加快煤層氣（瓦斯）的綜合利用

引 言
多年來， 煤礦瓦斯一直是 煤礦 安全生產的重大隱患。 煤礦重特大瓦斯爆炸 02manbetx.com 時有發生，給人民群眾生命財產造成了重大損失；同時，未經綜合利用的煤層氣直接排放到大氣中，也造成了嚴重的環境汙染和資源浪費 。
煤層氣（礦井瓦斯）是賦存在煤層中的一種共生或伴生氣體，主要成分為甲烷。它不僅是 煤礦生產 安全的重大隱患，將其直接排人大氣還會造成強烈的溫室效應，導致環境破壞。甲烷是一種強烈的溫室氣體，溫室效應是二氧化碳的21～23倍。同時甲烷也是一種潔淨的能源，純瓦斯的熱值與常規天然氣相當，是一種潔淨高效的能源。
從定義上來講，煤層氣和瓦斯是有區別的。煤層氣是指在成煤過程中形成並以吸附及遊離狀態存在煤層孔隙和裂隙中的天然氣，其主要成分是甲烷；礦井瓦斯是指礦井內以甲烷為主要成分的有害氣體的總稱。
習慣上（煤礦術語）礦井瓦斯通常專指甲烷（也叫沼氣）；煤層氣也叫煤層瓦斯。在主要成分用途上，煤層氣和瓦斯都指的是甲烷。
甲烷分子式CH4，分子量 16.04。是最簡單的有機化合物。甲烷是沒有顏色、沒有氣味、微溶於水的可燃性氣體。沸點-161.4℃，密度0.716kg/m3，液態相對密度(水=1)0.42(-164℃)；氣態相對密度(空氣=1)0.55。引燃溫度538(℃)。發熱量為33.38～37.11MJ/m3（7972～8864千卡）。
甲烷和空氣成適當比例的混合物，遇火花會發生爆炸。爆炸上限為15%(V/V) ，爆炸下限5.3 %(V/V)。化學性質相當穩定，跟強酸、強堿或強氧化劑（如KMnO4）等一般不起反應。在適當條件下會發生氧化、熱解及鹵代等反應，可以溶於醇、乙醚。它不僅是煤礦生產 安全的重大隱患，將其直接排人大氣還會造成強烈的溫室效應，導致環境破壞。
瓦斯利用的意義
針對我國頻頻發生的煤礦瓦斯爆炸，中國工程院院士周世寧、張鐵崗日前建議，我國應加快開展煤層氣利用工作，遏製煤礦重特大 02manbetx.com 發生。
　　據周世寧院士介紹，煤層氣實際上是一種熱值高、無汙染的新能源，可用於發電燃料、工業燃料、化工原料和居民生活燃料。同時，對煤層氣的回收利用有助於保護環境，因為煤層氣隨著煤炭開采泄漏到大氣中會加劇全球溫室效應。
　　據統計，我國有近一半礦井為高瓦斯或瓦斯突出礦井，每年因采煤而從礦井中抽放的煤層氣在13億立方米以上。瓦斯 02manbetx.com 是我國 煤礦 安全 02manbetx.com 居高不下的主要矛盾，有效控製瓦斯事故是解決我國 煤礦安全問題的關鍵。
　　張鐵崗院士介紹，瓦斯發電的效益相當顯著，在勝利油田勝利動力機械有限公司的試驗顯示：如果是1立方米含量100%的瓦斯，可以發出3.2～3.3度電，如果是30%含量的1立方米瓦斯可以發出1度電。
　　如果我國瓦斯抽放量達到42億立方米並全部被利用，相當於增加570萬噸 標準煤，可緩解能源緊張局勢，可增加產值15億元以上；同時還可減排二氧化碳6750萬噸，極大地減少大氣汙染。如果將這筆資金投入到 煤礦安全設施設備改造以及技術研發升級中，則煤礦安全的現狀將會極大地改善。
　　有關信息顯示，美國及一些歐洲國家願意出資在中國等11個國家進行瓦斯的綜合利用和開發。目前，我國已經和世界近十個國家合作開發了19個項目。
1 煤礦瓦斯綜合利用的技術現狀
從世界範圍看，煤礦瓦斯利用主要集中在民用、發電、工業燃料及化工原料等方麵。瓦斯民用項目、燃氣鍋爐、利用瓦斯生產化工產品都不理想。而瓦斯發電是利用目前成熟的內燃機技術，僅對內燃機的進氣係統和燃料供給係統加以改造，技術較為可靠。投資少，見效快，一般3年內可收回全部投資。瓦斯發電成為目前煤礦瓦斯利用的一種主要方式。
由於煤礦瓦斯開采方式的不同，煤礦瓦斯中CH4的含量會有顯著不同，下麵針對3種開采方式所獲得的瓦斯介紹其利用技術現狀。
