重視廢鋼流向 發(fā)展電爐流程——粗鋼產(chǎn)出總量控制與制造流程結(jié)構(gòu)交替演變展望

中國鋼鐵行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，有兩個(gè)核心問題需要關(guān)注，即粗鋼產(chǎn)出總量控制與三類鋼鐵制造流程（高爐—轉(zhuǎn)爐長流程、全廢鋼電爐流程和氫還原—電爐流程）的交替演變。當(dāng)前，中國鋼鐵工業(yè)應(yīng)該借助“雙碳”的大背景，引導(dǎo)廢鋼資源盡可能流向電爐流程，進(jìn)而逐步調(diào)整中國鋼鐵行業(yè)的鐵素資源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和流程結(jié)構(gòu)的布局。

粗鋼產(chǎn)出總量控制

鋼鐵行業(yè)碳排放量與粗鋼產(chǎn)出量具有很強(qiáng)的相關(guān)性，中國鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和先要從宏觀上調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，持續(xù)、適度地實(shí)行總量削減、淘汰落后產(chǎn)能，不宜繼續(xù)提高粗鋼產(chǎn)量，不應(yīng)大量出口低附加值鋼材；應(yīng)該走高質(zhì)量、減量化的發(fā)展道路。具體可采取如下措施：

其一，引導(dǎo)鋼鐵行業(yè)發(fā)展從規(guī)模擴(kuò)張轉(zhuǎn)變到提高能源效率和產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)上來；研究以結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)升級(jí)為主線的合理鋼材需求和總量控制問題，控制鋼鐵產(chǎn)出總量。

綜合分析新世紀(jì)以來我國鋼鐵行業(yè)粗鋼年產(chǎn)量、近兩年粗鋼月度日均產(chǎn)量、月末螺紋鋼價(jià)格以及鋼材直接出口量、鋼鐵制品間接出口量等數(shù)據(jù)的變化（圖1~圖4），初步判斷目前我國粗鋼產(chǎn)量總體呈現(xiàn)供大于求的態(tài)勢，我國鋼鐵行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入減量化波動(dòng)下行階段，但這個(gè)波動(dòng)下行的周期與幅度還有待進(jìn)一步觀察，下文將對未來我國粗鋼產(chǎn)量的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測和探討。

為科學(xué)預(yù)測中國未來粗鋼產(chǎn)量，本研究參考IPAT（I指環(huán)境負(fù)荷，P指人口數(shù)量，A指人均GDP，T指單位GDP的環(huán)境負(fù)荷）模型預(yù)測方法，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化建模，將粗鋼產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、人口規(guī)模、能源消費(fèi)量與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，進(jìn)而對我國2023年—2060年粗鋼需求量進(jìn)行預(yù)測分析。本研究設(shè)置了高產(chǎn)量、中產(chǎn)量、低產(chǎn)量3種發(fā)展情景，通過調(diào)整GDP增長率和人口增長率，構(gòu)建了全國粗鋼產(chǎn)量預(yù)測模型（模型測算結(jié)果如表1所示）。

通過對測算結(jié)果分析，可以發(fā)現(xiàn)：一是未來我國鋼鐵產(chǎn)量將呈現(xiàn)減量化發(fā)展態(tài)勢。在高產(chǎn)量情景下，我國粗鋼產(chǎn)量預(yù)計(jì)將由2023年的10.34億噸降至2060年的7.31億噸，降幅為28.26%；中產(chǎn)量情景下，2060年粗鋼產(chǎn)量預(yù)計(jì)降至6.66億噸，降幅為34.64%；低產(chǎn)量情景下，2060年粗鋼產(chǎn)量預(yù)計(jì)降至6.16億噸，降幅為39.55%。二是未來我國人均鋼材表觀消費(fèi)量將呈現(xiàn)下降態(tài)勢。我國鋼鐵行業(yè)是以滿足內(nèi)需為主的，為此在預(yù)測未來粗鋼產(chǎn)量時(shí)，假定鋼鐵行業(yè)進(jìn)出口平衡，在高產(chǎn)量情景下，2030年我國人均鋼材表觀消費(fèi)量約610千克，2060年降至535千克；中產(chǎn)量情景下，2030年我國人均鋼材表觀消費(fèi)量約600千克，2060年降至485千克；低產(chǎn)量情景下，2030年我國人均鋼材表觀消費(fèi)量約590千克，2060年降至450千克。

