法有效控制，無法滿足高附加值、高潔凈度等**產(chǎn)品的要求，而將高爐鐵水作為原料比廢鋼練出的鋼純凈度更高，這是因?yàn)樵谌刍�原作用下，熔煉爐中不存在揮發(fā)元素，因此鐵水中的有色金屬等元素含量會(huì)相對(duì)更低。
另一方面，通常轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝中所生產(chǎn)的鋼材氮含量較電爐煉鋼更低，因?yàn)殡姞t煉鋼會(huì)在敞開渣門的情況下進(jìn)行精煉工作的操作和處理，這一過程中會(huì)有大量空氣進(jìn)入電爐，導(dǎo)致電爐內(nèi)部形成高氮環(huán)境，而氮含量的控制與低碳潔凈鋼的生產(chǎn)存在一定關(guān)系，若鋼內(nèi)氮含量相對(duì)較高，會(huì)對(duì)鋼的延展性產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)向影響，這也限制了電爐短流程工藝在我國的大規(guī)模應(yīng)用及發(fā)展。
2.3.2電爐產(chǎn)成品競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)
由下圖可知，目前我國的電爐產(chǎn)能大多投產(chǎn)于長(zhǎng)材，這是因?yàn)樯a(chǎn)量較多的長(zhǎng)材對(duì)于殘存金屬含量相對(duì)較高，轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝在扁平鋼材的生產(chǎn)中更具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著爐外精煉技術(shù)的進(jìn)步，轉(zhuǎn)爐品種鋼的生產(chǎn)能力也逐漸增強(qiáng)，致使電爐在特鋼方面的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力持續(xù)下降。國內(nèi)軸承鋼、齒輪鋼以及不銹鋼等傳統(tǒng)特鋼產(chǎn)品都逐漸因?yàn)檗D(zhuǎn)爐具備成本優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)量大的特點(diǎn)多以轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，電爐煉鋼的品種優(yōu)勢(shì)已被擠壓到有限的高合金鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力明顯不足。
三、電爐煉鋼機(jī)遇與展望
3.1碳雙控下的機(jī)遇
長(zhǎng)流程煉鋼是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，鋼鐵工業(yè)的能源占**能源消耗總量的16%，其中，煤炭占鋼鐵工業(yè)能源消耗比例高達(dá)70%，是碳排放量的主要來源。長(zhǎng)流程煉鋼噸鋼排放2.34噸二氧化碳，其中鐵前工序二氧化碳排放占80%以上，但是以廢鋼為原料的電爐鋼每噸排放二氧化碳0.67噸，因此增加廢鋼回收利用，降低鐵鋼比，能夠大幅度降低二氧化碳排放量。我國鋼鐵工業(yè)正進(jìn)入結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)的節(jié)骨眼，在當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，污染排放小的電爐短流程將會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間，促進(jìn)電爐鋼產(chǎn)量占比提升。
3.2我國擁有豐厚的鋼鐵積蓄量
我國鋼鐵工業(yè)自1996年粗鋼產(chǎn)量突破1億噸，超越日本成為**產(chǎn)鋼國后，粗鋼產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，促使我國鋼鐵量不斷積蓄，未來我國鋼鐵工業(yè)或進(jìn)入大批量應(yīng)用廢鋼鐵的重要轉(zhuǎn)折時(shí)期。預(yù)計(jì)到2025年，我國鋼鐵積蓄量將達(dá)到120億噸以上，這為我國電爐的發(fā)展提供了豐厚的原料資源。
3.3逐步淘汰高爐產(chǎn)能，電爐產(chǎn)能可等量替換
2021年6月1日實(shí)施的《鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能置換實(shí)施方法》，將大氣污染防治**區(qū)域擴(kuò)為京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等地及其他“2+26”大氣通道城市，明確表明嚴(yán)禁增加鋼鐵產(chǎn)能，大氣污染防治**區(qū)域置換比例不低于1.5：1，其他地區(qū)置換比例不低于1.25：1，但是以下六種情形可以等量置換：
（一）企業(yè)內(nèi)部退出轉(zhuǎn)爐建設(shè)電爐且一并退出配套的燒結(jié)、焦?fàn)t、高爐等設(shè)備項(xiàng)目的煉鋼產(chǎn)能。
（二）退出和建設(shè)冶煉設(shè)備均為電爐的項(xiàng)目。
（三）不改變冶煉設(shè)備類型、容量（積）、數(shù)量的廠區(qū)內(nèi)部技術(shù)改造項(xiàng)目。
（四）退出配套燒結(jié)、焦?fàn)t、高爐等設(shè)備建設(shè)氫冶金和 Corex、Finex、HIsmelt 等非高爐煉鐵項(xiàng)目的煉鐵產(chǎn)能。
