煤层气利用现状及发展趋势(PPT-42)

1、二二00九九年九月四日年九月四日2 煤层气是宝贵的资源，其储量与天然气相当，约煤层气是宝贵的资源，其储量与天然气相当，约相当于相当于450450亿亿tcetce煤炭。煤炭。 长期以来，煤层气与煤矿安全事故息息相关，一长期以来，煤层气与煤矿安全事故息息相关，一直被认为是危险气体，开发利用程度低，造成大量直被认为是危险气体，开发利用程度低，造成大量资源浪费和环境问题。资源浪费和环境问题。 考虑利用效率，利用考虑利用效率，利用1 1亿亿m m3 3的煤层气相当于的煤层气相当于2020万万tcetce煤炭，可以减排煤炭，可以减排150150万万tCOtCO2 2e e。 煤层气开发利用技术不断发展，为

2、煤层气开发利煤层气开发利用技术不断发展，为煤层气开发利用产业化发展提供技术支撑。用产业化发展提供技术支撑。34（1 1）中国煤层气资源丰富，居世界第三位中国煤层气资源丰富，居世界第三位全球煤层气资源量约全球煤层气资源量约2701012m3， 90%分分布在布在12个主要产煤国。其个主要产煤国。其中，中国煤层气资源量为中，中国煤层气资源量为36.81012m3，约占世，约占世界总量的界总量的13%，居第三位。，居第三位。5（2 2）中国煤层气资源分布广泛中国煤层气资源分布广泛区域分布图区域分布图埋藏深度图埋藏深度图鄂尔多斯鄂尔多斯9.86全国重点煤矿煤层气历年抽采情况全国重点煤矿煤层气历年抽采情

3、况截至截至0606年底，中国煤层气累计产量为年底，中国煤层气累计产量为164164亿亿m m3 3 ，约是美国累计产量的，约是美国累计产量的3%3%；截至；截至0808年底，中国煤层气累计产量为年底，中国煤层气累计产量为261261亿亿m m3 3。（3 3）煤层气总体开发利用量低，但增幅明显煤层气总体开发利用量低，但增幅明显美国美国7全国重点煤矿煤层气历年利用情况图全国重点煤矿煤层气历年利用情况图8约约5665亿亿m3图：截至图：截至06年底，美国累计煤层气产出量年底，美国累计煤层气产出量91989-2006年美国煤层气产量年美国煤层气产量来源：美国能源信息署来源：美国能源信息署EIA返回返

4、回10（4 4）煤矿区）煤矿区煤层气开发利用居于主导地位煤层气开发利用居于主导地位图：中国煤层气不同开发方式分布图：中国煤层气不同开发方式分布图：两种开发方式产量示意图图：两种开发方式产量示意图图：两种开发方式利用量示意图图：两种开发方式利用量示意图53/511（5 5）煤层气发电装机容量增长快速）煤层气发电装机容量增长快速图：图：20062006年中国煤层气利用情况比例图年中国煤层气利用情况比例图0606年利用量年利用量6.156.15亿亿m m3 3图：煤层气发电装机容量预测走势图图：煤层气发电装机容量预测走势图12（6 6）政策和管理力度不断加强）政策和管理力度不断加强编号编号单位单位政

5、策政策核心思想核心思想2009.4国家能源局国家能源局关于组织开展全国重点煤矿区煤层气抽采关于组织开展全国重点煤矿区煤层气抽采利用规模化建设工作的通知利用规模化建设工作的通知2010年抽采量年抽采量1亿亿m3矿区矿区数数18个；个；2015年年36个个发改办发改办20061044号号国家发改委国家发改委煤层气（煤矿瓦斯）开发利用煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十一五十一五”规划规划首次将煤层气列入规划首次将煤层气列入规划国办发国办发200647号号国务院办公厅国务院办公厅关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见若干意见宏观指导勘探开发利用享宏观指导勘探开发利

