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煤层气利用现状及发展趋势

2009 年全国煤矿瓦斯防治工作会议技术交流材料之四. 煤层气利用现状及发展趋势. 演讲人：陈贵锋. 煤炭科学研究总院. 二 00 九 年九月四日. 前 言. ■ 煤层气是宝贵的资源，其储量与天然气相当，约相当于 450 亿 tce 煤炭。. ■ 长期以来，煤层气与煤矿安全事故息息相关，一直被认为是危险气体，开发利用程度低，造成大量资源浪费和环境问题。. ■ 考虑利用效率，利用 1 亿 m 3 的煤层气相当于 20 万 tce 煤炭，可以减排 150 万 tCO 2 e 。. ■ 煤层气开发利用技术不断发展，为煤层气开发利用产业化发展提供技术支撑。. 主要内容.

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煤层气利用现状及发展趋势

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  1. 2009年全国煤矿瓦斯防治工作会议技术交流材料之四2009年全国煤矿瓦斯防治工作会议技术交流材料之四 煤层气利用现状及发展趋势 演讲人：陈贵锋 煤炭科学研究总院 二00九年九月四日

  2. 前 言 ■ 煤层气是宝贵的资源，其储量与天然气相当，约相当于450亿tce煤炭。 ■ 长期以来，煤层气与煤矿安全事故息息相关，一直被认为是危险气体，开发利用程度低，造成大量资源浪费和环境问题。 ■ 考虑利用效率，利用1亿m3的煤层气相当于20万tce煤炭，可以减排150万tCO2e。 ■ 煤层气开发利用技术不断发展，为煤层气开发利用产业化发展提供技术支撑。

  3. 主要内容 一. 煤层气资源及利用概况 二. 煤层气利用技术进展 三. 存在的障碍和问题 四. 发展趋势与建议

  4. 一.煤层气资源及利用概况 （1）中国煤层气资源丰富，居世界第三位 全球煤层气资源量约270×1012m3， 90%分布在12个主要产煤国。其中，中国煤层气资源量为36.8×1012m3，约占世界总量的13%，居第三位。

  5. 鄂尔多斯 9.8 一.煤层气资源及利用概况 （2）中国煤层气资源分布广泛 区域分布图 埋藏深度图

  6. 一.煤层气资源及利用概况 （3）煤层气总体开发利用量低，但增幅明显 全国重点煤矿煤层气历年抽采情况 截至06年底，中国煤层气累计产量为164亿m3，约是美国累计产量的3%；截至08年底，中国煤层气累计产量为261亿m3。 美国

  7. 一.煤层气资源及利用概况 全国重点煤矿煤层气历年利用情况图

  8. 一.煤层气资源及利用概况 （4）煤矿区煤层气开发利用居于主导地位 图：中国煤层气不同开发方式分布 图：两种开发方式产量示意图 53/5 图：两种开发方式利用量示意图

  9. 一.煤层气资源及利用概况 （5）煤层气发电装机容量增长快速 图：2006年中国煤层气利用情况比例图 图：煤层气发电装机容量预测走势图 06年利用量6.15亿m3

  10. （6）政策和管理力度不断加强

  11. 主要内容 一. 煤层气资源及利用概况 二. 煤层气利用技术进展 三. 存在的障碍和问题 四. 发展趋势与建议

  12. 二. 煤层气利用技术进展 不同浓度煤层气 1 民用燃料(CH4>40%) 2 工业燃料(CH4>40%) 中高浓度煤层气 3 发电(CH4>30%) 4 煤层气液化(CH4>40%) 5 浓缩富集 低浓度煤层气 1 细水雾输送及低浓度发电技术 矿井乏风中甲烷 1 混燃发电及热逆流转反应技术

  13. ◆ 规模：08年民用90万户，预计2010年达200万户以上，应用前景好。 ◆ 所需甲烷浓度：40%以上。 ◆ 国家政策：未进入城市公共配气管网的民用煤层气销售价格由供需双方协商确定；进入城市公共配气管网并纳入政府管理范围的民用煤层气销售价格，按照与天然气、煤气、液化气等可替代燃料保持等热值合理比价关系的原则确定。一般民用价格在1.0～2.5元/m3（纯）。 ◆ 管道建设：第一条跨省煤层气长输管道项目“端氏－晋城－博爱煤层气管道”正在建设。 (1)民用燃料

