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清洁安全型能源——煤层气

2017-12-7 16:14:47 来源:中国矿业报 作者:单衍胜

煤层气,俗称“瓦斯”、煤层甲烷,顾名思义,即煤里产出的天然气。也就是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体,是煤的伴生矿产资源。煤层气属非常规天然气,是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。

煤层气的主要成分是甲烷(CH4),甲烷含量通常达到80%~99%,其次是氮气(N2)和二氧化碳(CO2),几乎不含有一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)等有害气体。

煤层气用途非常广泛,可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料。煤层气热值是通用煤的2倍~5倍,每标方煤层气大约相当于9.5度电、3立方米水煤气、1升柴油、接近0.8千克液化石油气、1.1升~1.2升汽油。煤层气热值与天然气相当,可以与天然气混输混用,燃烧后几乎不产生任何废气,是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。另外,煤层气燃烧后几乎不产生污染物,因此它是相当便宜的优质、清洁型能源。

使用煤层气相对较为安全。通常情况下,煤层气密度是空气的0.55倍,如有泄漏会向上扩散,只要保持室内空气流通,即可避免爆炸和火灾。而煤气、液化石油气等密度是空气的1.5~2倍,泄漏后会向下沉积。相比而言,煤层气的危险性要小得多。当煤层气空气浓度在5%~16%范围内时,遇明火就会爆炸,这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。而水煤气爆炸范围是空气浓度在6.2%~74.4%之间,且煤层气不含一氧化碳(CO),因此,煤层气相对于水煤气不易爆炸,在使用过程中也不会发生跟水煤气那样的中毒现象。

煤层气的开采方式一般有两种:地面钻井开采和井下瓦斯抽放系统抽出。地面开采煤层气和井下抽放瓦斯都是可以利用的。通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量,降低了煤矿对通风的要求,改善了矿工的安全生产条件。在采煤之前如果先开采煤层气,煤矿瓦斯爆炸率将降低70%~85%。地面钻井开采方式在国外已经使用,我国有些煤层透气性较差,地面开采有一定困难,但若积极开发每年至少可采出50亿立方米。目前除了供暖外,煤层气没有找到合理的利用手段,未能被充分利用,抽放瓦斯绝大部分仍然排入大气。煤层气直接排放到大气中,其温室效应约为二氧化碳的21倍,对生态环境破坏性极强。所以,抽放瓦斯排入大气既浪费了资源,又极大地污染了环境。

我国煤层气资源丰富。据国土资源部煤层气资源评价,我国埋深2000米以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米,主要分布在华北和西北地区,其次是西南贵州、四川南部以及东北地区。目前可开采的1000米以浅的煤层气地质资源量约10万亿立方米,占全国煤层气资源地质总量的38.8%。

随着终端能源需求逐步向优质高效洁净能源转化,天然气的需求将迅速增长。煤层气的开发利用具有一举多得的功效,既能保障煤矿生产安全、减少大气污染,又能改善能源结构、缓解能源需求紧张的局面,更能就地解决当地居民的生活燃料、汽车燃料、发电等问题,直接改善老百姓生活。作为洁净型能源,煤层气商业化后能产生巨大的经济效益。《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》将加快煤层气开发放在了突出地位,《煤层气勘探开发行动计划》确定了2020年煤层气产量达到400亿立方米的战略目标等,以加快培育和发展煤层气产业,推动清洁型能源生产和消费革命。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

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