【文章內容簡介】 的石油系天然氣，或稱 常規(guī)天然氣 。是一種成因與石油相同，與石油共生或單獨存在的可燃氣體。 天然氣 主要組分為甲烷，通常占 90%以上，還含有一些乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上的烴類，并且有少量的二氧化碳、氮氣、硫化氫、氫氣等非烴類組分。 小型天然氣液化裝置是作為天然氣工業(yè)的一種補充，主要應用于： “三低 ”井、邊遠井、廢舊殘氣井井場液化，以充分 發(fā)揮已開發(fā)未利用的產能； 油氣田放空氣源地現(xiàn)場液化，回收和利用油氣田放空氣； 油氣田新區(qū)開發(fā)初期，用作臨時產能建設； 中淺層小型氣藏的開發(fā)和利用。 只要氣源單井或集輸?shù)漠a量達到 2021(5000)Nm3/日及以上，即可建立小型天然氣液化裝置。 其流程： 天然氣 — → 脫硫、脫水、脫 CO壓縮增壓 — → 深冷液化 — → 低溫貯存 — → LNG 當 天然氣壓力 時需吸氣增壓 , 壓力 節(jié)流降壓。 主要產品是 液化天然氣（ LNG） 和部分 提前氣液分離的副產品 液化石油氣（ LPG）。 我國沉積巖分布面積廣，陸相盆地多，形成優(yōu)越的多種天然氣儲藏的地質條件。根據(jù) 1993 年全國天然氣遠景資源量的預測，天然氣總資源量達 38 萬億 m3（近期預測為 53 萬億 m3），陸上天然氣主要分布在中部和西部地區(qū)，分別占陸上資源量的 %和 %。天然氣資源的層系分布以新生界第 3 系和古生界地層為主，在總資源量中，新生界占 %，中生界 %，上古生界 %，下古生界 %。 在天然氣總資源量中預測可采資源量為 1418萬億 m3左右?，F(xiàn)已累計探明天然氣可采儲量２ .6萬億 m3。目前，天然氣剩余可采儲量約２ 萬億 m3，年產量約 500 億 m3。 由于我國陸上天然氣資源以陸相沉積構造居多，儲量分散，單井產量低，自然穩(wěn)產期短，加之儲量規(guī)模小，埋藏深，不少氣田或油井伴生氣中都含有酸性氣體（主要是含有硫化氫，硫化氫含量通常在 %（體積百分比）以下）； 氣田以中小型為主，大多數(shù)氣田的地質構造比較復雜，勘探開發(fā)難度大，成片建設規(guī)模小，井口、 集輸、凈化、 儲運成本高，導致產量和消費比重較低。 小型天然氣液化裝置的應用，可以充 分發(fā)揮和利用油氣田遺棄資源及已開發(fā)未利用的產能，可成倍提高現(xiàn)產量；在井場和現(xiàn)場直接凈化和液化，減少集輸和預處理費用，可降低消費成本；對無法工業(yè)開采集輸和中淺層小型氣藏資源的開發(fā)利用，可大幅提高可采 儲量和 產量。 我國常規(guī)天然氣資源比較豐富，分布廣，總體豐度偏低，利用 小型天然氣液化裝置進行開發(fā)利用，具有非常廣闊的市場前景。 二）煤層氣 煤層氣是指煤層中所含的吸附和游離狀態(tài)的非常規(guī)天然氣 ， 又稱瓦斯。 是 煤炭形成過程中，在高壓和厭氧的條件下產生的以吸附狀態(tài)為主，生成并儲存在煤系地層中的伴生可燃氣體，主要 成分是甲烷（一般為 8095%），有時還有少量的乙烷、丙烷、氮氣和二氧化碳（ CO2）， 與常規(guī)天然氣基本相同。 我國煤層氣資源非常豐富，長期以來一直被作為煤礦災害氣體排放到大氣中，造成了極大的能源浪費和環(huán)境破壞。