原生能源新废钢炼钢法

十几年来，为了提高电炉的生产效率，作为对电力的补充，化石能源的使用持续增长。

但在电炉炼钢法中原生能源的效率非常低，且仅限于废钢熔化阶段。最新的研究结果表明，
以原生能源为主要燃料的新式废钢炼钢法有望取代电炉炼钢法，并可大大减少二氧化碳的
排放量以及节省能源成本。

上世纪末，由于平炉炼钢基本上被淘汰，电炉炼钢成为最主要的废钢炼钢法。

2006 年

电炉钢已占世界钢产量的

40%左右。在过去的数十年中，为了提高生产能力，除了电能以外

越来越多的化石能源用于电炉炼钢。然而，在废钢未完全熔化的短期内电炉中原生能源的有
效利用时间范围是有限的。在此期间内，不仅能量输入的密度提高，出钢

-出钢时间缩短，

而且能量通过对废钢表面的传热而得以有效利用。这一事实引出的问题是如何使用于废钢炼
钢输入的能量（指用于生产链的总能量）利用优于电炉炼钢。

1．电炉各种能源的最佳利用

电炉废钢炼钢的

3 个阶段的能耗：加热、熔炼和过热。绝大部分能源（约 70%）用于第

一阶段，因为大量的废钢表面需要传热，这是利用原生能源的最重要的前提。在这一前提下，
化石能源加入电炉，熔化效果比仅用电能要好。只是在最后的过热阶段，化石燃料的效率低
或是无效的。炉料熔化后其比表面积很低，原生能源的利用效果很差。这正是平炉被淘汰的
原因之一。比较起来，在此阶段利用电炉才真正有意义。

在这些边界条件下，反应器必须设计成在前两个阶段利用原生能源，而在第三阶段利

用电能。

2．电能的产生

目前，电炉所用电能主要来自原生能源。例如德国的电炉所用电能的来源是：核能占

26%，褐煤占 26%，煤占 23%，再生能源占 11%，天然气占 10%，水占 2%，燃油和其他占
2%。从这一统计可以看出，几乎三分之二的电能来自化石能源。

炼钢车间电能的产生和利用的转换如下：原生能源

→加热→电能→冶炼加热。在炼钢车

间之间无能量损失，原生能源转换为热。这是电炉的耗能情况，首先，能源在发电站转换为
热能，后又转换成电能。为同其他形式的转换一样，这两个过程中的能量损失是由发电站的
效率决定的。现代化的发电站的效率不会高于

40%～42%，德国的平均效率是 36%，在其他

国家甚至更低一些。

电能输入炼钢车间，又有损失，然后又转换为热能来炼钢。如果三分之二的原生能源在