中国煤层气利用现状浅析

忌第１１６期中国煤层气利用现状浅析钱小武，袁梅，刘源俊，丁勇，陈文宝（贵州大学矿业学院，贵州贵阳５５０００３）摘要：煤层气资源是一种宝贵的自然资源，中国的煤层气储昔丰富，利用发展前景巨大，而且加大煤层气开发利用可以较好地改善煤矿的安全条件，保护环境。由于我国煤层气资源利用率和利用水平低，急需加强对煤层气的开发利用研究。通过对我国煤层气利用现状的分析，文章总结我国煤层气利用方面存在的问题，论述了其发展前景，提出了煤层气利用的建议，对国内煤层气利用的发展具有一定的指导意义。关键词：煤层气；利用；发展中图分类号：ＴＤ８４５文献标识码：Ａ文章编号：１００５－２７９８（２００９）０６－０００４－０３ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｕｒｒｅｎｔＳｉｔｕａｔｉｏｎｏｆＣｏａｌ・—－ｂｅｄＧａｓＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａＱＩＡＮＸｉａｏ－ｗｕ，ＹＵＡＮＭｅｉ，ＬＩＵＹｕａｎ－ｊｕｎ，ＤＩＮＧＹｏｎｇ，ＣＨＥＮＷｅｎ－ｂａｏ（Ｍ／ｎｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓｉｓｖａｌｕａｂｌｅｎａｔｕｒａｌｒｏｓｏｕｌ屯ｅ。ｗｈｉｃｈｉｓｒｉｃｈｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙａｎｄｈａｓｇｒｅａｔｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓｈａｓａｇｏｏｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｍｉｎｅｓａｆｅｔｙａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｌｅｖｅｌｏｆｃｈｉｎａ§ｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｒｅ８０ｌｏｗｔｈａｔｗｅｕｒｇｅｎｔｌｙｎｅｅｄｔｏ８ｔＩ．ｅｎ群ｈｅｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌ—ｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｄｉ－ｔｉｏｎｏｆｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓＵＳｅ．ｔｈｅｐａｐｅｒｃｏｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓＵＳｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅＶｅｌ—ｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓａｎｄｂｒｉｎｇｓｕｐｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｓｕｐｐｌｉｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓＵＳｅ・Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ—ｂｅｄｇａｓ；ｕｓｅ；ｄｅｖｅｌｏｐ中国煤层气资源丰富，分布均衡，储量位居世界氧化碳的７倍。因此，研究煤层气的利用对于防止第三，但是我国煤层气资源利用率较低。尽管近几瓦斯爆炸，减少矿井灾害的产生，改善大气环境，寻年我国加大了煤层气的利用力度，２００７年１４．５亿求新能源的开发都具有重要意义。ｍ３的煤层气利用量是２０００年利用量的近３倍。自２０００年以后，我国煤层气的利用率几乎逐年下降。１煤层气的利用现状２０００年，我国煤层气的利用率为５７％，到２００７年已煤层气是一种宝贵的洁净优质的自然资源，对降至不足３１％。煤层气利用情况不容乐观，加大加其进行利用既能减少能源浪费和环境污染，也能优快煤层气的发展利用是我们现在急需解决的问题。化我国能源利用结构。变压吸附煤层气提纯技术，煤层气俗称瓦斯，是在成煤作用时期生成的，主低浓度瓦斯发电技术的技术突破，为煤层气的开发要成分是甲烷，当煤层赋存深度大于瓦斯风化带深利用提供了更广阔的发展前景。以瓦斯发电为例，度时，其含量在８０％以上…。甲烷是无色、无味、无截至２００８年４月底，全国瓦斯发电机组已有ｌ１０４嗅、可以燃烧或爆炸的气体，其扩散速度是空气的台，总装机容量达７ｌ万ｋＷ，比２００５年底分别增加１．３４倍，密度为０．７１６ｋｇ／ｍ３，为空气密度的０．５５４了５１３台、４ｌ万ｋＷ，增长８７％和１３７％。倍。甲烷还是一种洁净优质的宝贵能源，作为燃料１．