煤層氣是什么？

煤層氣是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，屬非常規(guī)天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈、優(yōu)質(zhì)能源和化工原料。俗稱“瓦斯”，熱值是通用煤的2-5倍，1立方米純煤層氣的熱值相當于1.13kg汽油、1.21kg標準煤，其熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾乎不產(chǎn)生任何廢氣，是上好的工業(yè)、化工、發(fā)電和居民生活燃料。

煤層氣空氣濃度達到5%-16%時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態(tài)環(huán)境破壞性極強。在采煤之前如果先開采煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%。煤層氣的開發(fā)利用具有一舉多得的功效：潔凈能源，商業(yè)化能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，為國家戰(zhàn)略資源。

形成

煤炭源于陸生高等植物，煤的原始有機物質(zhì)主要是碳水化合物、木質(zhì)素，成煤作用由泥炭化和煤化作用2個階段完成。由植物-泥炭-褐煤-煙煤-無煙煤，是經(jīng)過未成巖-成巖-變質(zhì)作用-泥炭化-煤化的全過程。

泥炭化階段（成巖期前），有機質(zhì)在低溫(<50℃)和近地表氧化環(huán)境中，由于細菌的作用，生成少量甲烷及二氧化碳，呈水溶狀態(tài)或游離狀態(tài)而散失。褐煤階段已經(jīng)進入成巖階段，屬煤化作用的未變質(zhì)階段。此期是干酪根的未成熟期，地溫在50℃左右，鏡質(zhì)體反射率Ro≈0.5%，有機質(zhì)熱降解作用已經(jīng)開始并且逐步加深，生物化學作用逐步減弱，主要生成甲烷及其他揮發(fā)物。煙煤階段的長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤屬煤化作用的低-中變質(zhì)階段，Ro為0.5%～2.0%。此期是干酪根的成熟期，已經(jīng)進入生油門限，沉積物埋深達到1000～4500m，地溫達50～150℃，有機質(zhì)經(jīng)過熱降解，有重烴、輕烴、甲烷及其他揮發(fā)物產(chǎn)出。煤化作用的后期是高變質(zhì)階段，一般將貧煤與無煙煤劃在這一階段，Ro>2.0%，此期是干酪根過成熟期，地溫>150℃，埋深>4500m，熱降解產(chǎn)物主要是甲烷。

熱值

煤層氣或瓦斯的熱值跟甲烷(CH4)含量有關，地面抽采的煤層氣甲烷(CH4)含量一般大于96.5%，當甲烷含量97.8%時，在0℃,101.325kPa下；

高熱值：QH=38.9311MJ/Nm3(約9299kcal/Nm3)

低熱值：QL=34.5964MJ/Nm3(約8263kcal/Nm3)

井下抽采的煤層氣（瓦斯）一般將甲烷(CH4)含量調(diào)整到40.8%后利用，此時瓦斯的熱值為：（在0℃,101.325kPa下）

低熱值：14.63MJ/m3(約3494kcal/Nm3)

高熱值：16.24MJ/m3(約3878kcal/Nm3)

用途性質(zhì)

煤層氣可以用作民用燃料、工業(yè)燃料、發(fā)電燃料、汽車燃料和重要的化工原料，用途非常廣泛。每平方煤層氣大約相當于9.5度電、3m3水煤氣、1L柴油、接近0.8kg液化石油氣、1.1-1.2L汽油，另外,煤層氣燃燒后幾乎沒有污染物，因此它是相當便宜的清潔型能源。

在一定過空間范圍內(nèi)，煤層氣比空氣輕，其密度是空氣的0.55倍，稍有泄漏會向上擴散，只要保持室內(nèi)空氣流通，即可避免爆炸和火災。而煤氣、液化石油氣密度是空氣的1.5—2.0倍，泄漏后會向下沉積，所以危險性要比煤層氣要大的多。

煤層氣爆炸范圍為5—15%，水煤氣爆炸范圍6.2—74.4%，因此，煤層氣相對于水煤氣不易爆炸，煤層氣不含CO，在使用過程中不會象水煤氣那樣發(fā)生中毒現(xiàn)象。

