俄罗斯:煤田尝试回收利用 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10亿到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1亿到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。俄专家认为,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,还可用于工业生产或居民采暖,也可用作汽车燃料。
库兹巴斯煤田范围内的别洛沃煤矿是俄罗斯煤层气含量最高的煤矿,1999年该煤矿的年采矿量为50万吨,而煤矿的煤层气排放量却高达每分钟50到70立方米。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。据该煤矿主管技术的副矿长扎罗夫介绍,目前别洛沃煤矿每分钟可以压缩5至6立方米从矿井中抽出的煤层气,并利用其发电。由于从矿井回收煤层气的成本只有煤开采成本的30%到35%,煤层气所发电力的价格比煤电价格要低得多。
俄专家认为,对煤层气的利用有助于开拓新的煤业发展方向,增加就业岗位并提高煤业经济潜力。由于煤层气燃烧比煤燃烧产生的二氧化碳少,用其部分替代煤炭进行采暖和发电不会产生太大的温室效应,因而除了能够改善地区生态环境外,还可减缓全球气候变暖的趋势。据此间媒体报道,在俄已加入《京都议定书》的条件下,俄各煤矿今后将会更加重视使用煤层气的回收技术,以控制本国温室气体的排放。
美国:二氧化碳成重要武器
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。在煤气供应吃紧、天然气价格上升的背景下,煤层气回收增强技术将在能源工业中扮演重要角色。
煤层气主要成分为甲烷。瓦斯爆炸是煤矿安全的主要隐患之一,如果能对煤层气加以回收和合理利用,可以减少事故隐患。由于煤层气回收增强技术利用的是与甲烷同是温室气体的二氧化碳,在弥补能源短缺的同时还可减少温室气体的排放。
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,氮气也同样适用于这一方法。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,是一个复杂的物理和化学的互相作用过程。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,这些工程的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,如地层构造、结构形状、渗透性能、煤质、甲烷含量、吸附能力等和注入气体的性质(如气体成分和比例等)来测定任一煤田的二氧化碳隔离封闭能力。迄今,这些试点工程还没有产生具体的结论。
据介绍,煤层气正日益成为美国天然气供应的重要组成部分。2002年,美国煤层气产量已占天然气总产量的8%,其探明储量占天然气探明储量的10%。
德国:政策法规促进大发展
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。2001年9月,北威州政府决定,实施“北威州气候保护行动”,计划通过制造和运营总共大约70兆瓦发电能力的供电-供热耦合机组BHKW设备,加大对当地矿区煤层气的利用。同年10月,在“北威州未来能源行动”项目中,州政府专门提出了煤层气开发举措,着力在废弃煤矿煤层气的蕴藏量和煤层气利用的技术开发方面投入力量。行动计划包括设立一个“平台”,供各能源和技术公司投资煤层气开发并将科研机构、能源企业、设备制造企业、矿山企业和政界的利益统一起来,共同为能源和环境政策目标的实现而努力。该项目还推动煤层气的抽取和利用领域的技术开发,为制造和运转设备创造外部条件,推动技术转让和加强行业出口。专家预计,从长远看,德国制造的BHKW设备有望打开国际市场,出口东欧和中国。
法国:融资方式是关键所在
法国绿色煤气公司董事长克赖斯刚刚访问了中国,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。
处理煤层气的主要原因有两点,首先这种气体易爆炸,严重威胁矿井工作人员安全。另外,采煤产生的煤层气甲烷在全球温室气体排放物中占首位,随着各国纷纷签署《京都议定书》,妥善处理煤层气在环保方面也具有极其重要的意义。
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。
克赖斯进一步解释说,《京都议定书》规定了各国的温室气体减排量,如果某个国家达不到这一规定,它可以向额度尚有富余的发展中国家购买剩余配额,从而保证全球总体减排量达标,而支付的资金可以作为国际基金,帮助这些发展中国家实施具有环保意义的项目。
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。
法国绿色煤气公司是一家国际性的环保科技咨询与融资公司,已与中国的鹤壁煤业集团等三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,中国是世界上最大的产煤国,众多的煤矿非常需要有效的国际融资方式以解决煤层气问题。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。(新华社专稿)