统。而仅有少于一半的抽放系统是为了出售回收利用瓦斯的。中国国有煤矿管理机构用了他们抽放瓦斯的70%。
中国煤矿回收的大部分瓦斯被用作加热煤矿设备及周遍居民做饭。在工业方面,瓦斯可用于玻璃和塑料工业。瓦斯还可以在一定范围内用作发电。1990年,抚顺劳扶山煤矿建立一座1200kw的瓦斯-火力发电厂。
目前,各种彰碍使中国难于回收利用潜能巨大的煤矿瓦斯来发展经济,其中关键的障碍包括缺少适当的政策框架、工程项目资金和设备受限,信息和技术不足、缺少广泛的网状管道。人为规定造成瓦斯价格低廉、销售取利困难,这使国内外联合生产中国的能源遇到许多困难。
2.1.2 在中国瓦斯利用的前景
中国国务院(中国的最高管理部门)认识到共同努力开发煤层气的必要性,于是国务院于1996年五月成立中联煤层气瓦斯开发公司。作为一个独立的对外部门,中联煤层气瓦斯开发公司通过商业手段运转发展煤层气勘探、开发、经营、运输、利用。中国国务院赋予中联煤层气开发公司特权以便其与外国合作管理煤层气勘探、开发、生产。(中国能源报,1996)
中国规划至少20多个煤层气方面的项目,并且至少一半以上的项目在高瓦斯矿井区。一部分项目是国家投资赞助的,其它的项目有与外国公司联合经营的。在未来不久,中国煤层气产业的将来更加光明。中国政府认识到煤层气开发解决能源短缺的潜能,并且支持对能源开发的努力。由于能源价格的调整、管道基础设施的投入增加以及正在进行的项目努力等原因,中国很可能克服推广煤层气利用的种种障碍。
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2.2 俄罗斯、乌克兰瓦斯利用的前景
这些国家的能源部门正在经历转折。尤其它们的煤炭产业正在经历结构重组,这一过程包括降低或免征税收、关闭多数亏损煤矿。为了增加利润,煤产业部门被迫提高效益。采煤地区也寻求减小由于开采应用煤而造成的环境污染。因而,这对天然气的应用和减少对低瓦斯的依靠是一种激励。回收利用煤层瓦斯气体是一个提高矿井安全、利润的潜在措施。并且可以达到地区能源利用、保护环境的目标。在独联体有五个煤盘地,那里开采硬煤并且有发展煤层气的潜力。
它们别分是:1)顿涅茨克盆地(顿)坐落于乌克兰东南部,俄罗斯西部;2) 库兹涅茨克盆地坐落于西伯利亚西部(俄罗斯中南部);3) 乌克兰盆地坐落于乌克兰西部,它的东南部延展到波兰的卢布林;4)伯朝拉河盆地坐落于俄罗斯北部;5)卡拉干达州煤盆地坐落于哈萨克斯坦镜内。五个煤盆地中的顿涅茨克 看起来有最大的短期开发煤层气的潜力美环保署1994)。这两个地区的重工业比较发达,现在这有很多开发利用煤层气的机会,表3中列出了五个煤盆地的瓦斯涌出及利用比较。
2.2.1 CIS瓦斯利用
a.用于加热矿井设备。
目前,很多煤矿都采用燃煤锅炉来制造热蒸汽以干燥煤,加热矿井设备,加热通风空气。某些情况下,煤矿锅炉还用于为周遍社区提供热能。煤矿锅炉还可以改造成低豪资煤气设备。CIS地区的瓦斯在燃烧锅炉方面的利用比顿涅茨克和伯朝拉河的煤盆地高20倍,在加热矿井通风系统空气和干燥煤方面比顿涅茨克和伯
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朝拉河的煤盆地高很多倍。
b.冶金工业炉利用瓦斯
冶金工业是有利于瓦斯利用市场化的另一优势。例如,库兹涅茨克煤盆地南部的新库兹涅茨克城市,有无数的瓦斯矿井,它是俄罗斯的最大冶金城市之一,每年,这一地区的冶金工业消费了大约天然气的54 PJ,那相当于1.4×10 m的瓦斯。(美环保署1996b)
c.用于发电
许多煤矿从电力网购买电。不过对于煤矿,煤和煤层气用于现场发电是一种比较经济的方法。煤层气可以单独利用,也可以和煤结合利用用于锅炉发电、燃气涡轮发电、热燃机发电等。(美环保署1996b)
d.用于动力燃料
乌克兰的顿涅茨克煤矿生产协会利用地表打转孔预先抽放瓦斯。回收的瓦斯被现场压缩并用作协会的交通、运输燃料。供应站已经经营了三年多,每一天制造了大约1000 m3的压缩瓦斯。根据估计的瓦斯储量,此供应站可以大约可运营8年左右。
