關于山西煤層氣和焦爐氣的開發利用

       目前，我國加快煤層氣抽采利用的形勢大好。去年6月，國務院辦公廳下發了專門文件（國辦發[2006]47號），今年，國家發改委、財政部（會同稅務總局）和國土資源部等又分別就有關配套及優惠政策，下發正式文件。在此形勢下，就山西省煤層氣和焦爐氣開發利用中尚待解決的幾個關鍵性的瓶頸問題，提出一些個人淺見。古人云：“凡事預則立，不預則廢。”以逆向思維方式提出問題，正式為了解決和消除這些障礙，以便更好、更快地推動此“兩氣”開發與利用，進一步促進科學發展。

      一、煤層氣開發及焦爐氣利用的議題已被重視，甚至處在“熱炒”狀態，但對實踐此議題細致分析和具體組織力度尚顯不足，較為滯后

      煤層氣即煤基甲烷，在采煤工業中早已被人們所知曉，是礦井至爆的主要因素。山西省煤礦惡性事故70%以上是瓦斯（甲烷）爆炸，故瓦斯抽取成為采煤工業的主要安全措施。瓦斯長期被作為采煤中的有害物對待。上世紀80年代后，隨著能源問題的日益尖銳，美國率先實現了對煤層氣的工業性開發利用并形成了很大的規模， 2005年生產煤層氣達500億m3以上，超過全國全部天然氣的年產量。澳大利亞、加拿大、俄羅斯等國家的發展也很快，引起全世界的重視，在我國迅速引起反響，從中央到地方，紛紛開始著眼于煤層氣的開發，有些文件和材料中將它作為一種新能源，煤層氣與常規天然氣的主要成分一致，都是甲烷，從化學屬性上并非新的能源，只是其開發技術與常規天然氣不同，需采取新的手段，同時概念上要從過去認為是有害物質重新定位為能源，要從新的角度予以考慮，國家在1996年成立了中聯公司，主管并統一負責全國煤層氣的開發事宜，山西省也有一些公司參與，至今最為成功者為晉城煤業集團。

      由于開發利用煤層氣的優點十分明顯——保障采煤安全，提供了新的能源資源且遠比燃煤潔凈，可大大減少污染及溫室氣體的排量，有利于環境保護，變害為寶為大量下游產品提供了豐富的基礎原料等等，而且全國特別是山西的遠景儲量豐富，因而十分誘人，被廣泛重視。

      焦爐煤氣的情況類似，它是煤焦副產品的優質可燃氣，主要成分為氫及甲烷，同時又是很好的化工原料，下游產品鏈很豐富。山西省煉焦規模巨大（現在產能已達到1 億噸/年，甚至尚略有超過）而焦爐氣利用率不足，每年有120—130億立方米尚未利用，被直接排放或點了“天燈”，無論從節約能源，降低總能耗，減少污染，增加附加值等角度考慮都亟待妥加利用，刻不容緩。

      因此，全省上下都很關心重視此“兩氣”的開發利用，這是一舉多得的大好事。從省、市、縣到各有關企業和有關人士，形成熱門話題。大談“兩氣”的開發利用，不斷見諸于報告、文章、規劃及媒體報道之中。然而進一步剖析，開發利用這“兩氣”的難點與瓶頸何在？如何統籌規劃？如何組織技術公關？如何從技術經濟角度瞻望未來，做深入細致地分析研究等等，則又滯后，力度不足，因而呈現雷聲大雨點小、實行進展不夠快（只有少數單位較好）的現象，具體在下邊分述之。

      二、遠景儲量大而探明程度低，現實可采量還不大

      已公布的各類資料提到，我國煤層氣總儲量為31.5萬立方米，山西占1/3即10億立方米。確實是十分巨大的數字，即是此數字還不那么準確，或者受工藝技術限制而影響了其抽取量，但哪怕山西省只要抽出10%—20%，仍有1—2萬億立方米之巨，年抽200億立方米（接近于美國煤層氣1994年的產量或前兩年我國天然氣的年總產量）也足夠50—100年，吸引力之大自不待言。

