本發(fā)明涉及一種用于煤炭地下氣化工藝的地下氣化爐停車及燃空區(qū)復(fù)原處理方法，屬于煤炭地下氣化工藝設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤炭地下氣化（ISC）是一種通過對地下煤層的可控燃燒（不完全燃燒）和氣化反應(yīng)，把煤直接轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)品的工藝過程。產(chǎn)品氣通常被稱為合成氣，可以作為燃料生產(chǎn)、化工生產(chǎn)、發(fā)電等下游工藝的原料。該工藝過程集合了建井完井、地下采煤和煤氣化工藝技術(shù)，具有安全性好、投資小、效益高、污染少等優(yōu)點。

通過地面鉆井直通煤層，給氧化劑注入和產(chǎn)品氣輸出提供了有效通道。一個用于氧化劑注入的鉆井稱為“注入井”，另外一個用于生產(chǎn)產(chǎn)品氣的鉆井稱為“產(chǎn)品井”。定向水平鉆井和垂直鉆井都可作為注入井或產(chǎn)品井。

當(dāng)煤層中有注入井、產(chǎn)品井和水平通道將二者連接起來時，此構(gòu)造被稱為一個煤炭地下氣化（ISC）單元或井對。ISC單元包括燃燒區(qū)，氣化區(qū)和熱解區(qū)。通過煤炭地下氣化生成的產(chǎn)品氣（粗合成氣）通常含有合成氣（CO, CO₂, H₂, CH₄等）以及其他雜質(zhì)成分（固體顆粒，水，煤焦油，H₂S, NH₄, COS等）。粗合成氣由經(jīng)產(chǎn)品井輸送至地面，再通過地面管線輸送到下游裝置進行處理和應(yīng)用。

當(dāng)?shù)叵職饣^程隨著注入井內(nèi)襯管后退到達預(yù)定位置，標(biāo)志著地下氣化爐的壽命結(jié)束，需要對其進行有效地停車熄火，以防止煤層不可控燃燒造成的資源浪費和井完整性的破壞。同時需要對地下氣化爐的燃空區(qū)進行有效地后續(xù)處理，以防止煤層在高溫下持續(xù)熱解析出污染物以及氣化過程中殘留污染物造成的環(huán)境問題。

現(xiàn)有技術(shù)通常采用注入水、水蒸氣或氮氣（CN101581211B, CN101581213A, CN101581210A）等方法對氣化爐燃空區(qū)進行熄火處理，這樣往往需要大量的氣體循環(huán)注入，成本較高。近期，公開號為CN102587883B的中國發(fā)明專利申請書公開了一種煤炭地下氣化爐熄爐方法。其利用負壓提高地下水或煤層水向氣化爐燃空區(qū)的滲透率，進而使水進入燃空區(qū)，通過水的蒸發(fā)吸熱和水蒸氣與高溫煤層反應(yīng)吸熱達到熄爐的目的。其主要技術(shù)缺點在于，其一，該方法未考慮煤層頂/底板和上覆/下伏巖層的地質(zhì)條件而直接通過抽負壓快速降低氣化爐燃空區(qū)（0kPa或40kPa）與靜水壓的壓差來提高地下水進入煤層的滲透率。這種情況極易破壞煤層頂/底板和上覆/下伏巖層的相對密閉性，形成較大的孔隙和裂紋，造成涌入水不可控。嚴(yán)重情況容易形成煤層和含水層的直接貫穿，造成突水、頂板和上覆巖層的直接垮塌甚至地層下沉等地質(zhì)問題。其二，該方法在熄爐過程中未實施任何污染物處理以及燃空區(qū)復(fù)原處理，容易造成污染物直接快速冷凝并持續(xù)駐留在燃空區(qū)內(nèi)，最終給污染物處理造成較大困難。如果一旦發(fā)生上述煤層與含水層貫穿的情況，則容易出現(xiàn)污染物擴散的問題。其三，該方法需要通過抽風(fēng)機持續(xù)抽氣直至氣體溫度降低至90℃，導(dǎo)致整個熄爐過程能耗較高。公開號CN101381149B的中國發(fā)明專利申請書公開了一種煤炭地下氣化污染的復(fù)原方法。具體是從地面向燃空區(qū)注入一定濃度的雙氧水，將地下廢水中的酚類有機污染物氧化分解。該方法僅針對于酚類污染物，相對單一。同時，燃空區(qū)體積較大，雙氧水價格較高，較大程度的提高了項目的成本。綜上所述，現(xiàn)有的地下氣化爐停車及燃空區(qū)復(fù)原處理技術(shù)還是需要進一步改進和提高，以滿足煤炭地下氣化工業(yè)化項目的相關(guān)要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于煤炭地下氣化工藝的地下氣化爐停車及燃空區(qū)復(fù)原處理方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供了一種用于煤炭地下氣化工藝的地下氣化爐停車及燃空區(qū)復(fù)原處理方法，所述地下氣化爐包括至少一個注入井、一個產(chǎn)品井和燃空區(qū)，該氣化爐建設(shè)在經(jīng)過詳細選址流程論證滿足煤炭地下氣化工藝要求的現(xiàn)場，所述方法包括如下步驟：