一是通過地麵鑽井開采，采出CH4含量多大於90%的煤礦瓦斯（目前約占煤礦瓦斯總量的1％左右），其成份特性類似天然氣。此類氣體可利用天然氣發電設備進行發電或作為民用燃料、化工原料等，利用技術相對簡單且成熟。
二是通過井下瓦斯抽放係統和地麵輸氣係統，采出CH4濃度範圍多在3%～80%之間的煤礦瓦斯（目前約占煤礦瓦斯總量的15％左右，其中的三分之二濃度都低於30％），由於存在爆炸危險，一般對其應用都局限於濃度為30％以上部分，濃度在6％～30％的部分的利用是一個難點，目前勝利油田勝利動力機械集團（以下簡稱“勝動集團”）具有此項安全利用技術，並已在國內16個省、市、自治區的煤礦推廣應用，取得良好的經濟和社會效果。
三是通過煤礦通風排出的煤礦瓦斯，CH4含量一般低於1%，稱之為風排瓦斯（俗稱“乏風”）。這部分煤礦瓦斯由於CH4濃度太低，利用技術難度較大，基本都被排空。但目前勝動集團已經開始研製“煤礦乏風氧化裝置”，準備對這部分瓦斯進行處理和利用。通過天然氣與空氣混合的方式模擬煤礦乏風，現已完成廠內模擬試驗，並開始現場工業性試驗。
總之，目前煤礦瓦斯綜合利用還處於初級階段，無論是利用廣度還是深度都有許多需要解決的問題。煤礦瓦斯利用最合理的方式就是發電，在發電基礎上實現“冷、熱、電”三聯供，改善煤礦職工和當地居民生產、生活條件，節能減排，這就是我們所述“煤礦瓦斯綜合利用”的核心思想。
2煤礦瓦斯綜合利用技術的研究與成果
勝動集團一直致力於煤礦瓦斯的全覆蓋利用研究，最終目標是實現瓦斯“零”排放。目前已在這一領域取得了突破性進展，獲得了2項重要的國家發明專利、多項實用新型專利。2005年5月，勝動集團煤礦瓦斯發電機組項目被國家科學技術部列為國家火炬 計劃，瓦斯發電機組2005年9月獲得中國名牌產品稱號。
根據CH4濃度的不同，勝動集團研究的瓦斯利用方式也有所不同，具體包括以下幾種：①CH4濃度在60％以上的特高濃度瓦斯，進行CH4提純利用。②CH4濃度在30％～60％之間的高濃度瓦斯，采用高濃度瓦斯發電機組發電；③CH4濃度在8％～30％之間的低濃度瓦斯，通過發明“煤礦低濃度瓦斯安全輸送及發電技術”，實現了低濃度瓦斯發電的目的。④CH4濃度在4％～8％之間的特低濃度瓦斯，采用燃油引燃式瓦斯發電機組發電。⑤抽排瓦斯CH4濃度在4%以下的，與煤礦乏風混合後，氧化處理，先發電後製冷、製熱，進行熱量階梯利用。
2.1高濃度瓦斯氣發電機組
高濃度瓦斯是燃氣內燃機發電機組最先進入的領域，勝動集團憑借自主知識產權的國家發明專利“電控燃氣混合器”確定了自己在瓦斯利用領域的領先地位，總體來說機組技術已經比較成熟。
早期瓦斯氣機組借用了天然氣發電機組的技術，適合CH4濃度在30％～60％的煤礦瓦斯。但由於瓦斯存在濃度、氣壓不穩定的特點，2001年我們適時地開發了“電控燃氣混合器”（見圖1），解決了核心技術難題，為該係列瓦斯機組的推廣起到了關鍵作用。

2.2低濃度瓦斯氣發電機組
勝動集團從2004年開始研製低濃度瓦斯發電機組。這部分瓦斯正好包含CH4的爆炸極限濃度，即5％～15％。安全輸送是首要解決的難題，為此我們除調整電控燃氣混合技術之外，還完成了以下幾個重要的技術攻關，為低濃度瓦斯發電機組的推廣排除了障礙。

（1）煤礦瓦斯與細水霧混合輸送技術（發明專利技術），見圖2。該係統於2005年12月25日通過了國家安全生產監督 管理總局的鑒定，成為煤礦低濃度瓦斯安全輸送的重要方法，鑒定委員會認為：“該項目構思新穎，在煤礦抽放瓦斯利用方麵提供了新的思路，其成果達到國際先進水平”。係統主要包括：①三種阻火技術的組合；②一個水循環係統 ；③另外，還設置了一套濕式瓦斯壓力平衡裝置。
（2）發動機上應用金屬波紋帶瓦斯管道阻火技術（實用新型技術）。煤礦瓦斯發電機組自身安裝兩道金屬波紋帶瓦斯管道阻火器，一道安裝在增壓器後、中冷器前。另一道安裝在發動機進氣總管前和調速蝶門之間。
