地下污水控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤炭地下气化技术领域，尤其是指煤炭地下气化燃空区的污水控制方法。
【背景技术】
[0002]煤炭地下气化技术主要是指煤、焦炭或者半焦等固体燃料在高温常压或者加压条件下与气化剂发生反应，转化为气体产物或少量残渣的过程。所述气化剂主要是水蒸气、空气(或者氧气)或者它们的混合气。煤炭气化过程可用于生产燃料煤气，作为工业窑炉用气或者城市煤气，也可用于制造混合气，作为合成氨、合成甲醇和合成液体燃料的原料，因此煤炭气化技术是煤化工的重要技术之一。
[0003]目前常用的煤炭地下气化技术一般在原始煤层中通过从地面打煤层钻孔实现，在气化过程中会产生大量污染物，这些污染物在气化结束后会进入地下水造成污染，因此，需要对煤层燃烧后形成的燃空区中水体里存在的污染物进行处理。现有处理手段包括，将地下污水抽提到地面上进行处理、使用化学剂中和污染物以及使用吸附剂包裹污染物等方法，这些方法可能造成污染物迀移及二次污染风险。
[0004]为了克服上述问题，现有文献(CN1012811A49A)公开了一种煤炭地下气化燃空区污染修复的方法，从地面通过废弃气化炉钻孔输送低浓度双氧水至燃空区水体底部，双氧水在水中产生OH自由基，具有很强的氧化性，可以将废水中的酚类有机污染物氧化分解生成二氧化碳和水，从根本上避免了酚类污染物迀移渗透造成的地下水污染。上述文献所述工艺简单、反应时间短、去除效率高；而且双氧水作为强氧化剂，使用后易分解无残留，不会造成二次污染；但是上述方法仍旧存在以下问题:由于燃空区污水量巨大，需要注入的双氧水量也是巨大的，由此注入的化学试剂在注入过程中就可能导致燃空区充满，迫使污染物或者化学药剂迀移到其他含水层；另外由于燃空区并不是规则的储水体系，加入的化学物质很有可能对死角的污水没有处理作用，导致对污染修复不全面。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中所述污水处理过程中污染物会迀移从而导致二次污染的问题从而提供一种可克服污水迀移且可对燃空区的全部污水整体控制的地下污水控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所述的一种地下污水控制方法，用于将煤炭地下气化后形成的燃空区中的污水固化，所述煤层气化涉及多个井，所述井包括注入井和监测井，所述地下污水控制方法包括处理步骤，所述处理步骤包括向所述注入井内注入冷却剂，监测所述监测井排出气体的流量变化，待所述监测井排出的气体流量变小时，提高对所述注入井或者所述监测井注入冷却剂的剂量，根据所述监测井的井口压力以及井下温度的变化判断所述污水是否被固化。
[0007]在本发明的一个实施例中，所述地下污水控制方法还包括测量步骤，所述测量步骤利用第一测量装置测量各个井的水位和泥位，利用第二测量装置测量所述监测井的压力、流量和温度。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述确定注入井和监测井的位置选择采用水位判断时，将水位较低的井作为注入井，将水位较高的井作为监测井。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述处理步骤中，若所述监测井的井口压力超过2MPa，则关闭所述监测井，当所述井下温度降低到零下5度至零度时，污水固态逐渐形成。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述处理步骤中，首先向所述注入井内注入冷却剂的剂量控制在lm3/h至2m3/h之间，提高对所述注入井注入冷却剂的剂量控制在4m3/h至6m3/h之间。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述处理步骤中，选择最边缘的两个井作为注入井注入冷却剂，然后根据其它井的出气量将次边缘的两个井作为注入井注入冷却剂，依次顺序，最后向所述监测井注入冷却剂。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述处理步骤中，所述冷却剂直接通过注入管注入所述注入井内。
