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煤层气为什么是可以变害为宝的清洁能源

时间:2020-01-08 22:46   作者:admin 点击:

  北京燃气集团公司官网提醒煤层气在煤矿俗称“瓦斯”,是与煤伴生的独立矿种,属非常规天然气,是近20年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。煤层气以甲烷为主要成分,是储存在煤层中、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤体孔隙中的烃类气体。煤层气热值是通用煤的2~5倍,1立方米纯煤层气的热值相当于1.13千克汽油、1.21千克标准煤,其热值与天然气相当,可以与天然气混输混用,而且燃烧后几乎不产生任何废气,是很好的化工原料、发电和居民生活燃料。

  作为煤矿“瓦斯”的煤层气,长期以来是煤矿重特大事故的主要灾害源,主要包括瓦斯爆炸事故、煤与瓦斯突出事故。中国国有煤矿的46%为高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井,瓦斯事故发生时会诱发顶板、火灾或透水等次生事故,煤矿重特大事故中瓦斯事故比例极高。其中,瓦斯突出是一种地质灾害,在大量的有害气体瞬间涌入后,会形成窒息,但不一定会发生爆炸。瓦斯爆炸则有三个关键点:一是空气中氧气含量达到12%以上,二是瓦斯中甲烷浓度5%~16%之间,三是有明火,点火温度达到650度以上。实践证明,煤矿开采深度越深,瓦斯瞬间释放的能量也会越大。目前,中国东部矿区煤矿开采深度逐年加大,瓦斯事故风险越来越高。

  为有效治理瓦斯事故,中国煤矿安监部门先后制定了煤矿瓦斯治理“先抽后采,监测监控,以风定产”的“十二字方针”和“通风可靠,抽采达标,监控有效,管理到位”的“十六字体系”,但究其根本出发点来看,更多地还是聚焦在预防瓦斯事故。目前,中国煤层气年抽采量(井下和地面)已接近200亿立方米,2018年煤矿百万吨死亡率下降至0.093,瓦斯事故死亡58人,煤层气抽采使中国煤矿瓦斯事故得到了有效遏制。

  二、加强对煤层气开发利用可实现变害为宝

  煤层气在煤矿的危害,除了会酿成瓦斯爆炸或瓦斯突出事故以外,抽放排空还会造成对大气环境的严重破坏。加强对煤层气的开发利用,不但可以遏制瓦斯事故,还可以减排温室气体,作为洁净能源也有巨大的经济效益。

  与国际比较,中国煤层气赋存条件相对较差,同时受地质条件复杂和适应性技术不到位等影响,煤层气目前总体产量和利用率还比较低,特别是对于低浓度煤层气,很多煤矿仅仅实现了抽放排空,没有得到合理有效利用,而且造成严重的大气污染和温室效应。通常,煤矿瓦斯抽采浓度高于8%的瓦斯,可用于发电、民用或工业生产,而浓度低于8%的瓦斯则会直接排空。预计每年中国约有100亿立方米的煤矿抽采瓦斯和200亿立方米的通风排放瓦斯因利用困难而直接排空,其温室效应是二氧化碳的21倍。

  当前,煤层气作为气体能源家族三大成员之一,与天然气、天然气水合物的勘探开发一样,日益受到世界各国的重视。从世界范围来看,全球埋深浅于2000米的煤层气资源约为240万亿立方米,美国是世界上煤层气商业化开发最成功的国家。

  据统计,中国煤层气地质资源量位居世界第三,居于俄罗斯、美国之后,占世界煤层气总量的12%。中国42个主要含煤盆地埋深2000米以浅的煤层气地质资源量36.81万亿立方米,资源丰度0.98亿立方米/平方千米,埋深1500米以浅的煤层气可采资源量达10.87万亿立方米,3000米以内的远景资源量达55.2万亿立方米。内蒙古、新疆、山西、贵州和云南等地因得天独厚的地质资源条件,是中国最具有规模化开采煤层气、发展煤层气产业的地区。

  据BP的分析,预计2040年前后世界一次能源消费结构中天然气的占比将逐步超过煤炭和石油。2018年,中国一次性能源消费结构中,煤炭占59%,石油占18.9%,天然气仅占7.8%,天然气消费占比远低于近24%的世界平均水平。2018年,中国天然气消费达到2808亿立方米,其中国内产量1603亿,净进口量达1205亿,对外依存度已经超过43%。随着对生态环境保护的要求越来越高,终端能源需求逐步向优质高效洁净能源转化,天然气的需求将继续迅猛增长。因此,开发利用煤层气可使天然气在能源消费构成中的比重大大提高,对保障能源安全具有重要意义。

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