（3）新概念預燃室技術（實用新型技術）。針對瓦斯濃度較低和濕度較大的特點，研製了新概念預燃室。“零”容積的預燃室，結構簡單、製造方便。它放大了火花塞點火能量，保證了發動機點火連續、運行穩定，並實現稀薄燃燒，降低發動機熱負荷，提高其排放性能。
將低濃度瓦斯用於發電不僅達到了減排溫室氣體的目的，其經濟效益也十分顯著。以一台500kW低濃度瓦斯發電機組（高濃度機組投資更低）的投資來 03manbetx ，按單台機組耗氣量2.5Nm3/min（折合純CH4）計算，效益如下（不包括CDM項目的收益）：a.項目投資：125萬元（機組）＋25萬元（配套）＝150萬元；b.項目總收益：108萬元（發電）＋15萬元（餘熱）＝123萬元；c.項目運行費用：36萬元；d.收益合計：123萬元－36萬元＝87萬元。
2.3煤礦乏風氧化及氧化熱利用技術研究
煤礦瓦斯（折合純CH4）總排放量的80％左右都是乏風，如何利用好這部分能源也是需要研究的方向。從2006年起，勝動集團開始對乏風利用展開了實質性的研究，研究成果經廠內試驗效果良好，目前已進入工業現場試驗階段，成果名稱為“煤礦乏風甲烷氧化裝置”，所申請的專利已經授權。
裝置的主要技術參數（試驗）如下：①甲烷轉化率：95%；②裝置出口溫度：不高於進口溫度40℃；③氧化裝置處理氣體能力：1.5萬Nm3/h；④主體尺寸：3.2m×3.8m×3.0m；⑤適應的乏風最低濃度：0.2%；⑥乏風濃度為0.5%時產熱能力：0.5t/h蒸汽。
以處理濃度為0.5％、流量為1000Nm3/min的乏風為例，裝置投資和收益概算如下：①裝置及外圍配套設施投資700萬元；②氧化熱利用年收入：全年可產生約1.4萬噸蒸汽（可代替燃煤鍋爐，用於製冷、製熱、發電等），價值140萬元；③CDM項目年收入：全年減排3.5萬噸CO2當量，合計約為300萬元；④年運行費用：180萬元；⑤年收益：260萬元。
如果乏風量較大，可以采取組合的方式，並投資蒸氣發電和餘熱製冷、製熱，效益將更高一些。
2.4其他利用方式的進展及成果
除以上3個方麵外，針對特低濃度瓦斯的燃油引燃式瓦斯發電機組的研製也取得了實質性的進展，不久就可以投放市場。而針對特高濃度瓦斯CH4提純利用也正在研究之中。提純後的特高濃度瓦斯成份類似天然氣可以直接民用、化工或進行壓縮、液化，提高運移性，增加其使用價值。
2.5電、熱、冷三聯供
如何對瓦斯熱能進行更深層次的綜合利用便成了我們需要考慮的重點。
燃氣內燃發電機組的熱效率一般都在30％～35％之間，即使是最先進的天然氣發電機組也隻有40％，所以瓦斯熱能的綜合利用潛力還是巨大的。勝動集團早先在天然氣發電機組時期就對電、熱、冷聯供進行了深入的研究，並於2002年應用於公司生產和辦公區，至今曆時已達4年之久，效果良好，綜合熱效率達到了80％以上。
目前，許多煤礦也已將瓦斯發電機組的餘熱應用於煤礦的采暖係統。在煤礦實現瓦斯的冷、熱、電三聯供，現在從技術上、經濟上都具備了條件。
3 煤礦瓦斯綜合利用技術的市場現狀與前景
儲量豐富利用率低 我國煤層氣開發前景可觀
全球煤層氣總儲藏量為82萬億立方米。俄羅斯、加拿大、中國、美國4個國家儲藏量最大，占世界總儲藏量的80%。其中美國的煤層氣開發、利用最好，年開采量達到350億立方米以上。
根據最新一輪資源評估結果，我國埋深2000米以淺的煤層氣資源量31.46萬億立方米，相當於450億噸標煤，350億噸標油，與陸上常規天然氣資源量相當。按照有關能耗 標準，相當於我國可以使用20多年的能源。
