中國清潔發(fā)展機(jī)制網(wǎng)

1、中國煤層氣技術(shù)概覽和減排潛力煤炭信息研究院1. 中國煤層氣儲(chǔ)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(dāng)。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(yīng)，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(chǔ)量和遠(yuǎn)景資源量）5 萬億噸左右，居世界前列。同時(shí)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(dá)3035 萬億 m3。它們分布在不同的含煤盆地、不同的成煤時(shí)代、不同的儲(chǔ)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(jì)，我國國有重點(diǎn)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(shù)現(xiàn)狀我國煤層氣抽采技術(shù)包括井下抽采和地面開發(fā)。井下抽采技術(shù)已應(yīng)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(shù)。地面開發(fā)技術(shù)主要包括地面標(biāo)準(zhǔn)井和地面采空區(qū)井抽采技術(shù)。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(shù)已十分成熟，基本上處于世界領(lǐng)先水平， 并已形成完整的井下抽采技術(shù)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(shù)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(fēng)副巷布置鉆場(chǎng)， 鉆場(chǎng)打在工作回采面所形成的裂隙帶內(nèi)并到達(dá)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(yīng)用。 當(dāng)鄰近層瓦

3、斯涌出量大于 30m3/分鐘的時(shí)候，采用該方法的抽放率可達(dá)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(yàn)和推廣煤層氣地面回收技術(shù)， 到目前為止已取得長足的進(jìn)展， 但大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)仍未取得突破性進(jìn)展。最近幾年，隨著國家對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的重視， 加大了對(duì)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(dá)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(gè)，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?xì)饫眯问?。近年來，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，政府放開天然氣價(jià)格，煤層氣作為一種能源得到更多的認(rèn)可。因此，利用煤層氣發(fā)電，用作工業(yè)燃?xì)獾软?xiàng)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(xiàng)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(shí)也是實(shí)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?xì)獍l(fā)電機(jī)組主要有兩類：燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)具有小型、輕便、熱效率高（可達(dá) 40%）和對(duì)煤層氣濃度變化適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于小型電廠。燃?xì)廨啓C(jī)具有功率大的特點(diǎn)，單機(jī)功率可達(dá) 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(xiàng)目主要有：晉煤集團(tuán)120MW 煤層氣發(fā)電項(xiàng)目， 淮南礦業(yè)集團(tuán)瓦斯綜合利用項(xiàng)目，松藻煤電公司煤層氣 20MW 發(fā)電項(xiàng)目，貴州水城煤層氣發(fā)電項(xiàng)

6、目。由于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率較高， 這些項(xiàng)目均采用國外或國內(nèi)生產(chǎn)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，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(xué)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(diǎn)。3目前，國內(nèi)的煤層氣民用的主要項(xiàng)目有：撫順礦區(qū)供沈陽煤層氣項(xiàng)目，陽泉煤層氣城市燃?xì)忭?xiàng)目，阜新礦區(qū)供阜新市煤層氣項(xiàng)目，鐵煤集團(tuán)供調(diào)兵山市煤層氣項(xiàng)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(jì)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(xiàng)目有：鐵法煤層氣供法庫縣陶瓷城項(xiàng)目，陽泉煤層氣氧化鋁焙燒項(xiàng)目。4. 中國煤層氣減排潛力2004 年，中國煤炭產(chǎn)量達(dá)19.56 億噸，井下煤層氣抽采量僅18億 m3。預(yù)計(jì) 2005 年煤炭產(chǎn)量將超過21 億噸。實(shí)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(dāng)于排放 1.83 億噸 CO2。而且其中約 91%是通過礦井通風(fēng)瓦斯直接排入大氣當(dāng)中（見圖2），濃度低于 1%，利用相當(dāng)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(fēng)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(gè)特點(diǎn)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(yàn)， 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(shù)和裝備，抽采率將可以達(dá)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(qiáng)安全監(jiān)察管理力度，制訂了“先抽后采，監(jiān)測(cè)監(jiān)控，以風(fēng)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(duì)原有的抽放系統(tǒng)進(jìn)行改造。預(yù)計(jì)今后幾年我國井下煤層氣抽采量將會(huì)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(dá)0.235 億噸CO2e。5另外，我國各大礦區(qū)以及研究機(jī)構(gòu)正積極開展利用煤礦通風(fēng)瓦斯的項(xiàng)目，現(xiàn)在我國每年通過通風(fēng)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