由于煤層氣成因、地質、賦存條件的特性，地面鉆采單井日產量較低，加上理論、技術、經(jīng)濟等多方面的原因，目前，煤層氣的開發(fā)利用主要是在礦區(qū)和周邊就地回收利用煤礦瓦斯，專業(yè)工業(yè)性規(guī)模開發(fā)程度很低。 小型天然氣液化裝置在 煤層氣的開發(fā)利用中具有獨特的優(yōu)勢， 只要 地面鉆采煤層氣 單井或集輸?shù)漠a量達到 2021(5000)Nm3/日及以上，即可建立小型天然氣液化裝置。 小型天然氣液化裝置在 煤層氣的 應用流程： 煤層氣 — → 脫硫、脫水、脫 CO壓縮增壓 — → 深冷液化 — → 低溫貯存 — → LNG 我國陸上煙煤煤田和無煙煤煤田中（未包括褐煤煤田），在埋深 300～ 2021m 范圍內煤層氣資源總量為 m3，世界位居第三，與 常規(guī)天然氣的 資源總量相當。 在眾多的煤層氣含氣區(qū)，以晉陜蒙含氣區(qū)煤層氣資源量最大，為 m3，占全國煤層氣總資源量的 %；其次是北疆區(qū)，煤層 氣資源量為 萬億 m3，占全國總量的 %；冀豫皖含氣區(qū)煤層氣資源量為 萬億 m3，占全國總量的 %；云貴川渝含氣區(qū)煤層氣資源量為 m3，占全國總量的 %。 我國煤盆地后期改造劇烈、地質構造復雜，煤儲層 “ 三低一高 ” （ 即：低壓、低滲、低飽和、高含氣量）， 煤層氣以吸附狀態(tài)為主，生成并儲存在煤系地層中，雖然 單井日產量 無法與游離狀態(tài)的常規(guī)天然氣藏的高壓高產井相比，但具有埋藏淺、勘探開發(fā)投資少、見效快、開采持續(xù)周期長和產量長期穩(wěn)定等特點。 而且約 80%的資源分布在經(jīng)濟比 較發(fā)達的中東部地區(qū)，在地理分布上，與天然氣資源有很好的互補性，有明顯的市場優(yōu)勢， 具有不可估量的經(jīng)濟價值 。 據(jù)專家測算，并經(jīng)近幾年實踐證明，我 國煤層氣埋藏深度一般在 1000米以內，單井日產量可達幾千至幾萬立方米，開采周期可達 15～ 20 年，井網(wǎng)密度一般為每平方公里布置 4～ 6口鉆井。其投入產出效益比可達 1∶ 5 左右。 根據(jù)現(xiàn)有已掌握的 煤層氣 勘探開發(fā) 技術及生產工藝，利用地面鉆采，就地液化，可以形成數(shù)倍于天然氣年產量的產能。 開發(fā)和利用煤層氣可以現(xiàn)實、有效地彌補我國常規(guī)天然氣的不足。 （三） 煤礦 瓦斯 煤礦瓦斯是吸附在煤層中的一種非常規(guī)天然氣，又稱為煤層氣。 它是在煤的生成和煤的變質過程中伴生的氣體。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質經(jīng)厭氧菌的作用分解而成。另外，在高溫、高壓的環(huán)境中，在成煤的同時，由于物理和化學作用，繼續(xù)生成瓦斯。 煤礦瓦斯主要成分和天然氣一樣，均為甲烷 CH4，是一種非常潔凈、高效、優(yōu)質、安全的能源 . 煤礦 瓦斯一般是指 抽放瓦斯、 礦井瓦斯、 風排 瓦斯的總稱，其中： 抽放瓦斯：是 采取抽放措施，將富含于煤層 中的瓦斯抽放出來，這里專指采前 抽放的瓦斯， 因瓦斯氣體中未混入空氣，其 甲烷濃度 90%以上。 礦井瓦斯：是礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體。包括生產井、采動區(qū)、采空區(qū)、報廢礦井的瓦斯，因瓦斯氣體中混入部分空氣，采取抽放措施其 甲烷濃度 2080%以上。 風排 瓦斯： 煤礦開采過程中放出的瓦斯，經(jīng)風流排至地面大氣中。