《权路巅峰》
第337节

作者: 董先生
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  甲烷水合物,对于现在这个年代绝大多数人来说还是一个非常陌生的词汇,但是对包飞扬来说,却是一个熟悉的耳朵几乎能听出茧的词汇,这个词汇在十几年后可是相当热门相当流行的一个现代科技词汇,是一种被科学界和能源界寄予厚望的在将来某一个时间节点可以代替石油和煤炭的新能源。
  在后世,甲烷水合物又被称为“可燃冰”,是甲烷气体和水分子形成的笼状结晶,将二者分离,就能获得普通的天然气。这种外面看起来像冰一样的物质是在高压低温条件下形成的,也就是说,它通常存在于大陆架海底地层以及地球两极的永久冻结带。
  甲烷水合物是一种可以作为新能源的新型燃料,自然也引起了包飞扬的关注,虽然他上一世的时候并不涉足能源行业,但是他还是和甲烷水合物有过接触。那是在粤东省特区举行的粤交会上,包飞扬无意中遇到一位岛国企业老板,他透漏出甲烷水合物这方面的信息,甚至还带样品过来。岛国四面环海,属于二战战败国,又是地少人稀,由于国力限制,他们只能在本土开发资源,岛国人腹黑,不想把有限的资源在短时间开采殆尽,所以利欲熏心的岛国人在这方面的开发比华夏要先迈出几步。只是即使到后科技比现在还发达的多的十几年后的那个年代,也并没有很好的解决好甲烷水合物的开发和利用问题,所以世人虽然都听过甲烷水合物这个名词,也大都知道这是一种新型能源原料,但是也仅限于此,实质上对甲烷水合物并没有什么深刻的认识,即使是有着强烈能源短缺危机感的岛国人,也暂时没有找到什么可以适用甲烷水合物的领域。

  包飞扬现在在国际新能源杂志上看到岛国专家写的这篇《论甲烷水合物在煤层中生成的机理》文章,自然也不奇怪。只是让包飞扬奇怪的是,他原来印象中,甲烷水合物只是存在大洋深处的洋底,在深深的海洋地步那样阴冷的低温环境下,再加上数千米的海水压力,甲烷气体才与水结合,生成了甲烷水合物。但是包飞扬没有想到,煤矿的煤层之中,竟然也能够有生成甲烷水合物的条件。
  于是包飞扬非常认真地研究起岛国能源专家这篇文章来了。这篇文章中提出的观点就是,已经有实验证明,在一定的温度条件下,在一定的温度下,只要压力合适,有甲烷气源和水,就能合成甲烷水合物,而且多孔介质的存在将有助于水合物的形成。
  按照岛国专家的分析,甲烷水合物,是笼型水合物,属于主客体化合物。水分子间以氢键相互吸引构成笼子,作为主体,甲烷作为客体居于笼中,以范德华力与水分子相互吸引而形成笼型水合物。笼子的空间与气体分子的大小必须匹配,才能形成稳定的笼型水合物。一般认为甲烷水合物的形成需3个条件:①温度不能太高;②压力要足够大;③要有甲烷气源。而现在已有实验证明,在一定的温度下,只要压力合适,有甲烷气源,就有可能合成甲烷水合物。

  煤是一种多孔介质,在其形成过程中生成了大量的甲烷,并含有大量的水分。受构造应力和地应力的影响,煤层中存在着裂隙、断层等,结构复杂,因而在煤层中存在高应力区,而这种高应力区为甲烷水合物的存在创造了条件。
  文章中探讨了煤层中生成甲烷水合物的原理,提出甲烷水合物的形成是在一定的温度和压力下,甲烷分子和水分子构成的“分子笼”通过相互之间的静电作用形成甲烷水合物。根据甲烷水合物不同的甲烷来源,可将气体分为两大类:一类属生物化学成因;另一类是热解成因  。通常认为只要具备了甲烷水合物稳定的物理化学条件,就可以形成甲烷水合物。因此,甲烷水合物可形成于不同体系(开放体系或封闭体系)和不同环境下(海洋或陆地)。一般可把甲烷水合物形成的地质模式归纳为以下几种:低温冷冻模式、海侵模式、断层模式、自生一成岩模式、沉积模式以及各种渗滤模式(压渗模式、地热模式、气流模式)。另外,甲烷水合物的形成还需富含有机质的沉积物中充有足够的间隙水,而煤层正好具备这样的特征。

  同时,文章中还分析了一些煤矿发生瓦斯突出的事故中,吨煤瓦斯突出量高出吨煤瓦斯含量很多,以致无法解释,更为煤层中的局部地点存在甲烷水合物提供了佐证。因此,推断煤层中可能存在零散分布的甲烷水合物。
  仔细研究过这篇文章,包飞扬不由得眼睛一亮。倒不是说他是想通过开采煤层中生产的甲烷水合物这种新能源,这个想法不现实,且不说现在甲烷水合物的开采研究还没有落后,并没有研究出什么能够有效开采出甲烷水合物的技术,单单就煤层中的甲烷水合物分布非常零散这一点来说,煤层中的甲烷水合物基本上不具备什么开采价值。
  但是对包飞扬来说,这却给他提供了解决旧河煤矿吸附性瓦斯的世界性难题的一个思路。他对岛国专家这篇文章反其道而用之,既然煤层能够找到甲烷水合物的存在,那么也就是说瓦斯能够在一定条件下转化为甲烷水合物,那么可以不可以通过施加一定的条件,促使煤层中的瓦斯都转变为甲烷水合物呢?如果吸附性瓦斯都转变为甲烷水合物,那么会发生什么现象?
  于是包飞扬就把自己的思路和华夏矿业大学的专家讲了出来,矿业大学的专家对包飞扬的提法非常感兴趣,因为他们知道,甲烷水合物作为一种具有高密度吸收和固定甲烷等小分子气体的特殊能源物质,在发生分解时需要吸收周围的热量。这其实跟酒精挥发和干冰升华会带走周围的热量的特性一样。按照包飞扬的这个思路,如果能够让煤层中的吸附性瓦斯变成甲烷水合物,那么在实际煤矿的采掘中,当煤层被破碎时,里面存在水合物水合状态的甲烷分解需要吸收大量的热量,破煤时这些水合物在瞬间难以融化分解而形成瓦斯风暴,就可避免煤与瓦斯突出事故的发生,这时候只要通过强力的通风系统把这些没有逐步分解的甲烷水合物产生的瓦斯排放出去,那么吸附性瓦斯这个采煤行业世界性的大老虎就被*掉了。

  强力的通风系统好解决,只要在旧河煤矿现有通风系统的基础上进行改造就行。关键的问题,是如何让煤层的吸附性瓦斯变成甲烷水合物。
  于是按照包飞扬的要求,矿业大学的专家组按照煤层中甲烷水合物的生成条件进行反推,最后研究出通过中高压注水和向水中添加表面活性剂等办法,就可以让旧河煤矿煤层中吸附性瓦斯以甲烷水合物的方式存在。而这个办法,一周前已经小规模试验成功,只是在包飞扬的要求下暂时保密,等经过调试真正能够在实际生产中运用时再公布出来。包飞扬之所以会答应苏青梅要到省环保厅去,其中最重要的原因就是他基本上已经解决了旧河煤矿吸附性瓦斯这个老大难的问题。这个科技成果即使放在世界采煤行业里,也是具备有相当技术含量的成功,作为一个硅酸盐专业出身的煤矿矿长,能够在煤炭行业干出这么一番成就,即使再谦虚,也算得上是惊天动地了。

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