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  随着《京都议定书》即将正式生效,各国更注重对煤层气的回收利用以减少温室气体排放 

  编者按煤层气俗称“瓦斯”,大量存在于煤层中,属于非常规天然气,主要成分为甲烷。由于煤层气是造成煤矿井下事故的主要原因之一,人们提到它往往谈“气”色变。实际上,煤层气是一种热值高、无污染的新能源,可用于发电燃料、工业燃料、化工原料和居民生活燃料。如果对其合理利用,则可以弥补能源短缺。

  与此同时,对煤层气的回收利用还有助于保护环境,因为煤层气随着煤炭开采泄漏到大气中会加剧全球温室效应,但在采煤之前先采出煤层气,可以使煤矿生产中的瓦斯涌出量降低70~85%。随着《京都议定书》即将正式生效,各国更注重对煤层气的回收利用以减少温室气体排放。

  据统计,中国煤层气储量约为30万亿立方米,仅次于俄罗斯和加拿大,居世界第三位。中国有近一半矿井为高瓦斯或瓦斯突出矿井,每年因采煤而从矿井中抽出并排放的煤层气在13亿立方米以上。如何趋利避害,使煤层气成为中国新的替代能源并减排温室气体,各国经验可资借鉴。

俄库兹巴斯煤田回收利用煤层气 

魏忠杰

  煤炭储量居世界第二位的俄罗斯去年开采煤炭2.8亿吨,比2003年增长1.3%。但随着煤矿开采量的增长,煤层气也被大量排入大气。仅俄最大的煤田———库兹巴斯煤田每年就向大气排放约10~20亿立方米煤层气。

  煤层气是很好的碳氢原料和载能体,回收后的煤层气可当作能源使用。如果任其排向大气,一方面会造成资源浪费,更重要的是煤层气的主要成分是甲烷,其温室效应比二氧化碳高得多,因而俄煤田正尝试对煤层气进行回收利用。

  据悉,库兹巴斯煤田每年排出的煤层气中有1~2亿立方米是通过抽气管道排出矿井的,这部分煤层气便于回收。利用煤层气发电有广阔推广前景,所产生的电能可用于煤矿生产或向外供应。除了发电,从煤矿抽出的煤层气在去掉煤颗粒和水分并提高浓度之后,可用于工业生产或居民采暖,也可用作汽车燃料。

  库兹巴斯煤田的别洛沃煤矿是俄煤层气含量最高的煤矿,该煤矿早在6年前就建成了全俄唯一的利用煤层气的设施。目前别洛沃煤矿每分钟可以压缩5~6立方米从矿井中抽出的煤层气,并利用其发电。从矿井回收煤层气的成本只有煤开采成本的30~35%。

  1998年,库兹巴斯煤田所在的克麦罗沃州政府同俄天然气工业股份公司签署在抽取煤层气方面开展合作的协议。联合国机构也在2002年制定了“俄罗斯联邦———消除矿井煤层气抽取与利用方面的障碍”计划,目的是将库兹巴斯煤田抽取与利用煤层气的经验推广到整个克麦罗沃州及俄其他地区,以减少煤层气排放。该计划2003年6月1日开始实施,将持续4年时间。

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德以政策法规推动煤层气开发 

  5年前,德国企业界一直不采用煤层气。但是近些年来,在一系列政策法规的推动下,煤层气开发及相关设备的研制均取得了很大进展。

  德国的煤矿主要分布在西部的北威州和萨尔州。据报道,德国矿区每年有10亿立方米的煤层气排入大气,不仅污染环境,而且也造成能源浪费。上个世纪末,尽管德国已经掌握了大规模利用煤层气的技术,但对煤层气的利用还大多局限于在煤矿现场使用,如在锅炉中将煤层气和煤混合燃烧,用来取暖和发电。煤层气发电一直得不到大规模的开发,其主要原因是国家对煤层气发电的入网补贴太低,经济上没有可行性。

  2000年4月生效的《可再生能源法》对德国的煤层气开发是个里程碑,它不仅使煤层气发电在经济上具有可行性,而且鼓励企业在相关设备上开展中长期投资。该法规定,今后20年内,500千瓦以上的煤层气发电设备每生产一度电补贴约7欧分。2000年10月,德国政府出台了“国家气候保护计划”,制定了到2005年二氧化碳排放比1990年减少25%的目标。减少煤矿煤层气的排放、加强煤层气的开发利用也在这项计划之列。