      然而遠景儲量并非現實可采量，就常規礦藏而言，在一般地質普查發現礦苗的基礎上，要經試鉆、初查、詳查、精查等階段，經過精查后的礦區儲量，報經國家主管部門審定認可后，才可作為大規模開發的正式地質保證數字。山西的煤層氣絕大多數未經詳查。對礦區而言，估計數、推算數只能作為進一步地質勘探的基礎而不能作為正式開發的依據。對煤層氣而言，更有其特殊性。

      在億萬年漫長的煤炭形成過程中，都有以甲烷為主的氣體產生。如果它較多的從母質煤炭巖層中游離遷移出來并進入具有孔隙性和滲透性均良好的構造中儲存積聚，則被稱為煤成氣（即煤基天然氣），其開采方式與常規天然氣相似。山西省迄今為止尚未發現有價值的煤成氣田（上世紀九十年代在呂梁市興縣曾試鉆并產氣，為時不長即因故障終止）。因此，現在主要注意力都集中于被附于煤層與煤炭共生的甲烷氣即煤層氣。另外還有很多甲烷氣難于被單獨抽取，而需在開挖礦井時抽排之，就是在采煤中被稱作主要爆炸危險源的瓦斯；這種瓦斯含甲烷30%—50%，仍大有用處。

      要在開礦之前，預先把甲烷氣從煤層中抽取出來，其技術難度較大，由于不同煤田之間在煤層的地質構造條件、煤層變質程度、氣飽和度、儲存壓力、對氣體的吸附與解附性能、巖體的可壓裂性能、滲透性能等各有差異，情況相當復雜，故采用的開采手段各異。在外國適用甚至較為先進的開采手段用到山西時不見得就很合適，省內在某個煤田適用的技術移到另一個煤田時，也還需探索調整。

      在上世紀80年代之前，中央直屬的地質、石油、煤炭等部門分別在我省的一些地區試鉆勘探煤成氣和煤層氣，但力量分散規模小，發現了一些露頭，未能有正式成果。上世紀80年代后，擴大了勘探規模并把力量集中到河東煤田和沁水煤田兩大板塊。上世紀90年代以后，又引進外國資金和技術進行勘探開發。先后有美國的美中能源公司（在沁水）、美國CBM煤層氣能源集團、阿莫科公司、菲利浦公司、安然公司、澳大利亞路維爾公司（以上均在呂梁市柳林、臨縣一帶）進入。在沁水煤田先與美方合作打了一些井，有一定成績，后來由我國自主開發的技術也很有成效。呂梁的柳、臨一帶，則起初態勢良好（故曾擬向太原輸氣并與太鋼公司太化公司等企業簽過協議），但不久即因衰減嚴重及井壁塌方等終止，使供氣協議成為了一紙空文。因而，到目前為止，真正能不斷取得進展并持續產氣者，只有以晉城煤業集團為主體的沁水煤田一處，河東煤田目前尚無正式產氣井運行，還難于準確評價。至于結合挖煤抽放瓦斯加以利用，則陽泉市已有數十年開發歷史，成功應用于民用燃氣和發電，并曾生產炭黑、甲醛等化工用品；大型礦如陽煤集團、中型礦如南莊煤礦都有成功經驗，年總利用抽取瓦斯約1.4億—1.6億m3。

     《山西日報》公布，2006年晉城煤業已有正常產氣井200口，每天產氣33萬m3；已施工井數達482口，年產能超過2億m3。2007年晉城市煤層氣井總數達1500—2000口，預計年抽采能力15億m3，成為全國最大的煤層氣產區。由此計算，每口井日產量為1200—2000m3/日（可持續年限則尚待觀察），屬較低產量的工業氣井（美國煤層氣7000口生產井年產215m3，平均每口井日產8400余m3）可以運行，但經濟性不算很好。15億m3煤成氣按其甲烷濃度約相當于130萬—140萬噸石油，這當然值得重視，但規模仍然偏小。

      從上世紀80年代初到1994年，美國進行煤層氣勘探開發總投資約35億美元 （折合當今約50多億美元），可見強化勘探開發是保證煤層氣產能規模的根本。而我們無論在資金投入、技術掌握程度及合理的組織管理上均遠為不足，成為主要的瓶頸。