其二，深入推進(jìn)鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，在集團(tuán)化重組過程中淘汰不符合國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)、能源消耗限額標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的落后產(chǎn)能、落后裝備、落后工藝、落后產(chǎn)品、落后企業(yè)；嚴(yán)禁以任何名義、任何方式備案新增鋼鐵產(chǎn)能的項(xiàng)目；對于確有必要改建的鋼鐵冶煉項(xiàng)目，需嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)能置換辦法，并加強(qiáng)產(chǎn)能置換監(jiān)管。

其三，持續(xù)優(yōu)化鋼鐵產(chǎn)品進(jìn)出口政策。繼續(xù)鼓勵(lì)鋼坯鋼錠及半成品等鋼鐵初級(jí)產(chǎn)品進(jìn)口；堅(jiān)持以內(nèi)需為主，不以大量低附加值鋼材、焦炭、鋼坯出口作為化解產(chǎn)能過剩的出路，充分利用經(jīng)濟(jì)、稅收手段控制鋼材（坯）、焦炭等初級(jí)產(chǎn)品出口量；嚴(yán)格限制高耗能和低附加值產(chǎn)品出口；鼓勵(lì)加工成高端制成品或機(jī)電產(chǎn)品間接出口。

三類典型鋼鐵制造流程交替演變

從流程看，在“雙碳”背景下，未來鋼鐵行業(yè)將逐步形成三類典型的鋼鐵制造流程：

一是大型高爐—轉(zhuǎn)爐—高檔薄板、厚板、中厚板流程。高爐—轉(zhuǎn)爐長流程是必然要逐漸減產(chǎn)的，但也仍然會(huì)在流程結(jié)構(gòu)中占一定的比例，它將逐步過渡到以生產(chǎn)平材產(chǎn)品為主，特別是生產(chǎn)高檔薄板、厚板、中厚板等高端板材的大批量產(chǎn)品，主要布局在沿海深水港地區(qū)和大型礦山附近；從落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略，特別是國內(nèi)廢鋼資源越來越多的前景來看，螺紋鋼、線材等大宗建材產(chǎn)品再采用長流程來生產(chǎn)，是不利于“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)的。

二是廢鋼—綠電—電爐—長材（城市周邊鋼廠）流程。全廢鋼電爐流程將從建筑用長材的生產(chǎn)流程變革做起逐步替代以中、小高爐—轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)螺紋鋼、線材等大宗產(chǎn)品，布局在城市周邊，是以“兩鏈一流（供應(yīng)鏈、服務(wù)鏈、生產(chǎn)制造流程）”系統(tǒng)為核心的“城市鋼廠”。

三是氫還原—電爐—薄板、中厚板、無縫管、特鋼流程（氫氣來源包括灰氫、綠氫等）。這些尚處于積極探索和開發(fā)階段，要分階段針對其經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)的品種的市場適應(yīng)性等進(jìn)行綜合分析、合理選擇、謹(jǐn)慎投資。

這三類鋼鐵制造流程的交替演變過程將與未來我國廢鋼資源量的產(chǎn)出與流向密切相關(guān)。目前，廢鋼可以分為鋼廠自產(chǎn)廢鋼、下游產(chǎn)業(yè)加工廢鋼和社會(huì)折舊廢鋼3大類，基于表1中未來我國粗鋼產(chǎn)量的預(yù)測結(jié)果，針對不同的廢鋼類型分別采用折算系數(shù)法和鋼鐵產(chǎn)品生命周期法，構(gòu)建廢鋼資源量預(yù)測模型，對2023年—2060年我國各類廢鋼資源量進(jìn)行科學(xué)測算（測算結(jié)果如下表2所示）。

