加快煤层气(矿井瓦斯)综合利用,促进阳泉城市经济发展.docx

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1、加强煤层气矿井瓦斯综合利用促进阳泉城市经济快速进展前 言多年来，煤矿瓦斯始终是煤矿安全生产的重大隐患。煤矿重特大瓦斯爆炸事故时有发生，给人民群众生命财产造成了重大损失；同时，未经综合利用的煤层气直接排放到大气中，也造成了严峻的环境污染和资源铺张。煤层气矿井瓦斯是赋存在煤层中的一种共生或伴生气体，主要成分为甲烷。它不仅是煤矿生产安全的重大隐患，将其直接排人大气还会造成猛烈的温室效应，导致环境破坏。甲烷是一种猛烈的温室气体，温室效应是二氧化碳的 2123 倍。同时甲烷也是一种干净的能源，纯瓦斯的热值与常规自然气相当，是一种干净高效的能源。从定义上来讲，煤层气和瓦斯是有区分的。煤层气是指在成煤过程中

2、形成并以吸附及游离状态存在煤层孔隙和裂隙中的自然气，其主要成分是甲烷；矿井瓦斯是指矿井内以甲烷为主要成分的有害气体的总称。习惯上煤矿术语矿井瓦斯通常专指甲烷也叫沼气；煤层气也叫煤层瓦斯。在主要成分用途上，煤层气和瓦斯都指的是甲烷。甲烷分子式 CH4，分子量 16.04。是最简洁的有机化合物。甲烷是没有颜色、没有气味、微溶于水的可燃性气体。 沸点-161.4 ， 密度 0.716kg/m3 ， 液态相对密度( 水=1)0.42(-164)；气态相对密度(空气=1)0.55。引燃温度 538()。发热量为 33.38 37.11MJ/m379728864 千卡。甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花

3、会发生爆炸。爆炸上限为15%(V/V) ，爆炸下限 5.3 %(V/V)。化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂如 KMnO 等一般不起反响。4在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反响，可以溶于醇、乙醚。阳泉矿区是我国瓦斯利用最早的矿区之一，抽放瓦斯作为燃料已经过了近 50 年的进展， 并渐渐成熟起来。瓦斯作为一种格外规的自然气资源，是一种优质的能源，其浓度在30% 100%时，1 立方米的瓦斯相当于 12Kg 煤的发热量10.4735.19MJ/ 立方米。可用于城市居民生活燃料、发电燃料、工业燃料和化工原料，具有宽阔的市场前景。同时，矿井瓦斯利用工作，能削减排向大气的瓦斯量，从而起到削减环

4、境污染，减轻大气温室效应。一煤层气矿井瓦斯抽采技术是煤矿安全生产的牢靠保障阳煤集团是全国瓦斯最大，最难进展瓦斯抽放的矿区之一。13 个矿井均为高瓦斯矿井，其中三个矿井为煤与瓦斯突出矿井。2023 年产量 3541.69 万吨，矿井瓦斯等级鉴定报告测定最大瓦斯确定涌出量 1642.37m3/min，单井最大确定涌出量 414.6m3/min二矿。此外， 阳煤集团瓦斯突出频繁，建企以来瓦斯累计突出次数 6672 次突 2972 次、喷出约 3700 次，瓦斯对煤矿安全生产的影响格外严峻。争论瓦斯抽采技术是煤矿安全生产的牢靠保障。多年的生产实践和血的阅历说明，瓦斯治理与利用技术，往往直接影响着煤炭企

5、业和整个城市的经济进展。近年来国家先后出台了一系列鼓舞瓦斯抽采和利用的政策，政府支持的力度越来越大。瓦斯抽采的技术手段也逐步成熟，抽采的装备逐步配套完善。煤矿企业和相关科研单位、高等院校合作沟通更加深入，探究出了很多有用技术和方法，提高了瓦斯抽采利用率。阳煤集团瓦斯治理的技术阅历，分散了几代人的心血和汗水，在矿井通风、瓦斯抽放、煤与瓦斯突出推想与防治、瓦斯利用、安全监测监控等方面取得了重大成果，为改善煤矿 安全生产的面貌发挥了乐观的促进作用，取得了显著的成绩。主要是通过对矿井通风方式、煤层瓦斯抽放方式的不断探究争论，通过对通风与瓦斯抽放设备的重大技术改造和更， 通过大幅度提高瓦斯储存力气和输送

