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    能源浪費:日本的經(jīng)驗教訓

    2021-07-19


    自該技術(shù)發(fā)明以來,人們對氣化的反對并沒有改變:成本太高,維護過于密集,與傳統(tǒng)焚化相比效率不夠。只有日本能夠做得更好。這是為什么?

     

    氣化被認為是最廣泛的替代傳統(tǒng)垃圾焚燒工藝的爐排和流化床。然而,它尚未大規(guī)模實施。根據(jù)世界銀行的數(shù)據(jù),即使在高收入國家,氣化等替代技術(shù)的市場份額也不超過2%。在低收入國家,這些技術(shù)實際上是不存在的。

    然而,有一個主要的例外:日本。在21世紀初,氣化和較少使用的熱解工藝一起在廢能源部門占有超過50%的市場份額。雖然現(xiàn)在這一比例已經(jīng)下降到了25%-30%,但如果沒有氣化工廠,日本的垃圾工業(yè)仍然是不可想象的。

    日本對氣化的偏愛是其地理位置的結(jié)果。這個島國的大部分地區(qū)人口稠密,建造垃圾填埋場的空間極為有限,可在那里處置熱循環(huán)產(chǎn)生的剩余廢物。因此,除了非常嚴格的分離和再循環(huán)制度外,氣化也是日本廢物管理戰(zhàn)略的一個關鍵杠桿,以便盡量減少使用填埋場。

    氣化的優(yōu)勢

    谷崎駿(Nobuhiro Tanigaki)是日本日本鋼鐵工程公司(Nippon Steel Engineering)的高級經(jīng)理,該公司已在日本建造了50多座氣化廠。他以該公司的直接熔融系統(tǒng)(DMS)為例解釋了其優(yōu)點,其一個好處是,與傳統(tǒng)的焚燒相比,產(chǎn)生的殘留物要少得多。他說:“日本的爐排堆填區(qū)的最終堆填量約為15%,而我們直接熔融系統(tǒng)的最終填埋量則只有3%。”它只含有空氣污染控制殘渣,而常規(guī)爐排填埋場只含有底灰和APC殘渣。由于底灰和APC殘渣填埋場的成本幾乎相同,所以缺口是有利的。此外,將其他難以處理的廢物,例如來自循環(huán)再造中心的廢品、不可燃燒的廢物或回收廢物,進行DMS共氣化,亦有助盡量減少最終的堆填區(qū)。

    在世界上平均垃圾填埋費最高的日本,這是一個非常有力的論據(jù)。垃圾填埋成本過高是日本廢棄物工業(yè)發(fā)展的決定性因素。雖然平均約有25%的家庭廢物仍被送往歐盟的堆填區(qū),但日本的相應數(shù)字是10%。這種廢物僅由焚燒或氣化產(chǎn)生的殘余物組成。在歐洲,循環(huán)經(jīng)濟一攬子計劃中規(guī)定的10%填埋場目標預計要到2035年才能實現(xiàn)。然而,當考慮到廢物的總量,而不僅僅是家庭垃圾時,日本回收廢物對能源的重要性就變得更加明顯了。根據(jù)日本環(huán)境部的數(shù)據(jù),2015年日本產(chǎn)生的廢物總量中只有1.1%是被填埋的。

    限制性政策

    雖然極為嚴格的填埋場政策是氣化的主要驅(qū)動力,但在日本,這項技術(shù)的一些缺點不如其他地方那么重要。這主要是由于有關日本廢物管理制度的具體立法。

    例如,日本的市政當局不僅必須制定至少在未來20年的長期廢物管理計劃,而且還必須處理和/或回收其所在地區(qū)的廢物。如有必要,小城市也可以成立協(xié)會,但一般禁止長距離的廢物運輸。此外,由于廢物轉(zhuǎn)化為能源是廢物管理計劃之一,因此,工廠的冗余符合市政當局的利益。這就鼓勵了相對的需求。

    處理數(shù)量相對較少的小型機組,由于利用率較低,也有足夠的維修槽-所有這些因素都有利于氣化技術(shù)。據(jù)估計,這些工廠一年只運行280至300天。

    另外,氣化還有一個優(yōu)點:在日本,焚燒過程中產(chǎn)生的底灰不能直接使用,例如在道路建設中,必須事先進行額外處理,如熔化或煅燒。在不產(chǎn)生底灰的氣化過程中,首先不會出現(xiàn)這個問題。

    等待突破

    因此,對于谷垣信一郎來說,有一件事是明確的:“根據(jù)我們在日本的法律框架,傳統(tǒng)的爐排焚燒可能不是市政當局的最佳解決辦法。此外,如果這項技術(shù)能夠在同一工廠處理盡可能廣泛的廢物,在一種稱為共氣化的過程中,它會改變廢物管理的邊界條件,對市政當局是有利的谷崎駿說。這也有利于這種形式的氣化。

    然而,目前日本的經(jīng)驗很難轉(zhuǎn)移到其他國家,因為無論技術(shù)多么適合日本的體制,在其他國家卻被認為是異國的東西。在彼得·費爾看來,這是合情合理的,他是亞琛大學燃料技術(shù)教授。“據(jù)報告,幾十年來,氣化技術(shù)在廢物工業(yè)中一直處于突破的邊緣,主要是根據(jù)這些技術(shù)的提供者的說法。令人驚奇的和表面上新的概念已經(jīng)被一次又一次地贊揚,但這些概念還沒有一個是可行的,同時也負擔得起。這就是為什么歐洲沒有這類植物的原因。“

    日本的例子還表明,技術(shù)方面是決定一項技術(shù)成敗的因素之一。政治和法律框架是另一個因素。這就是為什么總部位于蘇黎世的管理咨詢公司A.Vakani&Partners的阿梅迪奧·瓦卡尼(Amedeo Vakani)和蘇吉恩·阿薩托(Suejean Asato)等人認為,氣化也應在市場評估中,他們認為:“可以想象,一種或另一種新合成氣技術(shù)實際上可能達到市場成熟,并取得良好的競爭力。因此,使用傳統(tǒng)工藝的歐洲工廠制造商可能會發(fā)現(xiàn)自己在未來更多地被與替代工藝相比較。“

     

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