郭廷杰

（國家發(fā)改委老干部局，北京 100077）

日本學習德國循環(huán)利用廢物的經(jīng)驗，從1997年起，頒布“容器包裝再生法”等廢物循環(huán)利用的一系列法律法規(guī)，2000年頒布了“促進建設循環(huán)社會基本法”系列法律，把21世紀作為循環(huán)經(jīng)濟世紀，全面發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，確保可持續(xù)發(fā)展。在一系列法規(guī)的推動和優(yōu)惠財政政策的支持下，日本廢物循環(huán)利用的研發(fā)水平在世界上遙遙領先。

1 超重質油氣化的基礎研究

日本經(jīng)濟長期疲軟，電力工業(yè)處于停產(chǎn)和限制新建的狀態(tài)。從長期發(fā)展出發(fā)，日本對電力的需求仍將增長，關停考朽電廠和新建高效電廠乃必然趨勢。利用迄今未利用的殘渣油（即我國的地溝油）進行超重質油氣化復合發(fā)電符合低碳經(jīng)濟的大方向。日本電力中央研究所以特定的氣化爐開發(fā)為目標，以支持各種氣化方式的設計和運行技術開發(fā)為目的，開展了相關課題研究。

1.1 新液體氣化爐的試驗研究

設備概要：本設備系統(tǒng)的大致流程為：氣化爐為下降流式的加壓噴流床型，燃料處理量為2.4 t/d，內(nèi)徑?300 mm，高3 m，爐內(nèi)壓力1.9 MPa。氣化爐內(nèi)設有對爐壁熱流束分布檢測的測頭及對反應中高溫氣和粒子取樣的導線管等特殊機器。

試驗結果：計測出沿氣化爐縱向的煤氣溫度和熱流束分布，得出爐的境界條件和煤氣成分，甲烷向爐出口分解，水和CO2作為氣化劑而被利用，H2和CO在爐出口經(jīng)換位反應趨向平衡狀態(tài)。

1.2 查明個別現(xiàn)象的研究

水乳濁液燃料特有的沸騰微粒子現(xiàn)象如下，乳濁液燃料投入后，受水的突沸作用而被微?；?，由于數(shù)值解析時投入燃料的初期粒徑很重要，將和爐內(nèi)同水平熱流束沖向燃料的單一液滴時，再現(xiàn)沸騰微粒化現(xiàn)象，過程可視化，經(jīng)畫像處理并對粒徑分布解析，得到的初期粒徑和燃料中的瀝青徑大體相同。

1.3 確定煤氣化數(shù)值解析技術

利用已開發(fā)煤氣化數(shù)值解析工具為基礎，對液體燃料的熱分解概念和研究數(shù)據(jù)成功開發(fā)超重質油的解析工具，其解析結果和試驗結果相同。

2 廢塑料氣化的烘焙電池發(fā)電

利用廢物的保有熱量，在低環(huán)境負荷下對能源循環(huán)利用的高效廢物發(fā)電受到各方重視。豐田汽車公司進行了此項技術開發(fā)。

2.1 廢塑料氣化的燃料電池發(fā)電工藝

廢物發(fā)電規(guī)模在300 t/d以下時送發(fā)電效率僅10％，在經(jīng)濟上不合算；為抵制NOx和二惡英的污染需24 h連續(xù)運行，但跨區(qū)收集廢物不僅需互相協(xié)作，且增加運費，故大規(guī)模發(fā)電的難度亦大。從而受人們重視的新技術為小規(guī)模下亦可高效回收能源、且建設費低，并在高溫還原氣氛下有利抑制二惡英等廢物高溫氣化燃料電池發(fā)電工藝（300 t/d的送發(fā)電效率為20％）。

首先，氣化爐為1室3段氣化方式，廢塑料不經(jīng)分解為焦油和碳化氫的過程，即直接產(chǎn)出CO，H2，CO2和H2O為主成分的可燃氣。爐的上段氣化改質、中段熱分解析、下段燃燒和熔灰，從而實現(xiàn)廢塑料的高效氣化。

具體流程為：將廢塑料粉碎后，用N2氣輸送到爐中部熱分解，其后分解氣和碳的混合物到上部分解為CO和H2，不燃物和未分解碳則落到下部，吹入O2，高溫燃燒1 200℃，所產(chǎn)熔渣由下部排出。

