废钢是钢铁冶炼必需的两大原料之一,是唯一可以替代铁矿石的炼钢铁素炉料,是绿色的炼钢原料,多消耗废钢是钢铁工业节能减排的重要抓手。2020年我国废钢消耗量为2.326亿吨,其中,转炉炼钢消耗1.5734亿吨,电弧炉消耗7526万吨。采用废钢生产,由于节省焦炉、烧结机和高炉等污染排放比较高的工序,极大的减低了硫化物、氮氧化物、二氧化碳CO2气体排放,能源消耗大为降低。与使用铁矿石相比,用废钢冶炼一吨钢,可节约1.7吨精矿粉,减少4.3吨原矿开采;可节约350千克标煤,减少1.6吨CO2排放,3吨固体废弃物。因此,废钢是保障钢铁工业节能减排的重要绿色原料。
根据国际回收局(BIR)统计,2019年全球的炼钢废钢比约为37.7%,除中国以外,其他国家平均废钢比超过50%,而美国、欧盟、日本的炼钢废钢比分别为69.1%、54.8%、33.9%。2019年我国炼钢综合废钢比达到21.6%,2020年约为21.8%。我国钢铁产量基数大,综合废钢比明显低于全球平均水平,与发达国家相比差距较为明显。历史数据表明,美国自20世纪50年代开始成为废钢净出口国,日本自20世纪90年代初成为废钢净出口国,从粗钢产量达到千万级到成为废钢净出口国,美国用了50余年,日本仅用了37年。我国从粗钢产量达到千万级至今也已50余年,钢铁积蓄增量超过2亿吨已20余年,积蓄增量超过5亿吨也已10余年,大量废钢已经进入回收周期,折旧废钢产量将迎来加速攀升期,预计到2025年我国废钢资源产生量将超过3.2亿吨,2030年将超过4亿吨,因此,未来我国废钢在钢铁工业的应用比例和使用效率还将大幅度增加。
由于废钢属于冷却原料,废钢的热量消耗为1443.2KJ/kg,无论是在转炉炼钢中添加废钢,还是在电弧炉中添加废钢,炼钢的热量平衡都是一个关键性因素,在炼钢过程中添加废钢,会造成钢水热量损失,不但会使炼钢的冶炼周期延长,而且会造成出钢温度降低,影响钢水的冶炼终点控制。因此,利用转炉或者电弧炉炼钢过程中产生的回收余热气体,将废钢提前进行预热处理,使废钢的预热温度能够达到200℃-600℃,在炼钢过程中加入经过预热的废钢,将大大节约能源,减少废钢带来的热量消耗,保证冶炼终点温度的控制具有重要的作用。同时,经过预热的废钢减少了炼钢过程中靠吹炼氧气脱碳升温的补偿,可以减少氧气的喷吹量,提高碳的终点控制,减少二氧化碳的排放量,对实现节能降耗,减少冶炼过程中的碳排放,促进钢铁行业绿色发展具有重要的意义。
近年来,钢铁工业通过不断加强碳排放管理,深化节能技术与碳排放技术的有效应用,我国的废钢连续预热系统得到了高效发展,目前在许多钢铁企业都成功应用了废钢的连续预热技术。但由于没有统一的行业标准,导致各系统在废钢的预热种类,加热时间,预热方式,装置布置,能耗控制等方面存在较大差异,甚至造成安全隐患。因此,结合废钢连续预热的特性,通过标准化与生产应用系统的有效结合,提出制定《废钢连续预热系统技术规范》行业标准,规范废钢连续预热系统,结合生产和使用要求,以满足钢铁企业节能减排使用需要。
通过制定此标准,能满足我国废钢连续预热系统使用要求,加强废钢的高效应用,促进行业节能减排,规范和管理废钢产业供应链,保障钢铁行业绿色健康高质量发展。同时,提升炼钢企业的运行效率和管理水平,强化标准配套衔接,用标准引领钢铁行业合理有序发展。