李 雪 飞

(1.煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京 100013;2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013;3.国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京 100013)

0 引 言

煤层气是以吸附状态赋存于煤层中的非常规天然气,主要成分是甲烷[1]。甲烷引发温室效应的能力是CO2的21倍。如果将煤层气有效处理并加以利用,其燃烧热值与天然气相当,而且洁净不产生废气[2]。结合煤炭生产布局开展的煤层气开发活动称为瓦斯区煤层气开发,开发方式包括地面预抽、井下预抽、采煤过程中抽和采煤后抽等[3]。截至 “十二五”末期,我国煤层气(煤矿瓦斯)抽采量180亿m3、利用量86亿m3,其中井下瓦斯抽采量136亿m3、利用量48亿m3,利用率35.3%。地面煤层气产量44亿 m3、利用量38亿 m3,利用率86.4%[4]。

目前,针对井下抽采瓦斯按浓度可分为3种利用方式,即高浓度瓦斯利用(甲烷含量30% ～90%)、低浓度瓦斯利用(甲烷含量＜30%)、乏风瓦斯利用(甲烷含量＜8%)[5]。高浓度瓦斯利用主要包括直接发电[6-8]、民用和工业燃料[9]、提纯制压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)[10-13]等;低浓度瓦斯利用主要以发电、提纯利用为主[14-19];乏风瓦斯利用主要是蓄热氧化利用[20-21]。为提高低浓度煤层气利用率,需要开发不同浓度范围的煤层气利用技术,同时进行技术经济分析,以提高其竞争性和市场应用前景。本文针对低浓度煤层气浓缩提质制CNG技术,以年产2 000万Nm3压缩天然气项目为例,进行了技术经济分析评价,为该技术的推广应用提供指导。

1 技术选择

煤炭科学技术研究院有限公司经过“十一五”和“十二五”的小试研发、中试放大验证及工业示范,成功开发了低浓度煤层气提质利用技术,工艺流程如图1所示。……