目前我國每年在采煤過程中排放的煤層氣在130億立方米以上，合理抽放量達到35億立方米左右，現已利用部分隻有5億立方米，每年仍有30億立方米左右的剩餘量，加上地麵鑽井開采的煤層氣50億立方米，可利用總量達80億立方米，約折合標煤1000萬噸，如用於發電，每年可發電近300億千瓦時，資源潛力巨大。另外我國煤層氣市場大，根據市場調查及能源需求預測，天然氣需求量2005年600億立方米，2010年可達到1120億立方米。而國內天然氣供應能力到2010年最高隻能達800億立方米。專家估計，中國在2010、2015、2020年，天然氣供需缺口分別為300億立方米、650億立方米和1000億立方米。這為煤層氣提供了廣闊的市場空間。
到2006年，全國礦井瓦斯利用總量達到8億多立方米。現已開展瓦斯利用的礦區，瓦斯利用率提高到60%以上。我國對煤礦瓦斯的抽放和利用十分重視，提出2007~2010年為瓦斯利用快速發展提高階段。2010年瓦斯抽采量利用率達到80%以上。其中民用和工業燃氣瓦斯利用量達20億立方米以上；瓦斯發電裝機容量達到150萬千瓦以上，50%以上的發電設備實現熱電或熱電冷聯供，發電瓦斯利用量達到30億立方米以上。礦井瓦斯抽采量在每分鍾5立方米以上的，必須實施瓦斯利用
3.1瓦斯內燃機發電機組的市場現狀及應用前景
如上所述，勝動集團在煤礦瓦斯綜合利用方麵實現了重要技術突破，特別是在低濃度瓦斯發電方麵，開創了世界先例，很好地符合了“以用促抽、以抽保安全”的煤礦瓦斯治理方針。
“勝動”煤礦瓦斯發電機組於2001年開始投入市場，市場占有率80％以上。到2006年12月已經累計銷售595台（折合500kW機組當量），銷售收入83300萬元，創稅（增值稅）5145萬元。瓦斯發電機組在煤礦應用，累計發電近8億kWh，節約電費約4億元。另外，有些煤礦瓦斯發電還實現了熱、電聯供，餘熱利用收益約6000萬元。目前“勝動”瓦斯發電機組已經推廣應用到全國16個省、市、自治區，幾乎覆蓋全國所有有瓦斯的省份，連續5年市場份額領先。
目前，瓦斯綜合利用技術的市場開發還隻是處於起步階段。優化產業結構、可持續發展、安全環保生產儼然已經成為煤炭行業重要的發展理念，煤礦瓦斯綜合利用必然會成為一個潛力巨大的產業。
3.2 瓦斯利用在CDM項目（清潔發展機製）有較大的開發空間
CDM項目，通俗地講就是可以將自己減排的溫室氣體按照一定價格賣給有減排義務的發達國家，以此幫助他們完成減排任務，因而具備雙贏的基礎。
如果購買價格為8歐元/噸CO2（實際價格可能更高些），每年減排40億m3純CH4，CDM收益計算如下：①相當CO2重量為：40（億m3）×0.717（kg/m3）×18（折算倍數）×10-3噸/kg＝5162萬噸；②CDM收益：5162萬噸×8歐元/噸＝4.296億歐元（約42億人民幣）。
可見，在同時獲得發電、製熱、製冷效益的同時，綜合利用還可獲得非常豐厚的收益。目前CDM項目也還處於起步階段，在煤礦瓦斯利用方麵開展該項目其潛力是巨大的。
4優秀資料借鑒
陽泉礦區是我國瓦斯利用最早的礦區之一，抽放瓦斯作為燃料已經過了近50年的發展，並逐漸成熟起來。瓦斯作為一種非常規的天然氣資源，是一種優質的能源，其濃度在30%～100%時，1立方米的瓦斯相當於1～2Kg煤的發熱量（10.47～35.19MJ/ 立方米）。可用於城市居民生活燃料、發電燃料、工業燃料和化工原料，具有廣闊的市場前景。同時，礦井瓦斯利用工作，能減少排向大氣的瓦斯量，從而起到減少環境汙染，減輕大氣溫室效應。
（一）煤層氣（礦井瓦斯）抽采技術是煤礦安全生產的可靠保障
陽煤集團是全國瓦斯最大，最難進行瓦斯抽放的礦區之一。13個礦井均為高瓦斯礦井，其中三個礦井為煤與瓦斯突出礦井。2006年產量3541.69萬噸，礦井瓦斯等級鑒定報告測定最大瓦斯絕對湧出量1642.37m3/min，單井最大絕對湧出量414.6m3/min（二礦）。此外，陽煤集團瓦斯突出頻繁，建企以來瓦斯累計突出次數6672次（突2972次、噴出約3700次），瓦斯對煤礦安全生產的影響非常嚴重。研究瓦斯抽采技術是煤礦安全生產的可靠保障。