由此可以看出：一是未來我國廢鋼資源總量充足。根據(jù)預(yù)測結(jié)果顯示，3種情景下，2030年前，我國廢鋼資源量年均增速較慢，到2030年廢鋼資源量大多保持在3.3億噸左右，比2023年增加0.5億噸，增幅約18.48%；2045年左右將進(jìn)入廢鋼資源回收的峰值平臺(tái)期，廢鋼資源量的峰值將有望達(dá)到5.8億噸/年左右，比2023年增加約3億噸；在2050年—2060年，我國廢鋼資源量呈現(xiàn)下降趨勢，但總體上仍將保持在5億噸/年以上；屆時(shí)國內(nèi)鋼資源與自產(chǎn)礦基本能滿足粗鋼生產(chǎn)需求，大大降低鐵礦石對外依存度。二是折舊廢鋼占主體。3種情景下，三類廢鋼資源中折舊廢鋼資源量占比均較大。當(dāng)前，折舊廢鋼占廢鋼資源總量的64%左右，2030年有望提升到73%左右，2040年以后將進(jìn)一步提升至85%以上。三是廢鋼資源量逐年提高。2030年—2050年間，中國廢鋼資源將有兩個(gè)高速增長階段，并在2045年左右進(jìn)入廢鋼資源回收的峰值平臺(tái)期，隨后將逐年下降，但降幅不大。

合理引導(dǎo)廢鋼資源的流向。2023年，我國鋼鐵行業(yè)廢鋼消耗量約為2.14億噸，綜合廢鋼比連續(xù)6年超過20%。但是，高爐—轉(zhuǎn)爐長流程廢鋼消耗量約占70%，短流程僅占約30%；長流程廢鋼消耗量占鋼鐵工業(yè)廢鋼消耗總量的比例從2011年的54%提高至72%；而短流程的廢鋼消耗量占鋼鐵工業(yè)廢鋼消耗總量的比例則從2011年的46%下降至28%。可以說，近年新增加的廢鋼資源量大部分流向了長流程企業(yè)，這實(shí)際上對未來全行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型是不利的。

為定量分析不同廢鋼比對長流程降碳量的貢獻(xiàn)，構(gòu)建了不同廢鋼比下長流程碳排放量計(jì)算模型，設(shè)置了保證轉(zhuǎn)爐出鋼量不變和保證入爐鐵水量不變的兩種情景，并基于物料平衡及熱量平衡分析了不同轉(zhuǎn)爐廢鋼比（0%、10%、20%、30%）對應(yīng)的鋼鐵生產(chǎn)流程的二氧化碳排放總量及排放強(qiáng)度的變化（見表3）。

由此可見：一是廢鋼本身是一種載能資源，不管是在長流程還是在短流程中，應(yīng)用廢鋼來生產(chǎn)鋼鐵都是可以大幅度降低鋼鐵生產(chǎn)過程的碳排放強(qiáng)度。

二是轉(zhuǎn)爐中過多地提升廢鋼比需要采取一些必要措施，如廢鋼預(yù)熱、配加補(bǔ)熱劑（碳質(zhì)或硅質(zhì)）等。

三是在保證入爐鐵水量不變的模式下，以過多加入廢鋼組織生產(chǎn)事實(shí)上是一種變相增產(chǎn)模式，這也是當(dāng)前長流程消耗廢鋼資源的一種隱形動(dòng)力源，從而導(dǎo)致廢鋼價(jià)格居高不下，電爐流程生產(chǎn)成本增加。雖然這種模式下，長流程的噸鋼二氧化碳排放強(qiáng)度也在降低，但是企業(yè)總的碳排放量是在增加的。

四是在保證轉(zhuǎn)爐出鋼量不變的模式下組織生產(chǎn)，提高廢鋼比，勢必要求鐵前工序減產(chǎn)，這樣是有利于企業(yè)降碳的，也是應(yīng)該在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下適度鼓勵(lì)發(fā)展的。

