電弧煉鋼－1

英國貿易工業部 歐盟排放交易體系第二階段

新加入者標竿檢視 – 鋼鐵產業（電弧爐煉鋼）

貿易工業部

英國Entec公司

2006年8月

執行概要

(略)

1. 前言

2. 背景及產業部門敘述

3. 相關資料檢視

4. 第一階段標竿檢視

5. 對第一階段標竿的評估以及對這些標竿的提議修訂

6. 對提議標竿的評估

(略)

7. 股東評論

(略)

8. 參考文獻

(略)

電弧煉鋼－2

1. 前言

1.1 關於計畫

本研究計畫是為英國貿易工業部（DTI）執行，名為「歐盟排放交易體系（ETS）

第二階段 – 英國新加入者試算表修訂」（EU Emissions Trading Scheme (ETS) Phase II –

UK New Entrants Spreadsheet revisions）。

這項計畫的目的是要檢視並證實用於決定排放限額分配的標竿，包括對新加入者

及 EU ETS第一階段（2005-2007 年）其他已加入者的分配，並決定是否應為第二階段

（2008-2012 年）考量這些標竿評核方法的任何變更。這些標竿將用來為第二階段的新

加入者以及其他缺乏適當歷史排放資料的現有已加入者產生免費分配額。

本報告涵蓋電弧爐煉鋼（Electric Arc Furnace Steelmaking）。

1.2 標竿的評估標準及原則

本研究據以執行的架構已由評估標準及原則定義，這些評估標準及原則與某政府

指導委員會（Steering Group）所提供者相同，以下將簡短摘要之。

1.2.1 評估標準

本研究將第一階段發展的標竿做為起點，並依照適當情況加以檢視和修訂。第

二階段的標竿選擇乃是根據以下議定的評估標準，以及政府對這些標準應用和重要性

的指引。

可行性

• 輸入標竿的資料可獲得證實嗎？

• 對新加入者的標竿是以「最佳實務」為基礎嗎？

• 因素可被第三方複製嗎？標竿是以隨時可取得的資料為基礎嗎？

新加入者使用清潔技術的動機：

• 標竿是否已標準化，避免了原料、技術及燃料的差異？

競爭性及投資影響：

• 提議的標竿很可能符合未來新加入者的需求嗎？

• 若否，從排放及財政的角度來看，潛在的影響為何？

與現有已加入者一致：

• 使用提議之第二階段標竿的分配，如何對照第一階段的分配及相關排放來比較？

1.2.2 整合法 vs. 直接法

在第一階段，大部分產業部門的標竿是以下述原則為基礎：分配額將針對與 EU

電弧煉鋼－3

ETS涵蓋的新設備或修正設備有關的「直接」排放量來制訂。然而對於鋼鐵及煉鋼產

業部門，標竿不僅須符合新設備/修正設備的直接排放量，且須符合受新設備/修正設

備影響廠址之他處的排放量，例如因現有設備產能利用增加所產生的排放量。這即是

所謂的「整合法」。

對於第二階段，政府正在提議擺脫整合法，並聚焦於發展符合 EU ETS涵蓋設備

之直接排放量的標竿。據此，本計畫的共識焦點乃是針對在直接法下的可能標竿。

2. 背景及產業部門敘述 本節的目的在於簡要綜觀產業部門結構，以及造成 CO2排放的流程作業。但本節

不會廣泛敘述產業部門及其流程，讀者應參照相關最佳可行技術（BAT）參考文件，

以獲得產業部門的詳盡資訊。

2.1 產業部門結構

電弧爐（EAF）執行的主要活動是使用廢鋼鐵進料混合物來進行二次煉鋼，其所

產生的液態鋼是鑄鋼（通常是連續的），用以生產各種等級（包括特殊合金）的半成

品（例如板坯、初軋方坯或方坯）以及各種製成品（包括鋼板、鋼塊、鋼條、鋼棒、

熱軋和冷軋鋼片及鋼捲）。如同在 BREF 部門所指出的，從使用的原料以及利用的生

產過程來看，電弧爐煉鋼（亦即從廢金屬的二次煉鋼）與一貫煉鋼廠（亦即使用高爐

從鐵礦的主要煉鋼）。因此在制訂新加入者的分配額時，電弧爐是與一貫煉鋼廠分開

處理。一貫煉鋼廠及電弧爐所生產的產品類型有些是相同的（例如碳鋼及工程用鋼），

但電弧爐傾向於生產較多專業鋼產品（例如特殊鋼合金及不鏽鋼）。尤其是電弧爐鋼

廠會製造全範圍的合金鋼，但一貫煉鋼廠不製造這些合金鋼，因此從能源使用及 CO2

的排放來看，電弧爐鋼廠「不能」與一貫煉鋼廠相比。電弧爐的廢金屬進料使用也傾

向於不生產低殘餘碳鋼（low residual carbon steel, 如同從一貫煉鋼廠所獲得者），除

非能引進乾淨的鐵來源。

在歐盟（15），大約三分之二的粗鋼都是透過在 40 個廠址的高爐系統所生產，

而另外三分之一是在 246個電弧爐生產（EIPCCB 2001a）。在 2005 年，英國有 3個一

貫煉鋼廠在運作中，它們全都是由 Corus 公司所有。除這些一貫煉鋼廠外，英國鋼鐵

產出的大約五分之一是透過電弧爐系統產生（EA 2004）。電弧爐煉鋼經常用於使用含

鐵塊來生產高合金鋼、不鏽鋼、軸承鋼及其他高品質的鋼產品。英國在運作中的電弧

爐介於 4到 165公噸的承載容量範圍（EA 2004）。承載容量（holding capacity）係指

電弧爐承載液態鋼的最大容量（有時被稱為「每加熱循環容量」）。在 2001 年，英國

電弧煉鋼－4

電弧爐容量在 7公噸或以上的廠址總共有 16個，其中 3個是由 Corus公司經營（最大

的每年生產約 1.0百萬噸的鋼）。在 2005 年底，由於經歷產業合理化的過程，英國經

營電弧爐的廠址下滑到剩 10個（其中有 4個生產合金的廠址，每一個的電弧爐承載容

量不到 60公噸）。2004 年電弧爐的鋼鐵生產量是 3,099千噸，這涉及大約 3,300千噸

的廢鋼使用量（UK Steel 2006a）。下表根據可取得的資料，摘要了我們目前對 2004

年英國有運作中電弧爐的廠址的了解。除非另有指明，本報告引用的鋼數量是來自鑄

機的良好產品（即初軋方坯、方坯或板坯）公噸數。典型上要生產每 1 噸良好產品，

必須從電弧爐取得 1.02 到 1.08公噸液態鋼（tls），剩餘損失的部分主要是熔渣。基於

評估目的，本報告使用每公噸良好產品需 1.05 tls的標準轉換值。

表2.1 2004年在運作中的電弧爐（UK Steel 2006a,b; Corus 2006; EA 2004; EA 2006）1,2

經營者 廠址

每加熱循環

容量（噸），

來自EA部門指引摘要

名目每年產能

（千噸/年），來自EA部門指引摘要6

主要市場部

門

2004年CO2排放，來自

EA污染資料表8

Alphasteel Newport 120 450 3 工程用鋼 136,870 Celsa Cardiff 160 900 4 強化鋼 101,500 Corus Rotherham 2 @ 165 1,000 工程用鋼 298,649 Outokumpu5 Sheffield 130 540 不鏽鋼 50,800 Forgemaster Steels5

Sheffield 90 130 重型及其他工程用鋼

69,162

Thamesteel Sheerness 100 600 7 工程用鋼 30,766 總計 859 3,620 687,747 備註：

1. Corus公司 Stocksbridge廠址的電弧爐（每年）並未被列舉在內，因為該廠已於 2005 年關閉，儘管仍有某些熔化產能存在（Corus 2005），因此包括 Stocksbridge廠址的總英國電弧爐產能為 4,020千公噸/年。

2. EA部門指引摘要（EA 2004）指出 2003 年英國在運作中的許多較小電弧爐（承載容量不到 60公噸），其中似乎沒有任何一個已獲得第一階段國家分配計畫（NAP）的分配，這是因為它們不是自 2003 年起即陸續關閉，就是其鋼產品的合金成份太高及/或產能有限（不到 2.5公噸/小時），因此不符合排放交易體系對鋼鐵部門的定義，所以未被納入電弧爐的進一步評估中。

