煤层气体抽放利用，低碳安全焉能忽视

煤层气属于清洁能源 符合“双碳”大趋势

2021年10月11日，国家强制性标准《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》（GB 40881-2021）正式发布，于2022年5月1日起正式实施。

规范中规定了甲烷体积浓度大于或等于3%且小于30%的煤矿瓦斯管道输送安全保障系统设计的基本要求、安全设施的安装要求等内容。

设计规范中还提到了瓦斯发电利用系统、地面瓦斯排空系统、采空区抽采低浓度瓦斯系统、低浓度瓦斯混配利用系统安全设施的安装要求。在煤炭开采过程中，煤层气，即人们常说的“煤矿瓦斯”是最让人头疼的问题。煤层气利用的难点在于，所含甲烷的浓度受各种因素影响，变化较大。当前，瓦斯应用通常按照不同浓度进行梯度利用。而抽采浓度3%～9%的低浓度瓦斯之前没有成熟的直接利用技术。

煤层气分为高浓度瓦斯和低浓度瓦斯，高浓度瓦斯是指瓦斯浓度大于25%的瓦斯，低浓度瓦斯是指瓦斯浓度低于25%的瓦斯。据了解，我国煤层气甲烷浓度超过80%的只有1%，浓度在30%—80%的占了5%，浓度在10%-30%的占比10%，浓度低于1%的占比达80%。目前，我们国家已将甲烷排放管控纳入“双碳”工作布局，煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》对煤层气甲烷全浓度利用基础创新提出更高要求。对煤层气进行不同浓度的充分利用，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件，又有利于增加洁净能源供应、减少温室气体排放，实现绿色健康发展。

煤层气的利用及涉及到的危险气体

作为矿井爆炸、人员伤亡等事故的“罪魁祸首”，煤层气在很长一段时间都被认为是一种“危险”的气体。其实，煤层气是一种与天然气有着相似特性的清洁燃料。 

煤层气是指赋存在煤层中，以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主，并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的天然气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。

对于煤层气，大家一般都认为它是一种燃料，可用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料等。但是，如果认为煤层气只能作为这些用途的话，那就太“小看”煤层气啦！

按照使用层级分类，煤层气的利用分可为3个层级：

第一个层级：清洁燃料，就是上述我们知道的一般用途，比如民用燃料，常见于厨房用气等。第二个层级：利用煤层气生产高品质产品，比如陶瓷、玻璃等。第三个层级：煤层气还可生产金刚石、石墨烯、纳米洋葱碳等高附加值产品。

按照使用方式分类，煤层气主要分为作为气体燃料和化工原料两种方式：

煤层气的热值与天然气相当，可以作为清洁的燃料气用于工业、发电和民用等。相比煤等传统化石燃料，煤层气作为燃料可谓既经济又环保。

首先，煤层气燃烧的热效率比煤燃烧的热效率更高，平均每250m3煤层气燃烧放出的热量与1吨标准煤相当。同时,煤层气燃烧放出的CO2却仅为燃煤的一半左右,还没有含硫含氮的污染气体以及烟尘、灰渣等。

作为气体燃料，煤层气常见用于工业炉，小型发电机组，居民用气，汽车等的气体燃料。

近年来，国内外将煤层气用于发电行业进展较大。比如，澳大利亚、英国等开发利用煤层气的大国一般都会在煤矿区建设安装以煤层气为燃料的燃气发电机组，以解决煤矿企业用电的问题。 

高浓度煤层气，以及经过增浓的高浓度煤层气可作为化工原料，生产多种化学工产品，如合成氢、甲醇、烯烃、二甲醚、合成油、制氢等。

甲醇是重要的化工产品,主要以天然气、煤炭等为原料经合成气法生产。在天然气资源极度短缺的形势下，以煤层气替代天然气用于合成甲醇，无论从经济性方面，还是能源资源的合理利用方面，都非常具有可行性。