6、用享受优惠政策。受优惠政策。财建财建2007114号号财政部财政部关于煤层气（瓦斯）开发利用补贴的实施关于煤层气（瓦斯）开发利用补贴的实施意见意见发电外中央补贴发电外中央补贴0.2元元/m3(纯），地方适当补贴纯），地方适当补贴发改能源发改能源2007721号号国家发改委国家发改委关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作实关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作实施意见的通知施意见的通知鼓励采用鼓励采用500kW以上发电以上发电机组，开发机组，开发1000kW以上以上内燃机组及大功率燃气轮内燃机组及大功率燃气轮机组；补贴机组；补贴0.25元元/kWh财办建财办建200834号号财务部办公室财务部办公室关于

7、组织申报煤层气（瓦斯）开发利用财关于组织申报煤层气（瓦斯）开发利用财政补贴资金的通知政补贴资金的通知用于民用、锅炉燃料、汽用于民用、锅炉燃料、汽车、化工、非发电企业车、化工、非发电企业财税财税200716号号财政部财政部/税务总局税务总局关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知通知设备加速折旧；国产设备设备加速折旧；国产设备技术改造，企业所得税减技术改造，企业所得税减免投资的免投资的40%；新技术减；新技术减50%国土资发国土资发200796号号国土资源部国土资源部关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知管理的通知采

8、煤采气一体化，解决矿采煤采气一体化，解决矿权问题权问题财关税财关税200613号号 财政部财政部/海关税务海关税务总局总局关于煤层气勘探开发项目进口物资免征进关于煤层气勘探开发项目进口物资免征进口税收的规定口税收的规定免征进口关税和进口环节免征进口关税和进口环节增值税增值税13141民用燃料民用燃料(CH440%)2工业燃料工业燃料(CH440%)3发电发电(CH430%)4煤层气液化煤层气液化(CH440%)5浓缩富集浓缩富集1细水雾输送及低浓度发电技术细水雾输送及低浓度发电技术1混燃发电及热逆流转反应技术混燃发电及热逆流转反应技术中高浓度煤层气中高浓度煤层气低浓度煤层气低浓度煤层气矿井乏风

9、中甲烷矿井乏风中甲烷不同浓度煤层气不同浓度煤层气15 规模：规模：08年民用年民用90万户，预计万户，预计2010年达年达200万户万户以上，应用前景好。以上，应用前景好。 所需甲烷浓度：所需甲烷浓度：40%以上。以上。 国家政策：国家政策：未进入城市公共配气管网的民用煤层未进入城市公共配气管网的民用煤层气销售价格由供需双方协商确定；进入城市公共配气销售价格由供需双方协商确定；进入城市公共配气管网并纳入政府管理范围的民用煤层气销售价格，气管网并纳入政府管理范围的民用煤层气销售价格，按照与天然气、煤气、液化气等可替代燃料保持等按照与天然气、煤气、液化气等可替代燃料保持等热值合理比价关系的原则确定

10、。一般民用价格在热值合理比价关系的原则确定。一般民用价格在1.02.5元元/m3（纯）。（纯）。 管道建设：管道建设：第一条跨省煤层气长输管道项目第一条跨省煤层气长输管道项目“端端氏晋城博爱煤层气管道氏晋城博爱煤层气管道”正在建设。正在建设。 (1) 民用燃料民用燃料16主要利用地区：主要利用地区：辽宁抚顺、铁法、山西晋城、阳泉、安徽淮南、辽宁抚顺、铁法、山西晋城、阳泉、安徽淮南、重庆松藻、重庆松藻、 中梁山、河南鹤壁等。中梁山、河南鹤壁等。17“端氏晋城博爱煤层气输气管道端氏晋城博爱煤层气输气管道”投资：投资：4.58亿元亿元年输气能力：年输气能力：10亿亿m3 长度：长度：98.2km设计

