【導(dǎo)語】作為鋼鐵冶煉的主要原料，廢鋼鐵在不同生產(chǎn)工藝中扮演的角色也有所不同，因此在不同的生產(chǎn)工藝下，噸鋼生產(chǎn)的能耗以及碳排放也存在一定的差異。本文將重點(diǎn)梳理不同生產(chǎn)流程下的噸鋼生產(chǎn)能耗以及碳排放，分析未來廢鋼鐵在鋼鐵冶煉中的應(yīng)用變化。

廢鋼鐵在長流程和短流程冶煉中扮演的角色存在較大的差異，在長流程中更多是起到輔助的作用，而在短流程中則是主要鐵元素供給原料。因此在不同的生產(chǎn)工藝下，噸鋼生產(chǎn)所需要的原料便存在較大的差異，根據(jù)北京科技大學(xué)朱榮教授在《電弧爐煉鋼成本分析及降成本研究》中物料平衡的計(jì)算，不同生產(chǎn)工藝噸鋼生產(chǎn)所需的原材料如表1所示：

從鐵元素供給總量來看，由于鐵水中其他元素（主要是C）含量較高，在冶煉過程中可能存在較大的燒損，所以廢鋼+鐵水的鐵元素供給總量與廢鋼比呈反比，隨著廢鋼比的提高，鐵元素供給總量會(huì)有所下降。而從能耗方面看，電弧爐全廢鋼冶煉的能耗較30%廢鋼冶煉能耗高約39%，較40%廢鋼冶煉能耗高249%?？梢妼?duì)于電爐來說，廢鋼添加的比例越高，能耗成本也會(huì)隨之上升，輔料方面電極的消耗也會(huì)增多。而對(duì)于輔料以及氧氣的需求也與廢鋼投入成反比，隨著廢鋼比的提高，輔料和氧氣的使用也會(huì)有所下降。

當(dāng)然，在此一定有人提出質(zhì)疑，添加的鐵水不需要能耗嗎？必然也是需要的，因此對(duì)于不同冶煉情況下的能耗計(jì)算冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院的相關(guān)專家也給出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，短流程以電爐冶煉能耗加對(duì)應(yīng)鐵水能耗，長流程則是在不同廢鋼比下的能耗。具體如圖1所示，整體來看，不論是長流程煉鋼還是短流程煉鋼，隨著廢鋼使用比重的增加，能耗均會(huì)有所降低。當(dāng)廢鋼使用比例小于40%的時(shí)候，長流程煉鋼的能耗要顯著小于短流程，但是由于長流程煉鋼工藝的限制，轉(zhuǎn)爐里添加廢鋼的比例區(qū)間范圍有限，相反電爐則可以實(shí)現(xiàn)100%全廢鋼冶煉，因此當(dāng)廢鋼使用占比超過50%的時(shí)候，電弧爐的優(yōu)勢才可以得到充分的發(fā)揮，能耗可以顯著小于40%廢鋼比的長流程煉鋼。

在鋼鐵行業(yè)進(jìn)行綠色低碳轉(zhuǎn)型的過程中，除了需要關(guān)注低能耗外，更需要關(guān)注的就是碳排放量的多少。其中，短流程電爐中的原料比例主要是廢鋼和鐵水，因此在計(jì)算碳排放的時(shí)候?qū)@兩種原料進(jìn)行分別計(jì)算。即短流程煉鋼碳排放量=電爐冶煉碳排放+鐵水生成碳排放量。而長流程煉鋼的碳排放量則需要根據(jù)添加的廢鋼比進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，大體公式可以為：碳排放量=鐵前工序碳排放量-轉(zhuǎn)爐冶煉工序節(jié)省的碳排放量。因此不同生產(chǎn)條件的二氧化碳排放如圖2所示。整體來看隨著廢鋼比的增加，碳排放均呈現(xiàn)了一定的下降趨勢，而且與能耗變化類似，當(dāng)廢鋼比小于40%的時(shí)候長流程占據(jù)優(yōu)勢，當(dāng)廢鋼比超過50%的時(shí)候，電弧爐煉鋼的優(yōu)勢才能得到很好的體現(xiàn)。

綜上可以看出，在鋼鐵行業(yè)的綠色低碳發(fā)展過程中，并不是要一味的舍棄高爐冶煉完全轉(zhuǎn)向電弧爐冶煉，反而是要發(fā)揮不同冶煉方式的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。因此未來廢鋼鐵的發(fā)展大致會(huì)逐漸形成兩種方式，第一是鼓勵(lì)電弧爐發(fā)展全廢鋼冶煉。這對(duì)廢鋼的料型以及資源供應(yīng)量等會(huì)有著更高的要求，此外合適的價(jià)格也是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的必要條件，不然就會(huì)為了“綠水青山”而舍棄了“金山銀山”；第二是長流程鋼企盡可能的提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比。目前長流程僅通過采取提高廢鋼比的措施，仍有較大節(jié)能減碳空間，廢鋼比達(dá)到20%~30%左右，理論計(jì)算可較當(dāng)前水平實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳8%~18%左右。