淺談煤礦低濃度瓦斯脫氧提濃生產CNG/LNG工藝

傅 強

（淮浙煤電公司顧北煤礦，安徽 鳳臺 232000）

煤礦低濃度瓦斯脫氧提濃生產CNG或LNG工藝主要利用專用吸附劑DKT-612（脫氧）、DKT-611（脫氮）以及一整套工藝安全保障裝置，提純工藝已在山西省昔陽縣寺家莊成功應用。

一、提純工藝的安全保障

工藝裝置和吸附劑安全保障:整個工藝存在安全隱患的裝置主要有吸附塔、輸送管道、緩沖罐以及壓縮機。對于吸附塔的安全保障，采用具有靜電良導體、導熱性的無塵化專用吸附劑，防止靜電的產生，并及時將塔內可能意外因素產生的熱量轉移，使之能力完全低于甲烷的點火能，消除可燃氣體燃燒與爆炸三要素之一，從而防止并抑制爆炸發生，同時因專用吸附劑可轉移外部氣體局部燃爆所產生的熱量，使氣體燃爆鏈式傳遞中斷，起到隔爆的功能。對于輸送管道和緩沖罐的安全保障，采用了具有良好導電、導熱性的特殊多孔材料充滿管道和緩沖罐，并在管道上間隔一定距離加裝專用抑爆材料，在管道上還增加泄爆設施，利用此多重保險保證該部分裝置的安全。對于壓縮機的安全保障，采用無摩擦生熱及金屬碰擊不產生火花的特殊專用壓縮機，并在工藝設計上使被壓縮煤層氣中的甲烷及氧氣濃度盡量遠離其爆炸限范圍，從而使壓縮機工作于安全條件下。

二、提純工藝技術特點

本技術采用具有自主知識產權的專用吸附劑DKT-612、DKT-611以及一整套工藝安全保障措施，具有瓦斯甲烷濃度和流量波動適應性強、甲烷收率高、能耗低、流程簡單、自動化程度高、投資低、經濟效益好、競爭力強的特點，適合大規模工業化推廣應用。目前該技術處于國際領先地位，在我國的大規模推廣應用將有利于加快“氣化中國”目標的實現，推動煤炭城市的生態轉型。

三、提純工藝的前景

利用本技術建成工業裝置投產后的產品為CNG（壓縮天然氣）和LNG（液化天然氣），其對應的市場主要為城鎮居民燃氣、交通運輸燃料（公交車、出租車等）、工業燃料和化工原料等，完全符合國家能源結構優化戰略要求。在城鎮居民燃氣市場方面，常規天然氣的供需矛盾突出，全國范圍內冬季連年出現“氣荒現象”。在交通運輸燃料市場方面，全國范圍內主要城市已形成了一定規模的天然氣汽車用氣市場，但受限于CNG和LNG供給量嚴重不足，其規模仍很小，目前還僅是公交車和出租車在使用，而本技術提供的產品CNG/LNG將極大推動清潔能源汽車市場的繁榮發展。在工業燃料和化工原料市場方面，我國工業能源消費結構極不合理，較多地區仍以傳統的煤炭消費為主，在國家生態轉型戰略要求的強烈驅使下，對于天然氣這種安全可靠、綠色環保、經濟高效的清潔能源需求量必將猛增。因此，本技術應用生產的產品CNG/LNG具有十分廣闊的市場前景。

四、提純工藝的效益分析

根據國家能源局發布的煤層氣（煤礦瓦斯）開發利用“十二五”規劃，2015年煤層氣（煤礦瓦斯）產量將達到300億m3。本效益分析的基礎是假設50%的煤礦瓦斯（150億m3）采用本技術加以回收利用，其中單套CNG裝置的規模以1500萬Nm3/年計，總投資0.6億元，單套LNG裝置的規模以5萬噸/年（折合純甲烷量7500萬Nm3）計，總投資3.3億元，該投資以煤礦瓦斯氣中甲烷濃度為20vol%計。

1、社會效益：本技術通過利用我國豐富的煤礦低濃度瓦斯資源生產制得優質高效清潔的CNG和LNG產品，不但可從根本上預防和避免煤礦瓦斯事故，而且實現變廢為寶的雙重目的。將此技術工業化應用的投資建設將極大帶動相關產業經濟（包括生產、制造、技術服務業等）的發展，同時建成后將直接帶動4萬人以上的就業。另一方面，本技術為居民生產生活、交通運輸、工業生產提供CNG和LNG產品，可極大緩解天然氣“氣荒”現象，而且減少我國天然氣進口量，節約外匯369～382.5億元（以2012年1～11月管道氣進口到岸均價2.46元/ m3和LNG到岸均價2.55元/m3計），150億的天然氣相當于1350萬噸油當量（根據BP世界能源統計計算公式：10億m3天然氣×0.9=100萬噸油當量），從而一定程度上降低我國石油對外依存度，同時利用該產品對我國能源結構優化起到重要推動作用，必然將加快“氣化中國”的建設，實現煤炭城市的生態轉型，具有重要的現實意義和戰略意義。

2、經濟效益：山西瑞陽建成了世界上首套煤礦低濃度瓦斯提濃生產CNG工業裝置，對該裝置的實際成本核算結果表明，在原料氣甲烷濃度為25～35vol%的條件下，CNG生產成本為1.0元/Nm3，LNG生產成本預計約為1.5元/Nm3，若原料氣甲烷濃度為20vol%或10vol%的條件下，相應的CNG和LNG生產成本增加0.2～0.4元/Nm3。以原料氣甲烷濃度20vol%為例，CNG平均出廠價格以2.5元/ Nm3計，LNG平均出廠價以3.5元/ Nm3計，則對于CNG可實現利稅1.5元/Nm3，LNG可實現利稅2.0元/Nm3。按有關政策利用150億m3煤礦低濃度瓦斯計算，提濃生產CNG或LNG產品可分別實現利稅225億元和300億元，經濟效益好，贏利能力強，投資回收期短。

結語：煤礦低濃度瓦斯脫氧提純制CNG/LNG技術采用專用吸附劑DKT-612（脫氧）、DKT-611（脫氮）以及一整套工藝安全保障措施，利用我國豐富的低濃度煤礦瓦斯提濃生產CNG或LNG，可實現煤礦安全和社會經濟生態效益的雙贏。如能利用本技術建成工業化裝置，將為居民生產生活、交通運輸、工業生產提供優質高效清潔能源，緩解我國能源緊張，降低石油和天然氣對外依存度，推動能源結構的優化，促進“氣化中國的建設，實現國內煤炭城市的生態轉型和發展。

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