此外，富含甲烷的煤层气具有一定的制氢潜力。氢能是最为洁净、高效的能源之一，当下广受世界各地追捧的燃料电池主要燃料就是氢气，将煤层气采用催化裂解、CO2重整等反应可得到合成气，采用气体分离技术即可得到氢能。

我们可以看到，在煤层气的开发利用中，会涉及到诸多危险气体，例如甲烷、二氧化碳、氮气，随着煤级不同，开发程度不同，还会涉及到乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、氢、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢以及氦、氖、氩、氪、氙等危险气体。

一氧化碳是无色、无味、无臭的气体，微溶于水，能燃烧，当体积密度达到13%-17%时遇火源有爆炸性。同时，一氧化碳有剧毒，人体血液中的血红素与一氧化碳的亲和力比它与氧气的亲和力大250-300倍，因此，人体吸入含有一氧化碳的空气时，会造成人体血液缺氧引起室息和中毒。

硫化氢是无色、微甜、略带臭鸡蛋味的气体，易溶于水，当浓度达 4.3%-46%时具有爆炸性。同时，硫化氢也有剧毒，它不但能使人体血液缺氧中毒，同时对眼睛及呼吸道黏膜具有强烈的刺激作用，能引起鼻炎和肺、气管炎和肺水肿。

二氧化硫是无色、有强烈硫磺及酸味的气体，当空气中二氧化硫浓度达到 0.0005%时即可闻到刺激气味。溶于水，常常积聚在作业区域的底部。二氧化硫同样有剧毒，空气中的二氧化硫遇到水后生成硫酸，对眼睛有刺激作用，作业人员称其为“瞎眼气体”。

二氧化氮是一种红褐色气体，有强烈的刺激性气味，易溶于水。遇到水后生成硝酸、对眼睛、呼吸道黏膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。二氧化氮的中毒有潜伏期，容易被人忽视。初期仅是对眼睛和喉有轻微的刺激症状，常不被注意，有的在严重中欧高度时尚无明显感觉，还可坚持工作，但经过6h甚至更长之间后才出现中毒征兆。

氨气是一种无色、 有浓烈臭味的气体，易溶于水，当空气中的氨气浓度达到 30%时遇火有爆炸性。氨气有剧毒，对皮肤和呼吸道黏膜有刺激作用，可引起喉头水肿，严重时失去知觉，以致死亡。

氢气是无色、无味、无毒，是最轻的有害气体，空气中的氢气浓度达到 4%-74%时遇到火源有爆炸危险。

除了上述有害气体之外，煤层气的气体成份构成中，甲烷的含量是最多的，这也是最值得注意的危险气体。

甲烷气体无色无味、无嗅无毒，具有易燃易爆特性，当空气中的瓦斯含量为5%—15%时，遇火就会引起爆炸，对安全生产的威胁最大。同时它的温室效应是二氧化碳的21倍，直接排放会严重破坏人类的生存环境。

理研计器-气体检测行业专家

近年来，我国煤层气产业发展资源基础不断夯实，加快煤层气的开发利用，是保障煤矿安全生产的重要手段，也是增加清洁能源供应的有效途径。

资源开发的同时，气体安全也不容忽视，我们必须在安全设置上做好准备，规避危险，气体检测仪就是其中的一个，我们需要应用气体检测仪来分析煤层气的安全状况才能够正常地工作，气体检测仪在煤层气产业开发应用中至关重要！

我们都知道，甲烷 (CH4)具有窒息性和爆炸性，对安全生产的威胁最大，所以煤层气产业开发安全系统中最常用的一类气体传感器是甲烷气体传感器，通过对甲烷含量的检测，来保障生产安全。

