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能源浪费:日本的经验教训

来源:      发布时间:2021-07-19 08:42:26

自该技术发明以来,人们对气化的反对并没有改变:成本太高,维护过于密集,与传统焚化相比效率不够。只有日本能够做得更好。这是为什么?

 

气化被认为是最广泛的替代传统垃圾焚烧工艺的炉排和流化床。然而,它尚未大规模实施。根据世界银行的数据,即使在高收入国家,气化等替代技术的市场份额也不超过2%。在低收入国家,这些技术实际上是不存在的。

然而,有一个主要的例外:日本。在21世纪初,气化和较少使用的热解工艺一起在废能源部门占有超过50%的市场份额。虽然现在这一比例已经下降到了25%-30%,但如果没有气化工厂,日本的垃圾工业仍然是不可想象的。

日本对气化的偏爱是其地理位置的结果。这个岛国的大部分地区人口稠密,建造垃圾填埋场的空间极为有限,可在那里处置热循环产生的剩余废物。因此,除了非常严格的分离和再循环制度外,气化也是日本废物管理战略的一个关键杠杆,以便尽量减少使用填埋场。

气化的优势

谷崎骏(Nobuhiro Tanigaki)是日本日本钢铁工程公司(Nippon Steel Engineering)的高级经理,该公司已在日本建造了50多座气化厂。他以该公司的直接熔融系统(DMS)为例解释了其优点,其一个好处是,与传统的焚烧相比,产生的残留物要少得多。他说:“日本的炉排堆填区的最终堆填量约为15%,而我们直接熔融系统的最终填埋量则只有3%。”它只含有空气污染控制残渣,而常规炉排填埋场只含有底灰和APC残渣。由于底灰和APC残渣填埋场的成本几乎相同,所以缺口是有利的。此外,将其他难以处理的废物,例如来自循环再造中心的废品、不可燃烧的废物或回收废物,进行DMS共气化,亦有助尽量减少最终的堆填区。

在世界上平均垃圾填埋费最高的日本,这是一个非常有力的论据。垃圾填埋成本过高是日本废弃物工业发展的决定性因素。虽然平均约有25%的家庭废物仍被送往欧盟的堆填区,但日本的相应数字是10%。这种废物仅由焚烧或气化产生的残余物组成。在欧洲,循环经济一揽子计划中规定的10%填埋场目标预计要到2035年才能实现。然而,当考虑到废物的总量,而不仅仅是家庭垃圾时,日本回收废物对能源的重要性就变得更加明显了。根据日本环境部的数据,2015年日本产生的废物总量中只有1.1%是被填埋的。

限制性政策

虽然极为严格的填埋场政策是气化的主要驱动力,但在日本,这项技术的一些缺点不如其他地方那么重要。这主要是由于有关日本废物管理制度的具体立法。

例如,日本的市政当局不仅必须制定至少在未来20年的长期废物管理计划,而且还必须处理和/或回收其所在地区的废物。如有必要,小城市也可以成立协会,但一般禁止长距离的废物运输。此外,由于废物转化为能源是废物管理计划之一,因此,工厂的冗余符合市政当局的利益。这就鼓励了相对的需求。

处理数量相对较少的小型机组,由于利用率较低,也有足够的维修槽-所有这些因素都有利于气化技术。据估计,这些工厂一年只运行280至300天。

另外,气化还有一个优点:在日本,焚烧过程中产生的底灰不能直接使用,例如在道路建设中,必须事先进行额外处理,如熔化或煅烧。在不产生底灰的气化过程中,首先不会出现这个问题。

等待突破

因此,对于谷垣信一郎来说,有一件事是明确的:“根据我们在日本的法律框架,传统的炉排焚烧可能不是市政当局的最佳解决办法。此外,如果这项技术能够在同一工厂处理尽可能广泛的废物,在一种称为共气化的过程中,它会改变废物管理的边界条件,对市政当局是有利的谷崎骏说。这也有利于这种形式的气化。

然而,目前日本的经验很难转移到其他国家,因为无论技术多么适合日本的体制,在其他国家却被认为是异国的东西。在彼得·费尔看来,这是合情合理的,他是亚琛大学燃料技术教授。“据报告,几十年来,气化技术在废物工业中一直处于突破的边缘,主要是根据这些技术的提供者的说法。令人惊奇的和表面上新的概念已经被一次又一次地赞扬,但这些概念还没有一个是可行的,同时也负担得起。这就是为什么欧洲没有这类植物的原因。“

日本的例子还表明,技术方面是决定一项技术成败的因素之一。政治和法律框架是另一个因素。这就是为什么总部位于苏黎世的管理咨询公司A.Vakani&Partners的阿梅迪奥·瓦卡尼(Amedeo Vakani)和苏吉恩·阿萨托(Suejean Asato)等人认为,气化也应在市场评估中,他们认为:“可以想象,一种或另一种新合成气技术实际上可能达到市场成熟,并取得良好的竞争力。因此,使用传统工艺的欧洲工厂制造商可能会发现自己在未来更多地被与替代工艺相比较。“