  14. 主要利用地区：辽宁抚顺、铁法、山西晋城、阳泉、安徽淮南、主要利用地区：辽宁抚顺、铁法、山西晋城、阳泉、安徽淮南、 重庆松藻、 中梁山、河南鹤壁等。

  15. “端氏－晋城－博爱煤层气输气管道” 抚顺煤层气将专供沈阳 • 投资：4.58亿元 • 年输气能力：10亿m3 • 长度：98.2km • 设计压力：6.3MPa • 公里投资：466.4万元/km • 年供气量：08年45万m3 • 供气价格： 2.4元/m3 • 输送距离：33km • 供气浓度：60%以上

  16. (2) 中高浓度煤层气发电 目前煤层气发电机组主要有三类：内燃机组、燃气轮机组和蒸汽轮机组。

  17. 国内外典型瓦斯发电机组主要技术参数对比表

  18. 应用案例 世界装机容量最大的发电项目——山西晋城煤业集团寺河120MW煤层气发电项目 该电厂装机容量为60台单机1.8MW的内燃发电机组，共分四个单元，每个单元15台机组，每个单元配三台5.625t/h的余热锅炉和一台3MW的汽轮发电机组，同时机组的缸套冷却水经热交换给寺河煤矿集中供热。

  19. 寺河120MW瓦斯发电技术经济分析表

  20. (3) 工业燃料 • 阳泉煤层气氧化铝焙烧项目：年耗煤层气1.26亿m3，减排约189万tCO2e，利用甲烷浓度35%。 • 铁法煤层气供法库县陶瓷城项目：甲烷浓度41%，年利用量3500万m3，已经有8家企业使用煤层气，日用量在14-16万m3 。 ◆ 汽车燃料 应用情况：山西太原、晋城、长治等地区，用于出租车、柴油车、排矸车等燃柴油车辆。 举例：2007年，太原市建成7座煤层气加气站，约有1000辆出租车改用煤层气作为燃料。太原市煤层气价格为3.2元/m3，93号汽油最低6.07元/升，1m3煤层气与1升汽油热值相当，两者价格相差近3元。

  21. (4)液化技术 阳泉含氧煤层气液化项目： 山西港华煤层气液化项目： ●处于工业试验阶段 ●适用浓度：CH4浓度在30%以上 ●日产气量：目前1.2t/d ●应用情况：经过一年连续开机试 验，运行平稳。 港华煤层气液化厂区图 ●处于商业化示范阶段 ●采用地面开发的煤层气 ●与管道运输比较经济性好 ●CH4浓度92%以上 ●一期25万m3/d，已投产 ●二期57万m3/d，正在建设中 ●液化装置全部国产化

  22. 煤层气抽采、液化、储存、运输、使用流程 液化 储存 抽采 运输 使用

  23. (5)浓缩富集 以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技术有： • 低温精馏分离技术—在大规模分离煤层气(>Mm3/d) 时才具有商业价值，适宜于CH4浓度在30%以上。 • 变压吸附(PSA)—目前处于工业性示范研究 • 膜分离技术——离工业化还有差距 • 存在问题： • 低温精馏法在工业上获得成功应用，但该工艺复杂，设备投资大，成本高，不适于中小型煤矿。 • 变压吸附(PSA)技术，开发合适的吸附剂，降低成本。

  24. (6) 低浓度煤层气发电 技术成熟，运行功率为400～420kW，发电单位投资为8000～9500元/kW。 鸡西矿区 潞安煤业 彬长矿区 阜新矿区 峰峰集团 石炭井矿区 两淮地区 盘江矿区 平煤集团 华蓥山矿区 离柳矿区 阳泉矿区

