淺談煤礦低濃度瓦斯脫氧提濃生產(chǎn)CNG/LNG工藝

傅 強(qiáng)

（淮浙煤電公司顧北煤礦，安徽 鳳臺(tái) 232000）

煤礦低濃度瓦斯脫氧提濃生產(chǎn)CNG或LNG工藝主要利用專(zhuān)用吸附劑DKT-612（脫氧）、DKT-611（脫氮）以及一整套工藝安全保障裝置，提純工藝已在山西省昔陽(yáng)縣寺家莊成功應(yīng)用。

一、提純工藝的安全保障

工藝裝置和吸附劑安全保障:整個(gè)工藝存在安全隱患的裝置主要有吸附塔、輸送管道、緩沖罐以及壓縮機(jī)。對(duì)于吸附塔的安全保障，采用具有靜電良導(dǎo)體、導(dǎo)熱性的無(wú)塵化專(zhuān)用吸附劑，防止靜電的產(chǎn)生，并及時(shí)將塔內(nèi)可能意外因素產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移，使之能力完全低于甲烷的點(diǎn)火能，消除可燃?xì)怏w燃燒與爆炸三要素之一，從而防止并抑制爆炸發(fā)生，同時(shí)因?qū)Ｓ梦絼┛赊D(zhuǎn)移外部氣體局部燃爆所產(chǎn)生的熱量，使氣體燃爆鏈?zhǔn)絺鬟f中斷，起到隔爆的功能。對(duì)于輸送管道和緩沖罐的安全保障，采用了具有良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性的特殊多孔材料充滿管道和緩沖罐，并在管道上間隔一定距離加裝專(zhuān)用抑爆材料，在管道上還增加泄爆設(shè)施，利用此多重保險(xiǎn)保證該部分裝置的安全。對(duì)于壓縮機(jī)的安全保障，采用無(wú)摩擦生熱及金屬碰擊不產(chǎn)生火花的特殊專(zhuān)用壓縮機(jī)，并在工藝設(shè)計(jì)上使被壓縮煤層氣中的甲烷及氧氣濃度盡量遠(yuǎn)離其爆炸限范圍，從而使壓縮機(jī)工作于安全條件下。

二、提純工藝技術(shù)特點(diǎn)

本技術(shù)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)用吸附劑DKT-612、DKT-611以及一整套工藝安全保障措施，具有瓦斯甲烷濃度和流量波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)、甲烷收率高、能耗低、流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、投資低、經(jīng)濟(jì)效益好、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的特點(diǎn)，適合大規(guī)模工業(yè)化推廣應(yīng)用。目前該技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，在我國(guó)的大規(guī)模推廣應(yīng)用將有利于加快“氣化中國(guó)”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)煤炭城市的生態(tài)轉(zhuǎn)型。

三、提純工藝的前景

利用本技術(shù)建成工業(yè)裝置投產(chǎn)后的產(chǎn)品為CNG（壓縮天然氣）和LNG（液化天然氣），其對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)主要為城鎮(zhèn)居民燃?xì)?、交通運(yùn)輸燃料（公交車(chē)、出租車(chē)等）、工業(yè)燃料和化工原料等，完全符合國(guó)家能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化戰(zhàn)略要求。在城鎮(zhèn)居民燃?xì)馐袌?chǎng)方面，常規(guī)天然氣的供需矛盾突出，全國(guó)范圍內(nèi)冬季連年出現(xiàn)“氣荒現(xiàn)象”。在交通運(yùn)輸燃料市場(chǎng)方面，全國(guó)范圍內(nèi)主要城市已形成了一定規(guī)模的天然氣汽車(chē)用氣市場(chǎng)，但受限于CNG和LNG供給量嚴(yán)重不足，其規(guī)模仍很小，目前還僅是公交車(chē)和出租車(chē)在使用，而本技術(shù)提供的產(chǎn)品CNG/LNG將極大推動(dòng)清潔能源汽車(chē)市場(chǎng)的繁榮發(fā)展。在工業(yè)燃料和化工原料市場(chǎng)方面，我國(guó)工業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)極不合理，較多地區(qū)仍以傳統(tǒng)的煤炭消費(fèi)為主，在國(guó)家生態(tài)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略要求的強(qiáng)烈驅(qū)使下，對(duì)于天然氣這種安全可靠、綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的清潔能源需求量必將猛增。因此，本技術(shù)應(yīng)用生產(chǎn)的產(chǎn)品CNG/LNG具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。

