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欧美开采和利用煤层气经验值得借鉴

发布时间:2019-11-26 22:00:43

欧美开采和利用煤层气经验值得借鉴

俗称瓦斯 的煤层气大量存在于煤层之中,是造成煤矿井下事故的主要原因之一,令人们谈"气"色变。但近些年来,随着开发新能源的需要,煤层气正在改变"为害"的形象,开始为人类"造福",其开采和利用也日益成为一个热门的话题,而欧美国家所取得的经验非常值得中国借鉴。

煤层气能用来作什么

煤层气属于非常规天然气,主要成分为甲烷,是一种热值高、无污染的新能源。它可以用来发电,用作工业燃料、化工原料和居民生活燃料,如果对其合理利用,可以弥补能源短缺。过去,煤层气随着煤炭的开采泄漏到大气中,会加剧全球的温室效应。而如果对煤层气进行回收利用,在采煤之前先采出煤层气,煤矿生产中的瓦斯将降低70%到85%,将成为新的能源来源。

据了解,中国煤层气储量约为30万亿立方米,仅次于俄罗斯和加拿大,居世界第三位。中国有近一半矿井为高"瓦斯"或较高"瓦斯"矿井,每年因采煤而从矿井中抽放的煤层气在13亿立方米以上。

中国可利用国际基金开采煤层气

法国绿色煤气公司董事长克赖斯最近在接受新华社的采访时说,中国完全可以利用国际基金,作为开采和利用煤层气的资金来源。

早在二、三十年前,法国、德国等欧洲国家的煤炭企业就已开始抽取煤层气。抽取煤层气发电在技术上没有任何难度,只需气体抽取系统和天然气发电设备就行。这种做法过去之所以没能在世界各地普及,投入较高是一大原因。

克赖斯说,欧洲提出要对煤层气进行处理,主要出于两点考虑。首先,这种气体容易爆炸,严重威胁矿井工作人员的安全。其次,采煤产生的煤层气甲烷在全球温室气体排放物中对环境的污染最大,妥善处理煤层气在环保方面具有极重要的意义。至于资金的问题,这几年随着环保意识不断提升,人们已经想出了普及这种做法的融资方式。

他说,《京都议定书》规定了各国的温室气体减排量,如果某个国家达不到这一规定,可以向额度尚有富余的国家购买剩余配额,从而保证全球总体减排量达标。温室气体减排量被核实后,将由专门的国际基金收购。掌握基金的组织可以授权世界银行等机构作为托管方,代表各参与方从项目中购买温室气体减排量,最终使煤矿企业获得资金,继续推广抽取煤层气。

美国用二氧化碳回收煤层气

美国专家提出的煤层气回收增强技术是把二氧化碳注入不可开采的深煤层中加以储藏,同时排挤出煤层中所含的甲烷加以回收。

这是一个一举两得的做法:热电厂是温室气体的"排放大户",废气成分以二氧化碳和氮气为主。为了达到环保要求,美国的发电厂在废气处理的过程中需要分离出二氧化碳加以储藏,这样做的成本很高。现在好了,可以把通常位于煤矿附近的热电厂的二氧化碳存入不可开采的深煤层,既利于电厂二氧化碳的处理,也有助于煤层气的开采利用。

专家们解释说,利用二氧化碳增加煤层气的回收,是一个复杂的物理和化学的互相作用过程。甲烷和二氧化碳以一定的比例存在于煤层中,煤层中既有气态的甲烷和二氧化碳,也有吸附态的甲烷和二氧化碳。当纯二氧化碳注入煤层时,气态的甲烷就被挤出来,而且,由于二氧化碳具有高度的吸附性,煤层会迅速吸附二氧化碳并排出原先吸附的甲烷。

美国在上世纪90年代起开始实施煤层气回收增强技术的试点工程,探索技术问题,同时建立一个简单快捷的检测模式,根据煤层的地层构造、结构形状、渗透性能、煤质、甲烷含量、吸附能力和注入气体的性质,测定煤田隔离二氧化碳的封闭能力。不过,这一有着广阔商业前景的新兴环保技术目前仍处于起步阶段。

据介绍,煤层气正日益成为美国天然气供应的重要组成部分。2002年,美国煤层气产量已占天然气总产量的8%,其探明储量占天然气探明储量的10%。

德国研制相关设备取得进展

些年来,在一系列政策法规的推动下,德国的煤层气开发工作和相关设备的研制都取得了很大进展。

德国的煤矿主要分布在西部,据报道,矿区每年有10亿立方米的煤层气排入大气。上个世纪末,德国对煤层气的利用还大多局限于煤矿现场,如在锅炉中将煤层气和煤混合燃烧,用来取暖和发电等。煤层气发电则一直没得到大规模开发,主要原因是国家对煤层气发电的入补贴太低,经济上缺乏可行性。

2000年4月生效的《可再生能源法》是德国煤层气开发的一个里程碑,该法规定,今后20年内,500千瓦以上的煤层气发电设备每生产一度电补贴约7欧分,使煤层气发电在经济上有了可行性。2000年10月,德国政府又出台了"国家气候保护计划",制定了到2005年二氧化碳排放比1990年减少25%的目标,减少煤层气的排放和加强煤层气的开发利用也列入了这项计划。

在国家政策法规的推动下,地方上也积极行动起来。2001年9月,西部的北威州政府推出了一个计划,通过制造和运营供电-供热耦合机组,即BHKW设备,加大对当地矿区煤层气的利用。

BHKW设备主要由发动机和发电机耦合组成。燃气发动机驱动发电机发电,冷却水和发动机废气中包含的热量同时可用于供热。传统发电厂浪费的废热在BHKW设备中得到了利用,能源利用效率可由原先的30%至 45%,上升到80%至90%。

北威州主要运用功率在0.5兆瓦至1.5兆瓦的可移动BHKW设备,根据功率不同,燃气发动机一般有16至20个汽缸。矿层中的煤层气通过一个管道被抽吸到地面一个压缩机中,压缩机可自动调节,不断适应数量处于变化中的煤层气。压缩气体在传统的燃气发动机中燃烧,驱动与发动机耦合的发电机发电,能源利用总效率可达90%。到2004年底,北威州安装的煤层气发电装置的总功率已达到175兆瓦,到2005年底将达到200兆瓦。

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