開采

煤層氣的開采一般有兩種方式：一是地面鉆井開采；二是井下瓦斯抽放系統(tǒng)抽出,地面鉆井開采的煤層氣和抽放瓦斯都是可以利用的，通過地面開采和抽放后可以大大減少風排瓦斯的數(shù)量，降低了煤礦對通風的要求，改善了礦工的安全生產(chǎn)條件。地面鉆井開采方式，國外已經(jīng)使用，我國有些煤層透氣性較差，地面開采有一定困難，但若積極開發(fā)每年至少可采出50億立方米；由于過去除了供暖外沒有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯絕大部分仍然排入大氣，花去了費用，浪費了資源，污染了環(huán)境。

分布情況

我國煤層氣資源豐富。據(jù)煤層氣資源評價，我國埋深2000m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬億m3，主要分布在華北和西北地區(qū)。其中，華北地區(qū)、西北地區(qū)、南方地區(qū)和東北地區(qū)賦存的煤層氣地質(zhì)資源量分別占全國煤層氣地質(zhì)資源總量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。1000m以淺、1000～1500m和1500～2000m的煤層氣地質(zhì)資源量，分別占全國煤層氣資源地質(zhì)總量的38.8%、28.8%和32.4%。全國大于5000億m3的含煤層氣盆地(群)共有14個，其中含氣量在5000～10000億m3之間的有川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮等盆地，含氣量大于10000億立方米的有鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地、準噶爾盆地、滇東黔西盆地群、二連盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、天山盆地群、海拉爾盆地。

我國煤層氣可采資源總量約10萬億m3，其中大于1000億m3的盆地(群)有15個：二連、鄂爾多斯盆地東緣、滇東黔西、沁水、準噶爾、塔里木、天山、海拉爾、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、寧武等。二連盆地煤層氣可采資源量最多，約2萬億m3；鄂爾多斯盆地東緣、沁水盆地的可采資源量在1萬億m3以上，準噶爾盆地可采資源量約為8000億m3。

煤制氣是什么？

煤制氣以煤為原料經(jīng)過加壓氣化后，脫硫提純制得的含有可燃組分的氣體。根據(jù)加工方法、煤氣性質(zhì)和用途分為：煤氣化得到的是水煤氣、半水煤氣、空氣煤氣 (或稱發(fā)生爐煤氣) ，這些煤氣的發(fā)熱值較低，故又統(tǒng)稱為低熱值煤氣；煤干餾法中焦化得到的氣體稱為焦爐煤氣，屬于中熱值煤氣，可供城市作民用燃料。煤氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料，可用于合成氨、合成甲醇等。為此，將用作化工原料的煤氣稱為合成氣，它也可用天然氣、輕質(zhì)油和重質(zhì)油制得。

煤制天然氣整個生產(chǎn)工藝流程可簡述為：

原料煤在煤氣化裝置中與空分裝置來的高純氧氣和中壓蒸汽進行反應制得粗煤氣；粗煤氣經(jīng)耐硫耐油變換冷卻和低溫甲醇洗裝置脫硫脫碳后，制成所需的凈煤氣；從凈化裝置產(chǎn)生富含硫化氫的酸性氣體送至克勞斯硫回收和氨法脫硫裝置進行處理，生產(chǎn)出硫磺；凈化氣進入甲烷化裝置合成甲烷，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的天然氣；煤氣水中有害雜質(zhì)通過酚氨回收裝置處理、廢水經(jīng)物化處理、生化處理、深度處理及部分膜處理后，廢水得以回收利用；除主產(chǎn)品天然氣外，在工藝裝置中同時副產(chǎn)石腦油、焦油、粗酚、硫磺等副產(chǎn)品。主工藝生產(chǎn)裝置包括空分、碎煤加壓氣化爐；耐硫耐油變換；氣體凈化裝置；甲烷化合成裝置及廢水處理裝置。輔助生產(chǎn)裝置由硫回收裝置、動力、公用工程系統(tǒng)等裝置組成。

作為人工煤氣的一種，是將燃料煤經(jīng)干餾、氣化、裂解制取的可燃氣體，是潔凈煤利用技術的一種燃燒方式。煤制氣熱值比天然氣熱值低，但其制取方便，可自備設備自行生產(chǎn)，不受運輸管線限制，在我國天然氣供應不足的當前是潔凈能源利用不可替代的一種熱源氣體。煤制氣因其諸多優(yōu)勢，被廣大工礦企業(yè)應用，并且也被用做生活用氣。