电炉炼钢是迄今为止用于炼钢的最为环保且能耗较低的技术。与长流程炼钢工艺相比，废钢+电炉炼钢的主要优势体现在环保效益上。电炉的环保效益是过去几年电炉炼钢车间大幅增加的原因之一，特别是在中国，逐渐取代长流程炼钢工艺。根据实际生产数据测算，废钢+电炉炼钢工艺的吨钢总能耗仅为长流程炼钢工艺（BF+BOF）吨钢总能耗的25%，是直接还原铁+电炉（DRI+EAF）炼钢工艺所需总能耗的35%，如图1所示。如果考虑二氧化碳的排放，巨大的差距会进一步增加，二氧化碳排放不仅是基于环保方面的考虑，也是未来钢铁行业市场竞争力的考量因素。 通过考虑熔炼过程中产生的废气能量回收，以及通过自动化的动态工艺优化，可以进一步改善废钢电炉的环境影响。为优化电炉炼钢的能源消耗，达涅利（Danieli）自2000年初以来开发了废钢预热技术，采用ECS水平连续加料废钢预热。最近，达涅利在市场上推出了一系列出色的创新自动化技术包，如Q-Melt自动电炉动态工艺控制系统和Q-SYM自动废料场管理系统，完全符合工业4.0的标准。通过这些自动化技术，达涅利从废料分类和库存到加料和熔炼的整个过程进行自动且连续地控制，以最低成本稳定的生产所需质量的产品，从而优化炼钢过程中所需的总体能量消耗。 达涅利开发的ECS连续上料系统如何操作？FASTARC 0电炉名称的由来以及主要特点是什么？ Burin Paolo先生：ECS是一种水平上料系统，可以从电炉的一侧连续上料，并通过来自电炉本身产生的热烟气预热废钢，然后烟气将输送到烟气处理厂中，如图2所示。 配备ECS水平上料系统的Danieli电炉命名为FASTARC 0，其主要特点为零料篮加料工艺，这意味着废钢熔炼阶段不再需要进行料篮加料操作。而且，FASTARC 0电炉可以从热烟气中进行能量回收，从而使得电炉仅需要较低的能耗和优化的工艺，并且由于电炉炉盖始终保持关闭状态从而不会中断工艺过程。 与传统料篮加料系统相比，FASTARC 0电炉具有哪些显著优势？ Burin Paolo先生：达涅利FASTARC 0电炉的显著优势主要体现在以下十个方面。 1）熔炼低能耗：废钢连续输送到电炉中，并通过与钢液接触而熔化。电弧将电能传递给钢液，以使熔炼温度保持在非常稳定的工作状态（平熔池），电弧始终被泡沫渣适当地覆盖。这提供了更好的电能利用率和更高的平均/最大功率比，从而导致更快的冶炼速度。此外，由于废钢预热可达到400℃，废钢的热能有助于将所需的熔炼能耗降低50kWh/t。 2）最短的出钢时间：炉子不需要断电进行料篮加料，这样可以最大限度地减少断电并减少由于炉盖开启造成的能量损失。此外，与料篮加料工艺相比，电能利用更加有效，并且由于废钢的预热，能耗较低。这些优点的组合提供了更短的通电时间，因此与传统的电炉相比，产能得到显著提高。 3）每年更多的冶炼炉次：出钢时间短，再加上工艺连续的高可靠性和可重复性以及简化的物流（无料篮）使得水平连续加料电弧炉每年可以达到非常高的生产炉次。最新的FASTARC 0炼钢车间每年可生产高达12000-13000炉次，在不久的将来可达到15000炉次。 4）零料篮：由于不需要料篮加料，使得可以减小FTP（除尘系统）的二次处理能力，意味着更小的烟气处理系统和更少的粉尘产生。与传统的电炉相比，烟气处理系统的尺寸可以减少35%，从而降低了运营成本并降低了投资成本。 5）低的一氧化碳排放：一氧化碳在预热段中二次燃烧，将更多的热能传递给废钢，并降低除尘系统待处理的烟气的负荷。 6）最低的噪音排放：ECS®带来的稳定工艺使得在工作平台上距离设备10m范围的噪声水平在70-80dB[A]。 7）最低的闪变：与传统料篮加料电炉相比，电气波动可减少60%；这样可以节省补偿系统的投资成本（变电站所需的SVC更小甚至不需要）。 8）最佳的环境影响：ECS工艺可提供低的VOC(挥发性有机物)、二噁英和有机碳排放。预热部分的设计确保了烟气温度始终保持在700-750℃以上。该温度避免了二噁英的再次形成，并且消灭了其它污染物如VOC和有机碳。因此，ECS工艺的VOC和二噁英的排放与料篮加料电炉相当。VOC、二噁英和有机碳在所有竖井式垂直预热系统中都是一个严重的问题，源于其竖井排放的低的烟气温度，此温度会增加二噁英的排放并带来烟气过滤系统的问题。竖式预热系统VOC的排放量比ECS系统的排放量高3-4倍。为了避免这些问题，竖井式预热系统须在燃烧室内注入大量化学能（14-15Nm³/t天然气），从炉内出来的VOC需要天然气二次燃烧系统以提高温度和热量达到破坏污染物的目的。 9）温室气体排放（GHG）：电炉是能源集中型用户，不仅大量消耗电能而且消耗化学能。为了合理评估不同技术对环境的影响，必须要计算在设备运行中二氧化碳当量(CO₂eq)的排放。根据最新的ISO14404标准，二氧化碳当量是指在特定的工艺过程中如废钢熔化，直接使用的能量源（电能、化学能）以及用于提取、生产和运输与生产相关的所有主要原料如碳、造渣剂和耐材所需的能量。此方法最为准确，涵盖了所有有助于改善全球变暖效应的机制。以100吨电炉为例，配套了ECS®系统的电炉其产生的CO₂当量接近310-315[kgCO₂/t]。同等条件下，料篮加料电炉产生大约340[kgCO₂/t]的CO₂。作为竖式预热系统，其特点是电耗低，但需要使用更多的额外的天然气，其产生355-360[kgCO₂/t]的CO₂当量。 10）最低的运行成本：FASTARC 0工艺的特点是冶炼所需的所有资源的消耗量低，也就意味着不仅是较低的电能，而且有更低甚至无需天然气消耗，更高的金属收得率，以及低的辅助设备/天车/除尘系统/SVC的运行费用。与传统料篮工艺相比，生产钢液的总的运行成本降低了10USD/t。 2018年，达涅利FASTARC 0电炉与国内外多家钢企签订了合同，请问，达涅利FASTARC 0电炉未来的发展前景如何？ Burin Paolo先生：市场越来越关注节能技术，炼钢也不例外。环境方面不仅与能耗和回收利用有关，而且与排放和可持续性的控制有关。另一方面，市场竞争更加激烈，要求更高的产能、更强的灵活性和低的操作成本以满足目前甚至未来的发展要求。达涅利FASTARC 0电炉以ECS连续加料系统为特点，是解决所有这些目标的理想技术。FASTARC 0电炉成熟可靠，具有出色的性能、最高的可靠性和最低的综合运行成本。2018年达涅利获得了9台配套了ECS的FASTARC 0电炉的合同，客户涵盖了美国、中国、欧洲和中东，更加验证了高效冶炼、能量回收和环境友好的趋势是全球性的要求，这意味着该技术未来的市场前景广阔。