煤層氣開發現狀研究

張明波山西省地質礦產研究院，山西太原 030001

煤層氣開發現狀研究

張明波
山西省地質礦產研究院，山西太原 030001

在能源危機越來越嚴重的背景下，我國開始加強對新型能源的探索，煤層氣是一種清潔能源，具有較高的利用價值，尤其是在能源越來越短缺的背景下，環境壓力和煤礦生產的形勢越來越嚴峻。本文對煤層氣能源開發的現狀進行分析和探討。

煤層氣；能源開發；現狀

煤層氣又稱煤礦瓦斯或煤田沼氣，是在煤炭資源中比較常見的一種吸附在煤層上的可燃氣體，這些氣體一般會吸附在煤層、炭質頁巖、泥巖等物質上。在傳統的煤礦開采過程中，出現爆炸的一個主要原因就是煤層氣的存在，因此長期以來煤層氣都被成為是煤礦開采過程中的殺手，這種氣體是一種對空氣會產生影響的氣體，排放到大氣中的時候會產生比較嚴重的溫室效應，同時還會對環境造成污染，破壞帶七層，但是煤層氣也是一種新型的能源。所以總體說來，煤層氣的存在有利有弊，我國當前的能源危機越來越嚴重，因此在能源領域中將目光瞄準在煤層氣的開發上，當前關于煤層氣的開發，我國已經有了初步的實踐經驗。

1 我國煤層氣開采現狀

國外對于煤層氣的開發時間相對較早，相比起來，我國的煤層氣的研究起步時間比較晚，可以分成3個不同的階段，第一個階段是從20世紀50年代到70年代末，這個階段加強煤層氣的開發主要是為了減少瓦斯災害，對煤層氣進行開發的時候主要是在井下進行煤層氣的抽放和利用，并且及時將井下抽放的瓦斯排放到大氣中，利用率較低。第二個階段是從20世紀70年代末到90年代初，這段時期內煤層氣的開發主要是集中在將煤層氣當作新能源進行勘探，在當時的研究過程中，人們嘗試將煤礦中抽取出來的瓦斯當作礦區的生活燃料以及工業燃料，而且在相應的地區也開展了技術試驗，取得了相應的成績。到20世紀90年代時，煤礦井下瓦斯抽放利用工作已經開始普遍出現，而且形成了很多種抽放方式，抽放的技術也得到了快速發展，而且為了促進我國的煤層氣產業的發展，聯合國開發計劃署與中國政府簽署了資助“中國煤層氣資源開發”的項目，提高了我國政府對煤層氣資源的認識，對于煤層氣資源的開發有進一步的促進作用。第三個階段是從20世紀90年代至今，這個階段的研究集中在優質能源的開發和利用上，開展了煤層氣的勘探試驗，并且取得了很大的進展，同時，為了使得煤層氣的開發可以實現產業化發展，我國還加強了對煤層氣開發的項目研究，將所得到的結果應用在煤層氣的勘探開發過程中。

總體說來，從20世紀開始進行煤層氣的探索開發以來，我國的煤層氣開發已經經過了50余年的發展，煤層氣的抽取技術也形成了體系，對于煤層氣的開采工作有很大的促進。同時，我國還積極與國外的很多能源開采公司進行合作，國外企業也開始在我國進行投資，對于我國的煤層氣開發有一定的促進作用。

2 中國煤層氣開采前景

煤層氣在煤炭生產中被稱為瓦斯，雖然一直都是煤礦開采過程中的一個安全隱患，但是從能源角度來講，煤層氣是一種比石油和煤礦都要干凈的天然氣，其產生的環境污染不大，高濃度瓦斯的熱值接近油氣田的天然氣，可以被充分利用在能源領域中，而且帶來的經濟效益也是很可觀的。隨著我國的經濟的快速發展，對能源的需求也越來越大，煤礦資源、石油資源的稀缺，使得我國必須要將能源開發的視角放到其他領域中。煤層氣的開發利用具有十分廣闊的前景，這種氣體帶來的經濟效益也十分可觀，通過統計分析可知，如果我國能夠對埋藏深度在兩千米以內的煤層氣進行抽取，只要抽取率達到40％左右，就可以達到80％的利用率，具體可以利用的煤層氣大約有9.6×1012m3～11.2×1012m3，而每立方米的煤層氣資源可以產生3kW·h的電能，通過計算可知，在該情況下產生的電能為28.8×1012～33.6×1012kW·h，根據當前電價可知，其產生的市場總值為8.64×1012～10.08×1012元人民幣。由此可見，煤層氣可以帶來較大的經濟效益，在未來的發展前景巨大。

