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我国煤层气产业现状及煤层气汽车发展机遇


我国煤层气产业现状 及 煤层气汽车发展机遇 我国煤层气产业现状及 煤层气汽车发展机遇 煤层气产业现状
一汽靖烨发动机有限公司 崔文青

摘要: 摘要:煤层气燃料特性,我国煤层气产业现状,未来我国煤层气资源供应有保 障,我国煤层气汽车发展面临的机遇,我国煤层气汽车的发展路线。 一 、 煤层气燃料特性 煤层气俗称“瓦斯” 其主要成分是 CH4(甲烷),与

煤炭伴生、以吸附状态储 , 存于煤层内的非常规天然气,热值是通用煤的 2-5 倍,主要成分为甲烷。1 立方 米纯煤层气的热值相当于 1.13kg 汽油、1.21kg 标准煤,其热值与天然气相当, 可以与天然气混输混用,而且燃烧后很洁净,几乎不产生任何废气,是上好的 工业、化工、发电和居民生活燃料。 煤层气空气浓度达到 5%-16%时,遇明火就会爆炸,这是煤矿瓦斯爆炸事故 的根源。煤层气直接排放到大气中,其温室效应约为二氧化碳的 21 倍,对生态 环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气,煤矿瓦斯爆炸率将降低 70% 到 85%。 煤层气比空气轻,其密度是空气的 0.55 倍,稍有泄漏会向上扩散,只要保 持室内空气流通,即可避免爆炸和火灾。而煤气、液化石油气密度是空气的 1. 5—2.0 倍,泄漏后会向下沉积,所以危险性要比煤层气要大的多。 煤层气爆炸范围为 5—15%,水煤气爆炸范围 6.2—74.4%,因此,煤层气相 对于水煤气不易爆炸,煤层气不含 CO,在使用过程中不会象水煤气那样发生中 毒现象。 煤层气的热值跟甲烷(CH4)含量有关,地面抽采的煤层气甲烷(CH4)含量一 般大于 96.5%,当甲烷含量 97.8%时,在 0℃, 101.325kPa 下, 高热值:QH=38.9311MJ/Nm3(约 9299 kcal/ Nm3) 低热值:QL=34.5964MJ/Nm3(约 8263 kcal/ Nm3) 井下抽采的煤层气 (瓦斯) 目前一般将甲烷(CH4)含量调整到 40.8%后利用, 此时瓦斯的热值为: (在 0℃, 101.325kPa 下)
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低热值:14.63MJ/m3(约 3494 kcal/ Nm3) 高热值:16.24 MJ/m3(约 3878 kcal/ Nm3) 煤层气的开采一般有两种方式:一是地面钻井开采;二是井下瓦斯抽放系 统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的,通过地面开采和抽 放后可以大大减少风排瓦斯的数量,降低了煤矿对通风的要求,改善了矿工的 安全生产条件。地面钻井开采方式,国外已经使用,我国有些煤层透气性较差, 地面开采有一定困难,但若积极开发每年至少可采出 50 亿立方米。 煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工 原料,用途非常广泛。每标方煤层气大约相当于 9.5 度电、3 m 水煤气、1L 柴 油、 接近 0.8kg 液化石油气、 1.1-1.3L 汽油, 另外,煤层气燃烧后几乎没有污染物, 因此它是相当便宜的清洁型能源。 煤层气的开发利用具有一举多得的功效:提高瓦斯事故防范水平,具有安 全效应;有效减排温室气体,产生良好的环保效应;作为一种高效、洁净能源, 商业化能产生巨大的经济效益。 二、我国 煤层气产业发展现状 我国 煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天然气,世界上有 74 个国家蕴藏着 煤层气资源,中国煤层气资源量达 36.8 万亿立方米,居世界第三位。目前,中 国煤层气可采资源量约 10 万亿立方米,累计探明煤层气地质储量 1023 亿立方 米,可采储量约 470 亿立方米。