6、力气等一系列措施，从根本上解决瓦斯对矿井的危害， 并变害为利，将矿井抽放出的瓦斯加以利用，为居民供给干净的燃料。阳煤集团曾经试验过并应用过多种通风方式，有 U型、Y型、偏Y型、U+L型、U+I型等。在薄煤层综采工作面试验成功并承受“一进两回” U+L型通风方式，外错布置一条专用排放瓦斯巷。这种布置方式成为国内用通风方式解决落山角瓦斯和采空区瓦斯的典范，在全国推广应用。厚煤层综放工作面我们承受“一进两回” U+I型通风方式，内错布置一条专用排放瓦斯巷，这种通风方式有利于解决落山角和采空区瓦斯，并能有效的把握采空区煤层自然发火。这一独特的利用通风方式治理瓦斯技术在国际上处于领先地位。阳泉矿区所属煤

7、层煤体构造致密，煤层透气性差，属于低透气性煤层，如 3 号煤层透气性系数仅为 0.016m2/(MPa2.d)，是全国最难进展瓦斯抽放的矿区之一。但是，经过多年的争论攻关，在煤炭科学争论总院抚顺分院、 重庆分院、西安分院、中国矿业大学等院校的大力支持和协作下，对瓦斯抽放技术从理论到实践进展了不懈的努力和探究，先后对采空区、邻近层、本煤层及其围岩进展了瓦斯抽放试验。综采工作面及综放工作面试验并推广承受了多种抽放方法，主要有：小直径密集钻孔抽放邻近层瓦斯、大直径钻孔抽放邻近层瓦斯、顶板岩石倾斜高抽巷抽放邻近层瓦斯、顶板岩石走向高抽巷抽放邻近层瓦斯、小断面伪倾斜后高抽巷抽放初采期近距离邻近层瓦斯、大

8、直径钻孔抽放初采期邻近层瓦斯、采空区埋管抽放采空区及落山角瓦斯等技术。特别是邻近层瓦斯抽放技术的成功，解决了多年来邻近层瓦斯涌出对工作面安全生产的影响。邻近层瓦斯抽出率到达 7090%。综放面最大抽放量到达 150 立方米/每分钟。这些方法的承受，有效地解决了综采、综放面邻近层瓦斯，在阳泉矿区特大瓦斯条件下，综放工作面利用先进的通风方式和多种抽放方式综合治理瓦斯技术，承受内错尾巷解决采空区和落山角瓦斯，利用高抽巷抽放邻近层瓦斯，促使综放工作面生产具备了日产万吨、年产突破 400 万吨的水平。目前，阳煤集团共建立瓦斯抽放泵站 8 座，装备各类抽放设备 25 台，并逐步承受高负压水环式真空泵取代定

9、容式罗茨鼓风机作为瓦斯抽放设备，总装机容量 7235KW，抽放力气3291.7 立方米/每分钟，改造更抽放主管道380 毫米以上的150 千米。截止到 2023 年底共抽放瓦斯 39.66 亿立方米，仅 2023 年抽放量就达 3.75 亿立方米，瓦斯抽放量居全国首位。 近年来瓦斯抽放状况见以以下图。4000035000 300003m万25000 20230量 15000采抽 10000500001997199819992023202320232023202320232023阳泉10年来瓦斯抽采量二煤层气矿井瓦斯综合利用是城市进展的需要阳煤集团抽放并利用瓦斯已有近 50 年的历史。它经过了局

10、部试用、逐步进展和推广城市燃气应用等三个阶段。阳煤集团抽放瓦斯做为主要气源供给阳泉城市燃气系统。供气浓度 35%40%，气体成分为：甲烷占 40.78%,氧气占 11.94%,氮气占 47.28%，热值为 14.65MJ/ 标 m3，重度为 1.052Kg/m3，杂质少，腐蚀性，符合城市燃气设计标准规定的燃气质量标准。早在 1958 年阳煤集团就开头局部试用矿井瓦斯，主要用于煤矿食堂做饭、烧茶炉、烧锅炉以及矿井空气加温，当时的利用规模很小，只限于矿井瓦斯抽放站四周。1970 年在一、二、三矿建起了三个矿井瓦斯抽放利用系统，到 1975 年矿井瓦斯用户进展到 5378 个住宅户和 2383 间集