多年的生產實踐和血的經驗表明，瓦斯治理與利用技術，往往直接影響著煤炭企業和整個城市的經濟發展。近年來國家先後出台了一係列鼓勵瓦斯抽采和利用的政策，政府支持的力度越來越大。瓦斯抽采的技術手段也逐步成熟，抽采的裝備逐步配套完善。煤礦企業和相關科研單位、高等院校合作交流更加深入，探索出了很多實用技術和方法，提高了瓦斯抽采利用率。
陽煤集團瓦斯治理的技術經驗，凝聚了幾代人的心血和汗水，在礦井通風、瓦斯抽放、煤與瓦斯突出預測與防治、瓦斯利用、安全監測監控等方麵取得了重大成果，為改善煤礦安全生產的麵貌發揮了積極的促進作用，取得了顯著的成績。主要是通過對礦井通風方式、煤層瓦斯抽放方式的不斷探索研究，通過對通風與瓦斯抽放設備的重大技術改造和更新，通過大幅度提高瓦斯儲存能力和輸送能力等一係列 措施，從根本上解決瓦斯對礦井的危害，並變害為利，將礦井抽放出的瓦斯加以利用，為居民提供潔淨的燃料。
陽煤集團曾經試驗過並應用過多種通風方式，有U型、Y型、偏Y型、U+L型、U+I型等。在薄煤層綜采工作麵試驗成功並采用“一進兩回” U+L型通風方式，外錯布置一條專用排放瓦斯巷。這種布置方式成為國內用通風方式解決落山角瓦斯和采空區瓦斯的典範，在全國推廣應用。厚煤層綜放工作麵我們采用“一進兩回” U+I型通風方式，內錯布置一條專用排放瓦斯巷，這種通風方式有利於解決落山角和采空區瓦斯，並能有效的控製采空區煤層自然發火。這一獨特的利用通風方式治理瓦斯技術在國際上處於領先地位。
陽泉礦區所屬煤層煤體結構致密，煤層透氣性差，屬於低透氣性煤層，如3號煤層透氣性係數僅為0.016m2/(MPa2.d)，是全國最難進行瓦斯抽放的礦區之一。但是，經過多年的研究攻關，在煤炭科學研究總院撫順分院、 重慶分院、西安分院、中國 礦業大學等院校的大力支持和協作下，對瓦斯抽放技術從理論到實踐進行了不懈的努力和探索，先後對采空區、鄰近層、本煤層及其圍岩進行了瓦斯抽放試驗。綜采工作麵及綜放工作麵試驗並推廣采用了多種抽放方法，主要有：小直徑密集鑽孔抽放鄰近層瓦斯、大直徑鑽孔抽放鄰近層瓦斯、頂板岩石傾斜高抽巷抽放鄰近層瓦斯、頂板岩石走向高抽巷抽放鄰近層瓦斯、小斷麵偽傾斜後高抽巷抽放初采期近距離鄰近層瓦斯、大直徑鑽孔抽放初采期鄰近層瓦斯、采空區埋管抽放采空區及落山角瓦斯等技術。特別是鄰近層瓦斯抽放技術的成功，解決了多年來鄰近層瓦斯湧出對工作麵安全生產的影響。鄰近層瓦斯抽出率達到70～90%。綜放麵最大抽放量達到150 立方米/每分鍾。這些方法的采用，有效地解決了綜采、綜放麵鄰近層瓦斯，在陽泉礦區特大瓦斯條件下，綜放工作麵利用先進的通風方式和多種抽放方式綜合治理瓦斯技術，采用內錯尾巷解決采空區和落山角瓦斯，利用高抽巷抽放鄰近層瓦斯，促使綜放工作麵生產具備了日產萬噸、年產突破400萬噸的水平。
目前，陽煤集團共建立瓦斯抽放泵站8座，裝備各類抽放設備25台，並逐步采用高負壓水環式真空泵取代定容式羅茨鼓風機作為瓦斯抽放設備，總裝機容量7235KW，抽放能力3291.7 立方米/每分鍾，改造更新抽放主管道（380毫米以上的）150千米。截止到2006年底共抽放瓦斯39.66億立方米，僅2006年抽放量就達3.75億立方米，瓦斯抽放量居全國首位。 近年來瓦斯抽放情況見下圖。