三、全國一統的壟斷性煤層氣開發體制和氣源與煤共生的產業特點不符

一切礦產屬國家所有，此為憲法與法律所明確昭示。基于此點，同時煤層氣開發又屬新型產業，因此國家很重視，成立了專營的中聯煤層氣有限公司。我想，當時大概參照了全國的石油、天然氣專營體制來確定的。10年來，各方面情況均出現了很大的變化。

1、為了克服由中央部門或央企一家督辦的壟斷體制所引發的各種弊端，黨中央和國務院已相繼將原為獨家管理和經營的石油、天然氣、航空、航天、電信、軍工等部門分解成兩個或數個實體。分解后運轉的事實證明，幾個企業集團形成競爭遠比一家獨辦好。

2、煤層氣與煤炭共生、并非獨立的氣源，其開采可視為保障采煤安全的預抽取，而且水利壓裂、抽水、排水、供電及防火防爆安全管理都離不開當地煤田的統籌安排，在同一礦區內多頭管理，顯然有諸多不妥。因此，國辦[2006]47號文件明確提出，要堅持采煤采氣一體化，妥善解決礦業權交叉問題。其中，對新設探礦權規定較為具體，而對已撤出的采氣與采煤割裂的探礦權如何處理，未予涉及，此問題在山西甚為突出。此外，山西對煤的勘探（尤其對大煤田）大都已精查過，現在是要補勘煤層氣資源而不是對氣和煤一起來重新勘察，因此，在山西如何解決采煤、采氣一體化，要有補充規定及具體措施。

3、國家所有并非只允央企獨有，那么多煤礦、金屬礦等都可在國家統一領導下分級管理，而且更多地交到地方管理，何況煤層氣與煤藏共生，個人看法，中聯公司首先應按照國辦文件中第十二條的內容集中精力于煤層氣開發的科技攻關，突破技術瓶頸，掌握自主知識產權的勘探、開采手段；然后以技術保障和技術服務為紐帶，適當連帶資金投入，與當地聯合，進行（有的區塊可以主導）煤層氣的開發利用。

4、 2007年全國兩會期間，我省眾多代表及委員都呼吁采氣與采煤統一管理，特別有22名全國政協委員聯名提案，并指出在山西設立的占地3.75萬平方公里的 33個煤層氣礦業權，主要為央企，而且大多是非煤企業。同時與煤炭勘探重疊，這顯然極不合理，并引發諸多人為障礙，此種情況亟待改變。

四、開發煤層氣需要國家政策的支持

如前所述，煤層氣開發存在前期投入資金高、風險高、技術難度高的“三高”特點，理應得到國家的強力支持，國辦文件已有不少原則規定，待有關部門分別落實，國家發改委及財政部分別做出一些決定，正在落實過程。我們感到，需要按以下幾方面的強力支持：

1、政府對勘探費用的直接投入。

2、政府應重視并大力支持對開采技術的科技攻關，加強組織科研、高校、勘察設計單位及有關企業的力量協同作戰，給予各方面的保障，進行攻關，克服勘探及開采的技術瓶頸。

3、以優惠條件，吸引國外資金技術進行風險投入。

4、 2006年12月18日由國務院辦公廳下發的文件，要求由國有資本對軍工、電網電力、石油化工、電信煤炭、民航、航運等七個關鍵領域保持“絕對控制力”，煤層氣不在其中，電力、煤炭、民航航運、油品貯存等都已適度地向民營資本開放，故煤層氣開發應可部分地向民營資本開放，特別是在山西，煤老板們掌握的資金數量龐大，有少數人消費不當引發爭議，應引導他們投資到新的發展領域。

5、為了有利于煤層氣的下游加工利用，對其定價可以有不同的考慮。如以能源看待，稅收較高，出于為了采煤安全抽取有害氣體和削減溫室氣體及煙塵等排放的環保措施考慮看待，則可大大壓減稅收。美國為鼓勵開采煤層氣而專門制定有關稅收優惠和補貼規定，大大激勵開采煤層氣的發展，可供借鑒；發改委及財政部（含稅務總局）的有關優惠，開了好頭，但內容還不全，尚待補充和細化。

