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以原生能源为主的新废钢炼钢法 |
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近十几年来，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进入炼钢车间之前不经过转换的损失，就可能将其热能直接用于炼钢。 |
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