浅析煤层气集输技术

摘要：煤层气是指与煤炭共伴生、赋存于煤层及围岩中、以甲烷为主要成分的混合气体。近年来，煤层气作为巨大的潜在资源在我国能源消费中的地位逐步提高。本文针对煤层气的基本性质及存在状态进行阐述，重点研究煤层气的集输技术。

关键词：煤层气 集输 液化

煤层气中一般有饱和的水蒸气和机械杂质，水汽和机械杂质是煤层气中有害无益的组分。煤层气中水汽和机械杂质的存在，减小了输气管道对其它有效组分的输送，降低了煤层气的热值。当输气管道压力和环境温度变化时，可能引起水汽从煤层气中析出，形成液态水、冰或甲烷水合物，这些物质的存在会增加输气压降，减小输气管线的通过能力，严重时还会堵塞阀门和管线，影响平稳供气。因此，现场常采用加热、节流、分离、脱水等工艺对煤层气进行处理，能保证安全平稳地输送合格的煤层气。研究煤层气的集输技术有利于规范煤层气集输安全生产工作，为煤层气集输安全生产监督管理提供依据，并能提高煤层气集输安全生产管理水平，促进煤层气集输安全生产。

1、概述

煤层气产业是我国近几年崛起的新兴能源产业。煤层气俗称瓦斯。它是一种以吸附状态储存于煤层及煤层周围岩石中的气体。成分与常规天然气相近。常规天然气指采自气田的天然气和油田的伴生气，非常规天然气指采自煤层气、页岩气和致密气藏的天然气，常规天然气和非常规天然气成分相同，基本上为CH4。我国煤层气资源丰富，在能源结构中煤炭占70%左右，而清洁燃料天然气只占不足5%，我国应大力发展煤层气，充分利用我国煤炭资源丰富的有利条件，以弥补天然气在能源结构中比例过小的缺点。我国煤层气抽放包括井下抽放和地面抽放两种。井下抽放系统回收的煤层气含甲烷约30％～50%，而地面井回收的煤层气甲烷浓度超过90％。井下抽放系统回收的煤层气经过分离提纯进入管道系统，供给远方城镇用户；而地面井回收的煤层气可直接注入管道系统，但地面井抽放的数量较小，大部分煤层气都是经过井下抽放得到的。随着煤层气生产基地的建设，煤层气产量将迅速增加，中、低浓度煤层气在当地需求过剩的情况下要考虑长距离输送给缺少气源的城镇使用，在未来的一段时间利用长输管道输送煤层气将得到大力发展。

2、煤层气集输系统的类型

煤层气田的集输系统有两个主要目的：一是以最经济的方式将煤层气从井口输送至中心压缩站；二是对产出水进行处理，处理后的水符合环保的要求。目前常用的煤层气集输系统有三种类型：

（1）对每口井产出的煤层气进行单独处理和压缩，然后用小口径、中等压力的管线将煤层气输送至中心压缩站。

（2）还应将井组的煤层气收集在一起，通过低压集输管线输送到卫星增压站，再进行初步处理和压缩，最后输送到中心销售压缩站。

（3）要尽可能地降低煤层气井的井口压力，选用大小合适的集输管线将煤层气直接输送到中心压缩站。

3、煤层气集输技术

目前，我国的煤层气主要用于发电、化工和工业燃料等方式。从煤层气的开发利用的现状来看，最关键的制约因素是煤层气远距离运输问题。现就对主要的运输方式进行分析。

3.1 高压管道输送煤层气

目前我国煤层气远距离运输主要采用高压管道输送，主要运输煤层气压力较低，距离较近，煤层气的爆炸极限范围限制了它的输气压力。在采用压力管道输送煤层气时，考虑到大量O2的存在以及煤层气加压的同时伴有温度的升高，容易引起煤层气的爆炸。为保证煤层气加压过程的安全运行，有必要对煤层气加压过程的爆炸极限进行深入的研究，这对于煤层气输送工程的安全性和经济性有着十分重要的意义。

3.2 煤层气液化技术

根据目前的煤层气利用中存在的气源、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。用专门的槽车等运输工具，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，相对管道输气方式具有方便可靠、风险小、适应性强的优点。

（2）煤层气液化后储存效率高、占地少、投资少，并且有利于平衡调节城市的负荷。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LNG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。液化槽车被形象的比喻为“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LNG储罐可储存7×103～2×105m3液化煤层气，小型LNG储罐可存5～50m3液化煤层气。液化煤层气经简单的气化装置处理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。

3.3 煤层气固态储运

在煤层气开采和矿井瓦斯处理问题上，利用管道和液化运输都不经济，利用水合物收集、输送则可发挥其灵活、经济的优势，并且操作安全、技术难度不大、工业应用可行性高。Gudmundsson等提出了利用水合物技术开采海底天然气模型并进行了试验，但这一技术还处在实验研究阶段，大规模商业化应用还需要解决一系列的问题。

4、结语

总之，煤层气是一种优质的、清洁的能源，具有环境性能好、热效率高等优点。但是利用煤层气也还面临着很多问题，主要是运输问题。因此说研究煤层气的集输技术，对于煤层气更好的发展和利用来说有着重要的现实意义。

参考文献

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