3. Alphasteel公司當時正在規劃到 2005 年底前增加其煉鋼產能。 4. Celsa公司當時正在規劃於 2005/06 年增加其煉鋼產能。 5. 這些廠址因為在部門的氣候變遷協定下達成相等的排放量降低承諾，因此已選擇退出 EU

ETS的第一階段。 6. EA指引摘要（2004）的每年產能資料似乎是以良好產品的公噸數為基礎。 7. Thamesteel公司當時正在規劃於 2005/06 年擴充其煉鋼產能。 8. 排放數據包括來自非 EU ETS涵蓋之軋鋼廠的某些排放量。

英國鋼鐵產業在過去二十年間已經歷廣泛的重整，且這種現象仍在持續。在 2004

年，鋼鐵生產部門雇用的人數是 19,500人，在 1999 年則是 30,000人（UK Steel 2006a）。

電弧煉鋼－5

鋼鐵生產已從 1978 年的 123 公噸/員工增加到 2004 年的 708 公噸/員工（UK Steel

2006a）。在 1970 年代及 1980 年代，連續鑄造技術（continuous casting）的發展對鋼

鐵產業的經濟有極正面的影響。根據報導，2004 年的總粗鋼生產量是 13.8百萬公噸，

其中有大約 78％是由 Corus公司所擁有的一貫煉鋼廠所生產（UK Steel 2006a），其餘

的 22％是由包括 Corus在內的六家公司使用電弧爐流程系統所生產。英國的鋼鐵生產

傾向於景氣循環，谷底是在 1992 年的 16.2百萬公噸，而最近一次的高峰是在 1997 年

的 18.5 百萬公噸。根據全世界鋼鐵市場的需求，英國每年鋼鐵生產量自 1990 年代起

已大幅下滑，但仍維持一種循環型態（典型上是 4到 7 年一次循環）。在 2004 年，英

國有 47％的鋼鐵產量是出口到其他國家，其中有大約 75％是出口到其他歐盟國家（UK

Steel 2006a）。在 2004 年，歐盟的總鋼鐵生產量是 168.3百萬公噸。這個部門的某些

重要議題如下（EA 2004）：

• 世界產能有 35％是過剩的；

• 鋼鐵價格（循環的）存在著壓力；

• 匯率（尤其是英鎊/歐元及美元）；

• 原料（包括能源）及生產成本（現在的廢鋼價格是 2001 年的 2到 3倍）；

• 結構性問題（例如合併及產業合理化）；

• 產業的資本密集本質（例如高爐重建成本為三千萬英鎊以上）；以及

• 在非價格因素上競爭。

然而在過去數年，這個產業已因世界對鋼鐵需求的增加而復甦。環保署

（Environment Agency）已聲明，對該部門的最佳可行技術決定應考量該部門的經濟壓

力及長期時程表，以回收資本密集設備的投資（EA 2004）。

2.2 流程綜觀

本節摘要了電弧爐產生 CO2排放的燃燒活動及流程作業。關於進一步的資訊，請

參照相關部門 BREF（EIPCCB 2001a; 2001b）。

含鐵物料（主要是廢金屬）的直接熔煉通常是在電弧爐中執行，而電弧爐需要相

當大量的電能源，且會對空氣造成相當大量的排放氣體，並產生固體廢棄物/副產品，

主要是過濾塵和熔渣（EIPCCB 2001a）。關於最終產品，我們可區分普通「碳鋼」及

低合金鋼與高合金鋼/不鏽鋼的生產，其中每一種等級的產品均涉及不同品質的廢金屬

使用（即碳含量較多或較少）、不同的合金添加物以及不同的最終產品碳含量。

熔解的金屬是經由一個「盛鋼桶」（ladle）從電弧爐移轉，而各種「盛鋼桶處理」

會在鑄造前被用來給予意欲的金屬特性。真空除氣也會在盛鋼桶中執行。除了主要的

電弧煉鋼－6

電弧爐及盛鋼桶，稱為「盛鋼桶精煉爐」的第二個熔爐也經常被使用。在金屬產品鑄

造前，盛鋼桶精煉爐（其運作像較低電力的電弧爐）會被用來熔化合金添加物，並將

之融入來自電弧爐的液態鋼產品。

電弧爐的主要原料是含鐵金屬碎片，這些含鐵金屬碎片的供應有各種產業標準等

級，而這些等級限制了塑膠和油等污染物以及多氯聯苯和放射性材料等管制污染物。

其他原料包括助熔劑（例如石灰/含鎂混合物）、碳來源（例如焦炭或煤）、合金添加

物（例如鐵錳合金）、去氧劑以及耐火材料。加入的石灰/含鎂混合物通常會完全鍛燒，

因此不會造成製程 CO2 的排放。廢金屬通常裝載在有石灰石或白雲石助熔劑的籃子

中，以便讓熔爐填充。石墨（碳）電極被升到頂端的位置，而熔爐頂蓋會搖晃地離開

熔爐，以便讓籃子中的廢金屬被取用。典型上，有 50％到 60％的廢金屬是在第一個籃

子中被取用。接著熔爐頂蓋會關閉，而電極被降低。在金屬碎片上方 20到 30 mm處，

一個電弧被觸及，且電力在一開始時維持低檔，同時電極被載入金屬碎片。額外的熱

能通常是由含氧燃料鍋爐來供應。當電極被金屬碎片完全掩蓋時，電力便可增加。當

第一次取用的廢金屬已熔化，接著便可從第二個或第三個籃子加入其他廢金屬。氧氣

通常是透過熔爐中的一個長管或通道引入，以去除碳及磷、錳、矽和硫磺等其他不想

要的元素。電弧周圍的溫度會上升到 1200°C，100公噸的廢金屬量通常可在約 60分鐘

內熔化。來自電弧爐的液態鋼產品接著經由一個盛鋼桶被移轉到盛鋼桶精煉爐（類似

於電弧爐，且可以用瓦斯及/或電來加熱），以便添加合金。鋼合金接著被移轉到鑄機

已加熱的分配器中，以便製造成各種產品。過程中會使用蒸汽，目的在將設備加熱，

且使用蒸汽噴射器有助於熔化金屬的真空除氣。CO2 是從電弧爐煉鋼過程中排放，其

來源有許多：

• 天然氣、丙烷或其他加入電弧爐的化石燃料之燃燒；

• 用來升起現場蒸汽的天然氣或其他化石燃料之燃燒；

• 直接加熱盛鋼桶、盛鋼桶精煉爐、鑄機及其他相關設備的天然氣或其他化石燃料

之燃燒；

• 透過在電弧爐的氧氣注射來降低廢金屬的碳成份所造成的碳損失；

• 金屬及非金屬合金添加物碳成份氧化所造成的碳損失；

• 在電弧爐及過程中其他定點注射的焦炭/煤和其他碳之氧化；以及

• 在電弧爐及盛鋼桶精煉爐的碳電極消耗。

為了採納排放分配的直接法而非整合法，我們需要分別考量四個主要的製程單位：

1.電弧爐本身，包括所有使用的燃料/進料以及產生的 CO2排放；

電弧煉鋼－7

2.盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐，包括所有使用的燃料/進料以及產生的 CO2排放；

3.鑄機；以及

4.蒸汽產生鍋爐（注意：某個獨立的 NE分配法將鍋爐納入為「其他燃燒」）。

這些製程單位每一個在理論上都可以分別安裝/升級以增加整體的產能，不過實際

上，為了增加產能而新設的電弧爐，很可能需要盛鋼桶精煉爐、鑄機及鍋爐廠產能等

量增加。

下表根據經營者為第一階段 NAP 提交的資料，摘要了 2001 到 2003 年部門電弧

爐燃料總使用量以及 CO2總排放量。

表2.2 2001至2003年估計英國電弧爐燃料使用量（總額基礎）及 CO2排放量資料（DEFRA 2005a）1,2

年度參數 2001 2002 2003 電弧爐生產（千噸鋼產品） 3,132 2,572 2,497 燃料總使用量（MWh） 836,191 683,468 607,345 燃燒CO2（噸） 98,575 81,425 79,890 製程CO2（噸） 198,263 176,539 137,514 CO2總量（噸） 296,838 257,964 217,404 特定燃料使用量（kWh/噸鋼產品） 267.0 265.7 243.2 特定燃燒CO2排放量（kgCO2/噸鋼產品） 31.5 31.7 32.0 特定製程CO2排放量（kgCO2/噸鋼產品） 63.3 68.6 55.1 特定總CO2排放量（kgCO2/噸鋼產品） 94.8 100.3 87.1 備註：