a）當(dāng)?shù)叵聝x表監(jiān)控系統(tǒng)顯示地下氣化過程已達到設(shè)計位置時，控制系統(tǒng)自動切斷氧化劑的注入；

b）采用高壓氮氣吹掃整個氧化劑注入設(shè)備，將殘留在氧化劑注入設(shè)備內(nèi)的氧化劑全部移除；

c）通過連續(xù)油管卷軸和井口控制設(shè)備將氧化劑注入設(shè)備拉回并移出注入井，回撤過程中保持冷卻劑的注入，防止燃燒區(qū)的高溫回?zé)龘p壞氧化劑注入設(shè)備；

d）移出氧化劑注入設(shè)備后，繼續(xù)通過注入井注入冷卻劑或/和氮氣對靠近注入井底部位置的氣化爐高溫燃燒區(qū)進行停車滅火；

e）當(dāng)高溫燃燒區(qū)溫度降低到500℃以下，且產(chǎn)品井出口處產(chǎn)品氣組分中一氧化碳的含量低于0.1mol%時，燃空區(qū)內(nèi)燃燒和氣化反應(yīng)停止；

f）對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層充足的情況，停止注入冷卻劑或/和氮氣，并關(guān)閉注入井；或者對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層缺乏的情況，繼續(xù)通過注入井注入冷卻劑或/和氮氣；

g）通過產(chǎn)品井出口處的控制閥逐漸降低氣化爐操作壓力，降低氣化爐操作壓力過程中確保產(chǎn)品井內(nèi)的氣流速率大于最小夾帶速率，以將蒸汽吹掃和抽提后的污染物輸送至地表處理；

h）當(dāng)高溫燃燒區(qū)溫度降低到350℃以下，地下煤層的熱解反應(yīng)停止，整個氣化爐停車完成；

i）連續(xù)重復(fù)步驟g，直至產(chǎn)品井溫度低于100℃，結(jié)束蒸汽吹掃和抽提過程；

j）蒸汽吹掃和抽提結(jié)束后，對燃空區(qū)抽水，進行水浸出處理，至產(chǎn)品井出口的工藝水各項指標(biāo)符合工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或達到地下水初始基線標(biāo)準(zhǔn)；

k）根據(jù)燃空區(qū)的地質(zhì)情況，通過注入井注入固體廢物對燃空區(qū)進行回填，或者通過將填充材料與經(jīng)處理的工藝水混合成漿料注入燃空區(qū)；

l）移除注入井和產(chǎn)品井內(nèi)的所有可回收地下設(shè)備；

m）通過注入井注入高壓空氣或氮氣直至燃空區(qū)壓力達到靜水壓；

n）移除注入井和產(chǎn)品井的井口設(shè)備，并對其進行封井棄井處理；

o）連續(xù)對項目現(xiàn)場所有監(jiān)測井內(nèi)的地下水質(zhì)量進行檢測和監(jiān)控，預(yù)防和及時處理任何可能出現(xiàn)的環(huán)境問題。

優(yōu)選的，所述注入井和產(chǎn)品井內(nèi)部安裝有完整性良好的完井設(shè)施和地下儀表設(shè)備，包括高溫井口設(shè)備、通過高溫水泥固定在地層內(nèi)的套管以及地下儀表監(jiān)控系統(tǒng)，套管將注入井和產(chǎn)品井與地下各含水層完全隔離，地下儀表監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測和控制注入井和產(chǎn)品井的操作以確保其完整性，燃空區(qū)沿著注入井內(nèi)襯管方向延伸至產(chǎn)品井。

優(yōu)選的，步驟d）中進行停車熄火時，保持產(chǎn)品井的正常操作工藝參數(shù)，防止由于停車熄火過程中產(chǎn)生大量過熱飽和蒸汽造成氣化爐壓力過高。

優(yōu)選的，步驟h）結(jié)束后，如果目標(biāo)煤層的煤層氣含量較高，保持燃空區(qū)的操作壓力低于靜水壓，采集燃空區(qū)周邊煤層內(nèi)的煤層氣，通過連續(xù)重復(fù)步驟g），直至產(chǎn)品氣內(nèi)的甲烷含量達90%以上。

優(yōu)選的，步驟g）中降低氣化爐操作壓力0-0.5MPa/次。

優(yōu)選的，步驟j）中抽水采用螺桿抽油泵、有桿泵或深水泵。

為了使本發(fā)明更簡單易懂，便于實際操作，一個或多個首選的具體實施方式將參照附圖，僅以舉例的形式進行描述。

附圖說明

圖1是氣化爐停車滅火及飽和蒸汽吹掃和抽提過程示意圖。

圖2是氣化爐（含水層充足）飽和蒸汽吹掃和抽提過程示意圖。

圖3是氣化爐水浸出過程示意圖。

圖4 是處理結(jié)束后封井棄井示意圖。

1.上覆巖層；2.含水層；3.煤層頂板；4.煤層；5.煤層底板；6.燃空區(qū)；7.注入井；8.產(chǎn)品井；9.混合氣（包含粗合成氣，飽和蒸汽，煤層氣，污染物等）；10.涌入水；11. 注入的冷卻劑或氮氣；12.注入水（定期循環(huán)注入）；13.工藝水；14.水泵；15.氣相隔離層；16.填充層；17.水泥；18.煤灰和煤焦層；19.煤焦層。

