中國清潔發(fā)展機制網(wǎng)

1、中國煤層氣技術概覽和減排潛力煤炭信息研究院1. 中國煤層氣儲量煤層氣是與煤炭共伴生的一種非常規(guī)天然氣，與常規(guī)天然氣資源量相當。煤層氣是一種潔凈能源， 開發(fā)利用煤層氣可以增加能源供應，改善煤礦安全和減少溫室氣體排放。中國是世界上主要煤炭生產(chǎn)大國之一，也是世界上煤炭資源最豐富的國家之一，煤炭資源總量（包括探明儲量和遠景資源量）5 萬億噸左右，居世界前列。同時我國還擁有豐富的煤層氣資源，在埋深3002000m 以內(nèi)的煤層氣資源量達3035 萬億 m3。它們分布在不同的含煤盆地、不同的成煤時代、不同的儲層類型之中，其埋藏深度、勘探程度等相差也很大，為成功開采造成一定困難。據(jù)統(tǒng)計，我國國有重點煤礦中高瓦

2、斯和瓦斯突出礦井占48%。2. 中國煤層氣抽采技術現(xiàn)狀我國煤層氣抽采技術包括井下抽采和地面開發(fā)。井下抽采技術已應用于許多礦區(qū)， 是現(xiàn)在和近期煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)的主要技術。地面開發(fā)技術主要包括地面標準井和地面采空區(qū)井抽采技術。我國煤礦區(qū)煤層氣的井下抽采起步較早，目前各種抽采技術已十分成熟，基本上處于世界領先水平， 并已形成完整的井下抽采技術體系，適合各種地質(zhì)條件的煤層氣抽采。常用的井下抽采技術包括本煤1層抽采、鄰近層抽采、采空區(qū)抽采和綜合抽采法。其中鄰近層抽采利用工作面回風副巷布置鉆場， 鉆場打在工作回采面所形成的裂隙帶內(nèi)并到達鄰近層。 鄰近層卸壓煤層氣抽采法在全國得到了最廣泛的應用。 當鄰近層瓦

3、斯涌出量大于 30m3/分鐘的時候，采用該方法的抽放率可達到 85%以上。煤層氣的地面開發(fā)有兩種途徑： 一種是抽采未開采煤層中的煤層氣，另一種是抽采生產(chǎn)礦區(qū)內(nèi)煤層氣。我國自 90 年代開始試驗和推廣煤層氣地面回收技術， 到目前為止已取得長足的進展， 但大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)仍未取得突破性進展。最近幾年，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視， 加大了對煤層氣抽采系統(tǒng)的投入，煤層氣抽采量迅速增加， 2003 年全國煤層氣抽采量達到 15.21 億 m3。160015211500)1400130011463m 1200M980（1100t1000858nu900789o729742m800630A70056460

4、0e534530g600a434458n500ia400rD300200100019901991199219931994199519961997199819992000200120022003圖 1 1990-2003 年中國煤礦區(qū)煤層氣抽采量3. 中國煤礦區(qū)煤層氣（ CMM）的開發(fā)利用現(xiàn)狀我國煤層氣利用始于70 年代末，到目前為止，共建成煤層氣利用工程 100 多個，全部在煤礦區(qū)， 而且多是以提高煤礦區(qū)居民生活水2平為主的居民燃氣利用形式。近年來，隨著環(huán)保意識的增強，政府放開天然氣價格，煤層氣作為一種能源得到更多的認可。因此，利用煤層氣發(fā)電，用作工業(yè)燃氣等項目得到大量開發(fā)。3.1 煤層氣發(fā)電

5、煤層氣發(fā)電是一項多效益型煤層氣利用形式。 它將煤層氣變?yōu)殡娔?，可以方便地輸送，同時也是實現(xiàn)溫室氣體減排的最有效手段之一。近年來，我國煤層氣發(fā)電發(fā)展迅速。 煤層氣電廠燃氣發(fā)電機組主要有兩類：燃氣輪機和燃氣發(fā)動機。燃氣發(fā)動機具有小型、輕便、熱效率高（可達 40%）和對煤層氣濃度變化適應性強等優(yōu)點，適用于小型電廠。燃氣輪機具有功率大的特點，單機功率可達 50MW 和 100MW ，但發(fā)電效率一般在 30%左右，一般適用于大型煤層氣電廠。目前，國內(nèi)的煤層氣利用發(fā)電項目主要有：晉煤集團120MW 煤層氣發(fā)電項目， 淮南礦業(yè)集團瓦斯綜合利用項目，松藻煤電公司煤層氣 20MW 發(fā)電項目，貴州水城煤層氣發(fā)電項

