煤層氣：從“危險氣體”到清潔燃料

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作為礦井爆炸、人員傷亡等事故的“罪魁禍首”，煤層氣在很長一段時間都被認為是一種“危險”的氣體。其實，煤層氣是一種與天然氣有著相似特性的清潔燃料。

煤層氣（CBM），又稱煤層瓦斯、煤層甲烷，俗稱“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷）。煤層氣大部分源自于深層煤床和煤礦瓦斯（CMM），其中有小部分煤層氣源自于廢棄煤礦。

在美國，民用和工業用煤層氣的生產已經得到了顯著的發展。隨著中國政府環保意識的增強以及資源的日趨有限，煤層氣應用逐步受到重視，并已在各個方面發起了清潔能源甲烷的研究項目。

煤層氣應用為中國提供清潔能源方案

世界主要煤礦國家的煤層氣逐漸成為重要能源。中國也正把煤層氣作為一種清潔能源大量使用。

從中國的能源用途方面來看，以甲烷為主要成分的煤層氣有著極大的潛力。抽取甲烷氣體可減少礦井爆炸的危險，因此為作業點礦工的健康和安全增加了保障。在作為供暖、烹飪、動力、發電等用途方面，甲烷都是一種很好的清潔能源。甲烷的天然特性是作為燃料燃燒時，它是零排放的，但是當被直接排放到大氣中時，它所造成的全球暖化的潛力要比二氧化碳高出21倍。

近來，科學家已確認甲烷氣體直接排入大氣，使其成為實際或是潛在的導致溫室氣體效應的主要因素，僅次于二氧化碳。為了改善礦井安全狀況，減少停工時間，降低煤礦蘊藏豐富地區因甲烷滲流入礦井帶來的環境影響，現在許多中國的礦井在開采之前和開采過程中使用的是專門的除氣系統，從煤層中抽取大量的煤層氣。

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隨著礦井生產力水平的提高和煤礦開采向著深部煤層發展的趨勢，中國煤礦甲烷氣體的排出量有了顯著的增長。當前許多國家的煤礦規章制度規定在礦井工作面和其他礦井布置的通風點上甲烷必須要加以控制。控制甲烷的任務在傳統上一直是通過使用設計優良且極度強大的通風系統來實現的。然而，在現代礦井中此項重要的礦井通風任務變得越來越昂貴，而且很難做到經濟實惠。

通過現代的技術和依據具體情況而建造的抽氣系統，可以對煤層氣進行采收和使用，為企業降低了通風成本，縮短了生產停工期，改善了礦井工人工作、健康和安全條件，同時降低了礦井對環境的影響和對全球變暖的威脅。

煤層氣應用為企業帶來經濟益處

除了能使環境更清潔外，在采礦作業中，從礦井中抽取甲烷氣體還能為采礦企業帶來許多經濟上的益處。

瓦斯在礦井中的大量存在會對礦井產生很大程度的損耗，從而導致停工。甲烷排放系統改善了生產水平，縮短了因工作區域存在瓦斯而導致的停工期。

在許多礦井中確保通風，保證持續生產的花費是高昂的。由于與瓦斯排放相關的總成本低于通風系統相關支出，因此，比起加強通風，企業更應該考慮瓦斯排放系統是否有效。

增加煤炭儲量。在煤礦開采的過程中，瓦斯排放系統能夠減少開發礦井布局上主要區域的通道數量，此時煤炭的儲量將會有所增加。

瓦斯排放系統的作用對整個煤礦系統的安全會帶來積極的影響。與一個有瓦斯排放系統的礦井相比，任何高水平的瓦斯處理操作，都將存在更加危險的狀況。

減少了水的問題。煤礦頂板巖層內水的存在很可能導致采礦作業的延期，而且由于頂板巖層的地質參量不同，延期時長具有不定性。當水滲入煤礦，且甲烷含量高時，如果有了瓦斯排放系統便可降低瓦斯含量。

大量瓦斯氣體的存在，需要通過高空氣流速來將瓦斯含量保持在規定限度以下，此時將產生更多的塵土。瓦斯排放系統可以改善礦工的工作環境舒適度。

“清潔能源”的潛在用途

近年來，隨著對煤層氣認識的加深，許多新的技術和潛在用途得以開發，使得煤層氣可以為各種工業領域提供服務。

在發電上，煤層氣是發電廠里給發電機組提供原動力的燃氣發動機或鍋爐使用的一種理想燃料。煤層氣已經是許多新型熱電廠的首選燃料，因為使用煤層氣的資金投入和作業成本相對較低，而且通常甲烷氣體的作業效率會更高。事實上，世界上的許多煤礦已經購買了可以燃燒煤層氣的發電廠來滿足煤礦本身的電力和能源需求。

煤層氣適用于鋼廠的鼓風爐作業。傳統的鼓風爐作業是用冶金焦來解決大部分的能源需求，熔化鐵礦石。由于冶金焦的價格不斷上漲，鋼廠正在尋求更為經濟實惠的可選辦法。在可獲取煤層氣的地區，鋼廠正在尋找煤層氣供應商以減少焦炭的消費，降低作業成本，增加利潤。

另外，現在煤層氣也用于生產甲醇，而甲醇又是今日許多產品的關鍵組成成分。甲醇和汽油的混合品在許多國家普遍用作汽車燃料；甲醛樹脂和乙酸是化工行業的主要原料，而這兩種物質是由甲醇生產而來的。城市內燃氣管道缺乏燃氣供應時，可將城市燃氣管道公司作為銷售煤層氣的對象，將煤層氣列入他們現有的天然氣供應之列。