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。“