1. 以上資料是以經營者提交給 DEFRA的 NAP表格為基礎。 2. 1公噸的鋼產品相當於從電弧爐取出約 1.05公噸的液態鋼。

在 2003 年，英國的電弧爐消耗大約 600 GWh的燃料，以滿足其熱能及製程的要

求。這些熱能大多數是由為許多加熱任務燃燒的天然氣以及電弧爐中的焦炭氧化所產

生。製程排放主要是從原料中的碳損失以及碳電極消耗所造成。舉例而言，鑄鐵碎片

及生鐵進料典型上含有重量 4％（％ w/w）的碳，而鋼產品典型上含有不到 0.5％ w/w

的碳，這代表淨碳損失。其他的廢金屬進料有 0.25％ w/w或以下的較低碳含量。2003

年的總電弧爐排放量估計是 17千噸 CO2，其中 37％是來自燃料燃燒，而其餘 63％是

來自製程排放。上表也說明了 2001到 2003 年期間特定燃料使用量及 CO2排放量的變

化，這是使用的原料、製程的效率以及產品混合所造成的。

針對最佳實務的部門指引（EIPCCB 2001a）指出，電弧爐的燃料需求應盡可能最

小化，而方法是盡可能利用熱能回收及交換技術，以滿足製程加熱任務。「廢金屬預

熱以便從主要排氣回收廢熱」被考慮當作最佳可行技術（EIPCCB 2001a）。若將部分

電弧煉鋼－8

廢金屬預熱，可節省約60 kWh/噸液態鋼，若將全部廢金屬預熱，則可節省高達100 kWh/

噸液態鋼，這可與 2003 年英國電弧爐 232 kWh/噸液態鋼的能源使用量結果加以比較。

EA部門指引摘要指出，英國只有一個電弧爐已安裝廢金屬預熱（EA 2004）。然而，

廢金屬預熱可能導致戴奧辛及臭氣排放的增加，且在某些電弧爐廠址可能是無法實行

的。廢金屬預熱可應用與否取決於地方環境，且必須針對個別工廠驗證。

某些生產步驟不必由電弧爐本身執行，由盛鋼桶、盛鋼桶精煉爐或其他容器來執

行可能更有效率（像脫硫化、合金化、溫度及化學作用均質化）。據稱，這種發展的

利益包括能源節省（淨節省量達 10-30 kWh/噸液態鋼），以及電極消耗率可能降低（達

0.1-0.74 kg/噸液態鋼或 0.37-2.71 kgCO2/噸液態鋼）（EIPCCB 2001a）。使用盛鋼桶或

其他容器的一個可能缺點與空氣污染控制有關，它會增加排放來源的數目，因此需要

對空氣污染控制設備做較多的投資，例如需要像篷蓋等額外的捕捉煙氣裝置。在將廢

金屬填裝入熔爐時，移開熔爐頂蓋會導致高到 10到 20 kW/噸液態鋼的能源損失（EA

2004）。持續（而非批次地）進行填裝作業，可去除在填充循環期間的熱損失（EA 2004），

然而並非所有類型的廢金屬填充都能實行這種方法，因此它的攝入量是低的。

應注意的是，理論上電弧爐的能源消耗量通常介於 350到 370 kWh/噸液態鋼，主

要是電能源（EA 2004）。當電消耗量被納入其中，因此大部分現代作業的總相等能源

輸入通常介於 560到 680 kWh/噸液態鋼時，電弧爐煉鋼只有 55％到 65％的效率。然

而在排除電消耗的 EU ETS下，這些資料對於標竿建立幾乎沒有用處。

產業部門的經營者透過英國鋼鐵（UK Steel）部門協會成為氣候變遷協定（Climate

Change Agreement, CCA）的一部分。這項協定在 2004 年修訂，且設立了一個部門目

標（以假設生產量為基礎的絕對值），即到 2010 年降低 2004 年的特定能源消耗量達

4.2％（DEFRA 2005c）。然而，這個目標涵蓋整合煉鋼廠和下游鋼鐵作業以及電弧爐，

它也包括 EU ETS排除的電消耗。再者，經營者將詳細的廠址 CCA資料視為機密，所

以本研究無法取得這些資料。因此，部門 CCA的整體標竿對於本研究的用處很有限。

CCA 資料指出，鋼鐵設施在 2004 年底重新獲得證明，這不是因為它們已完全達到各

自的目標，就是因為經過了各種交易及/或產品組合的修正。

2.3 第一階段現有已加入者以及新加入者

2.3.1 確認部門如何納入 EU ETS

EU ETS指令附錄 I涵蓋了電弧爐，其規定如下：

「含鐵金屬的生產及加工：包括連續鑄造等生鐵或鋼的生產，且產能超過每小

時 2.5公噸的設施（主要或二次熔解）」（DEFRA 2006）。

電弧煉鋼－9

每小時生產量大於 2.5公噸的所有電弧爐活動被涵蓋在內，且對於現有電弧爐所

產生的 CO2或在電弧爐廠址的個別 CO2 來源沒有微量限制。例外的情況是電弧爐下

游鑄造作業所產生的 CO2，其特別被排除在 EU ETS範圍外。蒸汽產生鍋爐被獨立納

入 EU ETS，當作評等大於 20 MW熱輸入的燃燒工廠。

DEFRA近期已檢視在第二階段下的鋼鐵活動範圍。然而，已做出的變更僅適用

於一貫煉鋼廠的下游作業，因此電弧爐未受到影響（DEFRA 2006）。每小時 2.5公

噸的產能限制等於一個有 2.5 公噸承載容量及 60 分鐘典型加熱循環的電弧爐，且在

連續生產的假設下，每年可生產最多 22,000 公噸的鋼產量。事實上，由於承載和鑄

造時間較長加上設備利用率較低，特殊合金的生產者可擁有較大的電弧爐，但每小時

仍生產不到 2.5公噸的鋼（每年平均）。只有表 2.1所列舉的電弧爐廠址有大於每小

時 2.5公噸的每年平均產能，因此將被納入 EU ETS第二階段。

2.3.2 來自部門的 CO2排放

前面的表 2.2呈現了 2001到 2003年間英國電弧爐運作所產生的二氧化碳總排放

量，此時尚無法取得 2004 年及 2005 年的相等資料。下表摘要了為英國電弧爐最後確

定的第一階段國家分配計畫。

表 2.3 第一階段電弧爐 NAP分配（DEFRA 2005a）

(略)