6、據悉，晉城煤業的煤層氣的單井平均投資約300萬元，開采運行費用每月每井6萬元左右，如日產2000m3，保持10年，則即使不考慮投資的利息支出等財務費用，也不考慮氣源本身費用，靜態計算，每立方米就需要1.4元以上，故定價為1.8元/立方米。如將其加壓液化或長距離輸送二次銷售，顯然價格將更高，用于汽車燃料（目前汽油價在5元/升左右）仍有較大優勢，用作民用燃料或就地發電（電站本身的投資可比燃煤發電降低較多）也可接受，當作化工原料競爭力就差了，若升高至2.0元-2.5元/立方米，則在目前價格體系下就難以再進行化學加工（國家對天然氣供化肥原料的價格就一直有優惠）。

因此除開發存在瓶頸外，如何定價也是一大關鍵，需要有政策傾斜。

五、焦爐氣利用中最大的不利因素是生產集中度不足，企業分散，形不成“拳頭”，難于實施規模化、現代化的大型加工

煉焦是成熟的傳統手工藝，其主要產品是焦炭。焦爐氣在脫除氨、焦油和粗苯后，約占入爐煤量的20%，其中約一半供焦爐自身加熱之用，外供焦爐氣一般占10%，因而被成為副產品。只有煉焦規模達到較高水平，焦爐氣的加工利用才能較為合理。

長期以來，焦爐氣被用作燃料，直接供城鎮居民及某些二、三產業使用，有的焦化企業用于燃燒供氣或發電，這都是簡便、合理的用途。現在省里及各界關心的是如何擴大其利用量和提高焦爐氣利用的附加值，延長產品鏈，主要思考集中到化工利用途徑。

我省每年排空或點天燈的焦爐氣達120億立方米以上，按說，不難組織其開發利用，加工成化工產品，但具體分析和落實中，問題仍不少，合理的規模是主要矛盾之一。

10 多年以前，我省機焦比例還不高，30萬噸/年的機焦廠曾被視為不小的規模。通過10多年的大力技改，同時這七八年焦炭銷售一直旺盛，故機焦比例及規模均有很大提高，60萬噸/年的廠已較普及，百萬噸級者并不鮮見：200—250萬噸/年的獨立煤焦企業已有好幾家，個別企業已迫近300萬噸/年。并組織建立了幾個焦化工業園，園區焦炭總能力達到四五百萬噸，或者更多，勢態不錯。至于下游產品，普遍瞄準甲醇及醇醚燃料，有的企業還宣告要進行轉化為汽油（MTG）或烯烴（MTO）。由于筆者自上世紀70年代末即致力于推進以甲醇為主要途徑的煤化工發展路線，故獲悉此消息后相當重視和興奮，去年曾專門去實地了解，結果好幾家宣稱要建150—200萬噸/年煉焦，50—60萬噸甲醇的企業，首期工程只有60萬噸焦（個別的同步建10萬噸甲醇）。所謂二期只是規劃而已，僅停留在紙上。其原因很多，包括個別企業藉發展煤化工之名，而真意在于搶占煤炭資源和圈地。

年產100萬噸焦炭的煉焦氣才可匹配10萬噸甲醇，現今國際上，30萬噸/年甲醇已不屬于合適規模，一般應是60—75萬噸/年。因此，如以焦爐氣為原料，則要大于300萬噸/年焦炭企業才能與30萬噸甲醇/年相匹配，若要考慮轉化成汽油或者烯烴，則消耗定額分別為2.6和2.8噸甲醇，30萬噸甲醇/年的規模顯然不夠。早在20年前投產的世界首家也是唯一的新西蘭MTG工廠，其甲醇能力就達150萬噸/年。

單廠焦炭產能不達300萬噸，可以將臨近數廠的焦爐氣集中起來，進行化學加工。但由于體制及思想觀念方面的原因，矛盾摩擦很多，例如太化集團要在清徐新址建立以焦爐氣為原料的30萬噸/年甲醇裝置及20萬噸/年的已二酸裝置需與400萬噸/年煉焦企業匹配，不遠處正好有兩家各年產200萬噸焦炭的民營企業，太化集團準備把此兩處焦爐氣引來，但兩家均不同意，都要求在其本廠附近單獨建下游裝置，雖多次協調，仍達不成一致，致使項目擱淺、停頓。山西眼下的煉焦企業規模偏小而又分散，點多面廣，既不利于煤焦油的集中加工，也不利于焦爐氣的加工利用，如果進行調整，像對煤礦一樣對煉焦企業采取硬性措施，進一步裁小扶大，向300萬噸/年以上規模集中，這牽涉到各方面的利益關系，同時投資額甚為巨大，短期內難于實現，而且山西煉焦總能力已經過大，遠遠超過了山西環境的允許承受能力。國家和省里的方針是限制新建煉焦企業，這更加大了調整的難度。

