国内外煤层气的转化利用技术综述

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1、国内外煤层气的转化利用技术综述前言煤层气又称煤层甲烷(coalbedmethane)，是与煤伴生、共生的天然气资源，是一种潜在的储量巨大的洁净能源。煤层气开发利用具有重要的战略意义，它将改善我国的能源结构，促进我国以煤为主的能源体系逐步向对环境无害的可持续发展的模式转变，形成洁净能源新产业。同时，煤层气的地面开发预抽了赋存在煤层中的瓦斯，可有效降低或杜绝煤矿生产过程中的瓦斯灾害，改善煤矿安全生产条件，减少煤层气排放所导致的温室效应，保护全球大气环境。另外，煤层气可作为煤炭的接续能源，为资源枯竭型城市的经济转型提供能源保证。本文将简

2、要介绍国内外煤层气的转化利用技术。1.国内外煤层气开发利用现状1.1世界煤层气资源分布据国际能源机构(IEA)估计，全球陆上煤田埋深于2km的煤层气资源量约为26×1013m3，是常规天然气探明储量2倍多；全球可采煤层气储量已达13.78×1013m3。其中，俄罗斯、加拿大、中国、美国、澳大利亚等国煤层气储量均超过10×1012m3（见表1）。1.2国内外开发利用现状1.美国美国是世界上煤层气商业化开发最为成功、产量最高的国家。美国煤层气工业起步于20世纪70年代，大规模开发始于80年代。美国有完善的天然气管道系统，生产的煤层气大

3、部分进入天然气管网销售给燃气公司，矿井抽放的煤层气有的直接供给坑口发电厂，或与煤混合燃烧作为锅炉燃料。2.加拿大加拿大的煤层气开发起步比较晚，2000年以前由于市场价格、生产技术等原因，曾把煤层气列为无经济开采价值的资源，1987—2001年，加拿大仅有250口煤层气生产井。2000年以后，在加拿大政府的支持下，一些研究机构根据本国以低变质煤为主的特点，开展了一系列的技术研究工作，多分支水平井、连续油管压裂等技术取得了重大进展，降低了煤层气开采成本，使一些公司有了积极性，2003年Encana和MGV公司合作，钻了1015口煤层气

4、井，试采气5.1×108m3，2006年煤层气井超过7700口，产量55×108m3。3.澳大利亚煤层气的勘探始于1976年。20世纪末，充分吸收美国煤层气资源评价和勘探、测试方面的成功经验，针对本国煤层含气量高、含水饱和度变化大、原地应力高等地质特点，成功开发和应用水平井高压水射流改造技术，使鲍恩盆地煤层气勘探开发取得了重大突破。澳大利亚的一些矿井已广泛应用水平钻孔、斜交钻孔和地面采空区垂直钻孔抽放技术。1998年澳大利亚煤层气产量只有0.56×108m3，而到2006年底就达到18×108m3，现已形成商业化开发。4.德国在煤

5、层气发电利用上较为成功，主要技术特点是模块化燃气发电机组，采用集装箱式设计，便于拆装、运输，对30%浓度以上甚至略低于30%甲烷浓度的气体进行发电利用，实现了电热联产。5.中国2008年，我国煤矿井下煤层气抽采量53×108m3，地面煤层气开采量7.5×108m3；至2009年，我国已建成地面煤层气产能25×108m3。2010年地面煤层气产能力争达到35×108m3，产量2×109m3。规划2020年产量3×1010m3；2030年产量5×1010m3，与美国现阶段产量相当。在煤层气地面开采利用方面，中国石油天然气集团公司已经率

6、先在山西沁水将地面开采的煤层气送入西气东输主干线，年产能6×108m3，实现煤层气与天然气共输共用。其他地面开采的煤层气主要用于矿区及周边地区民用燃料、工业燃料以及汽车燃料、生产炭黑等。山西太原、晋城、长治等地已经建成多座煤层气加气站，部分出租车已改用压缩煤层气(CNG)。此外，近几年来，我国煤层气发电特别是用低浓度煤层气(CH4体积分数为6%以上)发电技术进展较快，2009年全国瓦斯发电机组已超过1200台，总装机容量达到92×104kw，其中，国产发电机组占70%，进口机组占30%。世界最大规模、总装机容量12×104kW的山

7、西晋城煤业集团公司寺河瓦斯发电厂，年利用煤层气1.8×108m3(折纯)。2.煤层气的主要转化利用技术从资源利用的角度，煤层气用途非常广泛，可以用作民用、工业、发电、汽车燃料和化工原料等。1m3煤层气约相当于1kg燃油、1.3kg标准煤、9.5度电、3m3水煤气、1.1~1.3升汽油。且煤层气燃烧所产生的污染，大体上只有石油的1/40，煤炭的1/800，燃烧后生成二氧化碳和水，不产生一氧化碳等有毒气体。2.1用作民用及工业燃料煤层气作为民用燃料，和煤炭比较具有热值高、污染小、使用安全等特点，不需庞大的净化处理装置，不腐蚀、不堵塞输

8、气设备。在美国，一般将开采的煤层气经加压后输入天然气管道，然后输向全国各地。煤层气允许进入天然气管道的条件是甲烷浓度要高于95%。煤层气还可以作为玻璃厂和冶炼厂的洁净燃料。目前玻璃厂熔炉主要还是以煤炭作燃料，用煤层气作燃料不仅低，热值高，而且有利于