维普资讯 http://www.cqvip.com 第３卷第４期 中国煤层气 ｖ０１．３ Ｎｏ．４ ２ＯＯ６年１１月 ＣＨ Ａ Ｃ０ＡＩ ＥＤ Ｍ玎口 ＡＮＥ Ｎ０ｖ．２００６ 煤矿瓦斯综合利用的实践与探索 李 洪 （平顶山煤业集团，河南平顶山４６７０００） 摘要：本文介绍了国内外煤矿瓦斯利用现状，结合平顶山矿区的实际情况，阐述矿区在煤矿瓦 斯综合利用，尤其是在瓦斯发电方面的成功经验，并对煤矿瓦斯综合利用的发展提出了建议。 关键词：煤矿瓦斯综合利用 瓦斯发电 Ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ Ｔｒｉａｌｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＭＭ Ｌｉ Ｈｏｎｇ （Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｈｅｎａｎ ４６７０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ＣＭＭ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．Ｉｔ ｅｌａｂｏｍｔｅｓ ＳＵＣ ｃｅｓｓｆｕｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｗｉｈｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＭＭ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｗｔｈ ｇａｓ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｉｎｇｄｉｎ￣ｈａｎ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｕｔｉｌｉａｚｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏＣＭＭ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＭＭ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉａｚｔｉｏｎ；ＣＭＭ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ 平顶山煤业集团公司生产矿井分布在平顶山煤 利用好瓦斯是摆在我们面前的新课题。 田、汝州煤田和禹州煤田三块煤田，煤田面积达到 ３０００ｋｍ２，煤炭储量１５０亿ｔ，据勘测，瓦斯赋存 １ 国外瓦斯利用发展状况 １．５６亿ｍ３／ 。经过５０多年的发展，随着开采深 世界范围内煤层气的地面抽采始于上世纪５０ 度的增加，自然灾害、瓦斯威胁日趋严重，由上世 年代。美国率先制定了煤层气开发计划，现在美国 纪８０年代以前的２对高瓦斯矿井，发展为目前的 已成为世界上规模最大、最先进的煤层气利用国 十二对高突矿井。瓦斯灾害已成为制约平煤集团实 家。在美国煤层气开发巨大成功的带动下，目前世 现高产高效矿井、安全生产的重大问题，为保证井 界上许多国家像澳大利亚、英国等国家正积极地开 下安全，贯彻“以风定产，监控监测，先抽后采” 发利用煤层气。 的方针，平煤集团投入了大量的人力、物力、财力 世界许多主要产煤国中，煤层气是潜在的重要 进行抽放。目前每年抽出瓦斯纯量超过６ＯＯ０万 能源。世界范围内，相当数量的煤层气被开采，其 ｍ３，随着采深增加，瓦斯抽采量将会逐年递增。风 中大部分气体是从生产深井中开采出来的，只有少 排瓦斯纯量在２亿ｍ３左右，基本上全部排空，居 量的煤层气是从报废矿井中回收的，现在许多产煤 民仅使用６０万 ／ａ。既增加温室气体效应，造成 国看好从煤层中最大限度地开采煤层气技术的应用 对大气环境的破坏，又浪费大量的能源，如何综合 前景。 作者简介李洪，男，１９６１年生，河南南阳内乡人，１９８３年毕业于合肥工业大学。教授级高工，长期从事煤矿安全技术装备研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国煤层气 第４期 ２国内瓦斯综合利用状况 ３平煤集团瓦斯综合利用现状 据统计，我国有一半矿井为高瓦斯或瓦斯突出 为充分利用好清洁发展机制（ＣＤＭ）开发煤层 矿井，每年因采煤而从矿井中抽放的煤层气在ｌ５ 气项 目，平煤集团在２００５年７月份就和法国ＥＣ公 亿ｍ３以上。中国埋深２（ＸＸｈｎ以浅煤层气资源量为 司达成了开发清洁发展机制合作意见，就平煤所属 ３ｏ至３５万亿ｍ３，相当于４５０亿ｔ精煤，与全国常 的煤矿和焦化厂合作回收甲烷，并由ＥＣ公司将核 规天然气资源相当，按照有关能耗标准，相当于中 定的瓦斯减排量在国际上销售。确定了以低浓度瓦 国使用２０多年的能源。但我国每年瓦斯利用率不 斯发电及余热利用为重点，开展ＣＤＭ项目。 到２％，大部分煤炭开采中释放出的瓦斯都排空 因平顶山矿区开采煤层中透气性差、抽放难度 了，大规模开发利用瓦斯还在发展中。 大、随着采面的变动，ＣＨ４浓度波动比较大，可利 目前国内的瓦斯利用主要集中在甲烷浓度大于 用的技术难度大。