煤層氣利用前景

王葉軍

摘要:煤層氣俗稱“瓦斯”,是煤礦的伴生氣體。準(zhǔn)確地講,所謂煤層氣是一種附存于煤層的烴類氣體,主要成份為高純度甲烷(化學(xué)式CH4),具有易燃易爆的特征,其常溫下的低發(fā)熱值為34.3-37.1MJ/Nm2,其熱值與天然氣相當(dāng),是一種高效、潔凈的氣體,可用于發(fā)電燃料、工業(yè)燃料、車用燃料、化工原料和居民生活燃料的清潔能源。

關(guān)鍵詞:煤層氣;開(kāi)發(fā);天然氣

1 我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

我國(guó)煤層氣資源豐富,最新探明總儲(chǔ)量是36.7萬(wàn)億立方米,比六年前增加了5萬(wàn)億立方米,是僅次于俄羅斯、加拿大的世界第三大煤層氣儲(chǔ)藏國(guó)。資源條件決定了煤層氣在中國(guó)可以成為獨(dú)立的產(chǎn)業(yè),成為天然氣工業(yè)的重要補(bǔ)充。

我國(guó)目前煤層氣開(kāi)發(fā)水平較低。據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前煤礦抽采瓦斯僅23億立方米,利用10億多立方米,開(kāi)發(fā)程度遠(yuǎn)不及美國(guó)、加拿大、澳大利亞等煤層氣產(chǎn)業(yè)已成功實(shí)行了商業(yè)化運(yùn)作的國(guó)家。美國(guó)雖然80年代才真正大規(guī)模開(kāi)發(fā)煤層氣,但目前開(kāi)發(fā)利用已超500億立方米,已占到天然氣總量的1/10。

由于煤層氣探明儲(chǔ)量多,而且已經(jīng)形成了較為成熟的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)和地質(zhì)理論,國(guó)家已把煤層氣開(kāi)發(fā)利用列入“十一五”規(guī)劃。計(jì)劃到2010年,我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)利用將實(shí)現(xiàn)4個(gè)目標(biāo):全國(guó)煤層氣產(chǎn)量達(dá)100億立方米;利用量達(dá)80億立方米;新增煤層氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量3000億立方米;逐步建立煤層氣開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)體系。溫家寶總理明確指出:“開(kāi)發(fā)和利用煤層氣既可治理瓦斯,又可利用能源,一舉兩得,應(yīng)該加大科研、勘探、開(kāi)發(fā)的力度。”

我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)已開(kāi)始跳躍式發(fā)展。2005年的鉆井?dāng)?shù)超過(guò)以前歷年的總和。到2005年底,全國(guó)投入煤層氣勘探資金已達(dá)24億元,鉆井607口,有四個(gè)區(qū)域開(kāi)始規(guī)模利用。特別是《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的意見(jiàn)》和《全國(guó)煤層氣(煤礦瓦斯)開(kāi)發(fā)利用“十一五”規(guī)劃》的出臺(tái),更為我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展燒足了底火。我國(guó)將建設(shè)九條煤層氣輸氣管道,全長(zhǎng)1390千米。這預(yù)示著我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)將要迅猛崛起。我國(guó)的煤層氣資源不僅在總量上占有一定的優(yōu)勢(shì),而且在區(qū)域分布、埋藏深度等方面也有利于規(guī)劃開(kāi)發(fā)。煤層氣資源在我國(guó)境內(nèi)分布廣泛,基本可以劃分為中部、西部和東部三大資源區(qū)。其中中部地區(qū)約占資源量的64%。西部地區(qū)的沁水盆地和鄂爾多斯盆地資源量最大,超過(guò)10萬(wàn)億立方米,為集中開(kāi)發(fā)提供了資源條件。

