浅谈我国煤层气产业的发展

SCI -TECH INNOVATION &PRODUCTIVITY No．8Aug.2011，Total No．211
李晋平，杨江峰从“煤矿杀手”到“低碳能源”随着世界工业经济的发展、人类欲望的无限上升和生产生活方式的无节制，能源需求与环境问题凸现，倡导低碳生活、提倡使用低碳能源是人类未来能源经济发展的主要方向。

煤层气（煤矿瓦斯）是一种以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气（甲烷），属于标准的低碳能源。

但由于能源的利用方式问题，一直以来煤矿瓦斯作为一种有害物质成为煤矿安全的第一杀手，因此瓦斯排放成为煤矿企业的重点工作。

但甲烷是重要的温室气体，其温室效应比CO 2大20多倍，在大气中的浓度仅次于CO 2，排放甲烷会加剧全球的温室效应。

据统计，近100年来大气中甲烷浓度上升了一倍多，并且每年以0.8%～1.0%的速度增加。

虽然目前引起温室效应的仍以CO 2为主，但按甲烷产生的速度来看，几十年后，甲烷在温室效应中将起主要作用。

国际气候变化委员会（IPCC ）的调查显示，煤矿是排放甲烷的主要来源之一，约占全球甲烷排放量的8％~10％。

我国2000年的数据显示煤矿的瓦斯排放量达96.25亿m 3（纯甲烷量），约占全球的60％，相当于排放1.38亿t CO 2。

煤层气作为一种清洁能源直到近些年才逐渐引起人们的重视，并已开始产业化发展。

1985年美国首先开始生产煤层气，2008年产量达到每天1.5亿m 3。

澳大利亚于1998年开始生产煤层气，2008年达到每天0.1亿m 3。

我国在本世纪初成为第三个进行煤层气开发的国家，虽然目前我国煤层气开采仍然处于稚嫩期，但已探明煤层气储量居世界第三（仅次于俄罗斯和加拿大），约为36万亿m 3，与沙特阿拉伯的石油储量相当。

另外，随着近年来我国天然气工业的发展，预计未来十几
浅谈我国煤层气产业的发展
摘要：分析了我国煤层气产业的发展现状，提出我国煤层气产业发展过程中存在的问题，阐述了我国在低浓煤层气富集技术方面的进展。

关键词：煤层气；资源；对策措施中图分类号：F426.21文献标志码：A （太原理工大学，山西太原030024）文章编号：1674-9146（2011）08－0020－03收稿日期：2011－06－11；修回日期：2011－07－12作者简介：李晋平（1964-），男，山西大宁人，博士，教授，博士生导师，太原理工大学副校长，山西省生物质能源工程技术中心主任，主要从事分子筛的合成、机理、表征及催化性能的研究以及合金储氢材料、复合储氢材料、多孔储氢材料的制备与性能的
研究。

重点关注
-020-
科技创新与生产力
2011年8月总第211期年，中国天然气需求将高速增长，平均增速将达11%~13%。

2010年，我国天然气需求量约为1000亿m 3，产量约800亿m 3，缺口达到200亿m 3左右；最新的数据显示2015年的需求量将突破2000亿m 3，而产量仅有1000亿m 3，另外的50%将依赖进口。

因此煤层气产业在业界被称为井喷的市场，是弥补天然气市场短缺、改善我国进口现状的有力手段。

国家大力扶持煤层气产业
2006年颁布的十一五规划中预计在2010年、2015年、2020年煤层气年产量将分别达到100亿m 3、300亿m 3、500亿m 3。

数据显示我国已将煤层气产业放在了能源经济的重要地位，同时政府也已经采取政策措施来鼓励煤层气开采，其中包括：13%的增值税（常规税率为17%）；前3年免交公司所得税，此后5年税率为常规税率的一半；对煤层气相关产品和材料实施0%的进口关税；公司对所提取的煤层气拥有3%的专利税；对煤层气市场价格不进行限制；对生产销售煤层气每1000m 3给予469美元的政府补助等。

在此鼓励措施的实施下，我国煤层气钻井数量与日俱增，上涨了几乎100倍，从2003年的10个增加到2008年的1033个；同期，生产井数量从67个增至约3200个。

有关煤层气产业十二五规划的内容还未见到，但各项数据指标显示不会低于十一五的规划目标。

在煤层气利用方面我国也取得了长足的发展，除了传统的民用燃气、采暖和汽车燃料外，国家安全生产监督管理总局煤炭信息研究院院长黄盛初提供的数据显示，2010年中国煤层气发电利用量在30亿m 3以上，瓦斯发电装机容量超过150万kW ，成为煤层气主要的利用方式。

