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中国煤层气技术概览和减排潜力 煤炭信息研究院 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。 图1 1990-2003年中国煤矿区煤层气抽采量 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 图2 2004年中国煤层气排放渠道比例 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，仅以目前我国现有的井下抽采技术和装备，抽采率将可以达到50%以上。并且近两年来，中国政府越来越重视煤炭安全生产，并且逐步加强安全监察管理力度，制订了“先抽后采，监测监控，以风定