煤层气是祸源更是能源

　　煤层气既是祸源也是能源。根据《京都议定书》，可以将煤矿瓦斯拿到国际市场出售，利用国际资金进行回收利用，按照每吨7美元的价格计算，其减排收益甚至大于瓦斯本身的发电收益……

　　○ 李晓明

　　煤炭作为一种矿物，经常与其它矿藏共生，煤层气便是其中之一。在煤矿开采过程中，煤层气也随之释放，形成煤矿瓦斯。在我国国有重点煤矿中，高瓦斯矿井152处，煤与瓦斯突出矿井154处，两者约占矿井总数49.8%、煤炭总产量的42%。煤矿的高瓦斯含量导致我国煤矿安全生产困难重重。有关部门统计，我国每生产100万吨原煤，就要付出3.1个人的死亡代价。

　　为了确保煤矿的安全生产，需要安装大功率风机，将煤矿巷道内的瓦斯排出。矿井内的安全保住了，可是，排放到空气中的煤矿瓦斯又对外面的环境造成了危害——瓦斯的主要成分甲烷，是一种具有强烈温室效应的气体，其温室效应为二氧化碳的22倍。据测算，所有人类活动造成的温室效应中，20%是由甲烷引起的，而我国煤矿排放的甲烷占全球的35%以上，相当于荷兰全国所有温室气体的总排放量。

　　由此可见，煤矿瓦斯堪称祸源。煤矿瓦斯之所以危害巨大，是因为它的热值很高，纯甲烷气体每立方米可发电3～3.5千瓦时。

　　煤层气利用范围广泛。当前，我国煤层气利用的主要途径为：发电、民用、工业燃料、

化工、汽车燃料。

　　煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净

能源，产生巨大的经济效益，在一定程度上改善我国的能源结构。

　　随着国民经济的快速发展，我国油气供应缺口急剧增大。据发展改革委能源所预测，2010年我国油气缺口将分别达到1.3亿吨和300亿立方米；2020年这两个数字将分别上升到2.2亿吨和1000亿立方米。

　　我国煤层气资源十分丰富，是世界上继俄罗斯、加拿大之后的第三大煤层气储量国，占世界排名前12位国家资源总量的13%。根据最新一轮资源评估结果，我国埋深2000米以浅的煤层气资源量达31.46万亿立方米，相当于450亿吨标煤、350亿吨标油，与陆上常规天然气资源量相当。

　　我国的煤层气资源不仅在总量上占有一定优势，而且在区域分布、埋藏深度等方面也有利于规划开发。煤层气资源在我国境内分布广泛，基本可以划分为中部、西部和东部三大资源区。其中中部地区约占资源量的64%。西部地区的沁水盆地和鄂尔多斯盆地资源量最大，超过10万亿立方米，为集中开发提供了资源条件。

　　据统计，我国煤层气埋藏于300～1000米之间的资源量约占总量的29.05%，1000～1500米之间的煤层气占总量的31.6%，1500～2000米之间的煤层气占总量的39.35%，适于开发的约占总资源量的60%。

　　中国煤炭工业协会会长范维唐认为，煤层气热值高，可用于发电、生活用热等多种用途，经济效益非常可观。煤层气是我国常规天然气最现实可靠的替代能源，对于石油资源短缺的中国而言，充分开发利用煤层气至关重要。

　　煤层气产业化有六难

　　据北京爱睿阳咨询有限公司郭军博士介绍，目前，国际上对煤矿通风瓦斯气体中甲烷(VAM)的处理利用技术有两种：一是将VAM作为辅助燃料；二是将VAM作为主要燃料，如氧化装置中的燃料或气体涡轮发动机燃料，如澳大利亚的West VAMP项目。

　　VAM首例应用于1994年出现在英国，该项目通风瓦斯流速为8000立方米/小时，甲烷浓度为0.3%～0.6%，通过设备调节，将甲烷浓度维持在0.1%的低浓度上。第二例应用于2002年出现在澳大利亚，通风瓦斯流速为6000立方米/小时，VAM作为主要燃料进行发电，90%回收利用产生热水。VAM作为主要燃料建设大型电厂于2005年出现在澳大利亚，通风瓦斯流速为250000立方米/小时，发电功率为6000千瓦。

　　目前，利用VAM为主要燃料进行发电的更大型电厂正在计划之中，设计发电功率为2～2.5万千瓦，每年可减少温室气体排放100万吨。

　　国际上最新的VAM氧化获取能量技术有三种：新型燃气涡轮发电机；微型燃气涡轮发电机；液化煤气混合涡轮发电机。

　　我国煤气层开发的障碍

　　虽然我国煤层气开发已经显示出良好的势头，但要实现规模化、产业化，目前还存在政策、技术、资金等方面的多重障碍。

　　首先，煤矿管理者无法对瓦斯抽排量数据作假，影响了回收利用。

　　据胜利油田动力机械厂发电部主任范长峰介绍，根据现行的煤矿安全考核体系，煤矿如果直接将瓦斯排空，则根据所用风机功率进行计算，无法具体监督，可以掺杂水分，不必担心能否完成抽排指标；如果对煤矿瓦斯进行回收利用，则可以通过设备上的计量表准确算出瓦斯抽排量。因此，健全现行的安全考核体系，使煤矿管理者无法投机取巧就成为关键。