（二）煤層氣（礦井瓦斯）綜合利用是城市發展的需要 陽煤集團抽放並利用瓦斯已有近50年的曆史。它經過了局部試用、逐步發展和推廣城市燃氣應用等三個階段。陽煤集團抽放瓦斯做為主要氣源供給陽泉城市燃氣係統。供氣濃度35%～40%，氣體成分為：甲烷占40.78%,氧氣占11.94%,氮氣占47.28%，熱值為14.65MJ/標m3，重度為1.052Kg/m3，雜質少，腐蝕性，符合《城市燃氣 設計規範》規定的燃氣質量 標準。 早在1958年陽煤集團就開始局部試用礦井瓦斯，主要用於煤礦食堂做飯、燒茶爐、燒鍋爐以及礦井空氣加溫，當時的利用規模很小，隻限於礦井瓦斯抽放站附近。1970年在一、二、三礦建起了三個礦井瓦斯抽放利用係統，到1975年礦井瓦斯用戶發展到5378個住宅戶和2383間集體宿舍用戶，並有22個職工食堂、31個茶爐和四台鍋爐也利用礦井瓦斯。除民用瓦斯外，1970年還在一礦建起了一座年產300 t的碳黑廠，至1980年累計生產半補強碳黑1808t；在三礦建起了一座年產500t甲醛廠，至1980年累計生產甲醛溶液2534 t，填補了山西省工業生產的空白，為國家建設提供了優質的化工原料。後來由於民用瓦斯的需要，瓦斯抽放量不足，停止了生產。 1975年以後，為了充分利用礦井瓦斯資源，擴大利用範圍，學習和推廣城市燃氣 管理經驗，集團公司建起了賽魚3萬米3瓦斯儲配站及輸配係統，實驗並研製了適合利用陽泉礦井瓦斯濃度的灶具。 從1984年開始，由陽泉市人民政府組織，國家計委批準立項，以陽泉礦務局礦井瓦斯為氣源進行了陽泉市城市燃氣化工程建設，發展陽泉市的燃氣事業。燃氣工程於1989年底全部竣工，1991年9月經國家相關部門驗收並投入使用。到2006年末，全市民用瓦斯的總戶數達到11萬戶，並有近300個社會福利用戶。 陽泉礦區內主要含煤地層為石炭係太原組和二疊係山西組，含煤16層，生產區煤層含氣量平均為17.2 m3/t。總麵積2668平方公裏，瓦斯資源量儲量極為豐富，約為6448億m3。 陽煤集團瓦斯利用現擁有六座儲配站（其中50000 m3儲氣櫃2座、30000 m3儲氣櫃和20000 m3儲氣櫃各1座，5000 m3儲氣櫃2座），總儲配能力16萬m3。安裝加壓機22台，加壓機總裝機容量2140KW，最大輸配能力1570 m3/min，穩定輸配能力58萬m3/d，敷設中低壓輸配管線791km，建設區域調壓站45座。 2005年，我國第一台利用瓦斯燒製永久性磁鐵材料的氣窯在陽煤集團試車成功，為我國磁鐵生產工藝填補了一項空白。與以往燒製永久性磁鐵材料所用的燃料不同的是，這是全國第一條利用瓦斯作為燃料年產1200噸永久性磁鐵材料的現代化生產線。 陽煤集團抽放瓦斯氣體屬雜質少、無腐蝕的潔淨能源，完全可以直接用於瓦斯氣體內燃發動機發電。現一期已經建設成三個瓦斯發電站，其中賽魚瓦斯發電站5.4 MW（3×1800），貴石溝瓦斯發電站11.4MW（6×1900），神堂嘴瓦斯發電站12.2 MW（4×3040），總發電量29MW，可利用瓦斯 0.5億m3，年發電近2億度，折合減排二氧化碳約91.7萬噸。 陽煤集團瓦斯抽放量已經由1999年的1億m3發展到2006年的3.76億m3，民用技術日臻成熟，現在除了供給11萬戶居民作為燃料瓦斯利用技術外，還進行瓦斯發電技術、氧化鋁焙燒技術、永磁材料燒結技術、陶瓷隧道窯燒製技術、大型工業鍋爐燃氣技術、燃氣中央空調技術、以及陶瓷等工業燃料技術等，所有已經建成和已經改造的瓦斯利用工程項目年瓦斯利用量達到1.7051億m3，利用率45.3%。是目前國內綜合利用瓦斯技術領域最多最廣泛，綜合利用瓦斯量最大的煤礦企業。利用瓦斯後，既給人民生活帶來了方便，促進了工業生產，節約了煤炭，減少了城市汙染，美化了環境，造福了全市人民，為全社會做出了很大貢獻。 （三）煤層氣（礦井瓦斯）綜合利用前景廣闊 瓦斯作為礦井主要災害的認識已經深入人心，但對瓦斯作為寶貴潔淨能源的認識，才是近幾年的事。現在國內外對瓦斯抽放的要求力度越來越大，瓦斯抽放技術發展也比較快，而與之相適應的利用技術，利用範圍，利用規模，以及產業化進程卻相對滯後。 2006年國有重點煤礦286處高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井累計抽放瓦斯26.14億m3。