１煤层气发电和原料都得到了广泛的应用。甲烷温室效应大约是煤层气俗称瓦斯，瓦斯具有燃烧和爆炸的性质，二氧化碳的２０倍，它对大气臭氧层的破坏能力是二瓦斯发电是煤矿利用瓦斯最便捷的方法。瓦斯发电收稿日期：２００９－０３－０４基金资助：贵州省科学技术基金（黔科合Ｊ字［２００８］２０１０）；教育部春晖计划（Ｚ２００７一ｌ一５２０１２）；贵州大学大学生创新性实验计划项目资助作者简介：钱小武（１９８７一），男，安徽太和人，在读本科生。４万方数据２００９年６月钱小武等：中国煤层气利用现状浅析第１８卷第６期对瓦斯浓度的要求越来越低，胜利油田胜利动力机械集团有限公司研发的“煤矿瓦斯细水雾输送系统及瓦斯发电机组”解决了低浓度瓦斯长距离地面安全输送问题，使６％～２５％低浓度瓦斯的利用成为可能，为低浓度瓦斯稳定作为发动机燃料进行发电提供了保障，改变瓦斯浓度必须在３０％以上才能发电的历史。低浓度瓦斯发电不仅具有高浓度瓦斯发电的技术特征，还可以保证瓦斯浓度在５％一６％时通过爆炸做功进行发电，也确保处于爆炸范围瓦斯输送气体的安全旧Ｊ。矿井污风是煤矿瓦斯最难利用的部分，主要困难为流量大、浓度低（甲烷浓度在０．６％以下），现在还没有经济有效的技术，但是已经向这个方向进行研究。１．２煤层气化工利用煤层气提纯技术的发展刺激了其在化工方向的发展，高纯度的煤层气可以作为化工产品的原料，煤层气可用于生产氨及化肥、甲醇及其加工产品、乙烯及其衍生产品、乙炔及炔属精细化学品、合成气（ＣＯ＋Ｈ，）及其羰基合成产品等大宗化工产品以及生产甲烷氯化物、二硫化碳、氢氰酸、硝基烷烃、氦气等化工产品∞Ｊ。由于现在原油、煤炭价格上涨，化工企业的生产成本提高，煤层气可以在一定程度上填补原料短缺的问题。在煤层气生产化工产品的技术上也发展迅速，新技术、新理论不断提出，如甲烷在固体酸催化剂表面发生异裂而生成甲基正碳离子，提出一种指导稳定Ｃ—Ｈ键无氧活化研究的新理论，以甲烷为原料制作燃料电池、汽车燃料等。１．３煤层气液化煤层气液化可以使煤层气的体积缩小６００倍，甲烷浓度将从３５％～５０％提高到９９．８％，便于运输，降低了运输成本，使用ＬＮＧ（液化天然气）运输车运送，可以随气源和用户的改变而改变运输路线，甚至可以作为现有的天然气管道调峰资源使用。在采煤的过程中抽排的含氧煤层气压力低，甲烷含量低，但其爆炸浓度在５％一１６％，氧气是危险的助燃剂，在含氧煤层气的加工和运输过程中会引起爆炸，含氧煤层气液化技术可以有效减少瓦斯爆炸事故的发生。２制约煤层气开发利用的原因１）部分地区地质构造复杂，围岩透气性差，煤层气藏的渗透率低、吸附强、开采浅层煤层气的原始压力不高，解吸速度慢，使煤层气解吸及在煤层中的运移十分困难，打钻时容易顶钻、卡钻，抽放效率低，煤层赋存的瓦斯不易抽采，从而影响其利用。同时，煤层气抽采量不稳定，煤层气抽采量不稳定致使万方数据矿区储备气源不稳定，会造成系统设备运转失调，也在一定程度上影响了煤层气的利用。２）瓦斯抽放技术不能适应煤层气抽采利用的要求，通过调查发现，国有煤矿抽放工艺普遍存在抽放钻孔打钻不到位，钻孑Ｌ易塌孔等现象，加之煤层透气性低，抽放效果很难确保。而且，受地质勘查滞后和前期勘探所需巨额资金严重不足等因素影响，煤层气开发目前主要以井下抽采方式为主，地面抽采方式为辅，抽采的煤层气也主要用作民用燃气和发电，深加工基本上还是空白。３）私营煤矿缺乏资金、技术等方面的扶持。私营煤矿业主普遍对煤层气的利用价值认识不足，加之缺乏技术援助和资金扶持，对初期投入巨大、资金回收期较长的煤层气利用项目望而怯步。此外，私营煤矿的安全投入不够，管理不到位等实际情况也使得煤层气利用在现阶段无法实施。４）对煤层气开发价值认识不足，还没有从根本上意识到煤层气是一种可利用的资源，再则是缺乏实现盈利的示范项目。由于投资过大，私营企业很少利用瓦斯，直接排空，造成煤层气资源的浪费。５）政府对瓦斯利用的要求不断增加，但给与的技术和资金支持较小，特别是私营煤矿根本无瓦斯利用的意识，有时也存在“心有余而力不足”，政府对于这类企业的帮助基本为零，但是他们又在煤层气排空中占较大比例。３中国煤层气发展前景中国煤层气地质资源总量预计达３６万多亿ｍ３，相当于国内目前常规天然气的地质资源量。在２００７中国国际矿业大会中国煤层气开发与利用论坛上，专家一致认为中国煤层气开发与利用将进入快速发展期，预计２００８年中国煤层气利用将出现大幅增长‘４｜。煤层气发展前景日益明朗，产业化开发利用不断推进，从煤层气的勘探、开采、运输、利用建立一系列的产业发展规划。对于煤层气的开发利用一直都是开发投资大、回收期长、初期产量低、生产成本高，所以在煤层气的投入方面政府应给予一定的资金扶持或相应数目的政策性贷款，减免税收，为煤层气利用的启动创造好的开端，使企业有能力开发并获取利润。同时，我们还可以使采煤和采气相结合，在设备和土建投入上找到结合点，节省开采投资费用。煤层气虽然具有一定的危害性，但是它是一种洁净的能源气体。