中国における電気炉製鋼が有望な機会を受け入れ、VPSA酸素生成の明るい未来を推進

1. 電気炉（EAF）製鋼短工程を開発する必要性

2030年までに炭素ピークを達成し、2060年までにカーボンニュートラルを実現することは、中国政府が行った重要な戦略的決定であり、世界への厳粛な約束である。改革開放以来、中国の鉄鋼業は急速に発展してきた。粗鋼生産量は1978年の3178万トン（世界全体の4.4％）から、1996年に初めて1億トンを超え1億124万トン（世界全体の13.5％）に達し、中国は世界最大の鉄鋼生産国となり、2020年には10億5300万トン（世界の56.7％）を超えた。

過去3年間でわずかに減少したものの、2022年には10億1300万トン（世界の約54％）に達した。中国の鉄鋼セクターは依然として石炭ベースの化石エネルギーに大きく依存しており、その結果、二酸化炭素排出量は国の総排出量の約16％を占め、発電および運輸に次ぐものとなっている。

したがって、製鋼プロセスにおける炭素排出を効果的に削減することは、鉄鋼業界および国全体にとって緊急に対処すべき主要な課題となっている。

電気炉による鉄鋼生産の割合が低いことは、中国の鉄鋼業界における高い炭素排出、エネルギー消費、および汚染の主な理由の1つである。

世界的に見ると、電気炉による鉄鋼製造の総生産量に占める割合は、1950年代初頭の7.3％から現在の32％～35％に増加している。イラン、トルコ、米国、インドなどの国々では50％以上を占め、一部では90％を超えている。中国鉄鋼工業協会によると、2022年の中国の電気炉鋼生産は粗鋼生産全体のわずか9.7％であり、世界平均の30％をはるかに下回っている。

従来の高炉-転炉長工程と比較して、すべてスクラップ鋼を使用する電気炉短工程は、鋼1トンあたりのエネルギー消費を約50％削減し、固形廃棄物排出量を約96％、廃ガス排出量を約78％、炭素排出量を約73％、大気汚染物質全体を約90％削減する。先進国の産業発展パターンに従えば、中国の鋼総生産量が一定であり、2035年までに電気炉製鋼の割合が30％に上昇した場合、二酸化炭素排出量は約15％削減できる可能性がある。したがって、電気炉短工程を開発することによる省エネおよび排出削減のメリットは非常に大きい。

さらに、電気炉短工程製鋼は、必要に応じて生産を開始および停止できる能力、高い効率性と柔軟性、さらに都市廃棄物リサイクルのセンターとして機能する可能性など、追加の利点を提供する。そのため、主にスクラップ鋼を原料とする電気炉短工程の開発を重視することは、鉄鋼業界の持続可能な発展を達成するための重要な戦略的決定である。

2. 中国の電気炉製鋼は好ましい発展の機会を迎えている

中国の電気炉製鋼は好ましい発展の機会に直面しており、主に3つの分野に反映されている：

1) スクラップ鋼資源の可用性の増加：

推定によると、2025年までに中国は3億トン以上のスクラップ鋼を生成する。スクラップ鋼資源の大幅な解放は、電気炉製鋼の発展に強固な基盤を提供する。

2) 鉄鋼業界における低炭素開発トレンドによる促進：

高炉-転炉（BF-BOF）長工程の炭素排出強度は、全スクラップ電気炉短工程よりも大幅に高い。鉄鋼業界が国家炭素排出権取引市場に組み込まれ、炭素税政策が導入されることで、電気炉短工程の競争力がさらに強化されるだろう。さらに、高級特殊鋼ユーザーによる炭素フットプリントデータと炭素削減対策の鋼製品指標への組み込みも、電気炉製鋼の発展を促進するだろう。

3) 国家政策による奨励：

2016年以来、国および地方政府により、電気炉製鋼技術の発展を奨励する一連の政策と文書が発行されている。特に、2019年8月、工業情報化部（MIIT）は文書を発行し、2025年末までに各省が置き換えおよび建設する電気炉能力の割合は、引き受ける総生産能力の30％以上であるべきだと明示的に提案した。これは電気炉製鋼の発展に有利な政策環境を提供する。

3. 中国の電気炉製鋼所の開発方向性は何か？

スクラップ鋼資源の相対的な不足と電気炉製鋼の高コストのため、中国が大量に全スクラップ電気炉製鋼を開発するのはまだ成熟していない。電気炉製鋼の割合の大幅な増加は、2030年以降、あるいは2035年以降に発生すると予想される。これは3つの要因に依存する：

1) 中国が比較的十分なスクラップ鋼供給を得るには、さらに8〜10年かかると予想される。

2) 2030年以降、中国の鋼総需要は8億トン未満に減少すると予測されている。一部の長工程製鋼所の閉鎖により、転炉で使用されるスクラップ鋼の消費が減少する。

3) グリーン開発は都市型製鋼所の建設を促進する。電気炉の短工程は、都市周辺で発生するスクラップ鋼、余剰電力、都市再生水などの社会廃棄物を消費し、鉄鋼企業と都市の調和のとれた共存を促進できる。