11、体宿舍用户，并有 22 个职工食堂、31 个茶炉和四台锅炉也利用矿井瓦斯。除民用瓦斯外，1970 年还在一矿建起了一座年产 300 t 的碳黑厂，至 1980 年累计生产半补强碳黑 1808t；在三矿建起了一座年产 500t 甲醛厂，至 1980 年累计生产甲醛溶液 2534 t， 填补了山西省工业生产的空白，为国家建设供给了优质的化工原料。后来由于民用瓦斯的需要，瓦斯抽放量缺乏，停顿了生产。1975 年以后，为了充分利用矿井瓦斯资源，扩大利用范围，学习和推广城市燃气治理阅历，集团公司建起了赛鱼3 万米 3 瓦斯储配站及输配系统，试验并研制了适合利用阳泉矿井瓦斯浓度的灶具。从 1984 年开头

12、，由阳泉市人民政府组织，国家计委批准立项，以阳泉矿务局矿井瓦斯为气源进展了阳泉市城市燃气化工程建设，进展阳泉市的燃气事业。燃气工程于1989 年底全部竣工，1991 年 9 月经国家相关部门验收并投入使用。到2023 年末，全市民用瓦斯的总户数到达 11 万户，并有近 300 个社会福利用户。阳泉矿区内主要含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组，含煤16 层，生产区煤层含气量平均为 17.2 m3/t。总面积 2668 平方公里，瓦斯资源量储量极为丰富，约为 6448 亿 m3。阳煤集团瓦斯利用现拥有六座储配站其中 50000 m3 储气柜 2 座、30000 m3 储气柜和20230 m3 储

13、气柜各 1 座，5000 m3 储气柜 2 座，总储配力气 16 万 m3。安装加压机 22 台， 加压机总装机容量 2140KW，最大输配力气 1570 m3/min，稳定输配力气 58 万 m3/d，敷设中低压输配管线 791km，建设区域调压站 45 座。2023 年，我国第一台利用瓦斯烧制永久性磁铁材料的气窑在阳煤集团试车成功，为我国磁铁生产工艺填补了一项空白。与以往烧制永久性磁铁材料所用的燃料不同的是，这是全国第一条利用瓦斯作为燃料年产 1200 吨永久性磁铁材料的现代化生产线。阳煤集团抽放瓦斯气体属杂质少、无腐蚀的干净能源，完全可以直接用于瓦斯气体内燃发动机发电。现一期已经建设成三

14、个瓦斯发电站，其中赛鱼瓦斯发电站 5.4 MW31800，贵石沟瓦斯发电站 11.4MW61900，神堂嘴瓦斯发电站 12.2 MW43040，总发电量 29MW，可利用瓦斯 0.5 亿 m3，年发电近 2 亿度，折合减排二氧化碳约 91.7 万吨。阳煤集团瓦斯抽放量已经由 1999 年的 1 亿 m3 进展到 2023 年的 3.76 亿 m3，民用技术日臻成熟，现在除了供给 11 万户居民作为燃料瓦斯利用技术外，还进展瓦斯发电技术、氧化铝焙烧技术、永磁材料烧结技术、陶瓷隧道窑烧制技术、大型工业锅炉燃气技术、燃气中心空调技术、以及陶瓷等工业燃料技术等，全部已经建成和已经改造的瓦斯利用工程工程

15、年瓦斯利用量到达 1.7051 亿 m3，利用率 45.3%。是目前国内综合利用瓦斯技术领域最多最广泛，综合利用瓦斯量最大的煤矿企业。利用瓦斯后，既给人民生活带来了便利，促进了工业生产，节约了煤炭，削减了城市污染，美化了环境，造福了全市人民，为全社会做出了很大奉献。三煤层气矿井瓦斯综合利用前景宽阔瓦斯作为矿井主要灾难的生疏已经深入人心，但对瓦斯作为贵重干净能源的生疏，才是近几年的事。现在国内外对瓦斯抽放的要求力度越来越大，瓦斯抽放技术进展也比较快， 而与之相适应的利用技术，利用范围，利用规模，以及产业化进程却相对滞后。2023 年国有重点煤矿 286 处高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井累计抽放瓦斯 2

