淺析煤層氣（煤礦瓦斯）開發利用途徑及其重要意義

摘要：煤礦瓦斯火災及爆炸是導致重大煤礦瓦斯事故的重要原因之一，然而只要對其進行合理的開發利用就可以變廢為寶，使其成為重要的資源，同時通過“以用促抽”來促進煤礦的安全生產。本文主要對我國煤層氣資源儲備情況進行分析，并著重對其具體開發利用途徑與重要性進行探討研究。

關鍵詞：煤層氣；開發利用；意義

一、煤層氣（煤礦瓦斯）資源情況及其危害性

煤層氣（煤礦瓦斯）的主要成分是甲烷，我國是世界上煤層氣資源最豐富的國家之一，全國陸上煤田埋深2000m以淺的煤層氣資源量為36.7萬億m3相當于450億噸標準煤，其中貴州省為3.15萬億m3，相當于38億t標準煤。

瓦斯是我國煤礦事故的罪魁禍首，在煤炭開采過程中容易產生四大危害：一是會燃燒，引起礦井火災；二是會爆炸，導致礦毀人亡；三是濃度過高時會導致人員缺氧窒息、甚至死亡；四是會發生煤與瓦斯突出，摧毀、堵塞巷道，甚至引起人員窒息死亡、瓦斯爆炸。

瓦斯其溫室效應是二氧化碳的21倍以上，如果直接排放到大氣中，對生態環境破壞性極強，將導致氣候變暖，嚴重影響全球生態環境。同時，瓦斯又是一種優質、潔凈、環保的高熱值能源，若把它充分利用起來，既能很大程度的緩解我國對能源需求的壓力，又能促進煤礦安全，保護生態環境等，帶來多重效益。

二、煤層氣（煤礦瓦斯）利用途徑

（一）可以作為民用和工業燃料

由于瓦斯的燃燒熱值高，而且瓦斯不含煤炭干餾物質，不需凈化裝置進行處理，不腐蝕、不堵塞輸氣設備和管道，因此是極好的民用燃氣。同時還可作為燃氣鍋爐燃料，給居民及工業供熱。該部分瓦斯濃度要求在30%以上。

（二）利用內燃機發電，實現熱電聯產

由于利用內燃機燃燒做功帶動發電機發電的瓦斯利用技術日趨成熟，特別是低濃度瓦斯發電技術的推廣應用，使瓦斯發電項目得到了快速發展。目前可以做到瓦斯濃度下限在7%左右均可以利用來發電，同時還可以利用瓦斯發電的煙氣余熱加工熱水或再進行熱電聯產，進一步提高瓦斯利用的熱效率。該利用途徑基本上可以將煤礦抽放出來的大部分瓦斯利用完。

（三）瓦斯提純制天然氣

可以將濃度較高的煤礦瓦斯進行提純制成天然氣，這樣可以進一步提高煤礦瓦斯的附加值和應用范圍，目前成熟的提純工藝有變壓吸附法和深冷液化法。貴州盤江煤層氣開發利用有限責任公司在金佳煤礦建成一座“金佳低濃度瓦斯提純制天然氣工業化示范項目”，產品氣為CNG；在山腳樹礦建成一座“高濃度瓦斯深冷液化制LNG工業化示范項目”，產品氣為LNG。上述兩個項目技術工藝論證均取得了成功。瓦斯制成天然氣后將可以利用到更多的領域。

（四）乏風氧化實現熱電聯產

可以將煤礦抽放瓦斯和通風瓦斯（瓦斯濃度0.4%左右）混合至瓦斯濃度為1%左右，利用氧化技術進行氧化燃燒，產生高溫煙氣，從而加熱鍋爐產生蒸汽進行熱電聯產，從而實現煤礦瓦斯零排放的目標。目前該技術已經成熟，但由于其經濟性較差而沒有推廣利用。目前抽放利用主要以低濃度瓦斯發電方式為主。

三、瓦斯利用項目推廣的意義和必要性

（一）落實國家政策，鼓勵煤層氣（煤礦瓦斯）的綜合利用

目前，國務院辦公廳、財政部、稅務總局等部門先后下發了瓦斯抽采利用補貼、減稅、并網接入等方面的優惠政策，為煤礦瓦斯的開發利用提供了良好的政策基礎。各省區也結合自身實際情況下達了促進利用的政策，貴州省以黔能源（2017）61號文下達了貴州省對瓦斯利用及項目建設等進行相應的資金補貼標準。

（二）節約能源，緩解國家經濟發展對能源的需求壓力

我國國民經濟的快速發展對能源的需求越來越大。2016年天然氣在一次能源消費結構中占比達到6.4%。中國要想保持經濟持續快速的增長，必須調整能源結構，保障能源的合理供應。而煤層氣（煤礦瓦斯）作為一種優質環保的非常規天然氣，其發熱量高，每標方煤層氣（煤礦瓦斯）相當于9.5度電、1.2kg標準煤、1公斤柴油、接近0.8公斤液化石油氣、1.11.3公升汽油。因此，加速煤層氣（煤礦瓦斯）開發利用能夠一定程度緩解我國能源上對石油、天然氣的依賴。因此，充分利用煤層氣資源，可以緩解我國國民經濟發展中的能源供求矛盾，對改善我國的能源結構、提高我國潔凈能源的利用率具有重要的現實意義。

（三）減少溫室氣體排放，保護大氣環境，獲得國際或國內碳減排收益

瓦斯是一種重要的溫室效應氣體，其溫室效應是C02的21倍。我國因采煤每年向大氣排放瓦斯量達70～90億m3，居世界第一，大量的瓦斯氣抽出后直接排入大氣，將對地球環境造成嚴重的不良影響。瓦斯利用項目可以開發成為CDM項目，最終簽發成CERs指標可以到國際上進行銷售，只是近年來由于發達國家經濟的疲軟，造成CERs的價格直線下跌，由2010年的15歐元/噸左右，降至現在的0.4歐元/噸左右。但由于目前國內碳減排市場的興起，也可以將項目開發成國內碳減排項目，目前國內CCERs指標的價格在8元/噸左右。通過瓦斯利用項目的開發建設，一方面實現了減少碳排放，另一方面也通過銷售碳指標增加項目的收益。

（四）以利用促抽采，以抽采保安全、提效率

據統計，瓦斯事故在煤礦事故中占比達到77%左右。很多瓦斯事故的發生均是因為現場瓦斯治理人員沒有嚴格按照規范執行、虛報瓦斯抽放參數、管理不到位等原因造成的。通過瓦斯利用項目的運行，可以更好促進煤礦瓦斯抽放治理工作，同時也可實時監督煤礦的瓦斯抽放情況，真正實現“以用促抽保安全”的目的。將煤礦原來廢棄排放的瓦斯高效利用，可以有效提高煤礦的瓦斯抽放效率，降低能耗，同時還可以節能減排，享受利用補貼，有效提升煤礦的效益。

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作者簡介：陳忠寧（1973），貴州盤縣人，本科，工程師，主要從事煤層氣（煤礦瓦斯）的開發利用工作。