將生成煤氣在600℃下送入燃料電池。由于廢物含有氯、硫等對燃料電池的有害成分，必要時中間可增設精制裝置脫除，一般應用小型的干式吸附精制技術。另由于煤氣中除H2外還含有大量CO，應選用可利用CO發(fā)電的燃料電池（MCFC.SOFC）。燃料電池在高溫下運作，其余熱通過鍋爐回收利用，以達到高熱能利用率，其發(fā)電效率比煤氣發(fā)動機和燃氣輪機高，可抑制NOx等污染物，振動噪音小，環(huán)保性好。該工藝可擴大到其他生物質廢物氣化發(fā)電及供發(fā)電以外的氨和乙醇的化學原料利用。

3 PET廢物的循環(huán)利用

3.1 日本的PET瓶消費和回收利用現(xiàn)狀

日本的PET瓶消費量由1997年的25.2萬t快速增長到2001年的42.6萬t，近年雖放緩，但仍在增長中。資源貧乏和重視環(huán)保的日本，加強了對廢PET瓶的再生利用并優(yōu)先提高作為原料的循環(huán)利用率，2001年，利用率已達到40％的水平，為歐洲同期水平的2倍，并逐步提高。

3.2 廢PET瓶循環(huán)利用

日本艾言斯公司開發(fā)化學再生技術，以實現(xiàn)由廢PET到PET原料的循環(huán)利用。

1998年3月，艾言斯有限股份公司在大阪市成立。在社會強烈要求開發(fā)廢PET再生利用的推動下，經(jīng)過3年半較短時間即開發(fā)成功基本技術。2001年8月，為實現(xiàn)規(guī)?；?，成立了廢PET逆返有限股份公司，將按艾言斯工藝產(chǎn)出的PET原料供食品容器生產(chǎn)廠利用，并從美國FDA取得獨家應用的專利。完全循環(huán)型PET瓶的再生課題由于該工廠的投產(chǎn)得以解決，其中于2000年7月在日本新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）委托下工試，對順利投產(chǎn)起了很大作用。

由于在生產(chǎn)工序中可將PET以外的瓶蓋、標牌等其他塑料分離，并產(chǎn)出合格的PET瓶用原料。

對染色的廢PET瓶，由于在處理工序中可將顏料、染料除去，故可和無色PET瓶同樣處理。

將廢PET瓶破碎、洗凈后進行化學分解時的加熱溫度為200～220℃的低溫，故耗能較少。

處理工序不產(chǎn)出其他的廢物。

艾言斯法處理方法對PET瓶以外的聚酯產(chǎn)品（如膜、纖維等）亦可同樣處理。由此可知，PET瓶以外的高精尖聚脂產(chǎn)品可實現(xiàn)同樣的循環(huán)型利用。

PET瓶的塑料再生利用率接近100％。

經(jīng)分解重合并精制產(chǎn)生的PHET，可供溶融重合設備應用，故原有的重合設備仍可利用，另在分解重合工序作為溶媒使用的乙二醇，亦可在精制后再度循環(huán)利用。

生產(chǎn)的PHET，可代替由化工廠提供的PET原料（PTAQEG），采取PTA法的原有生產(chǎn)工序，致不需改革而節(jié)約投資。

其生產(chǎn)流程大致如下：回收的廢PET瓶→濕式粉碎→經(jīng)粗分離除去瓶蓋、標牌等異物→粗分解重合（加入乙二醇）→除去殘留雜質→除去染色、金屬離子→BHET結果析出（液體乙二醇分出經(jīng)精制后可供再利用）→BHET精制→溶融重合→固相重合→向PET瓶生產(chǎn)廠出售。

由上所述，由艾言斯法形成的廢PET瓶到PET瓶原料的良好循環(huán)利用系統(tǒng)，不僅技術先進，利用率高，且處理費用僅為用石油原料生產(chǎn)的1/2。由于經(jīng)濟效益好，它的推廣不僅使日本廢PET瓶的再生利用率逐年提高，甚至使廢PET瓶處理業(yè)者從過去收委托處理費逆轉為向對方付費收購，這亦成為廢塑料處理業(yè)的特例。