因此，第一階段的總電弧爐每年分配額是 321千噸 CO2，這比 2003 年的實際排

放量高出 48％，且反映了預期的電弧爐利用率提升，這已在第一階段獲得證實。以

上的燃料使用資料、實際的 CO2排放量及電弧爐的 NAP分配額，可被用來分析不同

標竿排放量分配方法的影響。

2.3.3 確認不受標竿約束的現有已加入者、受標竿約束的現有已加入者以及新加入者

對於這些現有已加入者的分配額並非是以第一階段的標竿為基礎，因為它們已

運作有年，所以有充足的歷史排放資料來做出第一階段的分配額。對於第一階段新加

入者僅有的已知提議乃是針對 Celsa 及 Alphasteel電弧爐工廠在 2005/06 年的擴充。

這些案例可適用第一階段的標竿建立方法，雖然現有的鋼鐵部門分配方法需要檢驗者

的意見，才能決定最後的分配額。DEFRA 已提供新加入者檢驗的指引（DEFRA

2005b），在需要時應參考之。

2.4 第二階段新加入者的可能技術類型

2.4.1 已知或可能的新加入者及市場發展概述

電弧煉鋼－10

由於全世界的鋼產品市場狀況改善，一般預期/推測電弧爐部門的某些廠址會有

重大投資。投資可能包括新電弧爐容量以及現有電弧爐產品線的去瓶頸作業。雖然在

第一階段開始前不久進行預測是相對容易的，因為新工廠/發展很可能即將運作（即

未來一年），但第二階段的發展在初期很難預測（即未來三到七年）。貿易工業部提

供的資料指出第二階段的新加入者可能包括：

• 藉由電弧爐及鑄機修正/升級可大幅增加產能的現有電弧爐廠址；以及

• 藉由安裝額外的電弧爐及相關設備可大幅增加產能的現有電弧爐廠址。

2.4.2 第二階段可能的新加入者類型摘要

表 2.4提供了第二階段可能的新加入者類型摘要。

表2.4 第二階段可能的新加入者類型摘要

新加入

者類型

這類型的新加

入者是否可能

被納入第二階

段？（是/否）

技術類型？ 燃料類型？ 其他相關細節

新設施 是 在英國，有電弧爐的二次煉鋼新

設施可能被納

入。

可能使用的主

要燃料類型是

天然氣和焦炭。

雖然新電弧爐可在英國

新廠址建造，但由於基

礎建議及建築許可考

量，它們比較可能在現

存的鋼鐵製造廠址建

造。 增加產

能的新

設備？

是 現有電弧爐廠址可能使用新電弧

爐及新連續鑄造

單位來擴充產

能。

可能使用的主

要燃料類型是

天然氣和焦炭。

兩個現存的電弧爐經營

者在確定的工廠增加新

電弧爐及相關設備，以

擴充其產能。

擴充現

有設備

以增加

產能？

是 可能對現有電弧爐進行修正並替

換老舊設備來增

加生產量。理論

上，經營者可重

建/擴充電弧爐廠址的任何一種主

要製程單位，來

做為增加產能的

一部分。

可能使用的主

要燃料類型是

天然氣和焦炭。

電弧爐廠址可進行瓶頸

去除計畫來增加電弧爐

工廠的生產量。然而除

非正在安裝新設備，這

並不符合成為新加入者

的資格。

電弧煉鋼－11

3. 相關資料檢視

3.1 資料來源

在本研究期間，我們接觸了以下部門組織：

• 英國鋼鐵（部門協會）；

• 歐洲鋼鐵產業協會（European iron & steel industry association, EUROFER）；以及

• 經過挑選的電弧爐經營者

英國鋼鐵協會以及經挑選的電弧爐經營者提供了資料，以回應 Entec 的資料要

求。與 EUROFER 的討論並未為本節帶來任何有用的資料。我們同時與英國鋼鐵協會

（代表英國所有電弧爐經營者）以及某些英國電弧爐經營者（包括 Corus、Outokumpu、

Sheffield Forgemasters及 Celsa）進行討論，以獲得排放資料並評估標竿。電弧爐經營

者提供的資料以及對關鍵議題的評論，已被用來做為替代分配方法評估與發展的資料。

我們也已獲得並檢視其他各種電弧爐能源使用及 CO2排放的資料，包括：

• FES對 NE分配的報告及試算表；

• 為在英國的電弧爐提交的第一階段 NAP表格；

• 2005 年英國能源統計文摘（Digest of UK Energy Statistics 2005）；

• 歐洲 BREF針對鋼鐵生產的資料；

• 電弧爐能源使用標竿建立的期刊文章；以及

• 來自其他成員國的分配方法報告。

上述資料來源對於評估電弧爐能源使用及 CO2排放很有助益。我們已從 NAP 提

交表格獲得英國個別電弧爐的燃料使用及 CO2排放資料，這些資料已被用來做為分析

資料，但因為機密性，本報告無法在這裡重製這些資料。

3.2 文獻資料

下表 3.1 摘要了從文獻檢索及其他來源篩選與第二階段新加入者有關的最佳作業

實務設施排放係數及燃料消耗資料。

電弧煉鋼－12

表3.1 從文獻檢索及其他來源篩選的資料（EIPPCB 2001a）

報告/聯絡 /資訊來源 工廠細節 國家 參數 數值1 電弧爐煤/焦炭消耗（包括盛鋼桶精煉

爐）

13 - 15公斤焦炭/噸液態鋼（相當

於36.4 - 42.1公斤CO2/噸液態鋼）

電弧爐石墨電極消耗

（包括盛鋼桶精煉

爐）

1.5 - 4.5公斤C/噸液態鋼（相當

於5.5 - 16.5公斤CO2/噸液態鋼）

部門指引摘要 標竿 歐盟成員國（經過挑選

的工廠）

排除電力的電弧爐能

源消耗（包括鑄造） 900 - 1050 MJP/噸液態鋼（電

力：1250 - 1800 MJP/噸液態鋼）

包括電力的電弧爐能

源使用 3400 MJP/噸液態鋼

未來的能源技術 – 有效率的鋼鐵煉製

（Beer、Worrell及Blok 1998）

理論上最有

效率的工廠 全世界

（1998） 電弧爐產出的精煉及

鑄造 600 MJP/噸液態鋼

電弧爐燃料使用 940 MJ/噸液態鋼

氣候變遷辯論會

（Climate Change Debate）中的產業能源效率（Phylipsen、Blok及Bode 2002）

營運最佳的

工廠 全世界

（1995-1996） 電弧爐電力使用 1110 MJP/噸液

態鋼

備註： 1. 1公噸的鋼產品相當於在電弧爐分接點約 1.05公噸的液態鋼。電力及總能源使用數據是根據初級能源來引述。

2. 1公斤的碳相當於 3.67公斤的 CO2（即轉換係數＝44/12）。

應注意的是，雖然許多鋼鐵部門報告及統計刊物不在以上列舉的範圍內，但它們

大部分並未提供本研究所需要的詳細能源使用分析及製程排放資料，通常只有累計的

能源消耗資料可取得。上表的資料是可以從文獻取得最切題的資料，然而它們的用處

仍是有限的，因為有些能源使用數值包括了電力（EU ETS將之排除），且製程排放並

非總是個別發生的。

以上的資料指出，電弧爐的最佳可行技術燃料消耗（排除電力但包括鑄造）在每

公噸液態鋼 900到 1110 MJ的範圍內，相較之下，英國電弧爐在 2001到 2003 年間的

數值是每公噸鋼產品 875到 961MJ，這指出英國的工廠目前正在達到電弧爐燃料消耗

的最佳可行技術。再者，加總 BREF電弧爐焦炭/煤以及電極製程排放量（包括盛鋼桶

精煉爐）的資料可得出，最佳可行技術的範圍介於每公噸液態鋼 41.9到 58.6公斤 CO2，

電弧煉鋼－13

相較之下，英國電弧爐在 2001 到 2003 年間的數值是每公噸鋼產品 55.1 到 68.6 公斤

CO2，這指出英國的工廠目前正在接近電弧爐製程排放的最佳可行技術。我們可以根

據這個基礎做出以下結論：進一步檢視詳細的英國電弧爐作業資料，將可為每一種類

型的電弧爐製程單位建立以最佳可行技術為基礎的標竿。

3.3 其他脈絡中使用的標竿，包括其他成員國（如可取得）

我們已進行調查，試圖找出其他成員國新加入者的標竿建立方法。大體上，由於

本研究的時間緊迫，因此可取得的資料廣度有限。再者，這些資料傾向於與第一階段

的方法有關，因此可能無法說明本研究聚焦的第二階段方法。儘管如此，思考這些方

法也是有用的，以下是相關摘要。

3.3.1 丹麥

丹麥的 NAP 假設新加入者的效率係數是 0.9，但並未針對這個係數在各部門之

間做區分。對於新加入者的標竿或公式並無任何討論。

3.3.2 德國

新加入者是根據最佳可行技術標竿獲得分配額。這些標竿是為有可相比產品的

設備而建立，且是從該等級中新設備的最佳可行技術導出。再者，每一種產品類別會

有一個標竿。沒有已定義標竿的新加入者會根據最佳可行技術標竿獲得分配額。

新加入者公式（非特定產業）； 分配額i = Ci × U i P × BAT 其中

i： 是設施的一個指數； Ci： 是以MW計的特定設施產出容量； U i P： 是根據設施的預測利用率或負載係數；及 BAT：每產出單位排放量的最佳可行技術標竿

3.3.3 希臘

針對特定部門的已知新加入者分配額，包括煉鋼廠。 Ai = Pi x Hi x 3.6 x 10-3 x BAi x EFj x CFi 其中

Ai = 每年設施-i限額（t CO2/year）； Pi = 新加入者設施-i電力（MW）； Hi = 設施-i運作時數（h/year）； BAi = 設施-i運作時數比值； CFi = 設施-i符合係數（compliance factor, 符合係數少於或等於1）。

電弧煉鋼－14

3.3.4 荷蘭 Ai = Ev · P · β · C

其中 Ai = 分配（tCO2/year）； Ev = 2001到2002年平均燃燒排放量（tCO2/year），無法取得在這段期間後的新加入者營運特定方法資料；

P = 生產成長率做為2003到2006年總額的一個係數（相對指數）； β = 在1999標竿年世界最佳實務能源消耗量除以設施實際能源消耗量（相對指

數）； C = 分配係數（相對指數）。

3.3.5 瑞典 分配額05-07 = k x 預測產出05-07 x BM / BAT

其中 k = 應用於能源部門燃燒設施產生的燃料相關排放量之比例係數。關於非能源部門的廠址， k = 1.0；

預測產出05-07 = 依照2005到2007年預測特定設施產品生產量的排放量。只有以化石燃料為基礎的生產量才對電及熱的產生有意義； BM = 標竿排放係數； BAT = 符合設備的估計特定排放量（tCO2/每公噸產品）。

