浅析煤层气（煤矿瓦斯）开发利用途径及其重要意义

摘要：煤矿瓦斯火灾及爆炸是导致重大煤矿瓦斯事故的重要原因之一，然而只要对其进行合理的开发利用就可以变废为宝，使其成为重要的资源，同时通过“以用促抽”来促进煤矿的安全生产。本文主要对我国煤层气资源储备情况进行分析，并着重对其具体开发利用途径与重要性进行探讨研究。

关键词：煤层气；开发利用；意义

一、煤层气（煤矿瓦斯）资源情况及其危害性

煤层气（煤矿瓦斯）的主要成分是甲烷，我国是世界上煤层气资源最丰富的国家之一，全国陆上煤田埋深2000m以浅的煤层气资源量为36.7万亿m3相当于450亿吨标准煤，其中贵州省为3.15万亿m3，相当于38亿t标准煤。

瓦斯是我国煤矿事故的罪魁祸首，在煤炭开采过程中容易产生四大危害：一是会燃烧，引起矿井火灾；二是会爆炸，导致矿毁人亡；三是浓度过高时会导致人员缺氧窒息、甚至死亡；四是会发生煤与瓦斯突出，摧毁、堵塞巷道，甚至引起人员窒息死亡、瓦斯爆炸。

瓦斯其温室效应是二氧化碳的21倍以上，如果直接排放到大气中，对生态环境破坏性极强，将导致气候变暖，严重影响全球生态环境。同时，瓦斯又是一种优质、洁净、环保的高热值能源，若把它充分利用起来，既能很大程度的缓解我国对能源需求的压力，又能促进煤矿安全，保护生态环境等，带来多重效益。

二、煤层气（煤矿瓦斯）利用途径

（一）可以作为民用和工业燃料

由于瓦斯的燃烧热值高，而且瓦斯不含煤炭干馏物质，不需净化装置进行处理，不腐蚀、不堵塞输气设备和管道，因此是极好的民用燃气。同时还可作为燃气锅炉燃料，给居民及工业供热。该部分瓦斯浓度要求在30%以上。

（二）利用内燃机发电，实现热电联产

由于利用内燃机燃烧做功带动发电机发电的瓦斯利用技术日趋成熟，特别是低浓度瓦斯发电技术的推广应用，使瓦斯发电项目得到了快速发展。目前可以做到瓦斯浓度下限在7%左右均可以利用来发电，同时还可以利用瓦斯发电的烟气余热加工热水或再进行热电联产，进一步提高瓦斯利用的热效率。该利用途径基本上可以将煤矿抽放出来的大部分瓦斯利用完。

（三）瓦斯提纯制天然气

可以将浓度较高的煤矿瓦斯进行提纯制成天然气，这样可以进一步提高煤矿瓦斯的附加值和应用范围，目前成熟的提纯工艺有变压吸附法和深冷液化法。贵州盘江煤层气开发利用有限责任公司在金佳煤矿建成一座“金佳低浓度瓦斯提纯制天然气工业化示范项目”，产品气为CNG；在山脚树矿建成一座“高浓度瓦斯深冷液化制LNG工业化示范项目”，产品气为LNG。上述两个项目技术工艺论证均取得了成功。瓦斯制成天然气后将可以利用到更多的领域。

（四）乏风氧化实现热电联产

可以将煤矿抽放瓦斯和通风瓦斯（瓦斯浓度0.4%左右）混合至瓦斯浓度为1%左右，利用氧化技术进行氧化燃烧，产生高温烟气，从而加热锅炉产生蒸汽进行热电联产，从而实现煤矿瓦斯零排放的目标。目前该技术已经成熟，但由于其经济性较差而没有推广利用。目前抽放利用主要以低浓度瓦斯发电方式为主。

三、瓦斯利用项目推广的意义和必要性

（一）落实国家政策，鼓励煤层气（煤矿瓦斯）的综合利用

目前，国务院办公厅、财政部、税务总局等部门先后下发了瓦斯抽采利用补贴、减税、并网接入等方面的优惠政策，为煤矿瓦斯的开发利用提供了良好的政策基础。各省区也结合自身实际情况下达了促进利用的政策，贵州省以黔能源（2017）61号文下达了贵州省对瓦斯利用及项目建设等进行相应的资金补贴标准。

（二）节约能源，缓解国家经济发展对能源的需求压力

我国国民经济的快速发展对能源的需求越来越大。2016年天然气在一次能源消费结构中占比达到6.4%。中国要想保持经济持续快速的增长，必须调整能源结构，保障能源的合理供应。而煤層气（煤矿瓦斯）作为一种优质环保的非常规天然气，其发热量高，每标方煤层气（煤矿瓦斯）相当于9.5度电、1.2kg标准煤、1公斤柴油、接近0.8公斤液化石油气、1.11.3公升汽油。因此，加速煤层气（煤矿瓦斯）开发利用能够一定程度缓解我国能源上对石油、天然气的依赖。因此，充分利用煤层气资源，可以缓解我国国民经济发展中的能源供求矛盾，对改善我国的能源结构、提高我国洁净能源的利用率具有重要的现实意义。

（三）减少温室气体排放，保护大气环境，获得国际或国内碳减排收益

瓦斯是一种重要的温室效应气体，其温室效应是C02的21倍。我国因采煤每年向大气排放瓦斯量达70～90亿m3，居世界第一，大量的瓦斯气抽出后直接排入大气，将对地球环境造成严重的不良影响。瓦斯利用项目可以开发成为CDM项目，最终签发成CERs指标可以到国际上进行销售，只是近年来由于发达国家经济的疲软，造成CERs的价格直线下跌，由2010年的15欧元/吨左右，降至现在的0.4欧元/吨左右。但由于目前国内碳减排市场的兴起，也可以将项目开发成国内碳减排项目，目前国内CCERs指标的价格在8元/吨左右。通过瓦斯利用项目的开发建设，一方面实现了减少碳排放，另一方面也通过销售碳指标增加项目的收益。

（四）以利用促抽采，以抽采保安全、提效率

据统计，瓦斯事故在煤矿事故中占比达到77%左右。很多瓦斯事故的发生均是因为现场瓦斯治理人员没有严格按照规范执行、虚报瓦斯抽放参数、管理不到位等原因造成的。通过瓦斯利用项目的运行，可以更好促进煤矿瓦斯抽放治理工作，同时也可实时监督煤矿的瓦斯抽放情况，真正实现“以用促抽保安全”的目的。将煤矿原来废弃排放的瓦斯高效利用，可以有效提高煤矿的瓦斯抽放效率，降低能耗，同时还可以节能减排，享受利用补贴，有效提升煤矿的效益。

参考文献：

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[2]罗申国.煤矿瓦斯发电行业发展状况分析[J].煤矿现代化，2016，（4）：121123.

[3]高英献.煤矿瓦斯发电的应用及产业发展[J].管理观察，2010（18）：39.

作者简介：陈忠宁（1973），贵州盘县人，本科，工程师，主要从事煤层气（煤矿瓦斯）的开发利用工作。