基於多標準對比的廢鋼利用減碳效益評估與路徑優化

本論文由河鋼集團戰略研究所及河鋼採購總公司合作進行，聚焦於鋼鐵行業提升廢鋼利用比例的碳減排路徑，透過多標準對比與模型構建，尋求減碳與經濟效益的平衡點。研究首先對比世界鋼鐵協會LCI、負責任鋼鐵（Responsible Steel）、德國LESS及中國鋼鐵工業協會《低碳排放鋼評價方法》四大標準，發現各國標準在廢鋼定義與核算邊界上存在顯著差異。其中《低碳排放鋼評價方法》因引入「鑄胚收得率」等本土化參數，更符合中國以轉爐煉鋼為主的生產特性。
在技術層面上，研究建立熱平衡與物料平衡優化模型，量化補熱措施對提升廢鋼比的效果。在基準鐵水條件下，轉爐煉鋼的理論廢鋼比上限為19.8%。若要進一步突破，廢鋼預熱被評為最優技術路徑，可使廢鋼比提升約9%，且對鋼液品質影響最小。此外，添加焦炭作為碳質補熱劑可提升廢鋼比約7%，其反應產生的轉爐煤氣具備碳抵扣潛力；而矽鐵補熱受限於熱效率較低且需額外配加石灰，對廢鋼比的提升幅度僅約1%。若採用廢鋼預熱結合補熱劑的複合方案，總廢鋼比最高可提升至37.6%。
關於物料平衡的成效分析顯示，廢鋼收得率(廢鋼品質)是維持生產穩定與經濟效益的核心保障。當廢鋼收得率由92%降至85%時，為維持產量所需的鐵水補償量顯著增加，物料平衡波動加劇。在碳減排成效上，每增加1噸廢鋼利用可減少約1.42噸二氧化碳排放。然而，補熱措施產生的能源消耗會抵消部分減排收益。在《低碳排放鋼評價方法》下，由於未計入轉爐煤氣的碳抵扣，廢鋼預熱因表觀減碳量最高而具備投資優勢。
最後，本研究認為當鐵水與廢鋼的價差超過特定閾值（LCI方法為1361元新台幣/t，低碳鋼評價方法為454元新台幣/t）時，提高廢鋼比能同時達成減碳與降本的「雙贏」目標。企業應根據品質要求、生產節奏與現有設備，動態優化補熱路徑，並加強廢鋼精細化管理與預處理，以在經濟可行的範圍內實現碳中和目標。