11、压力：设计压力：6.3MPa公里投资：公里投资：466.4万万元元/km抚顺煤层气将专供沈阳抚顺煤层气将专供沈阳年供气量：年供气量：08年年45万万m3供气价格：供气价格： 2.4元元/m3 输送距离：输送距离：33km供气浓度：供气浓度：60%以上以上18目前煤层气发电机组主要有三类：内燃机组、燃气轮目前煤层气发电机组主要有三类：内燃机组、燃气轮机组和蒸汽轮机组。机组和蒸汽轮机组。(2) 中高浓度煤层气发电中高浓度煤层气发电蒸汽轮机蒸汽轮机燃气轮机燃气轮机内燃机内燃机技术成熟度技术成熟度成熟成熟成熟成熟成熟成熟kW投资投资55006500元元5500元左右元左右50005500元元热效率热效

12、率1525%3040%3243%利用利用CH4浓度浓度30%以上以上40%以上以上6%以上以上特点特点技术成熟、运技术成熟、运行可靠、系统行可靠、系统庞大、复杂庞大、复杂单机功率大、单机功率大、占地面积小占地面积小系统简单、运行系统简单、运行灵活、适用瓦斯灵活、适用瓦斯浓度范围广浓度范围广适应性适应性主要用于联合主要用于联合循环发电循环发电用于大型煤层用于大型煤层气电厂气电厂广泛广泛19国内外典型瓦斯发电机组主要技术参数对比表国内外典型瓦斯发电机组主要技术参数对比表项项 目目机机 型型中国胜动中国胜动（500GF）道依茨道依茨（TGB620V16K)卡特彼勒卡特彼勒（3520C）颜巴赫颜巴赫（

13、TGC420)瓦克夏瓦克夏（APG1000APG1000）额定功率额定功率(kW)5001360180014161000实际功率实际功率(kW)400400126012601700170013001300980缸径缸径(mm)190170170145152热效率热效率(%)3241424243排气管温度排气管温度()500525464400400储气柜储气柜不需要不需要需要需要需要需要需要需要需要需要利用瓦斯浓度利用瓦斯浓度(%)62525252520 世界装机容量最大的发电项目世界装机容量最大的发电项目山西晋城煤业山西晋城煤业集团寺河集团寺河120MW煤层气发电项目煤层气发电项目应用案例应用

14、案例该电厂装机容量为该电厂装机容量为60台单机台单机1.8MW的内燃发电机组，共分四个单元，每的内燃发电机组，共分四个单元，每个单元个单元15台机组，每个单元配三台台机组，每个单元配三台5.625t/h的余热锅炉和一台的余热锅炉和一台3MW的汽的汽轮发电机组，同时机组的缸套冷却水经热交换给寺河煤矿集中供热。轮发电机组，同时机组的缸套冷却水经热交换给寺河煤矿集中供热。21序号序号分析项目分析项目分析结果分析结果1发电机组型号发电机组型号卡特彼勒内燃机卡特彼勒内燃机CAT35202发电机组厂商发电机组厂商美国卡特彼勒美国卡特彼勒公司公司+上海电气集团上海电气集团 3发电站装机容量发电站装机容量4(

15、151.8MW+3MW)=120MW4发电站总投资发电站总投资87521万元万元5年运行时间年运行时间7000h6利用瓦斯浓度利用瓦斯浓度含含CH4 30%-50%7年用水量年用水量45万万m38小时消耗瓦斯量小时消耗瓦斯量25529m3/h9单位消耗瓦斯量单位消耗瓦斯量0.213m3/kWh10年利用瓦斯量年利用瓦斯量1.787亿亿m311年发电量年发电量8.4亿亿kWh12发电厂热效率发电厂热效率80%寺河寺河120MW瓦斯发电技术经济分析表瓦斯发电技术经济分析表22阳泉煤层气氧化铝焙烧阳泉煤层气氧化铝焙烧项目：年耗煤层气项目：年耗煤层气1.26亿亿m3，减排约，减排约189189万万tC