全国 95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新 疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区,其中晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最 大,为 17.25 万亿立方米,占全国煤层气总资源量的 50%左右。 2006 年,中国将煤层气开发列入了“十一五”能源发展规划,并制定了具体 的实施措施,煤层气产业化发展迎来了利好的发展契机。2007 年以来,政府又 相继出台了打破专营权、税收优惠、财政补贴等多项扶持政策,鼓励煤层气的 开发利用,我国煤层气产业发展迅速,产业化雏形渐显。 2007 年,全国瓦斯抽采 47.35 亿立方米,利用 14.46 亿立方米。其中井下煤 矿瓦斯抽采量 44 亿立方米,完成规划目标的 127%。形成地面煤层气产能 10 亿 立方米,是 2006 年的 2 倍。地面煤层气产量 3.3 亿立方米,比 2006 年增加 1 倍多。2005~2007 年,全国共钻井约 1700 口,占历年累计钻井总数的 85%。
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截至 2007 年底,国内探明煤层气地质储量 1340 亿立方米,煤层气年商业 产量不足 4 亿立方米。根据《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划》 ,到 2010 年,新增煤层气探明地质储量 3000 亿立方米;煤层气、煤矿瓦斯抽采量 1 00 亿立方米;建设煤层气输气管道 10 条,设计总输气能力 65 亿立方米;重点 建设沁水盆地、鄂尔多斯盆地东源两大煤层气产业化基地。 三、未来我国煤层气资源供应有保障 未来我国煤层气资源供应有保障 煤层气 中国地面煤层气开发从无到有,2005 年实现了零的突破,2007 年 3.2 亿立方米, 2008 年突破 5 亿立方米。截至 2008 年底,共钻探各类煤层气井约 3400 口,形成地 面煤层气产能约 20 亿立方米。2008 年中国煤矿瓦斯抽采量达到 55 亿立方米,淮南、 阳泉、水城、松藻、宁煤等 10 个重点煤矿企业瓦斯抽采量均超过 1 亿立方米。 山西作为能源大省, 不仅有丰富的煤炭资源, 煤层气的储量在全国也是遥遥领先, 山西煤层气行业协会副秘书长吴德亮介绍说, 山西煤层气储量在 10 万亿立方米以上, 约占全国总量的 1/3,在山西煤层气资源的版图上,沁水煤田、河东煤田、大同煤田 都有丰富的煤层气,山西煤层气开采的前景很是乐观。 2008 年,中石油华北油田山西煤层气大规模试生产运行正式启动。作为油气田 地面建设的主力军, 中石油管道局华油工建公司承担了山西沁水煤层气田的所有主体 施工任务。从 2008 年 3 月,华油工建公司全面进驻山西沁水盆地,开始了我国首座 整装煤层气田的建设施工。 一年多来,中国石油煤层气输送管道建设不断加快,目前,沁水压气站西气东输 增压部分虽然还正在紧张的施工当中,而山西煤层气外输部分已经顺利投产。煤层气 通过压缩机增压后被源源不断地注入西气东输主干线, 作为补充气源与新疆塔里木和 陕西苏里格气田的天然气混为一体,被输送到终端用户。“此次注入西气东输主干线 的山西煤层气日供气量为 50 万立方米。 虽然仅占西气东输总供气量的 1%, 但却开启 了煤层气规模化商业化外输的新阶段。 ”中国石油管道局局长赵玉建说“预计到今年年 底,山西煤层气日供气量将会增加到每天 90 万立方米。到 2010 年底,中国石油集团 将在沁水盆地建成年产 30 亿立方米的煤层气生产能力。 综上所述,未来我国煤层气资源供应有保障,在国际能源局势趋紧的情况下,煤 层气作为一种优质、高效、清洁能源,凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益, 有作为替代燃料的资源优势。