由于煤層氣的開采前景巨大，在未來的發展過程中應該要加強產業化發展，煤層氣產業是一項比較龐大的系統工程，將會帶動其他產業的發展，例如，建設一個煤層氣產業基地，則可以同時帶動很多其他產業的發展，比如鋼鐵、水泥、化工等行業，都可以隨之發展起來，由此可見，在煤層氣產業不斷發展的過程中，也能帶動其他行業的發展，促進我國經濟水平的不斷提升。由此可見，煤層氣產業的發展迫在眉睫，煤層氣一旦形成了相應的產業，則會給其他的行業帶來經濟效益。

當前我國的煤層氣經過提煉以及存儲之后，主要是用于發電、化工產品生產、汽車燃料供應等方面。根據當前我國煤層氣的開采現狀，在未來我國的煤層氣的開采主要可以從地面開采角度著手。當前我國對于煤層氣的開發使用較多的一種方法依舊是井下開采，井下開采帶來的問題也越來越明顯，因為我國對煤層氣的需求越來越大，尤其是對于高濃度的煤層氣資源，需求量會逐漸增大，煤炭開采受限于經濟增長的減緩和替代能源的增加，井下開采并不能帶來較大規模的開采，而且井下開采的效率也會受到科技水平和經濟性的影響。

相比起來，地面開采帶來的經濟效益比井下開采的經濟效益更高，在井下進行煤層氣抽取的時候，單位體積的熱值較低，而且也容易混入一些空氣，而且井下開采的煤層氣要運輸出去時也會產生較高的成本，對于各種資源都不能進行充分地利用，比如井下開采煤層氣時，只能在開采地域周圍使用，或者通過稀釋之后直接排入到空氣中，還會帶來空氣污染，煤層氣直接排放到空氣中帶來的溫室效應會遠遠高于二氧化碳。對于煤層氣而言，只有濃度較高的氣體才有利用價值，會產生較大的經濟效益，而高濃度瓦斯主要來自于兩個方面，一個是地面抽取，其中所含的甲烷達到95％以上，另一種則是通過濃縮工藝對井下抽取的瓦斯進行處理之后進行利用。當前對低濃度的瓦斯進行提純時所采用的技術主要是真空變壓吸附法，也就是當瓦斯濃度較低的時候利用吸附塔進行吸附，然后將其抽成真空，降低CH4的分壓，使得這些氣體能夠匯集起來。通過這種方式可以實現對甲烷含量的調節，當煤層氣中的甲烷含量達到30％以上時，則可以將這些煤層氣用于民用燃氣行業、瓦斯發電、鍋爐燃燒等，當甲烷的含量達到90％以上時，則可以將煤層氣用于LNG撬車、CNG裝罐或者管道運輸，發揮出更大的經濟效益，實現商業化利用。

3 結論

綜上所述，煤層氣是煤礦開采過程中的一種安全隱患，但同時也是一種重要的天然氣資源，而且是一種清潔程度較高的天然氣資源。在能源危機越來越嚴重的背景下，我國開始注重對煤層氣資源的開發，從20世紀50年代至今，我國的煤層氣開發已經取得了相應的成就，未來我國會繼續加強對煤層氣資源的開發，加強對煤層氣開采技術的研究，實現煤層氣的產業化發展，有效緩解能源危機和壓力。

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［2］李嘉川，王小峰，石兆彬.中國煤層氣開發現狀與建議［J］.科技創新導報，2011（8）：43-45.

［3］劉忠華，湯婧，呂晶.我國煤層氣開發現狀和開發技術的難點分析［J］.內江科技，2011，32（12）：22.

TD8

A

1674-6708（2016）170-0135-01

張明波，中級工程師，山西省地質礦產研究院，研究方向為煤層氣。