浅谈煤层气的开发与利用
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【摘要】煤层气是一种宝贵而清洁的能源，有很大的利用价值，加大对煤层气的开发利用，形成煤层气产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用。其带来效益可以缓解国民经济发展中能源的供求矛盾，使我国的能源结构得到改善，使煤矿瓦斯所带来的灾害降低，对改善大气环境和促进我国社会与经济的协调可持续发展等方面都具有重大的现实意义和战略意义。尤其是在当前国际国内经济高速发展、能源日渐短缺、环境压力和煤矿安全生产的严峻形势下，煤层气有效、合理的开采工作显得更加急迫与重要。
【关键词】煤层气产业煤层气开发利用
1 引言
中国明确提出要把煤层气作为第二煤炭资源进行开发，加大对煤层气的开采利用力度，发展煤层气产业。煤层气作为宝贵而清洁的能源，其所带来的产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用，可谓是利国利民。据国家开发和改革委员会制定的“煤层气开发利用‘十二五’规划”，今后将逐步建立煤层气和煤矿开发利用的产业体系。故加大对煤层气开发利用的研究具有很大的现实和经济意义。
2 煤层气的介绍
煤层气是和煤炭伴生，以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，它的主要成分是CH4（甲烷），人们俗称为“瓦斯”，煤层气热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相差不多，因此可以和天然气混输混用，并且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，在工业、化工、发电和居民生活燃料中占据优势地位。煤矿瓦斯爆炸事故的根源是当煤层气空气浓度达到5%-16%时遇明火爆炸。如果将煤层气直接排放到大气中，它的温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境具有极强的破坏性力。如果在采煤之前先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用可以获得一举多得的功效，例如：通过提高瓦斯事故防范水平，从而具有安全效应；能够有效减排温室气体，产生良好的环保效应；同时作为一种高效、洁净能源，将其商业化会带来巨大的经济效益。
3 开发利用现状
煤层气是近二十年在世界上崛起的新型能源，具有采收率较高、发热量高等优点，但是目前勘探开发需要较高的成本投入，开发利用技术也还不够先进，还有待于进一步提高。开发煤层气这一新型能源有助于缓解国民经济发展中能源的供求矛盾，促进我国的能源结构调整，减少煤矿瓦斯灾害，改善大气环境，在促进我国社会与经济的协调可持续发展等方面都具有重大的现实意义和战略意义。
在国际上，开发煤层气的国家在规模、技术、水平和投资各方面都应首推美国。早在1953年，美国就在圣胡安盆地钻探完成了第一口煤层气开发实验井。美国煤层气的开发应用对全世界产生了重大影响。到目前为止，世界上已有包括加拿大、英国、德国、澳大利亚、俄罗斯、中国以及印度等在内的29个国家开展了煤层气研究、勘探和开发活动。上个世纪70年代末，中国煤层气地面开始开发，上个世纪90年代，我国不同地区开展了煤层气开发试验，煤层气开发试验出现热潮。经过十余年发展，取得了重大突破。在“六五”和“七五”期间，煤层气勘探开发研究均被列入国家重点科技攻关课题，并取得了丰硕的成果，使煤层气勘探开发具有了大量的科技储备。
4 煤层气的利用技术
现阶段煤层气用作化工原料主要是生产合成氨、甲醇、乙炔、氯甲烷、氢氰酸、二硫化碳等下游加工产品，而主导产业是合成氨和甲醇。以煤层气为原料生产合成氨和尿素是经济的原料路线。我国是农业大国，化肥需求量大，为改善环境和提高效益，在煤层气产区附近建设合成氨―尿素装置是相对合理的。尿素造粒采用精种造粒法生产大颗粒尿素，以提高尿素肥效。1985～2000年，天然气在全球发电领域的消费增长速度平均为2%，增长部分主要集中在发达国家。发展中国家电价承受能力较低和环保标准执行不严，天然气发电还未得到普遍采用。但是，随着天然气-蒸汽联合循环发电装置单机容量的不扩大，热率不断提高，以及优越的环保效益，天然气发电在发展中国家将有广阔发展前景。即使资源缺乏地区也在积极研究进口液化天然气（LNG）发电，如我国东南沿海的上海、福建、广东等，进口LNG主要用于发电。
5 煤层气开发利用过程中面临问题及对策
专家表示，造成中国煤层气产业发展迟缓，难以实现“十一五”既定目标的原因是多方面的，首当其冲的是管道运输问题。业内人士表示，煤层气长输管网制约煤层气资源的大规模开发利用，造成开采量上不去，开采多了又卖不掉滞后的原因大多是长输管网管道短、管径细、分布碎，开发与输送衔接不畅。数据显示，目前国内煤层气管道总长度每年增加的长度还不到5000米，而且大多都是局部联网，难以形成规模。据了解，目前在国内煤层气企业中只有中石油有自己的长距离输气管道，其他的煤层气企业全都没有，由于受到价格和数量限制，供给中石油管道的煤层气只能就近销售或小规模液化。长输管道公司对煤层气市场的垄断、独立建设管道的资金压力是开发煤层气企业所面临的难以跨越的一座大山。 由于煤层气不同于石油等资源，在短时间内难以获得可观的经济效益，煤层气产业化开发必须已靠政府在政策，科研，资金上给予支持。而煤炭与煤层气是两个独立的矿种，赋存于同一个空间，但开采方式截然不同。煤炭作为我国一次性能源主体地位，今后相当一段时间不会改变。开发利用煤层气要与煤炭开发利用相互协调，要通过立法手段，充分发挥政府在调度社会资源、组织协调，及时解决矿权重叠矛盾方面的主导作用，保障煤层气资源与煤炭资源勘察、开采的时空配置合理有序，实现两个行业之间良好运作，互利共赢，形成煤层气与煤炭总和开采模式，加快我国煤层气产业步伐，保障煤矿开发安全。
6 结语
建国以来，我国在瓦斯开发运输过程等诸多方面均建立了相应的学科、研究体系，取得了丰硕的成果，为煤矿安全提供了强有力的技术保障。例如瓦斯赋存、瓦斯涌出规律方面，通风、抽放治理瓦斯方面，煤与瓦斯突出发生机理、防治技术方面，以及瓦斯利用等。但是，煤层气利用还没有达到实质性商业开发的程度，还未取得真正的突破性进展。 据了解，我国煤层气开发由于起步晚，在基础理论和技术上都无法与常规天然气相比。特别是我国煤层气储层与美国相比普遍存在低压、低渗、低饱和的“三低”现象，我国在理论和技术方面都存在若干关键性难题。由于我国地质条件复杂，虽然我国技术人员虽然已基本掌握关于煤层气开发的常规技术，但也很难有所突破。面对我国地质条件，即使是美国煤层气开发商在我国从事煤层气风险勘探也少有突破。因此，我国的煤层气研究在关键技术的攻克方面和已有成果的推广应用及成果转化方面还有诸多工作要做。