3.3.6 其他成員國

關於許多其他成員國，立即可取得的資料僅指出新加入者的分配額將以最佳可

行技術績效水平為基礎，這適用於捷克共和國、愛爾蘭、馬爾他、葡萄牙（明確陳述

BAT 參考文件）、斯洛維尼亞（也參照 BAT 參考文件）以及西班牙。

4. 第一階段標竿檢視

4.1 現有新加入者標竿的特徵敘述

來自 FES報告及試算表的新加入者電弧爐現有分配方法（用於第一階段）如下： Ai = Ci × Ui/100 × SEF 電弧爐分配額（包括盛鋼桶精煉爐但不包括鑄造） = 容量 × 利用率 × 總特定標竿排放係數 tCO2 ＝ 每年液態鋼產能 × % ×公噸CO2/每公噸液態鋼

電弧煉鋼－15

其中： SEF = EF進料 + EF碳 + EF電極 +（SEC天然氣 × EF天然氣） 總特定標竿排放係數 = 進料碳排放係數 ＋ 碳增量排放係數＋ 電極排放係數 ＋ （天然氣特定燃料消耗 × 天然氣排放係數） 公噸CO2/每公噸液態鋼 ＝ tCO2/每公噸液態鋼＋公噸CO2/每公噸液態鋼＋公噸CO2/每公噸液態鋼＋（kWh/每公噸液態鋼 ×公噸CO2/kWh）

以及：

Ui：每年運作月份/12 × 100% EF進料：是EF進料(a)到EF進料(d)的總和，其定義如下： EF進料(a) = 鐵鉻合金進料（每年公噸數）× 0.220公噸CO2/公噸 [以6% w/w碳損失

為基礎] EF進料(b) = 廢鐵及生鐵進料（每年公噸數）× 0.128公噸CO2/公噸[以3.5% w/w碳損

失為基礎] EF進料(c) = 鐵錳合金進料（每年公噸數）× 0.037公噸CO2/公噸[以1.0% w/w碳損失

為基礎] EF進料(d) = 使用者指定的進料（每年公噸數）×使用者指定的碳含量（% w/w C）/100 * 44/12 (tCO2/tC) EF碳： 0.0484公噸CO2/每公噸液態鋼 EF電極： 0.0095公噸CO2/每公噸液態鋼 SEC氣體（淨額基礎）： 63.0 kWh/每公噸液態鋼（包括盛鋼桶加熱及蒸汽產生限

額）1 EF天然氣： 0.000211公噸CO2/kWh（以天然氣淨發熱值為基礎）

備註： 1. 現有的NE試算表使用了天然氣的淨發熱值，因此總發熱值基礎的SEC天然氣是70 kWh/公噸。 為電弧爐的鋼鑄造獨立制訂的分配額如下：

Ai = Ci × Ui/100 × SEC鑄造 × EF EAF鋼鑄造分配額 = 容量 × 利用率 × 特定標竿能量消耗 × 排放係數 公噸CO2 ＝ 每年鑄鋼產能 × % × kWh 燃料/每公噸鑄鋼 ×公噸CO2/kWh

其中：

Ui： 每年營運月份/12 × 100% SEC鑄造（淨額基礎）/每公噸鑄鋼1 EF： 0.000211公噸CO2/kWh（以天然氣淨發熱值為基礎）

備註： 1.現有的 NE試算表使用了天然氣的淨發熱值，因此總發熱值基礎的 SEC 鑄造是 9.2 kWh/tonne。

電弧煉鋼－16

NE 試算表讓使用者可具體指明合金及廢金屬進料，這會影響預期的產品混合。

有三種電弧爐進料的碳含量已標準化，但使用者也可個別指明任何其他進料的碳含

量。其他的排放係數也已標準化，但使用的標竿數值並無參考文獻或健全的立論。應

注意的是，現有 NE公式中的 79.2 kWh/噸液態鋼（總額基礎）總特定燃料消耗值，大

幅低於表 2.2運作中的工廠約 230 kWh/噸液態鋼的數值。先前向電弧爐部門諮詢後所

得到的意見已證實，現有 NE公式的 71.3 kWh/公噸總燃料使用量數值大幅低於實際的

作業。

FES 為 CO2的計算從電弧爐發展的模型，在很大程度上取決於從 1998 年「鋼鐵

產業能源使用」IISI 研究所導出的「Ecotech」模型。Corus 公司（2006）已評論道，

Ecotech電弧爐模型已過時，且對於生產廣泛專業鋼產品的電弧爐在應用上很有限；要

生產這些高品質的專業鋼產品，需要使用更多的碳及天然氣。因此，FES 對電弧爐新

加入者的分配方法需要受到重新評估，以確保它們能完全代表以最佳可行技術為基礎

的標竿。

這個分配方法類似於「直接法」（而非「整合法」），因為它為鑄造制訂了獨立

的分配額，然而電弧爐及盛鋼桶精煉爐的分配額被結合在一起（即「整合」）。蒸汽

產生的限額也被制訂，雖然這些蒸汽可能是由獨立的設施所產生 – 這種方法是「整合

的」。要評估電弧爐經營者的應用，檢驗者的意見是必要的。「直接法」與「整合法」

的差異摘要如下：

• 「直接法」係指僅為加入設施的新設備直接產生的排放制訂分配額。舉例而言，

若某廠址增加了新鍋爐或 CHP容量，那麼它會在該設備的容量基礎上被給予一個

新加入者分配額。相對地，若新設備並未直接產生任何排放，那麼它就不會獲得

新加入者分配額。舉例來說，在造紙廠增加一台新造紙機，並不具備獲得新加入

者分配額的資格，因為造紙機不會直接產生排放（即使它的加入可能導致較高的

排放，因為一旦新造紙機加入，現有鍋爐/CHP容量的負擔將加重。

• 「整合法」係指標竿是以整體設施的產能為基礎。舉例而言，在整合煉鋼廠，分

配額是根據整體煉鋼廠的液態鋼產能來計算。若廠址增加了新設備，那麼新加入

分配額是根據產生的總產能變化來計算。舉例來說，增加新的盛鋼桶很可能導致

工廠其他構成要素（高爐、鑄造、軋製）的利用率提高，因此新加入者分配額也

很可能超過新盛鋼桶本身直接產生的排放。

政府已聲明在第二階段想要聚焦於「直接的」NE 限額分配法，這需要對每一種

主要的製程單位制訂獨立的分配額，包括電弧爐、盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐、連續鑄造機

電弧煉鋼－17

及鍋爐廠。

FES的報告為在不同產業部門中運作的標準鍋爐（即「大於 20MW的其他燃燒工

廠」）及 CHP廠提供了負載係數及分配方法。因此，若某電弧爐廠址有獨立的鍋爐或

CHP廠，FES報告中的鍋爐/產生器方法大體上應可適用，雖然政府目前仍在檢視這個

方法。

電弧爐分配額的主要差距是對每種獨立排放係數的最佳可行技術決定，以及「直

接法」在分配額上的應用。

表 4.1提供了第一階段標竿建立方法的特徵敘述。 表4.1 第一階段標竿建立方法的特徵敘述 (略)

4.2 第一階段標竿建立方法的證實 現有標竿的證實

表4.2 NAP分配額與現有NE公式分配額的比較

經營者 廠址NAP 每年分配額

(公噸CO2）1

在現有第一階段NE公式下的每年分配額

（公噸CO2）2

NE公式相對於NAP的差距（%）3

Alphasteel Newport 9,867 36,140 266% 4 Celsa Cardiff 83,003 72,280 -13% Corus Rotherham 125,194 97,168 -22% Outokumpu Sheffield 54,899 43,368 -21% Forgemaster Steels

Sheffield 9,470 10,440 10%

Thamesteel Sheerness 38,346 48,187 26% 總計 320,779 307,583 -4% 備註：

1. 這是針對現有已加入者的第一階段 NAP分配額（DEFRA 2005a）。 2. 這是為現有已加入者計算的分配額，其中假設修訂的 NE公式是根據 2003到 2005 年可取得的現有已加入者資料為基礎來應用，且對每個經營者的廢金屬平均碳含量等輸入參數做出合理的假設。

3. 負值指出 NE公式會導出比第一階段 NAP低的分配額。 4. 在 NAP基線期，這個廠址已部分關閉，且是以低負載係數來營運。因此 NAP分配額大幅低於目前的營運，這可由相對高的 NE公式分配額來反映。