  25. 陕西某煤矿低浓度瓦斯发电技术经济分析表

  26. (7)矿井乏风中甲烷的利用 处于研究示范阶段、技术不成熟、成本高。 示范工程——抚顺矿井乏风与抽采瓦斯混合发电 • 利用瓦斯3400Nm3/h（浓度30%） • 利用乏风22600Nm3/h • 装机3500kW • 年发电3000万kWh • 回收余热17800 m3/h(温度360℃） 抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流程图

  27. 示范工程——引进瑞典的风排瓦斯净化装置 采用低浓度瓦斯湿式输送系统，利用矿区的CMM与VAM混合气氧化加热，该项目投运后，每年可消耗瓦斯150万m3以上，提供40万m340℃生活热水， 但无经济性。

  28. 胜动煤矿乏风甲烷氧化装置 阜新某煤矿拟安装10台6万m3/h的乏风氧化装置，利用乏风浓度为0.6%，10台每小时可氧化纯CH43600m3(相当于减排50t二氧化碳)，能替代1台15t/h的蒸汽锅炉，1天可节煤72t。 • 1 • 2 • 3

  29. 主要利用技术汇总表-1

  30. 主要利用技术汇总表-2

  31. 主要内容 一. 煤层气资源及利用概况 二. 煤层气利用技术进展 三. 存在的障碍和问题 四. 发展趋势与建议

  32. 三.存在的障碍和问题 （1）煤层气利用率低 图：煤层气历年利用率变化示意图

  33. 三.存在的障碍和问题 （2）装备水平需进一步提高 1000kW以上内燃机组及大功率高参数燃气轮机组尚不成熟 发电效率比国外装备低10个百分点、可靠性较差 （3）政策落实不到位 发电补贴费用未兑现，建议从可再生能源发电统筹资金中给予解决 （4）经济效益差 （5）未形成规模化

  34. 主要内容 一. 煤层气资源及利用概况 二. 煤层气利用技术进展 三. 存在的障碍和问题 四. 发展趋势与建议

  35. 40 36 35 30 25 18 矿区数（个） 20 15 11 8 10 6 3 3 2 5 1 1 0 年份 1990 1993 1996 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2015 四.发展趋势与建议 （一）发展趋势 1.煤矿区煤层气开发利用是主体 图：历年及规划中煤矿区煤层气抽放量在1×108m3以上矿区数量

  36. （一）发展趋势 2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是今后主要利用方向 3.低浓度瓦斯利用技术是重点 4.装备的大型化、成套化是必然选择

  37. 四.发展趋势与建议 （二）建议 1.进一步完善鼓励煤层气开发利用政策 进一步加大对煤层气产业政策力度，在煤层气开发利用的立项、用地、融资等问题上予以支持。 2.在主要煤层气产区应强制规定煤层气发电配额 澳大利亚昆士兰州要求天然气发电必须占本州发电量的13%，这一措施极大地增加了天然气包括煤层气的市场需求。 由此可见，政府应该出台有利的政策或者措施加大对煤层气投资和需求的引导。

  38. 四.发展趋势与建议 3.开展低浓度瓦斯利用技术研发示范 目前，瓦斯利用技术主要在中高浓度瓦斯领域推广，忽视了低浓度瓦斯和矿井乏风瓦斯的利用。 实际上，全国每年有90%的来自矿井回风流中的浓度低于1%的煤层气被直接排放到大气中。矿井乏风中煤层气含量虽然比较低，但是矿井通风量比较大，排放的煤层气相当可观。煤层气空排到大气中，既浪费了资源又污染了环境。因此，合理回收利用回风流中的煤层气具有节能和环保双重意义。

  39. 四.发展趋势与建议 4.加快制订完善煤层气开发利用有关行业标准和规范 由于我国煤层气开发利用处于起步阶段，国家对于煤层气开发企业的安全生产许可证未明确办理程序及标准，煤层气产业也缺乏行业标准和操作标准，给企业正常的生产经营带来许多影响。 建议国家及地方政府应围绕煤层气产业的安全、生产、技术等问题，尽快研究完善相关的规定和标准，依法促进煤层气产业的规范发展。

  40. 谢谢大家!

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