16、OtCO2 2e e，利用甲烷浓度，利用甲烷浓度35%。铁法煤层气供法库县陶瓷城项目铁法煤层气供法库县陶瓷城项目：甲烷浓度：甲烷浓度41%，年利用量，年利用量3500万万m3，已经有，已经有8家企业使用煤层气，日用量在家企业使用煤层气，日用量在14-16万万m3 。(3) 工业燃料工业燃料 汽车燃料汽车燃料应用情况：山西太原、晋城、长治等地区，用于出租车、柴油车、排矸车应用情况：山西太原、晋城、长治等地区，用于出租车、柴油车、排矸车等燃柴油车辆。等燃柴油车辆。举例：举例：2007年，太原市建成年，太原市建成7座煤层气加气站，约有座煤层气加气站，约有1000辆出租车改用辆出租车改用煤层气作为燃料

17、。太原市煤层气价格为煤层气作为燃料。太原市煤层气价格为3.2元元/m3，93号汽油最低号汽油最低6.07元元/升，升，1m3煤层气与煤层气与1升汽油热值相当，两者价格相差近升汽油热值相当，两者价格相差近3元。元。23(4) 液化液化技术技术港华煤层气液化厂区图港华煤层气液化厂区图山西港华煤层气液化项目：山西港华煤层气液化项目：阳泉含氧煤层气液化项目：阳泉含氧煤层气液化项目：处于商业化示范阶段处于商业化示范阶段采用地面开发的煤层气采用地面开发的煤层气与管道运输比较经济性好与管道运输比较经济性好CH4浓度浓度92%以上以上一期一期25万万m3/d，已投产，已投产二期二期57万万m3/d，正在建设中

18、，正在建设中液化装置全部国产化液化装置全部国产化处于工业试验阶段处于工业试验阶段适用浓度：适用浓度：CH4浓度在浓度在30%以上以上日产气量：目前日产气量：目前1.2t/d应用情况：经过一年连续开机试应用情况：经过一年连续开机试验，运行平稳。验，运行平稳。24煤层气抽采、液化、储存、运输、使用流程煤层气抽采、液化、储存、运输、使用流程25以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技以脱氮最为复杂，难度最大，可采取的核心分离技术有术有：(5) 浓缩富集浓缩富集低温精馏分离技术低温精馏分离技术在大规模分离煤层气在大规模分离煤层气(Mm3/d) 时才具有时才具有商业价值，适宜于商业价值，适宜于CH4

19、浓度在浓度在30%以上。以上。 变压吸附变压吸附(PSA)目前处于工业性示范研究目前处于工业性示范研究膜分离技术膜分离技术离工业化还有差距离工业化还有差距存在问题：存在问题：低温精馏法在工业上获得成功应用，但该工艺复杂，设备投资低温精馏法在工业上获得成功应用，但该工艺复杂，设备投资大，成本高，不适于中小型煤矿。大，成本高，不适于中小型煤矿。变压吸附变压吸附(PSA)技术，开发合适的吸附剂，降低成本。技术，开发合适的吸附剂，降低成本。26(6) 低浓度煤层气发电低浓度煤层气发电技术成熟，运行功率为技术成熟，运行功率为400420kW，发电单位投资，发电单位投资为为80009500元元/kW。盘江

20、盘江矿区矿区 彬长矿区彬长矿区潞安煤业潞安煤业平煤集团平煤集团两淮地区两淮地区峰峰集团峰峰集团阳泉矿区阳泉矿区离柳矿区离柳矿区阜新阜新矿区矿区 鸡西矿区鸡西矿区石炭井矿区石炭井矿区华蓥山矿区华蓥山矿区27序号序号分析项目分析项目分析结果分析结果1发电机组型号发电机组型号胜动胜动500GF1-3RW+余热锅炉配汽轮机组余热锅炉配汽轮机组2发电站装机容量发电站装机容量24500kW+1000kW=13000kW3利用瓦斯浓度利用瓦斯浓度10%4发电站总投资发电站总投资8431.97万元（固定资产投资万元（固定资产投资7845.26万元）万元）5年运行时间年运行时间7200h6年用水量年用水量720