  《可再生能源法》和“国家气候保护计划”确立了持续、经济地利用煤层气的政策法律环境,成为德国开发煤层气的转折点。德国几家能源巨头企业随后联手在煤钢工业基地鲁尔区所在的北威州专门组建了两个煤层气开发公司,分别负责废弃煤矿煤层气的获取和利用以及运营中的煤矿的煤层气利用。

  在国家政策法规的推动下,地方也积极行动起来。

美拟用二氧化碳回收煤层气 

曲俊雅

  煤层气回收增强技术被视为一种有广阔商业前景的新兴环保技术。该技术于上世纪90年代出现,目前仍处于起步阶段。一些美国专家认为,煤层气可成为一种稳定和比较干净的廉价能源。煤层气回收增强技术是把二氧化碳注入不可开采的深煤层中加以储藏,同时排挤出煤层中所含的甲烷加以回收的过程。该技术对热电厂而言有特别重要的意义。发电厂和机动车辆是温室气体的“排放大户”,热电厂排放的废气成分以二氧化碳和氮气为主,为达到环保要求,美国发电厂在废气处理的过程中需要分离出二氧化碳加以储藏,其成本很高。热电厂一般位于煤矿附近地区,如果能将煤层气回收增强技术商业化,便能节省二氧化碳的运输费用。

  二氧化碳能增加煤层气的回收而且其本身被煤层隔离封闭。甲烷和二氧化碳以一定的比例存在于煤层中,煤层中既有气态的甲烷和二氧化碳,也有吸附态的甲烷和二氧化碳存在。当纯二氧化碳注入煤层时,气态的甲烷就被挤出,由于二氧化碳具有高度的吸附性,煤层会迅速吸附二氧化碳并排出原先吸附的甲烷。把二氧化碳注入目前不可开采的深煤层中加以储藏,处在一定压力下的二氧化碳就很难流失或泄漏,能提高储藏的安全性,这是煤层气回收带来的另一益处。

  美国在上世纪90年代起开始实施一些煤层气回收增强技术的试点工程,其目的一是探索该技术实施的技术性问题,如是否需要专用的钻井和生产技术,何种方式为最佳等等;二是建立一个简单快捷的检测模式,以期能根据煤层数据信息。迄今,这些试点工程还没有产生具体的结论。

融资方式是回用煤层气关键 

杨骏

  法国绿色煤气公司董事长克赖斯最近在谈到煤层气回收时表示,对于煤矿企业而言抽取煤层气发电在技术上并非难事,关键在资金,或者说融资方式。中国完全有条件利用国际基金解决煤层气危害问题。

  早在二三十年前,法国、德国等欧洲国家煤炭企业就已开始抽取煤层气。克赖斯认为,抽取煤层气发电在技术上没有任何难度,只需气体抽取系统和天然气发电设备就可以。这种做法过去没能在世界各地普及的一大原因是它需要较大的投入。这几年随着抽取煤层气的环保意义不断提升,人们想出了普及这种做法的融资方式。

  克赖斯说,《京都议定书》今年2月就要生效。该议定书框架下的“清洁发展机制”允许就温室气体减排配额进行买卖,经合组织成员国通过这一机制在发展中国家投资做项目,实现其部分温室气体减排承诺。

  更加具体的操作是,煤矿公司回收煤层气,将其用于发电。由于煤层气主要成分为甲烷,燃烧后产生水蒸气和温室气体二氧化碳,比起燃煤发电其二氧化碳排放量大为减少。由该项目产生的温室气体减排量被核实后,将由专门的国际基金收购。掌握基金的组织采用政府与私营部门合作机制,由多国政府和多家私营公司组成。这一组织可授权世界银行等国际组织作为托管方,代表该组织各参与方从项目中购买温室气体减排量。正是在这种运作方式下,煤矿企业获得了资金,可以继续推广抽取煤层气的做法,不但发了电,还解决了安全问题和减少温室气体排放问题,因此它对煤矿企业是很有益的。

  法国绿色煤气公司与中国的鹤壁煤业集团等3家大型煤炭企业签订了煤层气(瓦斯)治理与信贷合作协议。克赖斯表示,妥善处理煤层气,保障的不仅仅是生命的安全,还有地球这一人类的家园。 

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