六、防止下游產品趨同化

現在一提焦爐氣加工，幾乎都選擇甲醇及醇醚燃料（這當然與成品油價高貨緊有關），個別的還說再延伸到MTG或MTO。這些肯定值得重點關注和開發，但形成一窩蜂、“百廠一面”，并非善計。使用焦爐氣的領域很寬，除以上提到的燃氣、發電、甲醇、醇醚燃料外，就化工產品而言，合成氨—化肥、混合醇（同樣可添加于汽油）、高級醇、甲醛、某些酯類及氨類、醋酸及其制品等均可作為選項，而且都有發展及獲利空間。另外，焦爐氣中氫的含量最高，故可作為還原劑。省發改委曾請北京的專家們進行以焦爐氣還原鐵礦石再直接煉鋼的論證，認為可行，如此法得到工業化實施，則對鋼鐵業的節能和縮短流程大有促進，而且由于現在大多使用進口鐵礦，電爐鋼的比例也大增，就使選取優質精粉還原后直接進電爐煉鋼成為可行。

焦爐氣下游品種的多元化選擇，有利于更好地在市場經濟競爭中站穩，并增加抗風險能力。

七、加快防火、安全、環保等方面規范性文件的制定和頒布

為了更好地推進開發利用，配套的軟件措施應盡快跟上，特別是一些防火、安全、環保等方面的規章制度，亟待主管部門制定和頒布實施。

今年一月底，在全省成品油市場秩序整治互動的會議上，主管省領導明確要求，在質量標準沒有出臺，管理沒有統一規范的情況下，甲醇加油站（商用）、煤層氣及天然氣加氣站的建設暫停。當我初看文件時很感驚訝，心想這不是與省政府的產業導向相違背嗎？但仔細一看，就體會到很有道理。這位副省長說由于現在沒有法律、法規明確甲醇加油站和加氣站的審批部門和程序，相關部門之間也沒有很好的銜接，許多甲醇加油站和加氣站沒有辦理相關手續。在國家（或至少是省級）統一的質量技術標準沒有出臺，運、儲、加等方面沒有統一科學安全標準的情況下，對這些易燃、易爆、有毒的燃料，不能放手不管，萬一發生重大事故，反而有害于新燃料技術推廣和市場開發。上述論點理由充足，完全正確。如果在此情況下任由甲醇加油站（包括醇醚）和加氣站（液化氣還是高壓狀態)大量布點，則直接接觸工作人員、司機等年以萬計乃至十萬計，而設點與周圍的無限定間距，考慮間接接觸的乘客在內則每年的人次以數百萬計，不能設想他們都具有專業知識；而且即使對專業科技人員而言，相關事務也必須有各種規范操作依據，無論設計、施工、操作、運行、事故情況下的緊急處理，消防配套、群眾疏散等，都有章可循，有法可依。否則很容易發生意外并引發嚴重后果，群眾大受其害，而監管失控之責只能由政府部門承擔。如90年代末發生的朔州市的毒酒（摻甲醇配制)案件，一次失控，事故死亡近200人，震驚全國，使山西遭受嚴重打擊，教訓深刻。故在加強硬件開發即擴大物質產品產能的同時，必須加快相應的軟件建設，制定相應的法律、法規、規程、制度等，即使全國性的正式文本一時難以定案，省里地方性的文件（哪怕是暫行規定）也應盡早制定和頒布。

世間事物發展一般都不可能毫無阻力和困擾而直線上升，預先想到會要什么難點，及時加以克服和消除才能更好地得到成功。毛主席講過，為了奪取勝利，寧愿把困難想得多一些。因此，提出了開發熱中應冷靜思考的幾個問題。我個人渴望加速“兩氣”的開發利用，正是為了更完善才希望妥善解決和克服難點與癥結。由于認識水平不足，而且脫離一線工作多年，情況了解不夠，管窺之見，大膽提出，權作笑柄，請予指正。