含有大量的空氣， 甲烷濃度較低。 我國煤礦多為井工開采，瓦斯災害嚴重。 每年采煤排放的 瓦斯 在 130億立方米以上，采煤 抽放的瓦斯 85%以上直接排空。由于 礦井瓦斯的供應量不穩(wěn)， 甲 烷濃度波動大，產氣周期短，集輸規(guī)模小，目前煤 礦瓦斯的利用僅在礦區(qū)及周邊地區(qū)的就地消費，利用率很低，開發(fā)利用的 規(guī)模普遍偏小。 既給煤礦安全生產帶來了隱患和危害，同時又浪費大量的優(yōu)質資源。 小型天然氣液化裝置在煤 礦瓦斯的開發(fā)利用中具有獨特的優(yōu)勢，在礦區(qū) /井口就地液化瓦斯，規(guī)?？纱罂尚。w建靈活， 液化后的 瓦斯是一種高純度的 液化天然氣 ，具有 貯存 、運輸和使用 等多方面的優(yōu)勢 。 只要 在礦區(qū) /井口 抽放 或集輸?shù)?瓦斯 量達到 2021(5000)Nm3/日及以上，即可建立小型天然氣液化裝置。 小型天然氣液化裝置在 煤礦瓦斯的 應用流程： 抽放瓦斯 — → 脫硫、脫水、脫 CO壓縮增壓 — → 深冷液化 — → 低溫貯存 — → LNG 礦井瓦斯 — → 脫硫、脫水、脫 CO濃縮、壓縮增壓 — → 深冷液化 — → 低溫貯存 — → LNG 我國是煤炭生產大國， 開采的煤層大部分為石炭二疊紀煤層，瓦斯賦存十分豐富， 蘊藏量巨大。 全國平均噸煤瓦斯含量為 28 立方米，噸煤瓦斯 涌出 量 10立方米以上的 高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井約占國有重點煤礦和地方國有煤礦的一半左右。根據(jù)目前煤炭的年產量和 采空區(qū)、報廢礦井的數(shù)量，我國 煤礦瓦斯的 年總資源量估計達 600900億立方米及以上。 充分開發(fā)利用 煤礦瓦斯， 既可降低煤礦瓦斯災害事故，又可變害為寶，創(chuàng)造經(jīng)濟價值，前景十分廣闊。 在采煤之前先采出煤層瓦斯，可以使煤礦生產中的瓦斯涌出量降低 70～ 85％，是解除瓦斯事故威脅、保障煤礦安全最為有效的措施。利用 地面鉆孔預抽煤層瓦斯，是煤礦瓦斯開發(fā)的重要技術手段，它可以擺脫煤礦開采條件的限制，達到提前抽放瓦斯的目的。 現(xiàn)有大量 采空區(qū)、報廢礦井 蘊藏著大量的煤礦瓦斯，可 為瓦斯開發(fā)利用提供 豐富的 資源。 據(jù)有關專家估計： 采前利用 地面鉆孔 抽放的瓦斯， 年可利用的總資源量： 100200 億立方米； 采空區(qū)、報廢礦井 抽放的瓦斯， 年可利用的總資源量： 100200 億立方米。 （四） 水溶氣 水溶氣是指在一定條件下溶解于水中的天然氣。 包括低壓水溶氣和高壓地熱型水溶氣。 水溶氣 主要成分是甲烷（一般為 90%以上）和少量的二氧化碳（ CO2）、氮氣（ N2）有時還有乙烷、丙烷等重 烴組分。 在 沉積 盆地的 地層水中 ，由于有 豐富的 生物成因的氣源、油氣 藏中分離 的氣體 、煤系地層中的游離氣 溶解于水中 形成水溶氣，資源非常豐富。 在高 壓力的地質環(huán)境，良好的 儲層，足夠的地層水飽和度及良好的保存條件下， 水溶氣可富集形成水溶氣 藏 。 水溶氣是非常規(guī)天然氣的重要組成部分，具分布廣 ， 埋藏 淺，開采易， 儲量大的特點。 目前， 水溶氣資源在我國已引起重視， 研究和開發(fā)利用已有一定程度的進展，在東部老油氣田區(qū)年產量已達 10 多億立方米。