[0013]在本发明的一个实施例中，所述地下污水控制方法还包括维护步骤，通过对所述监测井温度和压力的监测判断是否需要补充冷却剂。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述维护步骤中，若所述监测井的温度持续上升至零下5度至零度时，且温度还有上升趋势时，则需要对所述监测井补充注入冷却剂。
[0015]在本发明的一个实施例中，所述维护步骤中，若所述监测井的压力持续上升到
2.5Mpa至3.0Mpa时，则需要对所述监测井补充注入冷却剂。
[0016]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0017]本发明通过对所述注入井和所述监测井注入冷却剂的方法，使所述污水和冷却剂发生热交换，注入的冷却剂会迅速吸热气化变成气体并保存在所述燃空区内，从而保证了污水能够完全形成冰体，使所述污水原位被固化，保证了污水的稳定性，从而避免了污水的被迫迀移问题。
【附图说明】
[0018]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0019]图1是本发明实施例1的地下污水控制装置示意图；
[0020]图2是本发明实施例2的地下污水控制装置示意图；
[0021]图3是本发明实施例2中处理步骤的装置示意图；
[0022]图4是本发明实施例3的地下污水控制装置示意图；
[0023]图5是本发明所述地下污水控制装置示意图。
【具体实施方式】
[0024]如图1和图2所示，本实施例提供了一种地下污水控制方法，用于将煤炭地下气化后形成的燃空区12中的污水13固化，所述煤层气化涉及多个井，所述井包括注入井和监测井，所述地下污水控制方法包括处理步骤，所述处理步骤包括向所述注入井内注入冷却剂，监测所述监测井排出气体的流量变化，待所述监测井排出的气体流量变小时，提高对所述注入井或者所述监测井注入冷却剂的剂量，根据所述监测井的井口压力以及井下温度的变化判断所述污水13是否被固化。
[0025]本发明所述的地下污水控制方法主要包括处理步骤，所述处理步骤包括前期向所述注入井内注入冷却剂，所述污水和冷却剂发生热交换，所述冷却剂吸热后产生大量气体从所述监测井中排出，此时监测所述监测井中气体的排出量，待所述监测井排出的气体流量变小时，说明已注入的冷却剂和地下污水的热交换量开始减少，换热效果从剧烈变为平缓，此时需要关闭监测井的出气，提高对所述注入井或者所述监测井注入冷却剂的剂量，最终将全部液氮注入至所述燃空区，并根据所述监测井的井口压力以及井下温度的变化判断所述污水是否被固化。由于前期注入的冷却剂流量较小，会和所述污水发生缓慢的热交换作用，注入的冷却剂会迅速吸热气化变成气体并保存在所述燃空区内，不至将水层大面积扰动，从而保证了污水能够完全形成冰体，使所述污水原位被固化，保证了污水的稳定性，避免了污水的被迫迀移；提高对所述注入井或者所述监测井注入冷却剂的剂量后，即使处于燃空区死角处的污水，通过提高所述冷却剂的注入，也能很快和污水发生热交换，因此对污水的修复更加全面、完整，避免燃空区内污水随地下水迀移造成进一步污染。另外，由于地下燃空区被冰体和气体完全填充，从而避免了煤层气化过程中顶板冒落引起的地面塌陷的问题；污水原位被固化后，由于地下没有热源，也没有明显的热量迀移，因此形成冰体后的稳态可以维持很长时间。
[0026]本发明所述地下污水控制方法还包括测量步骤，所述井上设有测量井内的水位和泥位的第一测量装置14以及测量井的压力、流量和温度的第二测量装置15，所述测量步骤利用所述第一测量装置14测量各个井的水位和泥位，从而确定出所述注入井和所述监测井的位置，利用所述第二测量装置15测量所述监测井的压力、流量和温度。
[0027]为了获取所述各个井的水位和泥位，所述第一测量装置14上设有探头，通过所述探头可以测量各个井的水位和泥位，所述第二测量装置15包括热电偶16