全年瓦斯抽放量超過1億m3的統計單位有8個，其中山西省第一位，瓦斯抽采總量超過6億m3 ；其次為貴州省，抽放量為3.35億m3 ，遼寧省排第三位，為2.94億m3 。 截至2006年底，累計瓦斯抽放量超過1億m3 的煤礦企業共十一家煤業集團。全國重點煤礦抽采出來的瓦斯累計利用量6.15億m3，瓦斯利用率為23.53％，其中民用4.74億m3，發電用1.41億m3。 2006年瓦斯抽采量超過1億立方米的煤礦企業 排 序 企業 名稱 高突礦井 （處） 已抽礦井 （處） 瓦斯抽采量 （億立方米） 占全國百分比 1 陽泉 9 9 3.76 14.38 2 晉城 2 2 2.28 8.72 3 淮南 10 10 1.72 6.58 4 水城 8 8 1.72 6.58 5 盤江 6 6 1.70 6.50 6 鬆藻 6 6 1.69 6.47 7 雞西 12 9 1.12 4.28 8 寧煤 8 8 1.09 4.17 9 撫順 1 1 1.09 4.17 10 淮北 15 14 1.01 3.86 陽煤集團瓦斯抽放量和瓦斯利用量雖然均位居全國煤炭行業第一，但是利用率尚未達到50%，約有54.7%近2.0549億立方米的瓦斯因多種因素未被利用。因此也是對大氣排放瓦斯最大礦區。這麼多的瓦斯如果不加以利用將其直接排人大氣，不但會造成強烈的溫室效應導致環境破壞(甲烷是一種強烈的溫室氣體，溫室效應是二氧化碳的21～23倍)，也不產生任何的經濟效益，反而造成極大的資源浪費。陽泉市 41%濃度的瓦斯用戶價格為0.55元/m3，折合100%濃度的瓦斯用戶價格1.34元/m3。按此計算，陽煤集團每年排空的瓦斯，折合人民幣2.75億元，損失是顯而易見的。 從陽煤集團瓦斯抽采量和目前的利用量來看，瓦斯利用發展具有非常大的潛力。集團公司也非常重視，主要從以下幾個方麵著手進行： 1、積極參與國際CDM項目二氧化碳減排交易 CDM項目是一種雙贏的活動機製，我國政府十分重視。2004年五月出台了“中華人民共和國清潔發展機製項目運行 管理暫行辦法”。其中將回收利用瓦斯列為在中國開展CDM項目的重點領域。 集團公司已經建設的80萬噸/年氧化鋁項目，該項目(一期工程40萬噸/年)可實現每年減排75萬噸(二氧化碳)。按現國際碳市場行情6歐元/噸計算，該項目一個減排期（6年）可實現二氧化碳減排交易收入2700萬歐元(2.7億元人民幣)。每年可獲得減排效益4500萬元人民幣。 陽煤集團已建成的三個瓦斯發電項目，五礦貴石溝11.4MW（6×1900）的瓦斯發電站，神堂嘴12.2 MW（4×3040）瓦斯發電站，賽魚5.4 MW（3×1800）瓦斯發電站，以上三個發電項目減排量合計：91.7萬t/a。一個減排期（6年）可獲得實現二氧化碳減排交易收入3300萬歐元(3.3億元人民幣)。每年可獲得5500萬元人民幣。 2、重點研究開發瓦斯液化和瓦斯壓縮技術 2007年7月由中國科學院理化所、北京讚成國際投資有限公司、陽煤集團共同進行的低濃度含氧煤層氣分離、液化工業化雙塔實驗裝置建成，采用低溫精餾法分離提純，它的原理是先將氣體混合物冷凝為液體，然後再按各組分蒸發溫度的不同，在分離塔內將它們分離。這是很適合低濃度含氧煤層氣分離，能夠同時徹底脫除氧、氮氣。8月4日上午，開始對裝置進行了第一次聯合調試，先啟動氮氣壓縮機和透瓶膨脹機對裝置進行預冷，晚上8時許，冷箱及分離塔的溫度降到了零下170度以下，開始向塔內送入甲烷含量為35%的含氧煤層氣，晚上10時，甲烷塔開始積液，裝置中的液體甲烷濃度 03manbetx 顯示儀顯示的甲烷濃度逐漸提高，從7月5日淩晨兩點多鍾開始，液體甲烷的濃度開始穩定地顯示甲烷濃度達到100%，實驗取得了成功。 低濃度含氧煤層氣分離提純實驗第一次在陽泉的成功，填補了國內瓦斯液化提純的空白，將會產生很好的經濟效益和社會效益。