21、0h27.29m3/h=196488m37小时消耗瓦斯量小时消耗瓦斯量3360m3/h8年利用瓦斯量年利用瓦斯量2.4192107m3（相当于减排（相当于减排37.8万吨万吨CO2）9年发电量年发电量7977.6万万kWh10自用电费自用电费0.545元元/kWh（480万元）万元）11上网电费上网电费(0.21+0.25)元元/kWh7762.2万万kWh12CDM收入收入367.8万万t8美元美元/t8=2419.2万元万元13单位投资单位投资6486元元/kW14发电厂热效率发电厂热效率80%陕西某煤矿低浓度瓦斯发电技术经济分析表陕西某煤矿低浓度瓦斯发电技术经济分析表 28(7) 矿井乏

22、风中甲烷的利用矿井乏风中甲烷的利用处于研究示范阶段、技术不成熟、成本高。处于研究示范阶段、技术不成熟、成本高。抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流程图抚矿矿井乏风与抽采瓦斯混合发电流程图示范工程示范工程抚顺抚顺矿井乏风与抽采瓦斯混合发电矿井乏风与抽采瓦斯混合发电利用瓦斯利用瓦斯3400Nm3/h（浓度（浓度30%）利用乏风利用乏风22600Nm3/h装机装机3500kW年发电年发电3000万万kWh回收余热回收余热17800 m3/h(温温度度360）29采用低浓度瓦斯湿式输送系统，利用矿区的采用低浓度瓦斯湿式输送系统，利用矿区的CMM与与VAM混合气氧化加热，混合气氧化加热，该项目该项目投运后，

23、每年可消耗瓦斯投运后，每年可消耗瓦斯150150万万m m3 3以上，提供以上，提供4040万万m m3 34040生活生活热水热水， 但无经济性。但无经济性。示范工程示范工程引进瑞典的风排瓦斯净化装置引进瑞典的风排瓦斯净化装置30胜动煤矿乏风甲烷氧化装置胜动煤矿乏风甲烷氧化装置 阜新某煤矿拟安装阜新某煤矿拟安装10台台6万万m3/h的乏风氧化装置，利用乏风浓度为的乏风氧化装置，利用乏风浓度为0.6%，10台每小时可氧化纯台每小时可氧化纯CH43600m3(相当于减排相当于减排50t二氧化碳二氧化碳)，能替代能替代1台台15t/h的蒸汽锅炉，的蒸汽锅炉，1天可节煤天可节煤72t。 31利用技利

24、用技术名称术名称技术特点技术特点发发展展阶阶段段国内外发展与应用水平国内外发展与应用水平经济性经济性用途用途所需浓所需浓度度效率效率国外国外国内国内投资投资成本成本内燃机内燃机发电或发电或热电联热电联产产6%，对稳定性对稳定性要求不高要求不高32-43%商商业业化化已形成多种型已形成多种型号装备，在发号装备，在发达国家煤矿多达国家煤矿多有应用，如澳有应用，如澳APPIN矿等矿等主要以国产主要以国产设备为主，设备为主，有多个省市有多个省市煤矿应用此煤矿应用此项技术项技术50005500元元/kW燃气轮机燃气轮机发电或发电或热电联热电联产产40%对对稳定性要稳定性要求高求高30-40%商商业业化化