從上表可看出，現有 NE 標竿在現有電弧爐上的適用所產生的分配額，大體上會

稍微低於第一階段 NAP分配額，因為相較於在第一階段現有已加入者的分配方法下，

某些廠址從標竿獲得了高許多的分配額。現有 NE 標竿公式的適用所產生的整體分配

額，基本上與 2000到 2003 年間六個現有電弧爐的相關排放相同。在對照某已知第一

電弧煉鋼－18

階段 NE的估計實際排放量來檢驗現有 NE標竿公式時，會導致小額的不足分配額。在

與 2000到 2003 年間實際 EU ETS涵蓋的六個現有電弧爐排放量比較時，NE標竿公式

導出了整體 16％的超額分配額，這大體上是因為在 2000到 2003 年間使用的實際現有

已加入者負載係數較低。以上使用現有 NE公式的計算包括蒸汽產生限額。

整體而言，我們很難對現有 NE公式與現有已加入者及第一階段 NAP資料做有意

義的比較，因為 2000到 2003 年間全球鋼鐵市場不景氣（但此後即復甦），因此這段

期間的實際排放量比正常時低。我們可做出以下結論：現有 NE 公式的構成要素需要

進一步的評估，以確保它們代表最佳可行技術。

標竿修訂

下表對照文獻資料以及第一階段電弧爐現有已加入者/新加入者的資料，來評估現

有 NE標竿公式的個別構成要素。針對最佳可行技術基礎的修訂標竿數值所做的建議，

乃是根據可取得的資料做成。大體上，選擇的標竿數值落在 BREF 範圍內，或者落在

為英國現有已加入者最佳績效所選擇的較嚴格數值範圍內，藉此確保標竿代表歐洲最

佳可行技術水準。應注意的是，燃料燃燒對電弧爐廠址總 CO2排放量的貢獻約為 35％。

表4.3 燃料消耗（總額基礎）標竿資料（Corus 2006; EIPCCB 2001a; UK Steel 2006b）

資料來源 總燃料消耗量（kWh/公噸液態鋼）1 英國電弧爐第一階段新加入者2 111 英國電弧爐現有已加入者範圍

（2000-2005） 163-238（平均201），包括蒸汽產生 120-176（平均148），不包括蒸汽產生

BREF最佳可行技術範圍3 250-292（平均271） 現有NE分配額方程式4 79 備註：

1.總燃料消耗量（典型上是天然氣及丙烷）包括電弧爐本身、盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐及鑄機。任何可取得的資料均未區分這些工廠項目的燃料使用量。此處不包括電極消耗以及焦炭/煤/碳的增加。

2. 此數值不包括在廠址為蒸汽產生使用的燃料。 3. 假設數值包括在廠址的蒸汽產生。 4. 此數值包括廠址蒸汽產生限額，但並未提及資料來源。為鑄造設定的限額是 9.2 kWh/公噸。

從上表可看出，每個來源引用的總燃料使用數值顯然有差異，這很可能是因為現

場產生蒸汽的鍋爐所納入或排除的燃料不一致。基於可取得的資料，我們可做出以下

結論：2000 到 2005 年期間的最佳現有已加入者績效（120 kWh/噸液態鋼），代表著

燃料使用（不包括蒸汽產生）的最佳可行技術。這個數值大幅低於表 2.2 中的英國平

均現有已加入者資料，雖然預期新加入者可能應用最節省能源的技術以滿足最佳可行

技術。當廠址的蒸汽產生被納入其中，因此代表歐洲最佳可行技術時，此數值也低於

BREF範圍。

電弧煉鋼－19

可取得的六個現有電弧爐資料指出，蒸汽產生通常佔電弧爐廠址總燃料消耗量的

大約三分之一（43 kWh/噸液態鋼）。產生蒸汽的燃料使用被排除在外，因為在 NE的

鍋爐分配方法下，這個部分是獨立的（參照「其他燃燒」分配法）。根據可取得的六

個現有電弧爐資料，不包括蒸汽產生的燃料使用量（即 120 kWh/噸液態鋼的標竿）在

分解後，通常是電弧爐佔 43％（52 kWh/噸液態鋼）、盛鋼桶/盛鋼桶加熱佔 38％（45

kWh/t），而鑄機分配器加熱佔 19％（23 kWh/t）。應注意的是，在電弧爐廠址的鑄機

燃料使用量比整合鋼廠址高出約 50％，這是因為產品轉換數目較高，需要的分配器加

熱也會增加。這些數值被認為是代表新加入者燃料使用量的最佳可行技術基礎標竿。

表4.4 碳消耗標竿資料（Corus 2006; EIPCCB 2001a; UK Steel 2006b）

資料來源 總碳消耗量（公斤碳/噸液態鋼）1 英國電弧爐第一階段新加入者 14.8 英國電弧爐現有已加入者範圍（2000-2005） 113.0-25.0（平均19.0） BREF最佳可行技術範圍 9.9 -11.5（平均10.7） 現有NE分配額方程式 13.2 備註：

1. 焦炭/煤及注射碳形式的總碳消耗量，是電弧爐填充籃、電弧爐本身及盛鋼桶精煉爐的總數。此處不包括電極消耗量。

從上表可看出，英國的某些電弧爐目前正在碳消耗量的最佳可行技術範圍內運

作，但現有已加入者的數值變化達係數 2，這端視填充的廢金屬特性、電弧爐操作方

法以及製造的鋼類型等許多參數而定。增加碳可確保熔化鋼中最初溶解的碳超過鋼規

格目標所要求的碳量。增加超額碳量的理由是，當碳在煉製期間變成一氧化碳氣泡因

而被去除時，它會產生「碳沸騰」（carbon boil），而這對確保最終產品符合規格具有

好幾項基本的有益影響。基於此理由，BREF 的範圍並非可適用於所有類型的電弧爐

鋼生產，因為它並未參考據以為基礎的鋼產品類型。13.2公斤碳/公噸之現有 NE 分配

額，大約等於 2000到 2005 年間的最低現有電弧爐碳增加率，但比 BREF的範圍稍高

一些。我們可做出以下結論：目前的 NE 分配係數是適當的數值，其代表英國電弧爐

生產的主要鋼類型之最佳可行技術，雖然我們承認這可能對某些需要加入更多碳來製

造特定鋼產品的經營者會產生不足的分配額。可取得的資料指出，典型上電弧爐佔總

碳消耗量的 96％（12.7 kg碳/公噸液態鋼），而盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐則佔剩餘部分（0.5

kg碳/公噸液態鋼）。

電弧煉鋼－20

表4.5 電極消耗標竿資料（Corus 2006; EIPCCB 2001a; UK Steel 2006b）

資料來源 總石墨電極消耗量（kg電極/噸液態鋼） 英國電弧爐第一階段新加入者 1.6 英國電弧爐現有已加入者範圍（2000-2005） 1.6-3.5（平均2.6） BREF最佳可行技術範圍 1.5-4.5（平均3.0） 現有NE分配額方程式 2.6

從上表可看出，英國的電弧爐目前正在電極消耗量的最佳可行技術範圍內運作，

但這些數值變化達係數 2 到 3，這端視填充的廢金屬特性、電弧爐的設計以及製造的

鋼類型等許多參數而定。我們可做出以下結論：現有的 2.6 kg電極/公噸液態鋼是適當

的標竿，因為它相當於現有已加入者的平均值，且正在達到 BREF 範圍的較低數值，

因此代表最佳可行技術。可取得的資料指出，典型上電弧爐佔總電極消耗量的 84％（2.2

kg電極/公噸液態鋼），而盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐則佔剩餘部分（0.4 kg電極/公噸液態