含氧煤層氣分離提純工藝，由於要將產品流量兩倍以上的原料氣都進行降溫和液化並分離出產品氣液體，其單位產品的能耗將比純天然氣的液化要高。但是，含氧煤層氣原料價格卻比純天然氣要低的多。按照對一台中小型規模的含氧煤層氣分離液化裝置（每天處理19萬標方含氧煤層氣，年生產能力為20000噸液化天然氣）的經濟 03manbetx ，裝置每標方的液化煤層氣產品的出廠成本將在1.5元左右。按照目前液化煤層氣的市場情況，經濟效益是比較好的。 本項目技術的有效推廣，將從很大程度上改變我國煤層氣抽排放空的現象，對節能減排有十分重要的意義 根據實驗的情況，陽煤集團2008年投資1.2億元在石港礦建設年產2萬噸液化（LNG）瓦斯的工廠，為進一步擴大液化進行技術儲備。同時2008年在新景礦神堂嘴建設年產2000萬立方低濃度提純壓縮（CNG）瓦斯工廠，為陽泉市公交車、出租車提供城市低成本壓縮瓦斯，以氣代油。 壓縮（CNG）瓦斯可用作優質的車用燃料。與燃油汽車相比，具有抗暴性好、燃燒安全、排氣汙染少、發動機壽命廠、降低運輸成本等優點。壓縮（CNG）天然氣直接用於發動機作燃料已經在石家莊、鄭州、西安、重慶、上海等全國50多個城市近30萬輛車輛上得到使用。壓縮（CNG）瓦斯作為汽車燃料，已經在太原、鄭州、洛陽、長治、晉城等地使用，經濟效益特別顯著。 2008年～2010年，陽煤集團與北京藍清創能 科技有限公司在神堂嘴共投資約2.3億元，分兩期建設，最終建成日產60萬方CNG、LNG煤層氣提純及綜合利用企業，實現日產60萬立方米（ 標準條件）CNG、LNG煤層然氣，不僅覆蓋陽泉周邊地域車用煤層氣市場，而且形成向京、津、塘地域提供大規模車用煤層氣的能力。具體項目規模如下： 陽泉CNG、LNG基地基本數據 日產純瓦斯氣量(方) 60×104 原料氣中甲烷濃度 <35% 日需混合氣量（方） 200×104 耗電功率（千瓦） <1.2×104 年工作日（天） 300 規劃期（年） >15 CNG成分：O2<0.5%，CH4>88%，CO2<3%；熱值：>31MJ 結束語 陽泉市目前已經建立起比較完備的城市瓦斯燃氣利用係統，包括儲存、輸送、加壓、調壓、直到用戶的輸配工程，並且積累了長期利用瓦斯的使用經驗。陽煤集團每年可穩定抽放並輸送可利用瓦斯3億m3以上，而且價格穩定較石油液化氣低。因此城市利用瓦斯比利用液化石油氣便宜效益好。 5結 論綜上所述，勝動集團煤礦和陽煤集團的瓦斯綜合利用技術已經將可利用瓦斯擴大到各個濃度範圍，除乏風氧化技術還在工業現場試驗外，其餘部分都已經找到了合理科學的利用方式，並已經產生了良好的市場反響和社會效益。而由此帶動的巨大環保、經濟、社會效益潛力也初步顯現。但是，依然需要在煤礦瓦斯綜合利用的深度（提高熱效率）和廣度（各個CH4濃度範圍）方麵，做更多、更細的工作，走向更高的層次，並最終實現煤礦瓦斯“零”排放的目標。 瓦斯是熱值高、無汙染的新能源。該氣體中沒有酚、氰等有毒物質，因此，不會使與其接觸的水體產生汙染。並且無灰，基本上不含H2S，燃燒後不會產生粉塵與化學汙染。與燃煤相比，煤炭燃燒主要產生二氧化碳, 另外有少量的二氧化硫及氮氧化合物, 還有不充分燃燒產生的一氧化碳和大量的粉塵等，還有煤炭的運輸、民用配燒黃土、爐灰排渣等汙染。所以，采用瓦斯做燃料可以極大地改善環境汙染，提高全市空氣的清潔程度。 經過我們幾十年的實踐證明，瓦斯作為城市主要利用能源具有無比的優越性，既有效的改善城市環境，又極大的促進了城市經濟發展。國家製定出台了許多有關發展瓦斯利用的優惠政策，發展瓦斯綜合利用前景十分廣闊的。因此，我們應把握時機，積極開發和推廣煤層氣綜合利用技術，依靠 科技進步，加快創新型城市建設步伐，建設充滿活力、富裕殷實、文明和諧、山川秀美的新陽泉 加快煤層氣（瓦斯）的綜合利用

關鍵詞：煤層氣瓦斯綜合利用