1. 中国煤层气储量
煤层气是与煤炭共伴生的一种非常规天然气,与常规天然气资源量相当。煤层气是一种洁净能源,开发利用煤层气可以增加能源供应,改善煤矿安全和减少温室气体排放。
中国是世界上主要煤炭生产大国之一,也是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,煤炭资源总量(包括探明储量和远景资源量)5万亿吨左右,居世界前列。同时我国还拥有丰富的煤层气资源,在埋深300~2000m以内的煤层气资源量达30~35万亿m3。它们分布在不同的含煤盆地、不同的成煤时代、不同的储层类型之中,其埋藏深度、勘探程度等相差也很大,为成功开采造成一定困难。据统计,我国国有重点煤矿中高瓦斯和瓦斯突出矿井占48%。
2. 中国煤层气抽采技术现状
我国煤层气抽采技术包括井下抽采和地面开发。井下抽采技术已应用于许多矿区,是现在和近期煤矿区煤层气开发的主要技术。地面开发技术主要包括地面标准井和地面采空区井抽采技术。
我国煤矿区煤层气的井下抽采起步较早,目前各种抽采技术已十分成熟,基本上处于世界领先水平,并已形成完整的井下抽采技术体系,适合各种地质条件的煤层气抽采。常用的井下抽采技术包括本煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽采和综合抽采法。
其中邻近层抽采利用工作面回风副巷布置钻场,钻场打在工作回采面所形成的裂隙带内并到达邻近层。邻近层卸压煤层气抽采法在全国得到了最广泛的应用。当邻近层瓦斯涌出量大于30m3/分钟的时候,采用该方法的抽放率可达到85%以上。
煤层气的地面开发有两种途径:一种是抽采未开采煤层中的煤层气,另一种是抽采生产矿区内煤层气。我国自90年代开始试验和推广煤层气地面回收技术,到目前为止已取得长足的进展,但大规模商业化开发仍未取得突破性进展。
最近几年,随着国家对煤矿安全生产的重视,加大了对煤层气抽采系统的投入,煤层气抽采量迅速增加,2003年全国煤层气抽采量达到15.21亿m3。
3. 中国煤矿区煤层气(CMM)的开发利用现状
我国煤层气利用始于70年代末,到目前为止,共建成煤层气利用工程100多个,全部在煤矿区,而且多是以提高煤矿区居民生活水平为主的居民燃气利用形式。近年来,随着环保意识的增强,政府放开天然气价格,煤层气作为一种能源得到更多的认可。因此,利用煤层气发电,用作工业燃气等项目得到大量开发。
3.1 煤层气发电
煤层气发电是一项多效益型煤层气利用形式。它将煤层气变为电能,可以方便地输送,同时也是实现温室气体减排的最有效手段之一。
近年来,我国煤层气发电发展迅速。煤层气电厂燃气发电机组主要有两类:燃气轮机和燃气发动机。燃气发动机具有小型、轻便、热效率高(可达40%)和对煤层气浓度变化适应性强等优点,适用于小型电厂。燃气轮机具有功率大的特点,单机功率可达50MW和100MW,但发电效率一般在30%左右,一般适用于大型煤层气电厂。
目前,国内的煤层气利用发电项目主要有:晋煤集团120MW煤层气发电项目,淮南矿业集团瓦斯综合利用项目,松藻煤电公司煤层气20MW发电项目,贵州水城煤层气发电项目。
由于燃气发动机的热效率较高,这些项目均采用国外或国内生产的燃气发动机,以提高井下抽采煤层气的发电利用效率和综合利用率。
3.2 煤层气民用
目前,我国煤层气利用主要以民用为主,煤层气民用量占总利用量的70%以上。井下抽采的煤层气中CH4浓度平均为30~50%,可直接供给矿区居民用户以及食堂、医院和学校等用户。但由于矿区居民较少,因此大规模民用必须以城市为落脚点。
目前,国内的煤层气民用的主要项目有:抚顺矿区供沈阳煤层气项目,阳泉煤层气城市燃气项目,阜新矿区供阜新市煤层气项目,铁煤集团供调兵山市煤层气项目。
3.3 煤层气的工业利用
煤层气的工业利用主要是用作工业燃料和生产化工产品。早期主要是用于生产碳黑和甲醛,但经济性较差。目前的煤层气工业利用主要是作为工业燃料代替工业煤气、天然气、液化石油气或燃煤。
目前,国内的煤层气工业利用项目有:铁法煤层气供法库县陶瓷城项目,阳泉煤层气氧化铝焙烧项目。
4. 中国煤层气减排潜力
2004年,中国煤炭产量达19.56亿吨,井下煤层气抽采量仅18亿m3。预计2005年煤炭产量将超过21亿吨。实际上,每年煤矿开采过程中排放的煤矿煤层气将超过170亿立方米(CH4纯量),相当于排放1.83亿吨CO2。而且其中约91%是通过矿井通风瓦斯直接排入大气当中(见图2),浓度低于1%,利用相当困难。
我国煤层气排放的另一个特点是抽采煤矿区煤层气中的利用率较低,仅占抽采总量的65%左右。这是由于我国煤矿区煤层气的抽采大多数是煤矿生产的辅助手段,以保证井下安全生产为目的。目前在装备井下瓦斯抽放系统的煤矿中,井下煤层气的抽采率仅23%左右。根据目前各矿区的经验,只要抽采的煤层气能够得到充分利用,以用促抽,仅以目前我国现有<