为此，平煤集团和山东胜动集团 等于３０％的这部分，一是供居民使用，二是进行 开展技术合作，针对平煤气源的特殊情况进行攻关 瓦斯发电。自１９８９年抚顺在老虎台煤矿建成中国 研究，截止到２Ｏ０６年９月份，平煤十矿、平煤十 第一座１５００ｋＷ的煤层气发电站后，贵州、山西等 二矿４×５００ｋＷ低浓度瓦斯发电站已全部试验成 省份的瓦斯突出矿及高瓦斯矿井陆续建起了瓦斯发 功，运行良好。低浓度瓦斯发电机组技术工艺流程 电厂，煤层气发电机组已达１Ｏ万ｋＷ。 如图ｌ。 控制计算机 空． ． 空气滤清器 瓦 ． ｌ阻火器 圃＋＋匝 强 巫 捧气总管 茎）（薹）（茎 燃警、八童，燃、八警，燃 进气总管 ．－－—（调速蠊门 图１低浓度瓦斯发电机组技术工艺流程 通过平煤集团十矿、十二矿低浓度瓦斯电站的 矿的实际情况，国内厂商研究出低浓度瓦斯发电成 试验成功，平煤集团四矿、八矿４×５００ｋＷ低浓度 套技术，机组特点如下： 瓦斯发电站也全面启动，并考虑余热供矿工澡堂洗 （１）实现瓦斯安全输送。低浓度瓦斯经过水位 澡、取暖用，现正在建设中，预计２Ｏ０６年１２月份 自控水封阻火器和瓦斯专用干式阻火器，进入细水 投入运行。 雾管道与细水雾混合输送。细水雾经脱水器脱水后 ４低浓度瓦斯发电技术 循环使用。在细水雾输送管道中能够熄灭由于湿 式、干式阻火器失效而过来的火焰，同时消除了输 利用６％～２５％之间的低浓度煤矿瓦斯发电， 送管道的静电。输送管道终端再配置瓦斯专用干式 必须解决以下两个问题：一是发电机组要适应低浓 阻火器，保证瓦斯输送过程的安全。 度的要求，二是要有安全的瓦斯输送系统。针对煤 （２）可适用于燃气成份变化的燃气发电，计算 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 煤矿瓦斯综合利用的实践与探索 机闭环控制、自动跟踪成份变化、保证机器运转 平稳。 减排收益。 （３）充分利用好低浓度瓦斯发电余热。在电站 设计时已将余热利用考虑进去，每台５００ｋＷ发电 机组，尾气排放温度在４５０℃一６３０℃，相当于０．５ｔ 蒸汽锅炉，是很好的能源，可根据各矿装机情况逐 步取消燃煤锅炉，改由发电厂的热水供应矿工洗 澡、居民取暖，可以节约大量的原煤。还可以利用 （３）可适应压力极低的燃气，不必增压，减少 投资和提高有效发电量。 （４）机组自成体系，辅助设备少，建站简单、 周期短、见效快、运行费用低。机组可单台使 用，也可多台组合使用，热效率高，可达３２％一 ４ｏ％。 （５）机组采用了先进的空燃比自动调节技术、 低压进气技术、稀燃技术、缸温控制技术、数字点 火技术、增压冲冷技术，提高了瓦斯发电机组的动 力性和可靠性。 （６）选用美国ＷＯＯＤＷＡＲＤ调速系统，具有高 稳定性和反应快速等优点，适合多台机组并车，可 达到精确的速度控制，使机组调速率稳定，具有多 发电机组并网发电功能，即可满足生产用电需求， 也能将过剩的电量向电网输送，符合国家电力部门 并网技术要求。 ５瓦斯综合利用技术的发展方向 平煤集团高突与高瓦斯矿井随着采深的增加， 瓦斯量越来越多，从开采安全角度考虑，无论是抽 排还是风排，还是地面打钻抽放，必须把瓦斯抽出 来，这样才能保证井下安全，同时排出的瓦斯总量 会更多，可利用的范围和量会更大。为此，必须紧 紧地依靠国内外的先进工艺、技术、装备才能实现 瓦斯的零排放。结合平煤的实际情况，瓦斯利用应 在以下几方面努力发展。 （１）地面深孔打钻抽采瓦斯，这是根本措施， 借鉴国外的先进的煤层气抽采技术、二氧化碳驱替 技术，规模化抽采煤层气，这样既能彻底解决井下 开采安全问题，又能使煤层气大规模连续可靠使 用。规模化的煤层气可以制甲醇、二甲醚等化学产 品，发电规模也可以大大提高。瓦斯利用的范围比 较宽广，经济效益非常可观。平煤集团已和安阳贞 元公司、国外的加拿大公司合作对低透性煤层进行 地面打孔抽采瓦斯试验，如试验成功，可大规模推 广。 （２）利用好现有的低浓度发电技术（６％一 ２５％），２００７年再增加２２台５００ＫＷ发电机组，实 现１．９万ｋＷ装机容量，达到规模化生产，消耗瓦 斯５０ＯＯ万ｍ３／ａ，实现年减排甲烷３万ｔ，获得ＣＤＭ 成熟的溴化锂技术，把热变成冷水，供办公室、居 民降温，每５００ｋＷ发电机组余热经溴化锂技术可 供５０００ｍ２。既可以提高职工的生活质量，又可以 节约电力。 （４）充分利用国际先进技术，推广使用瓦斯氧 化装置，通过这种先进的氧化装置使风中井排出的 ０．２％ ０．６％瓦斯高温分解氧化，同时产生大量的 热能，可用来供热，或产生蒸汽，推动汽轮机发 电，达到综合利用的目的。一台１２５０００ｍＳ／ｈ的瓦 斯氧化装置，如乏风中的瓦斯浓度为０．４％，年处 理瓦斯可达０．３３万ｔ，相当于７万ｔ二氧化碳；同 时可以产生热量，相当１８ｔ的蒸汽锅炉。可以减排 大量的甲烷，保护环境，并取得ＣＤＭ减排收益。 瓦斯氧化处理工艺技术流程见图２。 图２瓦斯氧化处理工艺技术流程 ６结论 煤矿瓦斯作为一种新生、洁净能源，利用好既 可以为企业带来新的经济增长点，减轻煤矿安全开 采压力，又消除了减少温室气体排放，降低了直接 排放给环境带来的污染，同时通过向发达国家销售 Ｃｏ２的减排额度（ＣＥＲ）获得收益。 （责任编辑孙庆刚）