16、6.14 亿 m3。全年瓦斯抽放量超过 1 亿 m3 的统计单位有 8 个，其中山西省第一位，瓦斯抽采总量超过 6 亿m3 ；其次为贵州省，抽放量为 3.35 亿 m3 ，辽宁省排第三位，为 2.94 亿 m3 。截至 2023 年底，累计瓦斯抽放量超过 1 亿 m3 的煤矿企业共十一家煤业集团。全国重点煤矿抽采出来的瓦斯累计利用量 6.15 亿 m3，瓦斯利用率为 23.53 ，其中民用 4.74 亿 m3，发电用 1.41 亿 m3。排序企业名称高突矿井已抽矿井瓦斯抽采量亿立方米占全国百分比2023 年瓦斯抽采量超过 1 亿立方米的煤矿企业处处1阳泉993.7614.382晋城222.28

17、8.723淮南10101.726.584水城881.726.585盘江661.706.506松藻661.696.477鸡西1291.124.288宁煤881.094.179抚顺111.094.1710淮北15141.013.86阳煤集团瓦斯抽放量和瓦斯利用量虽然均位居全国煤炭行业第一，但是利用率尚未到达 50%，约有 54.7%近 2.0549 亿立方米的瓦斯因多种因素未被利用。因此也是对大气排放瓦斯最大矿区。这么多的瓦斯假设不加以利用将其直接排人大气， 不但会造成猛烈的温室效应导致环境破坏 (甲烷是一种猛烈的温室气体，温室效应是二氧化碳的2123 倍)， 也不产生任何的经济效益，反而造成极大

18、的资源铺张。阳泉市 41%浓度的瓦斯用户价格为0.55 元/m3，折合 100%浓度的瓦斯用户价格 1.34 元/m3。按此计算，阳煤集团每年排空的瓦斯，折合人民币 2.75 亿元，损失是显而易见的。从阳煤集团瓦斯抽采量和目前的利用量来看，瓦斯利用进展具有格外大的潜力。集团公司也格外重视，主要从以下几个方面着手进展： 1、乐观参与国际 CDM 工程二氧化碳减排交易CDM 工程是一种双赢的活动机制，我国政府格外重视。2023 年五月出台了“中华人民共和国清洁进展机制工程运行治理暂行方法”。其中将回收利用瓦斯列为在中国开展 CDM 工程的重点领域。集团公司已经建设的 80 万吨/年氧化铝工程，该工

19、程(一期工程 40 万吨/年)可实现每年减排 75 万吨(二氧化碳)。按现国际碳市场行情 6 欧元/吨计算，该工程一个减排期6 年 可实现二氧化碳减排交易收入 2700 万欧元(2.7 亿元人民币)。每年可获得减排效益 4500 万元人民币。阳煤集团已建成的三个瓦斯发电工程，五矿贵石沟 11.4MW61900的瓦斯发电站， 神堂嘴 12.2 MW43040瓦斯发电站，赛鱼 5.4 MW31800瓦斯发电站，以上三个发电工程减排量合计：91.7 万 t/a。一个减排期6 年可获得实现二氧化碳减排交易收入3300 万欧元(3.3 亿元人民币)。每年可获得 5500 万元人民币。2、重点争论开发瓦斯

20、液化和瓦斯压缩技术2023 年 7 月由中国科学院理化所、北京赞成国际投资、阳煤集团共同进展的低浓度含氧煤层气分别、液化工业化双塔试验装置建成，承受低温精馏法分别提纯，它的原理是先将气体混合物冷凝为液体，然后再按各组分蒸发温度的不同，在分别塔内将它们分别。这是很适合低浓度含氧煤层气分别，能够同时彻底脱除氧、氮气。8 月 4 日上午，开头对装置进展了第一次联合调试，先启动氮气压缩机和透瓶膨胀机对装置进展预冷，晚上 8 时许，冷箱及分别塔的温度降到了零下 170 度以下，开头向塔内送入甲烷含量为 35%的含氧煤层气，晚上 10 时，甲烷塔开头积液，装置中的液体甲烷浓度分析显示仪显示的甲烷浓度渐渐提