2 市場(chǎng)需求大

煤層氣可以與天然氣同輸同用,為煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了巨大空間。據(jù)預(yù)測(cè),2010年我國(guó)天然氣需求量將超過(guò)1000億立方米,市場(chǎng)供應(yīng)缺口較大。環(huán)渤海地區(qū)、東南沿海地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲地區(qū)、中部地區(qū)及東北地區(qū)的天然氣市場(chǎng)需求均超過(guò)120億立方米/年,是我國(guó)天然氣消費(fèi)的重點(diǎn)地區(qū)。中部地區(qū)及長(zhǎng)江三角洲地區(qū),是未來(lái)煤層氣的主要消費(fèi)市場(chǎng)?！笆晃濉逼陂g,煤層氣的首選市場(chǎng)主要在山西、北京、天津、河南、河北等省市。在滿足中部地區(qū)煤層氣資源需求的前提下,富余的煤層氣還可并入西氣東輸管網(wǎng),輸往長(zhǎng)江三角洲地區(qū)。

井下煤礦瓦斯利用市場(chǎng)潛力也很大。我國(guó)煤礦大多分布在偏遠(yuǎn)地區(qū),廣泛采用煤礦瓦斯作為居民生活燃料、發(fā)電和工業(yè)鍋爐燃料,對(duì)保障礦區(qū)和周邊地區(qū)的能源供給,改善消費(fèi)結(jié)構(gòu)具有重要意義。

3 煤層氣的勘查

煤層氣勘查以山西、陜西、新疆、內(nèi)蒙古等省(區(qū))為重點(diǎn),以山西沁南、三交,陜西韓城,新疆昌吉、大井,內(nèi)蒙古二連盆地等煤層氣勘探項(xiàng)目為依托,到2010年,累計(jì)新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量3000億立方米。

4 地面煤層氣開(kāi)發(fā)

“十一五”期間,煤層氣開(kāi)發(fā)以現(xiàn)有探明儲(chǔ)量為基礎(chǔ),以市場(chǎng)為導(dǎo)向,以技術(shù)進(jìn)步為手段,加大投入,重點(diǎn)突破,實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。2010年,全國(guó)建成煤層氣生產(chǎn)能力70億立方米,產(chǎn)量達(dá)到50億立方米。“十一五”期間,

地面煤層氣開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是建設(shè)沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣兩大煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地。

5 煤層氣開(kāi)發(fā)利用的途徑

目前,天然氣輸送到終端用戶有三種方法:管網(wǎng)、壓縮天然氣(CNG),液化天然氣(LNG)。針對(duì)我國(guó)目前煤層氣偏、散、小的特點(diǎn),使得煤層氣不能達(dá)到大規(guī)模開(kāi)發(fā)應(yīng)用,若建設(shè)長(zhǎng)輸管網(wǎng)則投資巨大。含氧煤層氣本身無(wú)法處理為CNG汽車運(yùn)輸,所以經(jīng)過(guò)近些年的市場(chǎng)調(diào)研和經(jīng)驗(yàn)分析,對(duì)于中小型規(guī)模的煤層氣有效利用途徑就是將其液化、儲(chǔ)存、槽車運(yùn)輸。另外,煤層氣液化還具有以下優(yōu)點(diǎn):煤層氣液化后便于進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)輸;儲(chǔ)存效率高(與天然氣體積比為1:625),儲(chǔ)存壓力低,占地少、投資省;有利于城市負(fù)荷的調(diào)峰;LNG作為車用燃料與汽油相比,具有辛烷值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染少、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)、降低運(yùn)輸成本等優(yōu)點(diǎn);即使與壓縮天然氣(CNG)汽車相比,也具有儲(chǔ)存效率高、加一次氣續(xù)行程遠(yuǎn),車裝鋼瓶壓力小、重量輕、數(shù)量小;建站不受供氣