理研计器的气体检测仪最早就是应用于煤矿工业领域，重点就是煤矿的甲烷气体检测，自1939年创立以来，不断改进产品，在日本全国的煤矿中得到了全面性的普及。

2014年，理研气体检测器3型被一般社团法人日本分析机器工业会及一般社团法人日本科学机器协会认定为分析仪器、科学仪器遗产。

正是因为有着80多年的产品应用经验，所以理研计器的甲烷传感器CH4传感器，具有优异的耐久性与快速响应能力，可以检测100%LEL水平爆炸下限的甲烷气体，同时，线性输出与输出的高度稳定性也是其主要特征。

此外，理研计器的甲烷传感器CH4传感器对硅化合物的耐受性更佳，更适应恶劣环境。

▼固定在线式

● SD-1系列、SD-D58等防爆型可燃气体泄漏检测仪，可以在一个地方监视现场设置的多个气体检测仪的浓度。

理研计器的固定式气体检测仪就像一双“火眼金睛”时刻处于监测状态，并将实时数值显示在屏幕上，方便人员第一时间了解瓦斯浓度并能及时采取相应措施。

同时，煤层气的开发利用过程中还要同时监测工作区域内其它危险气体的浓度，例如O2、H2S、CO、SO2、NH3等气体。这就需要一些复合型的或是单一成分的便携式气体检测仪发挥作用了。

理研计器的SP-220、 NC/GP-1000、GW-3、GX-3R/Pro等便携式气体检测仪，都有专业用于这类气体浓度监控和报警的传感器，具有稳定性好，灵敏度高，快速响应以及性价比高等特点。

● SP-220手持式气体检漏仪，采用先进的气体传感器，功能稳定，抗中毒性好。带高精度液晶显示，防爆型外壳。

这款检测仪的特点是具有最大的灵活性，功能和操作简单使用方法。应用于各种气体走漏的场所，如：城市燃气、石油、化工、制药、钢铁、特别工业厂房等领域。实时检测领域内危险气体的浓度，以确保工人的安全！

● NC/GP-1000便携式可燃性气体检测仪，可按ppm等级测定各种可燃性气体。

● 针对日常作业项目，作业人员可以携带便携式气体检测器【GW-3,GX-3R/Pro】，可以及时发现有泄漏的气体，以进行安全作业。

作业人员佩戴着专业的、可靠的仪器设备，如果遇到危险气体，仪器就会立即报警，完全不用担心那些悄无声息的可燃有毒危险气体。

理研计器的气体检测仪可有效的检测出危险气体的浓度，并作出报警提示，还可以设置一级、二级报警点与三级报警点。

尤其是理研的便携式可随处配戴的气体检测仪，在职工作业时，可提前得知危险并撤退，也是巡检人员生命安全的保障，是职工保命的“小助手”。

结语

长期以来，以煤为主的化石能源在一定时期内仍是我国主体能源，做好煤基的降碳、减碳、固碳是保障能源安全和实现‘双碳’目标的必然途径。加上气体传感器技术的保驾护航，让煤层气开发利用在安全的前提下，做到高效、集约的智能化发展！

理研计器拥有600多种气体传感器和100多种气体探测器，未来，我们仍将不断开发新产品、研发各项新功能，使得气体检测仪在应用上更先进、更适合日新月异的市场环境，致力于为用户提供一个最可靠、最准确、最安全的气体检测方案。

选择气体检测仪，不能马虎大意，理研计器80多年气体检测行业经验，一直关注各个行业的气体安全状况，极力解决用户遇到的各种问题，针对不同环境下的气体检测，为用户选配适合原理的检测仪，用成熟的工艺完善气体检测系统。自1939年成立以来，理研计器一直用科学的方法营造气体安全。80多年来一直关注各个行业的气体安全状况，极力解决用户遇到的各种问题，针对不同环境下的气体检测，为用户选配适合原理的检测仪，用成熟的工艺完善气体检测系统。今后，我们将继续在研发上投入力量，用高端精湛的技术“为人们缔造安心的工作环境”。

如果您对气体检测技术有独到之处，请说出来，请写下来，把您的想法和见解发给我们。请让我们为您展示在最耀眼的地方。

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