先天不足与后天限制
煤层气开采与资源丰度、储层压力、埋藏深度和甲烷渗透率等密切相关，我国煤层气资源丰富，但由于我国煤矿的平均开采深度超过400m ，局部地区达1000m ，因此埋藏深度深、储层压力大给煤层气抽采带来一定的难度。

另外，煤层气渗透率低是我国煤层气的另一特点，普遍低于1×10-3μm 2（美国煤层气标准，约为1mD ）的采气标准，大多属于中低渗透率矿井，是瓦斯抽采面临的另一难题。

而且由于地质因素，煤层气成因不同等因素，造成几乎每一个矿井的煤层气开采都需要一种技术的局面。

然而，即便面临各种难题，在一些煤层浅和甲烷渗透率高的地区也取得了很好的成绩：山西南部沁水盆地是我国煤层气产业发展最好的地方，拥有4000亿m 3的煤层
气田，并与2009年9月成功接通西气东输主管道，把煤
层气源源不断地输往东部沿海。

有关煤层气开采规则方面，国家国土资源部油气
资源研究中心副主任车长波认为，支持煤层气开
采，应当硬性规定并落实先抽煤层气后采煤即
“先抽后采”。

但硬性规则下，致使矛盾重重，
出现这样的问题主要因为采气权：煤矿拥有井
下瓦斯抽采权和采矿权。

而地面煤层气抽采一
直以来归石油开采企业所有，先期地面采气不
仅采收率低，而且滞留于煤层中的装置给后期
采煤带来了很大的影响。

因此分权制延缓了煤
层气产业发展的脚步，到2010年底数据显示，
我国的煤层气产量仅为88亿m 3，其中地面抽采
也只有14.5亿m 3，距离十一五规划年产100亿m 3，
地面抽采50亿m 3的目标还有一定的差距。

重点关注
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SCI -TECH INNOVATION &PRODUCTIVITY
No．8Aug.2011，Total No．211经过国家及时调整，终于在2009年4月，
将成立于1996年，从事煤层气资源勘探、开
发、输送、销售和利用的国家专业公司———中
联煤层气有限责任公司，原属中国石油天然气
集团公司的所有股份全部归入中煤能源集团有
限公司。

自此分权制才逐渐得到解决，煤层气
产业才能放开被束缚的脚步，得到很好的发展。

减少瓦斯排放，回收迫在眉睫
据统计，2010年我国抽采的88亿m 3煤层
气中利用量仅为36亿m 3，利用率为40.9%，
其他大部分排放或燃烧，使抽采上来的煤层气
大量浪费，而且较十一五规划80%的利用率目
标差距较大。

造成低利用率的原因一方面是由
于煤层气矿井产量小，集输困难；另一方面是
因为煤层气浓度低，燃烧热值差。

一般来说采
煤前抽放甲烷浓度在90％以上，但采空区抽放煤层气甲烷浓度在30%～80%之间。

按抽放的煤层气平均甲烷浓度为45％计，相应的热值为16747kJ/m 3，与含量超90%的煤层气燃烧热量33494~37681kJ/m 3整整差一倍多。

因此提高利用率的前提是对中、低浓度的煤层气进行有效富集提纯，提高煤层气燃烧质量。

目前我国在低浓煤层气富集技术方面有了一定的进展。

我国西南化工研究设计院自1985年开始研究低浓煤层气富集回收即甲烷/氮气PSA 分离技术，目前研究的工艺有焦炭法和贵金属催化剂脱氧、PSA 脱氮、深冷液化制LNG 技术等技术，通过中试已满足工业化要求。

中国科学院理化技术研究所的杨克剑研究员设计的将含空气煤层气中的甲烷等可燃性气体从混合气中分离、液化的方案，与山西阳泉煤业集团合作，开展煤层气的工业性分离与液化，并成功地设计、完成了每天处理18003万kJ 的试验装置，已调试成功。

中国石油大学（北京）的周红军教授在我国天然气管网建设不完备的情况下，提出利用甲烷水合物技术提纯含量只有50%的混空低浓煤层气的工艺技术，随着多方案工业中试的进行，
相信不远的将来会对我国煤层气富集利用做出贡献。

低浓煤层气富集提纯技术的运用与实践将逐步解决煤层气利用率低的问题,对调整国家的能源结构,推动煤层气利用的发展起到重要的作用。

因此开拓煤层气抽采与富集提纯相结合的煤层气产业道路，将是我国未来煤层气的发展方向。

（实习编辑高腾）
Brief Discussion on Development of Coal Seam Gas Industry in China
Li Jin-ping ，Yang Jiang-feng
（Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024China ）
Abstract:In this paper,the authors analyzed current situation of development of coal seam gas industry,and put forward ex-istent problems in process of developing the industry.Finally,the authors expounded progress of sweeping technologies of low enriched coal seam gas.
Key words:coal seam gas;resource;countermeasure
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