钢铁行业减煤减碳捷径:电炉短流程炼钢

2022-04-29 作者: 温华

本文作者为杜唯、周筱芊、薛英岚博士(薛博士就职于生态环境部环境规划院)。 

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2022年初,工业和信息化部、国家发展和改革委员会和生态环境部联合发布了《关于促进钢铁高质量发展的指导意见》,提出了“钢铁行业应坚持总量调控和科技创新降碳相结合,统筹推进减污降碳协同治理”的基本原则,并将“有序引导电炉炼钢发展”作为“十四五”期间钢铁行业绿色低碳发展的重要抓手。 

NRDC和生态环境部环境规划院近期完成的研究表明,与以铁矿石为原料的传统高炉-转炉长流程炼钢相比,电炉短流程炼钢以废钢为原料,其吨钢二氧化碳排放量仅为0.4吨左右,为长流程的1/4。未来15年,如果电炉短流程的占比逐步提高到25%,就可以在2020年的基础上减煤9%,减碳12%。 

尽管短流程炼钢具有能耗低、灵活性高等优点,但我国钢铁行业的电炉短流程占比较低。截至2020年,美国电炉钢产量已经占总产量的70%,欧盟占42%,而我国电炉钢仅占10%左右。目前,电炉短流程炼钢在我国的推广主要存在以下几个问题:一是废钢资源不足。“十三五”期间,我国废钢年均消耗量达1.748亿吨,但就高达9亿吨的粗钢年均产量而言,废钢资源仍供不应求[1]。二是废钢行业发展较为初级,存在诸多体制障碍。废钢回收体系不健全,呈现小、散、乱的特点,效率低下;规范企业加工能力不到废钢资源量的一半[2],短流程炼钢适用的30%的退税优惠并未很好地执行。三是短流程炼钢成本高于长流程炼钢。一个原因是如前所述的废钢资源不足导致的废钢供不应求;另一个原因是因为长流程企业为了增产往往会选择提高废钢使用量,通过其成本优势抢夺废钢资源。 

“十四五”时期是提高电炉短流程占比的重要窗口。NRDC和环规院的研究团队认为,未来10年是我国废钢资源的快速增长期。2025年、2030年我国废钢资源量预计分别达到3.5和4.3亿吨。可供废钢量将大量增加,价格下降,钢铁行业将迎来短流程发展的历史机遇期。 

此外,“十四五”是产能置换的关键选择期。国内上一次大规模钢铁扩产发生在2009-2010年,绝大部分为高炉-转炉设备,高炉寿命10-15年,因此在“十四五”期间有可能迎来第一批大规模产能淘汰。这部分产能是否置换为短流程,将直接关系到中长期钢铁行业的低碳转型进程。 

鉴于钢铁行业将被纳入国内碳市场,以及欧盟碳边境调节税将从2023年开始试点起征,未来高碳长流程的炼钢成本必然进一步推高。因此,需要从现在开始推动产能置换,更多选择短流程而非长流程,从而避免高碳长流程资产的搁浅风险。对此,我们给出三个方面的建议: 

完善废钢回收网络。未来随着中国废旧钢铁资源比例上升,废钢市场需要更有效的回收体系。可从两个方面着手,一是通过市场机制鼓励有规模的回收企业发展,形成废钢回收、拆解、加工、分类、配送一体化。二是结合互联网、大数据系统等数字技术,让废钢的回收体系更智能化、透明化。 

提高短流程炼钢的经济性。其一,可以提高退税比例,并落实财税政策,降低废钢加工企业的增值税,促进形成公开透明有序的废钢定价机制,从而降低短流程钢厂的采购成本。其二,通过执行差别化电价、财税政策等措施来降低短流程钢厂的运行成本。其三,钢铁行业纳入碳市场后,碳定价将增加高排放的长流程炼钢成本,从而间接提高短流程炼钢的价格竞争力。 

促进产业集聚发展。集聚发展的目的在于优化短流程产业结构。应鼓励具有废钢、电价、市场等优势条件的地方优先发展短流程,例如可以在中心城市、城市集群周边布局符合节能环保和技术标准规范要求的中小型电炉钢企业,生产适应区域市场需求的产品。 

为了助力钢铁行业低碳转型,充分挖掘短流程的减排效益,NRDC将与合作伙伴就我国发展电炉短流程的障碍和潜力展开进一步的研究,结合我国粗钢产量和产能结构预测、废钢资源及分布,探索在中国发展城市钢厂的可行性、合适模式及布局,绘制碳中和背景下中国城市钢厂的发展路线图。 


数据来源:

[1] 中国废钢铁应用协会《废钢铁产业“十四五”发展规划》 

[2] 中国废钢铁应用协会《废钢铁产业“十四五”发展规划》 

关于作者

  • 温华

    气候与能源项目副主任

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