然而在独联体的一些煤矿在利用瓦斯资源,但是大部分煤矿没有这样做。如果想瓦斯回收利用得到普及,那么某些障碍是必须得到解决的。在论文的第三部分将对这些障碍和其有可能被用的解决方法进行讨论。
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2.3 美国的情况
美国有五个主要产煤地区,那里开采硬煤并且有发展煤层气的潜力。五个主要产煤地分别区是:1)阿巴拉契亚盆地,坐落在宾西法尼亚州、俄亥俄州、西弗吉尼亚州和田纳西州,肯塔基州东部
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之间;2)战士盆地,坐落在阿拉巴马州,伊利诺斯州盆地;3),位于伊利诺斯州、印第安纳州和肯塔基州西部之间;4)西南部地区,包括皮申斯格林河和坐落于科罗拉多州、犹他州和新墨西哥之间的圣胡安盆地;5)西部内陆地区,包括俄克拉荷马的阿卡玛盆地和阿肯色州。
在这些地区,仅1994年地下开采煤释放了大约4.2×10m的瓦斯,其中只有0.7×109m3的瓦斯被回收。(美国环保署非公开数据)。
目前,在美国有6个州(阿拉巴马州、科罗拉多州、俄亥俄、宾夕法尼亚、弗吉尼亚州和西弗吉尼亚州)至少17个煤矿回收瓦斯,他们主要通过出售回收的瓦斯给销售商取的利润。1995年,包括开采前预先抽放的瓦斯,回收瓦斯的总量达到了1×109 m3。这些地区的矿井已经通过最大化瓦斯抽放系统的瓦斯抽放量大大降低了通风成本,提高了矿井安全条件,并且收集、出售了大量高质量瓦斯。下面简单描述一下在美国的煤矿瓦斯回收利用活动的情况。
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2.3.1战士盆地:阿拉巴马州
美国有17个煤矿有商业回收瓦斯系统,其中的6个都在阿拉巴马州的战士盆地。现在,该地区,能源公司从平硐、正在开采的矿井的采空区、正在开采和已经开采的立井中回收瓦斯。虽然被回收的瓦斯的一部分用于煤矿现场,但大部分的瓦斯都卖给瓦斯销售商。1995年,吉姆·沃尔特所经营的4个煤矿通过管道销售了380×106 m3的瓦斯,并且美国的橡树林煤矿回收了大约117×106 m3的可用瓦斯。
2.3.2阿巴拉契亚地区
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弗吉尼亚州和西弗吉尼亚州的8个煤矿已经成功开发了瓦斯回收利用工程。维吉尼亚州的康索尔煤矿最有见证的例子。在1995年,康索尔的3个煤矿生产了大约688×106m3的可销售瓦斯。在这些煤矿的瓦斯回收率高达60%。
2.3.3 西南部地区
直到1994年瓦斯市场价格走低,犹他州的士兵峡谷煤矿煤矿每年都回收大约10.9×106 m3的瓦斯用于销售。
2.3.4 小结
以上描述的矿井已经和高效率的、经济的回收瓦斯,但为了安全地、高量地生产的目的,分离瓦斯的努力依然很有诱惑。在美国,许多瓦斯矿井被限制抽放瓦斯甚至不允许。
2.4 德国
1995年,德国生产将近540万吨硬煤,全部来自地下开采。 其中的430万吨由德国西北部的鲁尔区盆地开采得到,并且其余的大部分由德国西南部的萨尔河盆地开采得到。直到最近,在德国硬煤开采得到大量补贴,煤炭业的将来成为问题。即使煤矿被关闭,在相当一段时间里,它们依然会释放瓦斯。粗略估计,在德国每年由于地下采煤活动释放1.8×109 m3的瓦斯。其中的520×106m3,即其中的30%是抽放出来的。(63 IEA, 1994)大约371×106 m(即抽放瓦斯的71%)主要用于加热或发电。
政府部门提议:由于开采煤而涌出的瓦斯的45%都可以抽放并以各种形式利用。目前,提高瓦斯回收利用的主要障碍是混合气体中瓦斯浓度低。
德国安全规程规定:如果瓦斯浓度低于25%,那么禁止了利用。
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