鋼）。

英國鋼鐵協會（2005）計算電弧爐 CO2排放議定書，列舉了超過一百種通常會被

填充到電弧爐且碳含量介於 0.04到 6.00% w/w的廢金屬。目前的 NE試算表讓使用者

可具體指明廢金屬的碳含量，並提供三種普遍的廢金屬/合金之使用標準數值。政府希

望降低差異水平，並增加使用的 NE 標竿數值之標準化水平。應注意的是，廢金屬進

料中的碳佔電弧爐廠址全部 CO2排放量大約 6％。然而，我們無法取得英國廢金屬進

料及鋼產品碳含量的累計資料來為廢金屬碳損失設立單一標竿。經營者也已指出，為

廢金屬碳損失設立單一標竿並未考慮到不同類型的製造產品，而每一種類型對於廢金

屬進料的碳含量都有不同需求。

與產業利害關係人的討論已指出，填入電弧爐的廢金屬之碳含量大體上是由意欲

的最終產品特性來決定，因此是由製造的廣泛類型鋼產品來決定。一般而言，碳是最

重要的商業鋼合金。舉例來說，較高等級的產品會要求較高的市場價格，因此保證會

使用較佳品質的廢金屬，而這決定了廢金屬的碳含量。較高的碳含量可增加硬度和強

度並改善硬化性，但也增加了易碎性且降低了可焊接性。這表示視需要的鋼等級而定，

在鑄造前必須謹慎控制液態鋼的碳含量。因此，廢金屬產生的淨碳損失可根據以下廣

泛的電弧爐產品類型來標準化（注意：BS EN10020:2000及 ASTM 2004提供了綜合的

鋼標準定義）：

1. 超低碳鋼（典型上是碳含量

電弧煉鋼－21

2. 超高碳鋼（典型上是碳含量>0.30 %w/w的碳鋼，且無最低的合金含量規格或要

求）；

3. 合金低碳鋼（典型上是碳含量0.15 %w/w的合金鋼，且有最低的合金含量規格）；

5. 含鉛快削鋼（典型上是切削性改良且鉛含量>0.25 %w/w的快削鋼）；

6. 非鉛快削鋼（典型上是切削性改良且有最少鉛含量的快削鋼/增強鋼）；以及

7. 不鏽鋼（典型上是含有至少 10.5 %w/w鉻以及至多 1.2 %w/w碳的鋼）。

應注意的是，雖然所有類型的鋼在理論上都可以由任何一個現有的電弧爐來製

造，但在實務上，個別電弧爐廠址的設備及控制系統配置，都是為了製造某一種或兩

種類型的鋼，如果設備未進行重大修正，即無法輕易轉換到其他類型的鋼。

下表提供了廣泛類型鋼產品的標竿數值。

表4.6 含碳進料及產品的標竿資料（Corus 2006; EIPCCB 2001a; UK Steel 2006b）

鋼產品類別 進料碳含量(%w/w碳)1 產品碳含量(%w/w碳)2 淨碳損失(%w/w碳)3 超低碳鋼 0.20 0.05 0.152 超高碳鋼 0.60 0.30 0.314 合金低碳鋼 0.20 0.05 0.152 合金高碳鋼 0.60 0.15 0.457 鉛快削鋼 0.20 0.05 0.152 非鉛快削鋼 0.20 0.05 0.152 不鏽鋼4 1.26 0.03 1.231 備註：

1. 這是所有進料經過加權的平均碳含量，包括廢金屬及合金添加物。 2. 這是所有產品經過加權的平均碳含量。 3. 這是將適用於總生產量（液態鋼噸數）的淨碳損失。由於過程中會有金屬損失（主要是熔渣），因此假設從填入電弧爐到變成液態鋼的金屬塊會減少 5％的標準數值。

4. 包括平均約 4 %w/w C的鐵鉻合金及其他合金添加物限額，約佔電弧爐填入進料的 30%。

應注意的是，碳損失會因為規模大小而變化，這有助於解釋為什麼需要根據鋼產

品類別來區分。若某經營者正在製造一種等級以上的鋼，那麼應使用上表的主要鋼產

品類別（最能代表製造的鋼類型之淨碳損失）。經營者應將生產排程及銷售預測等文

件提供給檢驗者，以支持其選擇的主要鋼等級。可取得的資料指出，電弧爐典型上佔

總進料碳損失的 92％，而盛鋼桶精煉爐則佔其餘 8％。

以下根據製程單位摘要了提議修訂的標竿，以滿足政府對於分配應以直接法而非

整合法為基礎的要求。

電弧煉鋼－22

表4.7 根據製程單位碳進料及產品資料為電弧爐修訂的標竿（Corus 2006; EIPCCB 2001a; UK Steel 2006b）

製程單位 標竿參數 數值1 基礎 燃料消耗（總額

基礎） 52 kWh/公噸液態鋼 以BAT為基礎並假設

天然氣是燃料 碳消耗 12.7 kgC/公噸液態鋼 以BAT為基礎 電極消耗 2.2 kgC/公噸液態鋼 以BAT為基礎

電弧爐

來自進料的碳

損失 表4.6中數值的92％（即介於1.4到11.3公斤碳/公噸液態鋼的數值）

以廣泛鋼產品類別的

產業資料為基礎

燃料消耗 45 kWh/公噸液態鋼 以BAT為基礎並假設天然氣是燃料

碳消耗 0.5公斤碳/公噸液態鋼 以BAT為基礎 電極消耗 0.4公斤碳/公噸液態鋼 以BAT為基礎

盛鋼桶/盛鋼桶精煉

爐

來自進料的淨

碳損失 表4.6中數值的8％（即介於0.1到1.0公斤碳/公噸液態鋼的數值）

以廣泛鋼產品類別的

產業資料為基礎 鑄機 燃料消耗（總額

基礎） 23 kWh/公噸液態鋼 以BAT為基礎並假設

天然氣是燃料 蒸汽產生 參照「其他」鍋

爐燃燒方法 參照「其他」鍋爐燃燒方法 鍋爐是與其他電弧爐

來源分開考量 備註：

1. 1公斤的碳相當於 3.67公斤的 CO2（即轉換係數= 44/12）。所有的排放係數是以每公噸液態鋼來引用，因為這是電弧爐廠址普遍用來衡量生產數量及名目工廠容量的單位。

下表比較了現有已加入者與已知新加入者的提議修訂NE標竿與第一階段NAP比

較。

表4.8 NAP分配額與提議修訂之NE公式分配額的比較

經營者 廠址NAP 每年分配額

(公噸CO2)1 在現有第一階段NE公式下的年配額(公噸CO2)2

NE公式相對於NAP的差距（%）

3 Alphasteel Newport 9,867 30,682 211% 4 Celsa Cardiff 83,003 66,025 -20% Corus Rotherham 125,194 72,875 -42% Outokumpu Sheffield 54,899 53,696 -2% Forgemaster Steels

Sheffield 9,470 8,864 -6%

Thamesteel Sheerness 38,346 40,909 7% 總計 320,779 273,051 -15% 備註：

1. 這是針對現有已加入者的第一階段 NAP分配額（DEFRA 2005a）。

電弧煉鋼－23

2. 這是為現有已加入者計算的分配額，其中假設修訂的 NE公式是根據 2003到 2005 年可取得的現有已加入者資料為基礎來應用，且對每個經營者的廢金屬平均碳含量等輸入參數做出合理的假設。

3. 負值指出 NE公式會導出比第一階段 NAP低的分配額。 4. 在 NAP基線期，這個廠址已部分關閉，且是以低負載係數來營運。因此 NAP分配額大幅低於目前的營運，這可由相對高的 NE公式分配額來反映。

上表經修訂的 NE 標竿一體適用於現有電弧爐，所產生的分配額會比第一階段

NAP 的分配額低。在對照某已知第一階段 NE 設計的估計實際排放量來檢驗 NE 標竿

公式時，由於修訂的 NE 公式中的 85％標準化碳鋼負載係數較低（相較於設計中假設

的 100％負載係數），因此也會導出不足的分配額。在與 2000到 2003 年間實際 EU ETS

涵蓋的六個現有電弧爐排放量比較時，NE標竿公式導出了整體 6％的超額分配額。在

修訂的 NE 分配法下，為鍋爐使用「其他燃燒」方法，電弧爐廠址也會獲得額外的蒸

汽產生工廠限額。

整體而言，我們很難對修訂的 NE公式與現有已加入者及第一階段 NAP資料做有

意義的比較，因為 2000到 2003 年間全球鋼鐵市場不景氣（但此後即復甦），因此這

段期間的實際排放量比正常時低。然而，假設電弧爐廠址將增加其所有製程階段的產

能（電弧爐、盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐、鑄機及鍋爐），對於生產各種工程用鋼的典型電

