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1、2 0 0 7 ，中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化信息交流会暨煤化工产业发展研讨会煤层气液化技术解决煤层气远距离运输及贮存等问题的途径李红艳贾林祥( 哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨1 5 0 0 8 0 )中国煤层气储量丰富。埋深20 0 0 m 以浅的煤层气资源量达3 5 万亿m ，其中，埋深l5 0 0 m 以浅的约占总资源量的6 0 。国家高度重视煤层气的开发利用，已经出台了煤层气( 煤矿瓦斯) 开发利用的“十一五”专项规划中国煤层气的开发利用将逐渐步入一个新的阶段。1 煤层气的常规利用与液化1 1煤层气利用中存在的问题中国煤层气的利用途径主要有民用、发电、工业燃料、化工、汽车燃料
2、等几种方式。从中国煤层气的开发利用现状来看一个关键的制约因素就是煤层气远距离运输的问题，可以采用如下几种方式解决：( 1 ) 远距离铺设天然气管道。如“西气东输”这种方式的投资巨大；( 2 ) 常温高压气瓶车载运输，这种方式成本很高；( 3 ) 低温常压液化槽车运输：这种方式成本较低。1 2 煤层气液化的优点目前的煤层气利用中存在气源、气体输送等问题可以考虑采用煤层气液化的方式促进煤层气的利用，这种方式有如下优点。( 1 ) 煤层气液化后便于进行经济可靠的运输。用专门的槽年等运输工具，把边远地区分散的煤层气，经液化后进行长距离运输到销售地。它比管道输气方便可靠。风险小，适应性强。( 2 ) 煤
3、层气液化后储存效率高、占地少、投资省，并且有利于城市负荷的平衡调节。一些城市燃气化以后，由于民用气量冬用多、夏用少或者因用气的化工厂检修或者煤层气厂本身进行技术改造。甚至是输气管网出故障等都会造成定期或不定期的供气不平衡，而建设I , N G 储罐就能起到削峰填谷的作用。( 3 ) 液化生产过程中释放出的冷量可回收利用。例如可将煤层气汽化时产生的冷量。用作冷藏、冷冻、低温粉碎等。因此。有的调峰装置与冷冻厂进行联合建设。按目前L N G 生产的工艺技术水平。可将煤层气液化生产所耗能量的5 0 加以回收利用。1 3 解决煤层气远距离运输问题低温液化后的煤层气体积缩小6 2 5 倍一台3 5 m 3
4、的标准液化气槽车可运输2 10 0 0 标方煤层气相当于8 个标准气井的全部日产量。液化槽年被形象的比喻为“高速公路上的天然气管道”。因此，液化技术为煤层气的远距离输送创造了条件。从煤层气液化储存的角度来看大型L N G 储罐可储存70 0 0 2 0 00 0 0 m 3 液化煤层气小型L N G 储罐可存5 5 0 m 3 液化煤层气液化煤层气经简单的气化装置就可重新变成气态使用液化储存的煤层气可以用于城市管网和解决天然气电厂的调峰难题。因此。煤层气液化克服了长途铺设管线耗资大。覆盖地区有限，且不具备储存和调峰能力的缺点，具有良好的应用和发展前景。2 煤层气液化技术的现状美国从8 0 年代
5、以来进行了大规模的煤层气开发利用科研和试验，取得了重要突破。美国快速发展的煤层气产业已引起世界各产煤国家的广泛关注。英、德、澳、波兰、印度等国都已经制定了相应的鼓励政策积极推动本国煤层气的发展。2 0 0 0 年以来，随着低温深冷技术的成熟和发展美国等西方发达国家针对煤层气的特点也相继研发了小型液化系统，综合开发和利用煤矿区煤层气。美国近两年已经研制成功液化气量在l0 0 0 。1 00 0 0 加仑d 的天然气液化系统，并大力推广这项新技术。近来一些美国和日本公司已经开始针对中国煤矿区煤一2 7 3 2 0 0 7 - 中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化信息交流会暨煤化工产业发展研讨会
6、层气的利用问题，极力向中国推销小型天然气液化设备。日前世界上通常采用的小型L N G 系统工艺循环主要有：带丙烷预冷的混合工质闭式循环( C 3 M R C ) ；单工质透平膨胀闭式循环( N 2 T u r b j n e ) ；J o u l e T h o r n 8 0 n 膨胀开式循环( L e t d o w n ) ：透平膨胀开式循环( L e t d o w n ) ；混合工质透平膨胀闭式J ；不( B r a y t o n ( C l a u d e ) ；级联式闭式循环( C a s c a d e ) ；热声振荡制冷循环( r I I I l e r -m a lA c
7、 O U s t i c ) ；磁制冷循环等等。3 哈工大液化系统实验研究平台哈工大液化系统实验平台是一个E t 产2 0 m 3 和5 m 3 液化天然气的全尺寸工业实验平台由哈工大低温与超导技术研究所f 国家“9 8 5 规划”建设中的国家重点实验室) 设计和制造，投资l0 0 0 万元。2 0 0 5 年初已完成工业实验平台的工程设计，目前正在建设中，预计2 0 0 6 年8 月底将完成煤层气液化技术实验中心的建设。该系统包括煤层气净化、液化、贮存三个部分，全部采用可移动的撬装式模块化结构。可在不同气源地重复安装使用。该系统采用与原料煤层气分开的闭式混合工质制冷循环。煤层气经压缩机压缩后
8、进人煤层气预处理系统以去除其中的水分及二氧化碳等酸性气体预处理系统包括化学吸收和物理吸附两部分。净化后的煤层气依次进人冷箱内的各板翅式换热器，一2 7 4 一被逐步冷却、液化、过冷，在节流阀减压处理后，经气液分离器分离的液化煤层气进入储罐储存，气相部分回换热器复热出冷箱。作为分子筛纯化器再生用气，然后进蒸汽锅炉作为燃料。煤层气液化所需冷量由一台混合制冷剂压缩机提供，混合制冷剂由C ，。C ，及氮气等组成，利用各组分沸点的不同在各换热器不同的温区内冷凝并过冷经J _ T 阀减压后进入返流制冷剂中依次冷却不同温区的原料煤层气及正流制冷剂。返流制冷剂被复热后出冷箱进人混合制冷剂压缩机循环压缩。为改善循环经济性可增设丙烷预冷系统以冷却换热器一段的原料天然气及正流制冷剂。该系统移植了现代大科学工程中使用的远程全自动监控与测试技术液化流程和工艺过程经大型计算机数值模拟可针对具体气源条件进行快速优化设计。4 结论中国煤层气产业目前尚处于初级发展阶段。应该在融资、税收、价格、科研投入、资金引进等方面建立适当的优惠政策吸引商业资金和民间资金进入煤层气工业领域。煤层气液化技术作为煤层气利用中一项具有良好发展前景的技术。需要更多的研究和关注。以及资金和政策的支持。
