美国煤矿瓦斯回收利用一直处于领先水平

添加时间：2013-11-25 15:13:01 来源：国际煤炭网

   　煤矿瓦斯现在被广泛用于发电、天然气管道注入、汽车燃料、工业生产过程、现场煤矿锅炉、矿井加热和居民供暖系统。

　　自20世纪90年代以来，美国在煤矿瓦斯的回收和利用领域一直处于领先水平。2010年，美国在井工煤矿中进行的煤矿瓦斯回收和利用项目使瓦斯排放量减少了490亿立方英尺。

　　瓦斯排放情况

　　煤矿瓦斯指的是在采煤活动前期、期间和后期，从露天或井工煤矿排放到大气中或被收集的甲烷气体。正在开采或停止生产的煤矿所排放的煤矿瓦斯是温室气体的主要来源。煤矿瓦斯约占全球人为甲烷排放量的6%。

　　2011年，美国全国高达60%的煤矿瓦斯排放都是通过井下矿井通风机排出的。矿井通风瓦斯的浓度非常低，一般不到1%。过去，这种低浓度的瓦斯很难进行回收和处理，但随着氧化设备的技术进步和碳市场的发展，通风瓦斯项目的盈利机会大大增加。

　　美国的煤矿瓦斯排放主要来源于井下矿井通风机、垂直和水平井筒的井工煤矿的排气系统、已经中断开采的煤矿、露天开采作业而暴露在大气中的煤层及开采后煤炭处理和运输过程。从2000年到2011年，美国井工煤炭产量在逐步减少，但煤矿所排放的瓦斯数量却在上升。2000年以来，美国对从煤矿抽排系统中排放出来的瓦斯的回收和利用率平均为83%，这主要归功于美国东部实施的多个大型管道输送工程。

　　从2010年到2011年，美国井工煤矿瓦斯的总排放量减少了22%。2010年，美国全国的煤矿瓦斯排放量约为36.27亿立方英尺，到2011年，这一数值减少为29.67亿立方英尺。这主要是由于通风瓦斯排放量的急剧下降和抽排系统中所生产的甲烷数量的降低，还有就是因为美国关闭了大约36家含瓦斯的井工煤矿。

　　瓦斯利用项目

　　在美国，采煤活动所排放的甲烷占全部人为甲烷排放量的11%。美国对煤矿瓦斯的利用和处理，主要通过管道销售、发电、加热器、锅炉（烘干机）、排气泵和通风瓦斯的氧化等六大方式进行。

　　把瓦斯注入管道是最常见的做法。如果矿山附近有管道能处理矿山排放的瓦斯量，那么管道项目就是可行的。从矿井排放的甲烷必须达到管道标准才能输入管道，因此可能需要对甲烷气体进行升级，使其达到天然气管道的要求。现在，美国针对生产矿山和废弃矿山分别各有13个管道项目。

　　煤矿瓦斯可以用作发电，所产生的电力可以用来满足矿山现场的用电需求，也可以进行出售。和管道输入有所不同，发电对煤矿瓦斯并没有很高的质量要求。美国国内的瓦斯发电项目一般在1MW~10MW之间，项目数量不像管道项目那么多。目前美国国内只有3个瓦斯发电项目，其中2个位于废弃的矿山，只有1个位于生产矿山。

　　不论是在开放还是密闭的空间中燃烧煤矿瓦斯，都会使甲烷转变成二氧化碳，二氧化碳的温室效应不像甲烷那么强。所以，尽管燃烧煤矿瓦斯对环境不利，但与其他处理技术相比，确实是相对廉价的甲烷处理办法。煤矿瓦斯燃烧项目的目标就是减少甲烷排放，抵消减排额度。目前，美国境内有3个燃烧项目正在进行，且都和其他项目的处理设备同时使用。

　　由于甲烷如果在空气中的浓度达到5%~15%，就可能引发爆炸，所以井下煤矿必须使用通风系统将甲烷浓度降至0.1%~1%之间，这就导致绝大多数处理技术对通风瓦斯都不适用，很多煤矿直接把通风瓦斯排放到大气中。通风瓦斯处理项目在煤矿废气中氧化甲烷，然后在甲烷进入大气之前将其分解。目前，美国境内只有2个通风瓦斯项目，还有1个项目在计划实施。

　　2012年底，美国国内有17座生产矿井总共实施了22个甲烷回收和利用项目。其中，绝大多数项目都把甲烷升级后注入商用管道中。这些项目还采用了4种终端利用和处理甲烷的方式，包括燃烧和使用热氧化剂等。

　　2012年底，美国国内38座废弃矿山中有16个开展了瓦斯项目。这些矿井大多数位于阿巴拉契亚山脉中部的密西西比河东部、阿巴拉契亚山脉北部、伊利诺伊州和勇士煤盆地，只有2座位于美国西部。

　　2012年，美国实施了许多新项目。并且给现有的项目增加了终端利用设备。位于科罗拉多州甘尼森县的埃尔克煤矿项目是美国第二个、西部第一个利用煤矿瓦斯发电的生产井工煤矿。规划中的3MW的瓦斯发电厂，现在已有1组电机投入运行，未来还将安装2组电机。该项目还配有一台燃烧机和多个加热器。除了向当地的公共事业供电外，还将在自由碳市场上提供抵消份额，并被列为气候行动储备计划的项目之一。

　　位于西弗吉尼亚州马歇尔县迈克尔罗煤矿的通风瓦斯项目从2012年5月开始处理甲烷，现已成为美国最大的通风瓦斯项目，该项目被列为气候行动储备计划的项目之一，预计每年将减少32.2万吨的二氧化碳排放量。

　　鼓励瓦斯利用

美国越来越多的州立法表明，煤矿瓦斯作为一种重要的替代和可再生能源正日益受到重视。美国有许多州都制定了可再生能源组合标准或清洁能源目标，引导供电商利用“合格的能源”发电或获取电力，且满足最低比例要求。在15个主要的产煤州中，有5个州把煤矿瓦斯纳入了可再生能源的标准。

一般而言，可再生能源指的是太阳能发电、太阳能光热能、风电、水电、地热、燃料电池和某些生物质能和生物燃料等能源。但犹他州的法律规定，废弃煤矿的瓦斯和持有州政府颁发的采矿许可证的煤矿瓦斯抽放也属于“可再生能源”，宾夕法尼亚、西弗吉尼亚和俄亥俄州都把煤矿瓦斯定义为“替代能源”，而印第安纳州虽没有具体规定煤矿瓦斯，却把煤层气定义为是一种清洁的能源。如果州政府把煤矿瓦斯纳入其可再生能源或替代能源组合标准中，那么就会出台相关的替代能源激励政策，以促进其发展。

同时，美国国内的多家自愿温室气体注册机构也认可煤矿瓦斯抵消项目可以获得碳信用额。美国各州也日益认识到煤矿瓦斯是一种重要的替代或可再生能源，这可以为煤矿瓦斯抵消项目赢得诸如替代能源信用额、替代能源税收减免和获得州政府资助的资格等福利。