管網(wǎng)的限制等優(yōu)越之處; LNG具有低溫、輕質(zhì)、易蒸發(fā)的特性,可減少被人竊取或變賣造成損失。

6 開(kāi)發(fā)煤層氣的重要意義

開(kāi)發(fā)利用煤層氣可以改善煤礦安全生產(chǎn),提高經(jīng)濟(jì)效益在煤炭開(kāi)采過(guò)程產(chǎn)生的煤層氣俗稱“瓦斯”。煤礦瓦斯事故是煤礦安全生產(chǎn)的最大威脅之一。我國(guó)國(guó)有煤礦高瓦斯和瓦斯突出礦井占總礦井?dāng)?shù)的46%,瓦斯事故頻繁,每年因瓦斯災(zāi)害造成的死亡人數(shù)達(dá)2000人以上。僅根據(jù)最近15年的統(tǒng)計(jì),因瓦斯事故而死亡的人數(shù)約占煤炭行業(yè)工傷事故死亡人數(shù)的30～40%,占重大事故的70～80%,直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)500億元。瓦斯事故造成的人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失,在社會(huì)上形成很大負(fù)面影響。采煤之前先采出煤層氣,有利于從根本上防止煤礦瓦斯事故,改善煤礦的安全生產(chǎn)條件,同時(shí)還能減少礦井建設(shè)費(fèi)用(巷道建設(shè)和通風(fēng)費(fèi)用減少1/4左右),從而提高煤礦的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益,改善煤礦的社會(huì)形象。

開(kāi)發(fā)利用煤層氣可以在一定程度上改善我國(guó)的能源結(jié)構(gòu),增加潔凈的氣體能源,氣體能源作為人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的三大支柱之一,將在世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略中具有舉足輕重的作用。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)能源的需求也越來(lái)越大,特別隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,國(guó)內(nèi)油、氣供需缺口急劇增大。開(kāi)發(fā)和利用煤層氣可以現(xiàn)實(shí)、有效地彌補(bǔ)我國(guó)常規(guī)天然氣在地域分布和供給量上的不足。有些資深專家早就提出21世紀(jì)是煤層氣大發(fā)展的時(shí)代,煤層氣是我國(guó)常規(guī)天然氣最現(xiàn)實(shí)可靠的替代能源。

開(kāi)發(fā)利用煤層氣可以有效減排溫室氣體,改善大氣環(huán)境煤層氣(甲烷)又是一種溫室氣體,其溫室效應(yīng)是CO2的20～24倍。甲烷的溫室效應(yīng)在全球氣候變暖中的份額為15%,僅次于CO2。我國(guó)是煤炭生產(chǎn)大國(guó),只要采煤就會(huì)向大氣中排放煤層氣。1994年,據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年因采煤向大氣排放的甲烷氣體達(dá)190億m3,居世界第一,約占我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中甲烷排放量的三分之一,占世界采煤排放甲烷總量的三分之一,已引起國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。由于近年來(lái)煤炭產(chǎn)量劇增,這一問(wèn)題更加突出。因此開(kāi)發(fā)和利用煤層氣不僅可以避免因采煤造成的煤層氣這種不可再生資源的浪費(fèi),還在減少溫室氣體排放、改善大氣環(huán)境方面具有非常重要的意義。

開(kāi)發(fā)利用煤層氣也將拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。任何一個(gè)新產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展都與其他行業(yè)密切相關(guān),開(kāi)發(fā)利用煤層氣也將為拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)起到推動(dòng)作用。煤層氣產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,建設(shè)一個(gè)煤層氣生產(chǎn)基地將帶動(dòng)運(yùn)輸、鋼鐵、水泥、化工、電力、生活服務(wù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,增加就業(yè)機(jī)會(huì),促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

煤層氣的開(kāi)發(fā)和利用不僅可以緩解我國(guó)優(yōu)質(zhì)能源供需矛盾,一定程度上改善能源結(jié)構(gòu)的需要,也可以從根本上保障煤礦安全生產(chǎn)和改善全球大氣環(huán)境。同時(shí),煤層氣產(chǎn)業(yè)還將成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。開(kāi)發(fā)利用煤層氣在我國(guó)具有特殊的緊迫性和重要性,因?yàn)槲覈?guó)是世界采煤大國(guó),煤層氣如不及時(shí)開(kāi)發(fā)利用,將伴隨著采煤過(guò)程繼續(xù)大量排入大氣,既浪費(fèi)了寶貴資源又造成溫室效應(yīng)。一言以蔽之,開(kāi)發(fā)利用煤層氣有百利而無(wú)一害,功在當(dāng)代,利在千秋。