　　其次，煤层气开发中的技术难题。

　　据郭军博士介绍，煤矿通风瓦斯气体中的甲烷(VAM)是煤矿瓦斯甲烷气(CMM)的最大来源，2004年中国煤矿通风瓦斯的排放达到140亿立方米。据专家预测，到2020年，排放量将达到170亿立方米以上。目前，煤矿瓦斯甲烷气的获取和利用存在一定困难：首先，气流量很大，一般在47～470立方米/秒；其次，浓度低，一般在0.3%～0.5%；第三，能量转换技术困难。

　　第三，难以发电上网。

　　利用煤矿瓦斯发电，是我国许多高瓦斯矿井瓦斯开发利用的首选出路，目前全国的总装机容量为9万千瓦，预计装机容量可达25万千瓦。虽然国家相关政策中明确了瓦斯发电上网的各种规定，但由于部门利益、行业保护，瓦斯发电上网存在重重障碍。有的地方虽允许上网，却故意压低上网电价，有的地方干脆不许上网。

　　第四，缺乏资金投入。

　　目前，一个年产400万吨的煤矿建设一套井下瓦斯抽放系统需要2000万元左右，建设瓦斯发电项目，前期投入和运营管理费用都比较高。由于煤炭价格与价值长期背离，煤矿效益低下，长期处于亏损补贴和困难阶段，自身缺乏必需的资金积累，单凭企业很难进行瓦斯治理和利用投资，这是限制瓦斯大规模开发利用的主要原因之一。

　　第五，科研工作薄弱。

　　目前，国内专门从事煤层气开发利用研究的单位很少，科研力量薄弱，从人才、基础设施到资金支持严重缺位，瓦斯防治、利用等方面的研究进展缓慢。目前，胜利油田动力机械厂已经建立了瓦斯气体燃烧实验基地，该实验基地的技术及规模为世界第二、亚洲第一。

　　第六，管理体制不顺。

　　煤矿瓦斯的开发利用缺乏必要协调，条块分割严重。煤炭探矿权管理归各省区，煤层气探矿权的管理权则在国土资源部，在具体开发中出现矿权重叠问题，致使相关部门、企业之间产生了经济利益和管理权限方面的分歧，各自为政,自行发展，产业开发难成气候，地方与企业参与煤层气开发利用的动力不足，这些问题严重阻碍了煤层气的抽放与利用，应及早研究解决。

　　经济杠杆推动产业进程

　　尽管煤层气的开发利用还面临诸多难题，但是，在当前能源紧张的前提下，任何人都不会对这一储量巨大的能源无动于衷。

　　据胜利油田动力机械厂发电部主任范长峰介绍，该厂的业务在近两年日渐红火，国内许多大型煤矿纷纷从该厂购买设备，上马煤层气开发利用项目。山西晋城煤矿在上马40多台设备后，正准备再购买30台；还有山西阳泉，安徽的淮南、淮北，新疆，贵州水城、六盘水，重庆,辽宁鸡西，河南鹤壁、平顶山，河北张家口……以贵州的一个煤矿为例，该矿使用胜利油田动力机械厂的设备发电，其发电量可满足自身70%的用电量，节省了大量电费，经济效益十分可观。此外，这种热电联产设备不仅可以用煤层气发电，还可以供热，整体利用效率可达到75%～80%。为了使客户顺利上马煤层气回收利用设备，胜利油田动力机械厂还推出了一条龙服务，其中包括了运营管理，客户不必自己派人从头学起。

　　至于项目资金，企业只要具备项目资质，根据2005年2月生效的《京都议定书》，这些甲烷可以通过市场机制进行减排，即CDM机制，将煤矿瓦斯拿到国际市场出售，利用国际资金进行回收利用，按照每吨7美元的价格计算，其减排收益甚至大于瓦斯本身的发电收益。我国的CDM推广办公室于2005年7月29日成立，对于煤矿通风瓦斯的开发利用，CDM机制具有推动作用。

　　据北京爱睿阳咨询有限公司董事长、美国斯坦福大学博士施政介绍，截至2005年底，中国的温室气体减排开发项目已超过巴西，位居世界第二，而交易量则位居世界第一，未来可能占据世界温室气体交易量的70%。

　　煤层气开发利用经济效益已初步显现。据中联煤层气有限责任公司总经理孙茂远介绍，按每立方米协议气价1.1元测算，项目内部收益率为12.1%，全部成本7.9年后可回收，每立方米气可获利0.3～0.4元。如果政府实施“五免三减半”，即20年免缴

增值税，所得税5年免征、5年减半的政策，工程成本可降低0.3元/立方米，利润率则能提高到50%，成本回收期相应缩短至3～4年。晋煤集团潘庄矿区地面煤层气预抽井日产气量目前超过4万立方米，若按每立方米压缩煤层气的销售价格为2元计算，现有井组的煤层气日销售收入为8万元，年销售收入接近3000万元。

　　国家煤科院重庆分院瓦斯研究所所长文光才认为，煤层气产业是一项庞大的系统工程，建设一个煤层气生产基地，除了带动运输、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展外，还能推动本行业的相关技术、科研等产业，促进整个产业的良性发展，如钻机、煤层气抽取及输送设备、输送管道、监测监控设备、煤层气发电设备、利用煤层气生产化工原料设备等产业。我国煤层气产业一旦形成和发展起来，将给相关产业带来发展机会。