弧爐廠址，修訂的 NE方法會導出約 86 kgCO2/公噸液態鋼的分配額（包括蒸汽產生）。

與表 2.2 中的資料比較後可看出，2000 到 2003 年間現有電弧爐的平均排放量是

kgCO2/公噸液態鋼，這指出相較於目前的電弧爐平均績效水準，修訂的 NE 公式會需

要將整體 CO2排放強度降低大約 8％。相較於現存較無效率的老舊電弧爐，新工廠只

要應用最新的技術，便很可能達到這個最佳可行技術績效水準。我們可根據取得的資

料做出以下結論：上述的修訂標竿比現有標竿更能準確代表最佳可行技術，尤其是在

燃料消耗及進料碳含量共同佔電弧爐廠址總排放量約 41％的情況。

燃料排放係數

在所有替代的新加入者分配方法下，為了決定 CO2排放分配額，會需要燃料排放

係數。電弧爐設施的燃料是天然氣、丙烷、煤及焦炭的混合物。天然氣和丙烷普遍被

用來在電弧爐、盛鋼桶精煉爐、鑄機和鍋爐中提供熱輸入。因此特定天然氣/丙烷消耗

（SEC 天然氣）使用的排放係數可合理標準化為 0.00019 kgCO2/kWh（以天然氣總發熱值

為基礎）。

煤及焦炭主要是用來在過程中提供碳以達到產品規格（也提供總熱輸入的其中一

小部分），因此無法用天然氣取代它們。煤及焦炭消耗的 CO2排放量被結合在分配額

方程式中使用的標準化碳排放係數（EF 碳）。

電弧煉鋼－24

負載係數與工廠容量

在所有替代的新加入者分配方法下，為了決定工廠每年總生產量，會需要工廠產

能及負載係數。本研究取得了英國某些電弧爐的產能及負載係數資料。以下將討論工

廠產能及負載係數的相關重點。

電弧爐的工廠產能可根據熔爐的每加熱循環容量，並結合有關循環次數及工廠利

用率/停工期的假設來定義。然而，部門引導摘要（EA 2004）據以定義名目產能的基

礎僅考量最高的歷史每年產能。此外，EU ETS第一階段某已知的電弧爐新加入者，已

根據承包商的績效保證來定義產能。DEFRA指引提及了提供「設計報告」的鋼鐵新加

入者，此設計報告所包含的文件是用來證明 NE 試算表的預測輸入（包括工廠容量）

是合理的（DEFRA 2005b）。檢驗者將利用這些文件來檢視使用的數據，以及這些數

據的合理性（DEFRA 2005a）。我們可做出以下結論：對於新加入的電弧爐，設計文

件和承包商的績效保證提供了最準確且最有助於驗證的工廠產能說明。

下表提供了以英國累計產能及生產量為基礎的電弧爐負載係數分析。

表4.9 1995到2004十年期間英國電弧爐的負載係數（EA 2004; ISSB 2005; UK Steel 2006c）

年度 英國電弧爐總名目產能 （噸鋼產品/年）1

英國電弧爐總實際生產量 （噸鋼產品）

英國負載係數（%）2

1995 4,404 3,988 91% 1996 4,651 3,664 79% 1997 4,746 3,978 84% 1998 4,727 3,546 75% 1999 4,267 3,408 80% 2000 4,300 3,468 81% 2001 4,300 3,132 73% 2002 3,147 (3) 2,572 82% 2003 3,130 (3) 2,497 80% 2004 4,020 3,099 77% 備註：

1. 估計的名目產能是以資料來源數目為基礎，且說明了工廠關閉及擴充。 2. 在 1995到 2004十年期間，個別電弧爐廠址的負載係數在 58 and 95%之間變化。 3. 為 Cardiff電弧爐在 2002/2003 年關閉及 Rotherham電弧爐在 2002 年合理化做出調整。

根據上表，英國電弧爐十年（1995-2004）的平均負載係數是 80％，而這段期間

個別廠址的實際電弧爐負載係數介於 58到 95％不等。工廠負載係數會隨著生產排程、

維修計畫及設備故障而變化。根據過去十年資料而非五年資料的平均值所計算的負載

係數，能夠達到較佳的經濟循環涵蓋率。產品組合及市場需求是促使負載係數變化的

電弧煉鋼－25

強大因素。舉例而言，若工廠製造的鋼筋等標準產品（即等級相對較低的產品）數目

有限，這類工廠可以高達約 90％的連續高負載係數來營運，但接單製造專業鋼產品的

工廠可能在生產運作之間有較長的轉換時間，且傾向於以較低的負載係數來營運。

根據某項政府指導，在發展標準化的負載係數時，應區分僅製造超低碳鋼（即鋼

筋）的工廠和製造各種類型鋼產品的其他電弧爐工廠。這是因為在僅製造超低碳鋼的

工廠，生產運作之間的轉換時間已降低。目前在英國僅專門製造超低碳鋼的一家工廠

是由 Celsa公司經營。Celsa公司為 2004到 2006 年間其現代化歐洲超低碳鋼工廠所提

供的資料，證實了這類工廠使用 85％平均負載係數的正確性。

然而，對於製造專業等級鋼產品或各種類型鋼產品的工廠，我們很難導出產品特

定的負載係數，因為欠缺詳細的資料且必須做出複雜的假設。一般認為，相較於僅製

造超低碳鋼的工廠，這些製造專業產品或多種產品的電弧爐工廠使用較低的平均負載

係數是適當的，這與某項政府指導相符。在考量英國電弧爐十年平均負載係數（佔 80

％）以及 Celsa 公司生產的比例（約佔 20％）後，可決定所有其他電弧爐的負載係數

為 79％（即製造各種類型鋼產品的工廠）。

為製造各種類型鋼產品使用單一標準負載係數，對於某些新加入者可能會產生超

過及低於分配額的數值。然而，因為鋼鐵產業具有景氣循環性，預期這個影響會在 EU

ETS 第二階段期間平均分攤。政府希望將分配機制盡可能標準化，並確保各個部門的

分配法是一致的。根據上述的方法及指導，我們建議根據英國的十年平均資料，為僅

製造超低碳鋼的工廠使用 85％的標準電弧爐負載係數，而對於所有其他電弧爐工廠，

使用 79％的負載係數是適當的。

5. 對第一階段標竿的評估以及對這些標竿的提議修訂 下表評估了現有 NE 分配試算表的關鍵要素，並摘要提議修訂的細節。下一節將

對照議定的評估標準來判斷各項提議的合理性。

表5.1 現有新加入者分配額試算表關鍵要素評估以及可能修訂提議之摘要。 (略)

整體而言，對於新加入者分配額試算表中使用的公式可能進行的修訂提議包括： Ai = Ci × Ui/100 × SEF 總分配額 = 容量 × 利用率 × 總特定標竿排放係數 公噸CO2 ＝ 每年液態鋼產能 × % ×公噸CO2/公噸液態鋼

電弧煉鋼－26

其中： SEF = EF進料 + EF碳 + EF電極 +（SEC天然氣 × EF天然氣） 總特定標竿排放係數 = 進料碳排放係數 ＋ 碳增量排放係數＋ 電極排放係數 ＋ （天然氣特定燃料消耗 × 天然氣排放係數） 公噸CO2/公噸液態鋼＝公噸CO2/公噸液態鋼＋公噸CO2/公噸液態鋼＋公噸CO2/公噸液態鋼＋(kWh/公噸液態鋼×公噸CO2/kWh)

以及：

Ui 85%是僅製造超低碳鋼的電弧爐工廠；79%是所有其他電弧爐工廠 EF進料 EF進料（公噸CO2/公噸液態鋼） = 進料的標準碳損失（% w/w C）/100×44/12

標準碳損失數值如下： 超低碳鋼： 0.152 %w/w C 超高碳鋼： 0.314 %w/w C 合金低碳鋼： 0.152 %w/w C 合金高碳鋼： 0.457 %w/w C 含鉛快削鋼： 0.152 %w/w C 非鉛快削鋼： 0.152 %w/w C 不鏽鋼： 1.231 %w/w C 總碳損失其中92%應歸因於電弧爐，而8%應歸因於盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐

EF碳 電弧爐： 0.0466公噸CO2/公噸液態鋼 盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐： 0.0018公噸CO2/公噸液態鋼

EF電極 電弧爐： 0.0081公噸CO2/公噸液態鋼 盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐： 0.0014公噸CO2/公噸液態鋼

SEC天然氣（總額基礎） 電弧爐： 52 kWh/公噸液態鋼 盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐： 45 kWh/公噸液態鋼 鑄機： 23 kWh/公噸液態鋼

EF天然氣 0.00019公噸CO2/kWh（以天然氣總發熱值為基礎）

應注意的是：

• 每個主要製程單位（電弧爐、盛鋼桶/盛鋼桶精煉爐、鑄機及蒸汽產生）的分配額

應加總，以導出總分配額。因此，若工廠只有某個部分擴充，便可適用直接法。

• 進料的碳損失包括所有填入電弧爐的廢金屬及合金。數值已根據廣泛的鋼產品類

別標準化。若經營者正在製造好幾種等級的鋼產品，那麼應選擇主要的鋼產品類

別。

• 經營者具體指明以製程設計為基礎的工廠產能。

• 應為電弧爐廠址的蒸汽產生鍋爐之 CO2排放提供獨立的新加入者分配方法（參照

「其他燃燒」分配方法）。

電弧煉鋼－27

6. 對提議標竿的評估 (略)

7. 股東評論 (略)

8. 參考文獻 (略)