煤层气是与煤炭共伴生的一种非常规天然气,与常规天然气资源量相当。煤层气是一种洁净能源,开发利用煤层气可以增加能源供应,改善煤矿安全和减少温室气体排放。
中国是世界上主要煤炭生产大国之一,也是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,煤炭资源总量(包括探明储量和远景资源量)5万亿吨左右,居世界前列。同时我国还拥有丰富的煤层气资源,在埋深300~2000m以内的煤层气资源量达30~35万亿m3。它们分布在不同的含煤盆地、不同的成煤时代、不同的储层类型之中,其埋藏深度、勘探程度等相差也很大,为成功开采造成一定困难。据统计,我国国有重点煤矿中高瓦斯和瓦斯突出矿井占48%。
2. 中国煤层气抽采技术现状
我国煤层气抽采技术包括井下抽采和地面开发。井下抽采技术已应用于许多矿区,是现在和近期煤矿区煤层气开发的主要技术。地面开发技术主要包括地面标准井和地面采空区井抽采技术。
我国煤矿区煤层气的井下抽采起步较早,目前各种抽采技术已十分成熟,基本上处于世界领先水平,并已形成完整的井下抽采技术体系,适合各种地质条件的煤层气抽采。常用的井下抽采技术包括本煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽采和综合抽采法。
其中邻近层抽采利用工作面回风副巷布置钻场,钻场打在工作回采面所形成的裂隙带内并到达邻近层。邻近层卸压煤层气抽采法在全国得到了最广泛的应用。当邻近层瓦斯涌出量大于30m3/分钟的时候,采用该方法的抽放率可达到85%以上。
煤层气的地面开发有两种途径:一种是抽采未开采煤层中的煤层气,另一种是抽采生产矿区内煤层气。我国自90年代开始试验和推广煤层气地面回收技术,到目前为止已取得长足的进展,但大规模商业化开发仍未取得突破性进展。
最近几年,随着国家对煤矿安全生产的重视,加大了对煤层气抽采系统的投入,煤层气抽采量迅速增加,2003年全国煤层气抽采量达到15.21亿m3。
3. 中国煤矿区煤层气(CMM)的开发利用现状
我国煤层气利用始于70年代末,到目前为止,共建成煤层气利用工程100多个,全部在煤矿区,而且多是以提高煤矿区居民生活水平为主的居民燃气利用形式。近年来,随着环保意识的增强,政府放开天然气价格,煤层气作为一种能源得到更多的认可。因此,利用煤层气发电,用作工业燃气等项目得到大量开发。
3.1 煤层气发电
煤层气发电是一项多效益型煤层气利用形式。它将煤层气变为电能,可以方便地输送,同时也是实现温室气体减排的最有效手段之一。
近年来,我国煤层气发电发展迅速。煤层气电厂燃气发电机组主要有两类:燃气轮机和燃气发动机。燃气发动机具有小型、轻便、热效率高(可达40%)和对煤层气浓度变化适应性强等优点,适用于小型电厂。燃气轮机具有功率大的特点,单机功率可达50MW和100MW,但发电效率一般在30%左右,一般适用于大型煤层气电厂。
目前,国内的煤层气利用发电项目主要有:晋煤集团120MW煤层气发电项目,淮南矿业集团瓦斯综合利用项目,松藻煤电公司煤层气20MW发电项目,贵州水城煤层气发电项目。
由于燃气发动机的热效率较高,这些项目均采用国外或国内生产的燃气发动机,以提高井下抽采煤层气的发电利用效率和综合利用率。
3.2 煤层气民用
目前,我国煤层气利用主要以民用为主,煤层气民用量占总利用量的70%以上。井下抽采的煤层气中CH4浓度平均为30~50%,可直接供给矿区居民用户以及食堂、医院和学校等用户。但由于矿区居民较少,因此大规模民用必须以城市为落脚点。
目前,国内的煤层气民用的主要项目有:抚顺矿区供沈阳煤层气项目,阳泉煤层气城市燃气项目,阜新矿区供阜新市煤层气项目,铁煤集团供调兵山市煤层气项目。
3.3 煤层气的工业利用
煤层气的工业利用主要是用作工业燃料和生产化工产品。早期主要是用于生产碳黑和甲醛,但经济性较差。目前的煤层气工业利用主要是作为工业燃料代替工业煤气、天然气、液化石油气或燃煤。
目前,国内的煤层气工业利用项目有:铁法煤层气供法库县陶瓷城项目,阳泉煤层气氧化铝焙烧项目。
4. 中国煤层气减排潜力
2004年,中国煤炭产量达19.56亿吨,井下煤层气抽采量仅18亿m3。预计2005年煤炭产量将超过21亿吨。实际上,每年煤矿开采过程中排放的煤矿煤层气将超过170亿立方米(CH4纯量),相当于排放1.83亿吨CO2。而且其中约91%是通过矿井通风瓦斯直接排入大气当中(见图2),浓度低于1%,利用相当困难。
我国煤层气排放的另一个特点是抽采煤矿区煤层气中的利用率较低,仅占抽采总量的65%左右。这是由于我国煤矿区煤层气的抽采大多数是煤矿生产的辅助手段,以保证井下安全生产为目的。目前在装备井下瓦斯抽放系统的煤矿中,井下煤层气的抽采率仅23%左右。根据目前各矿区的经验,只要抽采的煤层气能够得到充分利用,以用促抽,仅以目前我国现有<