21、高，从 7 月 5 日凌晨两点多钟开头，液体甲烷的浓度开头稳定地显示甲烷浓度到达100%，试验取得了成功。低浓度含氧煤层气分别提纯试验第一次在阳泉的成功，填补了国内瓦斯液化提纯的空白，将会产生很好的经济效益和社会效益。含氧煤层气分别提纯工艺，由于要将产品流量两倍以上的原料气都进展降温存液化并分别出产品气液体，其单位产品的能耗将比纯自然气的液化要高。但是，含氧煤层气原料价格却比纯自然气要低的多。依据对一台中小型规模的含氧煤层气分别液扮装置每天处理 19 万标方含氧煤层气，年生产力气为 20230 吨液化自然气的经济分析，装置每标方的液化煤层气产品的出厂本钱将在 1.5 元左右。依据目前液化煤层气

22、的市场状况，经济效益是比较好的。本工程技术的有效推广，将从很大程度上转变我国煤层气抽排放空的现象，对节能减排有格外重要的意义依据试验的状况，阳煤集团 2023 年投资 1.2 亿元在石港矿建设年产 2 万吨液化LNG 瓦斯的工厂，为进一步扩大液化进展技术贮存。同时 2023 年在景矿神堂嘴建设年产 2023 万立方低浓度提纯压缩CNG瓦斯工厂，为阳泉市公交车、出租车供给城市低本钱压缩瓦斯，以气代油。 压缩CNG瓦斯可用作优质的车用燃料。与燃油汽车相比，具有抗暴性好、燃烧安全、排气污染少、发动机寿命厂、降低运输本钱等优点。压缩CNG自然气直接用于发动机作燃料已经在石家庄、郑州、西安、重庆、上海等

23、全国 50 多个城市近 30 万辆车辆上得到使用。压缩CNG瓦斯作为汽车燃料，已经在太原、郑州、洛阳、长治、晋城等地使用，经济效益特别显著。2023 年2023 年，阳煤集团与北京蓝清创能科技在神堂嘴共投资约 2.3 亿元， 分两期建设，最终建成日产 60 万方 CNG、LNG 煤层气提纯及综合利用企业，实现日产 60 万立方米标准条件CNG、LNG 煤层然气，不仅掩盖阳泉周边地域车用煤层气市场，而且形成向京、津、塘地域供给大规模车用煤层气的力气。具体工程规模如下：阳泉 CNG、LNG 基地根本数据日产纯瓦斯气量(方) 日需混合气量方年工作日天60104200104300原料气中甲烷浓度耗电功

24、率千瓦规划期年35%15CNG 成分：O 88%，CO 31MJ242完毕语阳泉市目前已经建立起比较完备的城市瓦斯燃气利用系统，包括储存、输送、加压、调压、直到用户的输配工程，并且积存了长期利用瓦斯的使用阅历。阳煤集团每年可稳定抽放并输送可利用瓦斯 3 亿 m3 以上，而且价格稳定较石油液化气低。因此城市利用瓦斯比利用液化石油气廉价效益好。瓦斯是热值高、无污染的能源。该气体中没有酚、氰等有毒物质，因此，不会使与其接触的水体产生污染。并且无灰，根本上不含H S，燃烧后不会产生粉尘与化学污染。与2燃煤相比，煤炭燃烧主要产生二氧化碳, 另外有少量的二氧化硫及氮氧化合物, 还有不充分燃烧产生的一氧化碳和大量的粉尘等，还有煤炭的运输、民用配烧黄土、炉灰排渣等污染。所以，承受瓦斯做燃料可以极大地改善环境污染，提高全市空气的清洁程度。经过我们几十年的实践证明，瓦斯作为城市主要利用能源具有无比的优越性，既有效的改善城市环境，又极大的促进了城市经济进展。国家制定出台了很多有关进展瓦斯利用的优待政策，进展瓦斯综合利用前景格外宽阔的。因此，我们应把握时机，乐观开发和推广煤层气综合利用技术，依靠科技进步，加快创型城市建设步伐，建设布满活力、富有殷实、文明和谐、山川秀美的阳泉。