能源浪費(fèi)：日本的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
2021-07-19
自該技術(shù)發(fā)明以來，人們對(duì)氣化的反對(duì)并沒有改變：成本太高，維護(hù)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(rèn)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(shí)施。根據(jù)世界銀行的數(shù)據(jù)，即使在高收入國(guó)家，氣化等替代技術(shù)的市場(chǎng)份額也不超過2%。在低收入國(guó)家，這些技術(shù)實(shí)際上是不存在的。
然而，有一個(gè)主要的例外：日本。在21世紀(jì)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(chǎng)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(duì)氣化的偏愛是其地理位置的結(jié)果。這個(gè)島國(guó)的大部分地區(qū)人口稠密，建造垃圾填埋場(chǎng)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(yán)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(gè)關(guān)鍵杠桿，以便盡量減少使用填埋場(chǎng)。
氣化的優(yōu)勢(shì)
谷崎駿(Nobuhiro Tanigaki)是日本日本鋼鐵工程公司(Nippon Steel Engineering)的高級(jí)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(diǎn)，其一個(gè)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?jiān)?，而常?guī)爐排填埋場(chǎng)只含有底灰和APC殘?jiān)Ｓ捎诘谆液虯PC殘?jiān)盥駡?chǎng)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(jìn)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(fèi)最高的日本，這是一個(gè)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(yīng)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(jì)一攬子計(jì)劃中規(guī)定的10%填埋場(chǎng)目標(biāo)預(yù)計(jì)要到2035年才能實(shí)現(xiàn)。然而，當(dāng)考慮到廢物的總量，而不僅僅是家庭垃圾時(shí)，日本回收廢物對(duì)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(yán)格的填埋場(chǎng)政策是氣化的主要驅(qū)動(dòng)力，但在日本，這項(xiàng)技術(shù)的一些缺點(diǎn)不如其他地方那么重要。這主要是由于有關(guān)日本廢物管理制度的具體立法。
例如，日本的市政當(dāng)局不僅必須制定至少在未來20年的長(zhǎng)期廢物管理計(jì)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(huì)，但一般禁止長(zhǎng)距離的廢物運(yùn)輸。此外，由于廢物轉(zhuǎn)化為能源是廢物管理計(jì)劃之一，因此，工廠的冗余符合市政當(dāng)局的利益。這就鼓勵(lì)了相對(duì)的需求。
處理數(shù)量相對(duì)較少的小型機(jī)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(jì)，這些工廠一年只運(yùn)行280至300天。
另外，氣化還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：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(shè)中，必須事先進(jìn)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(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題。
等待突破
因此，對(duì)于谷垣信一郎來說，有一件事是明確的：“根據(jù)我們?cè)谌毡镜姆煽蚣?，傳統(tǒng)的爐排焚燒可能不是市政當(dāng)局的最佳解決辦法。此外，如果這項(xiàng)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(huì)改變廢物管理的邊界條件，對(duì)市政當(dāng)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(yàn)很難轉(zhuǎn)移到其他國(guó)家，因?yàn)闊o論技術(shù)多么適合日本的體制，在其他國(guó)家卻被認(rèn)為是異國(guó)的東西。在彼得·費(fèi)爾看來，這是合情合理的，他是亞琛大學(xué)燃料技術(shù)教授。“據(jù)報(bào)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(yáng)，但這些概念還沒有一個(gè)是可行的，同時(shí)也負(fù)擔(dān)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(xiàng)技術(shù)成敗的因素之一。政治和法律框架是另一個(gè)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(rèn)為，氣化也應(yīng)在市場(chǎng)評(píng)估中，他們認(rèn)為：“可以想象，一種或另一種新合成氣技術(shù)實(shí)際上可能達(dá)到市場(chǎng)成熟，并取得良好的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，使用傳統(tǒng)工藝的歐洲工廠制造商可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在未來更多地被與替代工藝相比較。“
