双碳目标下电弧炉短流程炼钢工艺：实现近零碳排放的突破性技术

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    “双碳”目标的大背景之下，未来钢铁工业的主要发展方向在于探索突破性技术以及工艺的发展应用。

    目前中国的粗钢生产主要是以高炉－转炉炼钢的方式。这种工艺涵盖了从原料加工一直到炼铁、炼钢的整个流程，所以它具有较高的能耗以及碳排放强度。在这个过程中，煤炭是该工艺的主要燃料，同时也是 CO2 排放的主要来源。

    相比之下，电弧炉短流程炼钢工艺将回收的废钢当作主要原料，以电力作为能源介质，借助电弧热效应，把废钢融化成钢水，达成了“以电代煤”的效果，具备良好的降碳作用。“近零碳排放”电弧炉炼钢运用绿色清洁能源来冶炼低碳或微碳的原辅材料，凭借“非涉碳”冶炼技术生产钢坯，以此实现炼钢过程中 CO2 的近零排放。

    电弧炉短流程炼钢工艺是什么？

    电弧炉炼钢是一种炼钢方法，它利用电弧的热效应来加热炉料进行熔炼。通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，并且以电极端部和炉料之间发生的电弧作为热源来进行炼钢。

    电弧炉炼钢以废钢作为主要原料，同时以合金、石灰、增碳剂等作为辅助原料。其基本工艺包含扒渣补炉这一环节，还要装入金属炉料，接着送电，随后进行熔化，之后是氧化过程，再进行还原精炼，最后进行出钢。

    电弧炉绿色化生产技术有哪些？

    电弧炉进行绿色化生产，主要目的是降低能源的消耗，减少污染物的排放，并且提升资源循环利用的效率。为了达成电弧炉绿色化生产这一目标，陆续研发出了余热回收技术、焦炭替代技术以及废钢预热等关键技术。

    电弧炉冶炼过程会产生大量高温含尘烟气，此烟气带走的热量约为电弧炉输入总能量的 11%，甚至最高能达到 20%。对烟气中的能量进行有效利用，能够节约大量能源，进而间接地降低 CO2 的排放。

    传统电弧炉冶炼时，需进行配碳以满足熔池升温、搅拌以及造泡沫渣埋弧的要求。在电弧炉绿色化生产中，应尽量降低焦炭等不可再生化石能源的消耗。

    废钢进行预热，之后再投加到炉中，这样做能够缩短电弧炉的冶炼周期，也能够降低能耗，它是电弧炉冶炼中的一项重要节能技术。

    国内电弧炉短流程炼钢工艺发展现状如何？

    “双碳”目标在推进，废钢资源迅速增加，废钢价格降低，在此情况下，电弧炉炼钢在中国会成为重要的炼钢工艺。

    未来电弧炉炼钢会进一步优化全流程的电弧炉炼钢工艺，此工艺基于配料、供电、供氧、辅助能源输入、造渣等方面。同时会完善电弧炉炼钢流程，该流程集操作、工艺、质量、成本、环保等为一体。最终能够实现电弧炉绿色、智能、高效且低成本炼钢的目标，进而进一步推动钢铁工业的转型升级。

    中国科协科普部

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