では、中国の電気炉短工程を使用する製鋼所は、現在および将来どのように発展すべきか？ 以下のアプローチが考えられる：

1) スクラップ鋼を代替できる鉄含有材料の調達のための複数の経路を模索する。直接還元鉄（DRI）、熱間ブリケット鉄（HBI）、および高炉溶銑が現在最も一般的な代替材料である。天然ガスが不足しているため、中国はガスベースのシャフト炉でDRIを大規模に生産する準備がまだ整っていない。したがって、中国の鉄鋼企業は海外に進出し、天然ガスと鉄鉱石資源が比較的豊富な国にDRIプラントを建設し、その製品を電気炉製鋼の原料として中国に輸入することが奨励される。

2) 短工程の都市型製鋼所を開発する。電気炉短工程製鋼を開発するにあたり、中国は米国のミルミル（ミニミル）の経験から学び、製鋼所を戦略的に都市の郊外に配置することができる。この立地は、都市からのスクラップ鋼やその他の鉄含有固形廃棄物へのアクセスに有利である。さらに、バイオマス熱分解炉を使用して都市廃棄物やわらなどの農業残渣を処理し、一酸化炭素やメタンなどの還元ガス、およびロータリーハース炉の還元剤としての他の低コスト炭素資源を生成できる。廃ガスと廃熱は発電に使用でき、スマートマイクログリッドエネルギー管理システムを確立できる。このシステムは、オフピーク電力やクリーンエネルギー発電を最大限に活用し、電気炉が都市の電力網負荷のバランスを取るのに役立つ。これは、グリーンで効率的なエネルギー利用に貢献し、製鋼コストを削減し、鉄鋼企業と都市の調和のとれた共存を促進する。これらの都市型製鋼所は、鉄筋や線材などの製品に焦点を当て、理想的には年間約100万トンの生産能力を持つべきである。

3) 最終的に、スクラップ資源とクリーン電力が比較的豊富な条件下で、中国の鉄鋼業界を電気炉短工程が支配するように移行させる。中国鉄鋼工業協会などの関連組織の推定によると、中国のスクラップ鋼資源は2035年までに4億トンに達する可能性がある。その時点で、短工程電気炉製鋼の大幅な開発が真に始まるだろう。2050年までに、中国のスクラップ鋼資源は約5億5000万トンに達し、粗鋼生産量は約8億トンになると予想される。このシナリオでは、粗鋼の70％以上が電気炉短工程で生産され、主原料としてスクラップ鋼が使用され、水素冶金で製造されたDRIが補完され、長工程の粗鋼生産の割合は30％を超えない。

産業用VPSA（真空圧力スイング吸着）酸素生成装置は、短工程電気炉（EAF）製鋼において重要な役割を果たす。VPSA酸素装置は、経済的かつ効率的に酸素富化を提供し、電気炉内部温度を上昇させ、溶解プロセスを加速し、それによって製鋼効率を大幅に向上させる。さらに、燃料消費を削減し、エネルギーコストを引き下げ、CO2およびその他の有害ガスの排出を削減し、環境目標を支援する。また、酸素の導入はスラグ形成を促進し、溶鋼から不純物を効果的に除去し、鋼の純度と品質を向上させる。VPSA酸素ユニットの適用により、製鋼プロセスはより柔軟で制御可能になり、さまざまな種類の鋼製品の生産需要にさらに適応できる。

北大先锋走在行业前沿，树立了知名品牌形象，以提供顶级氧气供应解决方案而闻名。迄今为止，北大先锋已成功为全球近70家知名钢铁企业提供高品质VPSA制氧装置解决方案，并创下单个钢厂产能达10,000Nm³/h的突破性纪录。 VPSA酸素生成 /h。此外，北大先锋自主研发的³PSA一氧化碳提纯 技术可分离钢铁厂尾气中99.9%的高纯度一氧化碳，用于合成甲酸、乙二醇等化工产品，创下多项世界第一。钢铁企业不仅生产效率和产品质量显著提升，在节能减排方面也取得重大进展，这些效益有力推动了钢铁行业绿色生产实践，促进其向更可持续的制造工艺转型。 製鉄所の排ガスから99.9%の高純度COを分離する技術を確立し、これをギ酸やエチレングリコールなどの化学品合成に活用する世界初の記録を複数達成した。鉄鋼メーカーは生産効率と製品品質の大幅な向上だけでなく、省エネルギーと排出削減においても顕著な進歩を遂げている。これらのメリットは鉄鋼業界のグリーン生産を促進し、持続可能な製造プロセスへの移行を後押ししている。