它的利用不仅能解决现在能源需求的不断增长，缓解能源生产的压力，而且还能改善能源结构，提高其在能源消费构成中的比重。煤层５２００９年６月钱小武等：中国煤层气利用现状浅析弟１８卷弟６期气的抽采可以有效减少井下煤层瓦斯含量，为煤矿的安全生产创造条件，减少瓦斯事故的发生，煤层气利用产生的经济效益也可以减少补偿煤矿企业的安全投入，促进安全现状的发展。煤层气利用更可以减少这种温室气体的排放，在全球气温变暖的情况下具有保护环境的重要意义。国家对煤层气利用的政策不断改变，重视程度不断增加。２００６年６月国务院印发了《关于加快煤层气抽采利用的若干意见》，２００７年４月国土资源部印发了《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘察开采管理的通知》，２００７年１０月，商务部、国家发改委、国土资源部联合印发了《关于进一步扩大煤层气开采对外合作有关事项的通知》。而且“攻克煤层气开发利用关键技术，提高煤层气利用技术的研发能力”已列入科技部“十一五”社会发展科技工作重点”Ｊ。２００７年５月《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》及《建设部关于落实（国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知）的实施方案》也涉及煤炭行业的节能减排的工作，煤层气利用为煤矿企业的节能减排的工作提供了方向。煤层气利用技术也有所突破。现在已经从过去的矿井本身把煤层气当作燃料使用向瓦斯发电、化工原料和汽车动力燃料等方向发展。煤层气经过加压提纯，利用更加广泛。同时，随着瓦斯发电技术提高，对煤层气的瓦斯浓度要求越来越低，现在浓度为８％瓦斯即可用于发电。各采矿类院校和科研院所也在不断加深对煤层气的研究，争取在现有的基础上拓宽煤层气的利用范围。所以，从各个方面来说现在是煤层气开发利用的黄金时期，它受到了国家政策、技术和社会需要各方面的鼓励和刺激，中国煤层气的发展遇到了良好的机遇，煤层气利用的快速发展将会创造巨大的经济效益和社会效益。４加快煤层气开发利用的建议１）政府应加大宣传，进行政策性扶持，给予税收、资金和技术的支持，帮助企业进行瓦斯抽采利用，并对瓦斯利用的审批给予便利，不仅要在国有企业，也要在私营企业中建立瓦斯抽采利用的示范单位。通过这些优惠性政策，让企业改变瓦斯利用不是一种负担，而是企业创造经济利益的新渠道，增加企业进行瓦斯利用的信心，使瓦斯利用成为一项利国、利民、利企的工程。２）加大、加深煤层气技术研究，形成一项从抽采到利用的系统理论技术体系，而不是一种层面６万方数据的研究，做到产学研结合。加强研究原始应力条件和改变原始应力条件下矿井煤层气的赋存和涌出规律的研究，并在此基础上研究强化抽放技术，提高矿井煤层气的抽放浓度和抽放量，注重对低浓度瓦斯利用的研究。加深对煤层气的液化，煤层气深加工的利用研究，结合当地实际情况，进行瓦斯利用。３）对煤层气资源利用进行长远科学规划，坚持煤层气从中央到地方统筹规划、协调发展，加大资源勘探、重点突破与规模开发相结合，由浅至深、由易到难、滚动发展；地面开发与井下抽放并举，建立“先采气后采煤”的矿产资源综合开发新模式；坚持能源结构优化战略，建立“煤层气化工”、“瓦斯发电”等为主导的多元化煤层气开发利用市场；坚持对外合作与自营联合发展的方针，发挥对外合作开发主渠道作用，坚持自营突破旧Ｊ。从实处落实这一政策的实施，最大限度地对煤层气进行利用。４）加大专业人才培养，建立煤层气资源利用要求技术人员拥有地质、采矿、通风、机械和化工等各方面的知识，扩大对这类复合型人才的培养，才能满足当前人们对煤层气研究利用的需要。科研院所应根据社会需要建立相应的攻关技术小组，积极推动煤层气抽采利用技术的发展。５）加大国际间的交流合作。美国、加拿大、澳大利亚和俄罗斯等国煤层气利用技术发展较快，在开采利用方面积累了相当多的经验。我们可以从他营和开采技术方面学习，结合我们实际情况，提高我国的煤层气利用的水平。参考文献：［１］马丕梁，陈东科．煤矿瓦斯灾害防治技术手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００７．［２］赵明军，李秋林．瓦斯发电技术在大湾煤矿的应用［Ｊ］．矿业安全与环保，２００７，３４（增刊）：５３—５５．［３］冯孝庭．天然气——宝贵的财富［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４．［４］王文．我国煤层气利用现状［Ｊ］．煤炭加工与综合利用，２００８（２）：５３．［５］姜光杰．加快煤层气产业发展的多层面思考［Ｊ］．中国煤层气，２００８，５（２）：３—５．［６］刘洪林，王红岩，宁宁，等．中国煤层气资源及中长期发展趋势预测［Ｊ］．中国能源，２００５，２７（７）：２ｌ一２６．［责任编辑：张雪松］研究的科研队伍。煤层气利用是一门综合学科，它们的煤层气宏观调控政策、煤层气利用的商业化运