五是高廢鋼比冶煉有利于二氧化碳排放強(qiáng)度的降低，但企業(yè)外購的社會(huì)廢鋼通常含有較多的雜質(zhì)元素，如鉻、鎳、銅、磷、硫等，轉(zhuǎn)爐冶煉過程中若使用過多的該類廢鋼會(huì)極大影響鋼水質(zhì)量。因此，高廢鋼比冶煉，特別是生產(chǎn)高等級(jí)鋼種時(shí)，一方面需更加重視廢鋼的精細(xì)化分類，保證入爐廢鋼質(zhì)量及穩(wěn)定性；另一方面要適度控制廢鋼比的范圍，根據(jù)某鋼廠的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)有廢鋼條件下（外購社會(huì)廢鋼占比60%以上）冶煉高等級(jí)鋼種時(shí)廢鋼比應(yīng)控制在8%~20%，而這條路線應(yīng)該是未來高爐—轉(zhuǎn)爐長流程的發(fā)展方向。

總體而言，我國鋼鐵工業(yè)應(yīng)該借助“雙碳”的大背景，引導(dǎo)廢鋼資源盡可能流向電爐流程，進(jìn)而逐步調(diào)整中國鋼鐵行業(yè)的鐵素資源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和流程結(jié)構(gòu)的布局。如在現(xiàn)階段開始以全廢鋼電爐流程生產(chǎn)建筑用鋼作為切入口來逐步替代中小高爐—轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)建筑用鋼，鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量可滿足需求；現(xiàn)有大型高爐—轉(zhuǎn)爐流程仍然以鐵礦石作為主要原料，逐漸集中到大批量、高效率生產(chǎn)高端產(chǎn)品。

在此基礎(chǔ)上，綜合考慮各流程廢鋼比，構(gòu)建了流程結(jié)構(gòu)測算模型，以低產(chǎn)量情景為例（見表4）：

2035年，我國鋼鐵行業(yè)依然以高爐—轉(zhuǎn)爐長流程為主，但其占比有所下降。以低產(chǎn)量情景為例，高爐—轉(zhuǎn)爐長流程占比從2023年的90.1%降低至2035年的69.6%，下降了20個(gè)百分點(diǎn)左右。電爐短流程占比逐年穩(wěn)定提升，2035年中國電爐短流程占比可提升至27.7%左右；氫還原—電爐流程受技術(shù)成熟度和市場適應(yīng)性的影響，2035年前處于發(fā)展起步初期，其占比較低，約為2.7%；

2045年，全廢鋼電爐流程占比（56.1%）有望超過高爐—轉(zhuǎn)爐長流程占比（36.1%），成為鋼鐵行業(yè)主要的生產(chǎn)流程；

到2060年，我國鋼鐵工業(yè)高爐—轉(zhuǎn)爐長流程占比將進(jìn)一步下降，而短流程占比將得到進(jìn)一步提升。低產(chǎn)量情景下，高爐—轉(zhuǎn)爐長流程占比將逐步調(diào)整到26.6%，全廢鋼電爐短流程占比將增長至56.4%，氫還原—電爐流程占比將有希望增長至17.0%。

雖然三大流程的發(fā)展比例會(huì)不斷演變，但在廢鋼資源不斷增長的條件下，電爐短流程發(fā)展（包括直接還原鐵—電爐流程在內(nèi)）這條路徑毫無疑問是正確的。要始終堅(jiān)持戰(zhàn)略思維，根據(jù)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的階段性特征，多角度、動(dòng)態(tài)性、持續(xù)性地關(guān)注廢鋼產(chǎn)業(yè)和發(fā)展廢鋼—電爐流程相關(guān)的戰(zhàn)略研究（特別是要重視廢鋼的精細(xì)化分級(jí)分類以及在此基礎(chǔ)上的品種開發(fā)、成本控制研究），不斷深入思考、調(diào)整認(rèn)識(shí)，使它符合發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)和中國鋼鐵工業(yè)的實(shí)際，真正推動(dòng)鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，適應(yīng)“雙碳”發(fā)展方向，使之符合國家戰(zhàn)略的整體部署。

作者 | 殷瑞鈺 上官方欽

來源 | 中國冶金報(bào)

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