四、提純工藝的效益分析

根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的煤層氣（煤礦瓦斯）開(kāi)發(fā)利用“十二五”規(guī)劃，2015年煤層氣（煤礦瓦斯）產(chǎn)量將達(dá)到300億m3。本效益分析的基礎(chǔ)是假設(shè)50%的煤礦瓦斯（150億m3）采用本技術(shù)加以回收利用，其中單套CNG裝置的規(guī)模以1500萬(wàn)Nm3/年計(jì)，總投資0.6億元，單套LNG裝置的規(guī)模以5萬(wàn)噸/年（折合純甲烷量7500萬(wàn)Nm3）計(jì)，總投資3.3億元，該投資以煤礦瓦斯氣中甲烷濃度為20vol%計(jì)。

1、社會(huì)效益：本技術(shù)通過(guò)利用我國(guó)豐富的煤礦低濃度瓦斯資源生產(chǎn)制得優(yōu)質(zhì)高效清潔的CNG和LNG產(chǎn)品，不但可從根本上預(yù)防和避免煤礦瓦斯事故，而且實(shí)現(xiàn)變廢為寶的雙重目的。將此技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的投資建設(shè)將極大帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)（包括生產(chǎn)、制造、技術(shù)服務(wù)業(yè)等）的發(fā)展，同時(shí)建成后將直接帶動(dòng)4萬(wàn)人以上的就業(yè)。另一方面，本技術(shù)為居民生產(chǎn)生活、交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)提供CNG和LNG產(chǎn)品，可極大緩解天然氣“氣荒”現(xiàn)象，而且減少我國(guó)天然氣進(jìn)口量，節(jié)約外匯369～382.5億元（以2012年1～11月管道氣進(jìn)口到岸均價(jià)2.46元/ m3和LNG到岸均價(jià)2.55元/m3計(jì)），150億的天然氣相當(dāng)于1350萬(wàn)噸油當(dāng)量（根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式：10億m3天然氣×0.9=100萬(wàn)噸油當(dāng)量），從而一定程度上降低我國(guó)石油對(duì)外依存度，同時(shí)利用該產(chǎn)品對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化起到重要推動(dòng)作用，必然將加快“氣化中國(guó)”的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)煤炭城市的生態(tài)轉(zhuǎn)型，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

2、經(jīng)濟(jì)效益：山西瑞陽(yáng)建成了世界上首套煤礦低濃度瓦斯提濃生產(chǎn)CNG工業(yè)裝置，對(duì)該裝置的實(shí)際成本核算結(jié)果表明，在原料氣甲烷濃度為25～35vol%的條件下，CNG生產(chǎn)成本為1.0元/Nm3，LNG生產(chǎn)成本預(yù)計(jì)約為1.5元/Nm3，若原料氣甲烷濃度為20vol%或10vol%的條件下，相應(yīng)的CNG和LNG生產(chǎn)成本增加0.2～0.4元/Nm3。以原料氣甲烷濃度20vol%為例，CNG平均出廠價(jià)格以2.5元/ Nm3計(jì)，LNG平均出廠價(jià)以3.5元/ Nm3計(jì)，則對(duì)于CNG可實(shí)現(xiàn)利稅1.5元/Nm3，LNG可實(shí)現(xiàn)利稅2.0元/Nm3。按有關(guān)政策利用150億m3煤礦低濃度瓦斯計(jì)算，提濃生產(chǎn)CNG或LNG產(chǎn)品可分別實(shí)現(xiàn)利稅225億元和300億元，經(jīng)濟(jì)效益好，贏利能力強(qiáng)，投資回收期短。

結(jié)語(yǔ)：煤礦低濃度瓦斯脫氧提純制CNG/LNG技術(shù)采用專(zhuān)用吸附劑DKT-612（脫氧）、DKT-611（脫氮）以及一整套工藝安全保障措施，利用我國(guó)豐富的低濃度煤礦瓦斯提濃生產(chǎn)CNG或LNG，可實(shí)現(xiàn)煤礦安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益的雙贏。如能利用本技術(shù)建成工業(yè)化裝置，將為居民生產(chǎn)生活、交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)高效清潔能源，緩解我國(guó)能源緊張，降低石油和天然氣對(duì)外依存度，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，促進(jìn)“氣化中國(guó)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)煤炭城市的生態(tài)轉(zhuǎn)型和發(fā)展。

[1]接銘訓(xùn).中國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題探討及相關(guān)建議[J].中國(guó)煤層氣.2007.1

[2]張?jiān)銎?煤礦低濃瓦斯提純技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析.中國(guó)煤層氣，2010.2

[3]楊陸武.中國(guó)煤層氣藏的特性及其開(kāi)發(fā)技術(shù)要求[J].天然氣工業(yè),2002.6