6、目。由于燃氣發(fā)動機的熱效率較高， 這些項目均采用國外或國內(nèi)生產(chǎn)的燃氣發(fā)動機，以提高井下抽采煤層氣的發(fā)電利用效率和綜合利用率。3.2 煤層氣民用目前，我國煤層氣利用主要以民用為主，煤層氣民用量占總利用量的 70%以上。井下抽采的煤層氣中CH4 濃度平均為 3050，可直接供給礦區(qū)居民用戶以及食堂、醫(yī)院和學校等用戶。 但由于礦區(qū)居民較少，因此大規(guī)模民用必須以城市為落腳點。3目前，國內(nèi)的煤層氣民用的主要項目有：撫順礦區(qū)供沈陽煤層氣項目，陽泉煤層氣城市燃氣項目，阜新礦區(qū)供阜新市煤層氣項目，鐵煤集團供調(diào)兵山市煤層氣項目。3.3 煤層氣的工業(yè)利用煤層氣的工業(yè)利用主要是用作工業(yè)燃料和生產(chǎn)化工產(chǎn)品。早期主要是

7、用于生產(chǎn)碳黑和甲醛， 但經(jīng)濟性較差。 目前的煤層氣工業(yè)利用主要是作為工業(yè)燃料代替工業(yè)煤氣、天然氣、液化石油氣或燃煤。目前，國內(nèi)的煤層氣工業(yè)利用項目有：鐵法煤層氣供法庫縣陶瓷城項目，陽泉煤層氣氧化鋁焙燒項目。4. 中國煤層氣減排潛力2004 年，中國煤炭產(chǎn)量達19.56 億噸，井下煤層氣抽采量僅18億 m3。預計 2005 年煤炭產(chǎn)量將超過21 億噸。實際上，每年煤礦開采過程中排放的煤礦煤層氣將超過170 億立方米（ CH4 純量），相當于排放 1.83 億噸 CO2。而且其中約 91%是通過礦井通風瓦斯直接排入大氣當中（見圖2），濃度低于 1%，利用相當困難。4抽采煤礦區(qū)煤層氣6%3%利用量未

8、利用的抽放瓦斯91%通風瓦斯(VAM)圖 22004 年中國煤層氣排放渠道比例我國煤層氣排放的另一個特點是抽采煤礦區(qū)煤層氣中的利用率較低，僅占抽采總量的65%左右。這是由于我國煤礦區(qū)煤層氣的抽采大多數(shù)是煤礦生產(chǎn)的輔助手段，以保證井下安全生產(chǎn)為目的。目前在裝備井下瓦斯抽放系統(tǒng)的煤礦中，井下煤層氣的抽采率僅23%左右。根據(jù)目前各礦區(qū)的經(jīng)驗， 只要抽采的煤層氣能夠得到充分利用，以用促抽，僅以目前我國現(xiàn)有的井下抽采技術和裝備，抽采率將可以達到50%以上。并且近兩年來，中國政府越來越重視煤炭安全生產(chǎn)，并且逐步加強安全監(jiān)察管理力度，制訂了“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產(chǎn)”的煤礦安全方針， 為此將有更多的煤礦建立新的抽放系統(tǒng)或者對原有的抽放系統(tǒng)進行改造。預計今后幾年我國井下煤層氣抽采量將會很快突破30 億 m3，如果按利用率 60%，僅單摧毀這些甲烷產(chǎn)出的減排量就將達0.235 億噸CO2e。5另外，我國各大礦區(qū)以及研究機構正積極開展利用煤礦通風瓦斯的項目，現(xiàn)在我國每年通過通風瓦斯排向大氣的甲烷總量超過150 億m3，合理利用這部分資源，將產(chǎn)生巨大的溫室氣