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专业：化学工程姓名：翟继博学号：201231460主要内容1.国内外煤层气开发利用现状2.煤层气的主要转化利用技术3.煤层气转化利用的新技术4.利用煤层气时的安全性问题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（见左表）。1.2国内外开发利用现状1.美国美国是世界上煤层气商

2、业化开发最为成功、产量最高的国家。美国有完善的天然气管道系统，生产的煤层气大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。3.澳大利亚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

3、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。4.德国在煤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。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。此外，近几年来，我国

4、煤层气发电特别是用低浓度煤层气(CH4体积分数为6%~25%)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的山西晋城煤业集团公司寺河瓦斯发电厂，年利用煤层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。而煤层气燃烧所产生的污染，大体上

5、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、不堵塞输气设备。煤层气允许进入天然气管道的条件是甲烷浓度要高于95%。煤层气可以作为玻璃厂和冶炼厂的洁净燃料。用煤层气作燃料不仅低，热值高，而且有利于改善厂区环境，提高产品质量，大幅度提高玻璃厂、冶炼厂的经济效益。煤层气也可用作汽车燃料，汽车用压缩天然气的技术指标为甲烷浓度必须达到90%～100%，乙烷以上的烷烃含量不超过6.5%。煤层气中甲烷成分占

6、绝对优势，浓缩后甲烷浓度可达95%以上，乙烷以上的烷烃含量极少，因此，煤层气非常适合于生产汽车用压缩天然气，还可以与柴油混合制成车用混合燃料。2.2用于发电煤层气发电是煤层气资源利用的最佳途径之一，发电设备主要有大中型燃气轮机、内燃机和微型燃气轮机，其中在燃气轮机技术的基础上可发展热电联产。(一)煤层气发电利用流程煤层气发电是指利用从矿井抽出的煤层气，采用瓦斯发电机组，实现煤层气发电、制热，变废为宝，开辟综合利用的新途径。煤层气发电利用过程各个环节的关系如下图所示。(二)煤层气发电技术及设备1.大中型燃气轮机。简单的大中型燃气轮机装置由空气压缩机、燃烧室、

7、动力透平和一个发电机组成。特点：(1)装机容量范围宽，从500kW～25MW均可；(2)工作效率为30%左右；(3)可采用热电联产技术；(4)十分适合矿井煤层气，可利用中等质量的煤层气(5)技术成熟(6)需要配置压缩机，会消耗一部分电力2.微型燃气轮机。微型燃气轮机技术由航空技术发展而来。微型燃气轮机系统由一个空冷的小型燃气轮机连接到高速发电机和单轴压缩机上组成。特点：(1)装机容量为30～2000kW；(2)简单的结构使其有较高的输出能力，噪音小，效率高；(3)紧凑的结构使其可以放在窄小的地方，但维护费用较高；(4)产生电力主要用于提供地区用电，不并入电

8、网。在20世纪80年代后期，美国、英国、澳大利亚等国家开始利用煤矿