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四、我国煤层气汽车发展面临的机遇 我国煤层气汽车发展面临的机遇 煤层气 汽车保有量的高速增长带来了环境污染和能源短缺。为此,世界各国广泛开展汽 车替代燃料的研发工作, 出现了电动汽车、 天然气汽车、 醇类燃料汽车、 氢燃料汽车、 太阳能汽车和混合动力汽车等。 上世纪 70 年代末,我国在原国家科委及有关部门支持下,部分研究院所和企业 与国际上同步开展了石油替代燃料的研究开发工作,并在使用天然气、液化石油气、 乙醇、甲醇等方面取得很大成果。 在一些地区和城市,天然气价格比柴油低 50%,而且排放比柴油车优越得多。目 前我国天然气公交车、出租车已达 22 万辆,19 个地区和城市已建加气站 712 座。然 而近期又出现了天然气供应紧张,价格上涨问题,连天然气产地重庆也出现了类似情 况。液化石油气因供应困难,价格没有优势,个别滨海城市有少量车在使用。 上世纪末,为消化陈化粮生产燃料乙醇汽油,国家有关部门联合发出在若干省应 强制推行(封闭运行)乙醇汽油的通知,并很快形成一定规模,达到年产乙醇约 130 万吨。陈化粮用完后,出现了乙醇与民争粮问题。为保障国家粮食安全,2006 年 12 月,国家发改委明令禁止再上以粮为原料的乙醇项目。至于以甜高粱、木薯和其它生 物纤维素为原料的乙醇生产,目前还未闻已形成产业化的项目投产。 生物柴油,从新闻媒体了解到有单位在研发,而且有了产品,但原料如何达到生 物柴油规模化生产的要求,恐怕近期难于解决。 最近几年,特别是迎奥运以来,在国家有关部门推动下,一大批汽车企业开始混 合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车的开发,并取得一定进展。但这些涉电动力 汽车的关键零部件(如高能电池、控制系统、制造燃料电池的一些关键材料等)如何 加快跟进,使之在性能上、质量可靠性上、一致性上过关并形成规模,使产品成本做 到用户可接受的水平,还有许多工作要做。 我国煤层气资源丰富,随着煤层气产业的快速发展,凭借其良好的安全效益、环 保效益和经济效益,可大力发展煤层气新能源汽车。 五、我国煤层气汽车的发展路线 我国煤层气汽车的发展路线 煤层气 1. 燃料形式以气态为主,逐步向液态过度。 煤层气的成分和天然气的成分相差无几,经过处理后的煤层气可代替天然气使 用。因此,可将煤层气压缩到 20 兆帕,储存于车载储气瓶中供汽车使用。目前出租
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车储气规模一般为 12~15 立方米,公交车可达到 60~80 立方米,续驶里程较短,约 200 公里。 将煤层气液化(温度为-162℃)直接注入车内储液瓶供汽车使用。 液态煤层气密度 为标准状态下的 600 多倍,出租车储气规模一般为 30~40 立方米,公交车为 100~ 200 立方米,续驶里程可达 400~800 公里,更适于城际客车和货运车。但目前液化 煤层气在我国的发展面临一系列的制约因素,如储罐价格偏高、低温仪器和设备技术 不够先进、汽车及加气站建设国内标准不健全等。 2. 汽车发动机逐步向单燃料、原产车过渡 在煤层气汽车市场发展的初期,加气站网络建设不完善,为快速启动市场,煤层 气汽车以改装车、双燃料车为主。随着煤层气汽车市场的逐步发展,加气站网络建设 的完善,汽车发动机逐步向单燃料、原产车过渡。单燃料、原产煤层气发动机在节省 燃料、增强动力性、排放水平、单次充气行驶里程方面都优于改装车、双燃料车。 3. 应用领域以出租车、公交车为主 煤层气汽车应用领域的选择是关系到煤层气汽车能否保持持续快速增长的重要 因素。在我国,有相对固定行驶路线的出租车、公交车约占我国汽车保有量的 10%, 但是其年运行总里程却是私家车的 5~10 倍,因此出租车、公交车是我国煤层气汽车 发展的首选目标。随着加气网络的完善,城市市政车、功能车和私家车会逐步成为煤 层气汽车的发展方向。 六、结束语 综上所述,充分利用我国丰富的煤层气资源,随着煤层气产业的快速发展、国 内煤层气管网的逐步完善和全国范围内加气站网络的逐步形成, 凭借煤层气良好的安 全效益、环保效益和经济效益,在国际能源局势趋紧的情况下,煤层气新能源汽车必 将得到大力推广。

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