（五）對(duì)利用回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐-AOD 爐工藝生產(chǎn)不銹鋼的煉鋼產(chǎn)能。
（六）青海、西藏地區(qū)建設(shè)的鋼鐵冶煉項(xiàng)目
**政策對(duì)電爐產(chǎn)能有所扶持，對(duì)高爐產(chǎn)能逐步打擊，目前小容積的高爐占比較大，容積在1000立方米以下的高爐會(huì)被逐步淘汰，今年以來，在我國環(huán)保政策推動(dòng)下，多省相繼發(fā)文淘汰1200或1000立方米以下高爐，加大對(duì)高能耗、高污染的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的整治力度。
3.4對(duì)鐵礦石的替代
目前我國是鐵礦的消耗大戶，全球發(fā)運(yùn)量的70%以上都發(fā)往了中國，我國進(jìn)口鐵礦依賴度高達(dá)90%，經(jīng)勘探我國鐵礦石大多為貧礦，并且鐵礦為**資源，全球總儲(chǔ)量有限，我國龐大的鋼鐵工業(yè)以及大高爐的鋼鐵結(jié)構(gòu)是全球鐵礦的主要消耗**，全球鐵礦資源主要集中在澳巴的四大礦山，從下圖澳巴的發(fā)貨量及發(fā)往中國的比例可知，鐵礦資源主要是流向中國，但是我國自身的鐵礦資源有限，對(duì)海外進(jìn)口礦高度依賴的局面致使我們?cè)阼F礦端沒有議價(jià)權(quán)，這就使得我國鋼鐵業(yè)較多利潤(rùn)流向海外礦端，特別是在當(dāng)下印度的長(zhǎng)流程煉鋼產(chǎn)業(yè)在不斷發(fā)展，印度在其《**鋼鐵政策2017》中提出到2030-31財(cái)年，印度要實(shí)現(xiàn)高爐占比達(dá)到68%，當(dāng)前采用高爐-轉(zhuǎn)爐的比例是50%，對(duì)鐵礦的需求不斷提升，鐵礦的稀缺資源將會(huì)使其價(jià)格更高，那么在將來隨著廢鋼資源的趨多及鐵礦資源的緊缺，使用高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼的成本優(yōu)勢(shì)將越來越弱。
3.5支持民營經(jīng)濟(jì)發(fā)展下電爐迎來機(jī)遇
2023年7月19日，《中共**國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)民營經(jīng)濟(jì)發(fā)展壯大的意見》重磅發(fā)布，**將民營經(jīng)濟(jì)定位為推動(dòng)中國式現(xiàn)代化的“生力軍”，并強(qiáng)調(diào)它是高質(zhì)量發(fā)展的重要基礎(chǔ)。依據(jù)規(guī)模、技術(shù)水平、生產(chǎn)能力、環(huán)保要求等不同因素建設(shè)一個(gè)高爐的投資資金一般在數(shù)億元**數(shù)十億元左右；而建設(shè)一個(gè)電爐的投資資金在數(shù)千萬**億元之間，顯然電爐的投資成本更低。電爐煉鋼具有投資成本低、生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)、靈活度高等優(yōu)勢(shì)，因深受我國民營企業(yè)的青睞，我國的電爐企業(yè)大多都是民企。目前我國正在積極推動(dòng)民營經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，推動(dòng)電爐煉鋼也成為大勢(shì)所趨，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。
3.6適應(yīng)能力強(qiáng)
電弧爐煉鋼對(duì)爐料的適應(yīng)性比較強(qiáng)，既能夠以廢鋼作為原料，同時(shí)也能使用鐵水、海綿鐵或熱壓塊、生鐵塊等固態(tài)和液態(tài)含鐵原料，不像轉(zhuǎn)爐煉鋼那樣必須依托龐雜的煉鋼系統(tǒng)，在廢鋼資源較為緊張以及性價(jià)比不高的情況下，電爐可以提高一定的鐵水比例來降低成本。
此外，電爐能夠隨關(guān)隨停，既能夠不間斷的生產(chǎn)，也可以間斷生產(chǎn)。即使長(zhǎng)時(shí)間的停產(chǎn)，恢復(fù)也比高爐快，而高爐停爐以及維修的成本較高。隨著基礎(chǔ)設(shè)施和房地產(chǎn)建設(shè)的不斷完善，我國鋼鐵工業(yè)面臨產(chǎn)能過剩的危險(xiǎn)，維持高產(chǎn)量高爐的成本較大，未來或逐步向電爐這種適應(yīng)能力、靈活能力強(qiáng)、環(huán)保性更好的煉鋼方法。
3.7生產(chǎn)高合金特種鋼
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)鋼材的需求越來越高，特別是在一些**領(lǐng)域，如航空航天、核工業(yè)、工程機(jī)械等領(lǐng)域，對(duì)鋼材的性能要求越來越高，因此對(duì)高合金鋼的需求越來越大。在生產(chǎn)特種鋼過程中，電爐具有明顯的優(yōu)勢(shì)。電弧煉鋼能源中的電弧具有中性化學(xué)性質(zhì)，因此可以將其作為煉鋼能源，加熱和化學(xué)反應(yīng)相互獨(dú)立。
這使得電爐煉鋼工藝具有極大的靈活性，可以在冶煉過程中加入大量的合金，滿足生產(chǎn)高合金特種鋼的需求。未來高合金鋼是發(fā)展的趨勢(shì)，電爐是生產(chǎn)高合金鋼的主要設(shè)備，因此未來電爐煉鋼或?qū)⒊蔀橼厔?shì)。
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