但 水溶氣相對于油 氣 藏來說，單井日產量低， 富集成 藏規(guī)模小，一般只適合于小型分散開發(fā)。采用 小型天然氣液化裝置，對 水溶氣和 地層水（或地熱）資源進行大量分布式綜合開發(fā)利用，是 水溶氣 開發(fā)應用最實用、綜合效益最佳的一種特色方案。 小型天然氣液化裝置在 水溶氣的 應用流程： 地層水 →氣液分離→ 水溶氣 → 脫硫、脫水、脫 CO壓縮增壓 → 深冷液化 → 低溫貯存 → LNG 我國有各類沉積盆地超過 500 個，沉積巖面積達 670萬平方公里，在 沉積圈內地層水中，蘊藏著非常巨大的 水溶氣資源，資源總量達 ， 與 常規(guī)天然氣的 資源總量相當 。在 含油氣盆地、含煤盆地及其他水文盆地的 地層水中 蘊藏著大量可 開發(fā)和利用 的 水溶氣資源 ，在高壓含油氣盆地中可能 形成 水溶氣藏。在勘查沉積盆地的 地層水、地熱的過程中，均有 可能 發(fā)現(xiàn)水 溶氣藏。 開發(fā)和利用 水溶氣將是接替 常規(guī)天然氣的一種新的資源。 （五）填埋氣 填埋氣是 垃圾填埋場內的有機垃圾經(jīng)過厭氧分解產生的可燃氣體（ 沼氣） ， 填埋氣的主要成份是甲烷和二氧化碳。其甲烷含量一般約 4565%，二氧化碳約 3545%，微量成份約 1%。 每噸垃圾在填埋場壽命期內大約可產生 100～ 200m3的填埋氣。 填埋氣是一種可回收利用的再生能源，同時填埋氣又是污染性和爆炸危險性氣體。 目前，我國的生活垃圾７０％為衛(wèi)生填埋處理。垃圾填埋場內產生的大量 填埋氣，主要是直接排空或放空 燃燒，僅有個別的 垃圾填埋場進行 收集、凈化、發(fā)電的試驗。由于填埋氣收集、凈化、發(fā)電的設備投資大，運行成本高，發(fā)電規(guī)模小，上網(wǎng)困難，要大面積的推廣應用尚有一定的難度。 利用 小型天然氣液化裝置將 填埋氣收集、凈化后直接液化成高附加值的 液化天然氣、和副產品液態(tài) 二氧化碳（或干冰），是回收利用填埋氣一種有效、實用、經(jīng)濟的方法。 只要 垃圾填埋場吸納生活垃圾 30 噸 /日或 填埋氣集氣能力 3000Nm3/日， 即可建立 小型天然氣液化裝置，對 填埋氣進行資源化回收利用 。 小型天然氣液化裝置在 填埋氣的 應 用流程： 填埋氣 →物理分離→ 脫硫、脫水、脫 CO壓縮增壓 → 深冷液化 → 低溫貯存 → LNG 液化主要產品是 液化天然氣。 微量成份氣體和液化尾氣作為 裝置 動力燃料燃燒。 若需要，增加部分設備可將凈化 脫 除的 CO2，分離出副產品 液態(tài) 二氧化碳（或干冰）。 我國是一個人口大國，日常生活產生大量的 生活垃圾。據(jù)有關資料介紹，目前 城市生活垃圾年產量達到 億噸，相當于中等發(fā)達國家的水平。 21 世紀，中國城市數(shù)量將達到 800多個，小城鎮(zhèn) 2萬余個，城鎮(zhèn)人口將從 35億增長到 9 億， 圾填資源 量將高達 45 億噸。 全 國已有 500 座以上的大型垃圾填埋場、 3000座以上的中型垃圾填埋場和數(shù)萬座小型垃圾填埋堆，垃圾填埋量的年增加率高達 8%~10%，因此垃圾填埋氣的資源化利用迫切、急需、有著廣闊的市場前景。 經(jīng)計算： 填埋氣現(xiàn)有年資源量約 200400 億立方米，遠景 年資源量為 5001000億立方米。 填埋氣液化是從源頭上減污降害，實現(xiàn)高效利用的有效途徑。 （六）沼氣 沼氣是有機物在隔絕空氣和一定的溫度、濕度、酸堿度等的條件下，經(jīng)過沼氣細菌的作用產