25、技术较为成熟，技术较为成熟，目前最大装机目前最大装机容量已达容量已达325MW 国内晋城、国内晋城、靖远、六枝靖远、六枝矿务局应用，矿务局应用，单机容量单机容量2MW 5500元元/kW左左右右 瓦斯锅炉瓦斯锅炉民用、民用、工业工业30-40%对稳定性对稳定性要求高要求高商商业业化化世界各产煤国世界各产煤国多有应用多有应用中国煤矿多中国煤矿多有应用有应用很少很少1.0元元/m3左右左右蒸汽机蒸汽机发电或发电或热电联热电联产产30%对对稳定性要稳定性要求高求高10%-25%商商业业化化因效率低，国因效率低，国外显有应用外显有应用目前新建目前新建较昂贵较昂贵主要利用技术汇总表主要利用技术汇总表-1

26、-132利用技利用技术名称术名称技术特点技术特点发发展展阶阶段段国内外发展与应用水平国内外发展与应用水平经济性经济性用途用途所需浓所需浓度度效率效率国外国外国内国内投资投资成本成本煤层气煤层气液化技液化技术术将甲烷等将甲烷等从瓦斯气从瓦斯气中分离，中分离，并生产液并生产液化煤层气化煤层气35%以上以上99.8%示示范范阶阶段段尚未有含氧尚未有含氧煤层气分离煤层气分离液化技术的液化技术的成功案例成功案例山西晋城矿山西晋城矿业集团、阳业集团、阳泉煤业集团泉煤业集团示范应用示范应用较高较高变压吸变压吸附技术、附技术、深冷分深冷分离技术离技术等净化等净化富集技富集技术术瓦斯富集瓦斯富集净化，提净化，提

27、高瓦斯浓高瓦斯浓度后发电、度后发电、输入天然输入天然气管道气管道50%（太低浓（太低浓度经济性度经济性较差）较差）净化净化效率效率高达高达98%示示范范阶阶段段美国、德国美国、德国使用变压吸使用变压吸附技术进行附技术进行天然气或城天然气或城市煤气生产，市煤气生产，规模达规模达330000Nm3/d 西南化工研西南化工研究院、抚顺究院、抚顺分院有成熟分院有成熟变压吸附技变压吸附技术与装备术与装备 2400027000元元/万万m3（天（天然气）然气） 。 。主要利用技术汇总表主要利用技术汇总表-2-23334（1 1）煤层气利用率低）煤层气利用率低图：煤层气历年利用率变化示意图图：煤层气历年利用

28、率变化示意图35（2 2）装备水平需进一步提高）装备水平需进一步提高（4 4）经济效益差）经济效益差（3 3）政策落实不到位）政策落实不到位（5 5）未形成规模化）未形成规模化1000kW1000kW以上内燃机组及大功率高参数燃气轮机组尚不成熟以上内燃机组及大功率高参数燃气轮机组尚不成熟发电效率比国外装备低发电效率比国外装备低1010个百分点、可靠性较差个百分点、可靠性较差 发电发电补贴费用未兑现，建议从可再生能源发电统筹资金中给予解决补贴费用未兑现，建议从可再生能源发电统筹资金中给予解决3637（一）发展趋势（一）发展趋势1.1.煤矿区煤层气开发利用是主体煤矿区煤层气开发利用是主体图：历年及

29、规划中煤矿区煤层气抽放量在图：历年及规划中煤矿区煤层气抽放量在1108m3以上矿区数量以上矿区数量112336811183605101520253035401990199319962000200220042006200820102015年份矿区数（个）382.2.煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是煤层气发电、压缩和液化后作为工业和民用燃料是今后主要利用方向今后主要利用方向（一）发展趋势（一）发展趋势3.3.低浓度瓦斯利用技术是重点低浓度瓦斯利用技术是重点 4.4.装备的大型化、成套化是必然选择装备的大型化、成套化是必然选择39 进一步加大对煤层气产业政策力度，在煤层气开发利用的进一步加大对煤层气产业政策力度，在煤层气开发利用的立项、用地、融资等问题上予以支持。立项、用地、融资等问题上予以支持。1.1.进一步完善鼓励煤层气开发利用政策进一步完善