具體實施方式

下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于煤炭地下氣化工藝的地下氣化爐停車及燃空區(qū)復(fù)原處理方法，所述地下氣化爐包括至少一個注入井、一個產(chǎn)品井和燃空區(qū)，該氣化爐建設(shè)在經(jīng)過詳細選址流程論證滿足煤炭地下氣化工藝要求的現(xiàn)場，所述方法包括如下步驟：

a)當(dāng)?shù)叵聝x表監(jiān)控系統(tǒng)顯示地下氣化過程已達到設(shè)計位置時，標(biāo)志著氣化爐壽命即將結(jié)束，此時，控制系統(tǒng)自動切斷氧化劑的注入；

b)采用高壓氮氣（采用空分裝置的副產(chǎn)品）吹掃整個氧化劑注入設(shè)備，將殘留在氧化劑注入設(shè)備內(nèi)的氧化劑全部移除；

c)通過連續(xù)油管卷軸和井口控制設(shè)備將氧化劑注入設(shè)備拉回并移出注入井，回撤過程中保持冷卻劑（水、蒸汽或二氧化碳）的注入，防止燃燒區(qū)的高溫回?zé)龘p壞氧化劑注入設(shè)備；

d)移出氧化劑注入設(shè)備后，繼續(xù)通過注入井注入冷卻劑（水、蒸汽或二氧化碳）或/和氮氣（空分裝置的副產(chǎn)品）對靠近注入井底部位置的氣化爐高溫燃燒區(qū)進行停車滅火；

e)當(dāng)高溫燃燒區(qū)溫度降低到500℃以下，且產(chǎn)品井出口處產(chǎn)品氣組分中一氧化碳的含量低于0.1mol%時（其他組分如氫氣和二氧化碳也相應(yīng)降低），標(biāo)志著燃空區(qū)內(nèi)燃燒和氣化反應(yīng)停止，該階段整個過程需要約2-5天;

f)對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層充足的情況，停止注入冷卻劑或/和氮氣，并關(guān)閉注入井；或者對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層缺乏的情況，繼續(xù)通過注入井注入冷卻劑或/和氮氣；

g)通過產(chǎn)品井出口處的控制閥逐漸降低氣化爐操作壓力（每次0-0.5MPa），當(dāng)降低氣化爐操作壓力后需確保產(chǎn)品井內(nèi)的氣流速率大于最小夾帶速率，確保將蒸汽吹掃和抽提后的污染物輸送至地表處理；

h)當(dāng)高溫燃燒區(qū)溫度降低到350℃以下，標(biāo)志著地下煤層的熱解反應(yīng)停止，整個氣化爐停車完成，該階段整個過程需要約1-3天；

i)連續(xù)重復(fù)步驟g），直至產(chǎn)品井溫度低于100℃，結(jié)束蒸汽吹掃和抽提過程，整個蒸汽吹掃和抽提過程歷時約2-6個月；

j)蒸汽吹掃和抽提結(jié)束后，利用水泵（如螺桿抽油泵，有桿泵或深水泵等）對燃空區(qū)抽水，進行水浸出處理，直至產(chǎn)品井出口的工藝水的各項指標(biāo)符合工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或達到地下水初始基線標(biāo)準(zhǔn)，水浸出過程歷時約2-6個月；

k)根據(jù)燃空區(qū)的地質(zhì)情況，通過注入井注入矸石、煤灰等固體廢物對燃空區(qū)進行回填，或者可以通過將填充材料與經(jīng)處理的工藝水混合成漿料注入燃空區(qū)；

l)移除注入井和產(chǎn)品井內(nèi)的所有可回收地下設(shè)備；

m)通過注入井注入高壓空氣或氮氣直至燃空區(qū)壓力達到靜水壓；

n)移除注入井和產(chǎn)品井的井口設(shè)備，并對其進行封井棄井處理；

o)連續(xù)對項目現(xiàn)場所有監(jiān)測井內(nèi)的地下水質(zhì)量進行檢測和監(jiān)控，預(yù)防和及時處理任何可能出現(xiàn)的環(huán)境問題。

上面是本發(fā)明的一種實現(xiàn)方式，根據(jù)需要，可以進一步優(yōu)化該技術(shù)方案：如果目標(biāo)煤層的煤層氣（甲烷）含量較高，保持燃空區(qū)的操作壓力低于靜水壓，采集燃空區(qū)周邊煤層內(nèi)（如預(yù)留煤柱）的煤層氣，通過連續(xù)重復(fù)步驟g），直至產(chǎn)品氣內(nèi)的甲烷含量達90%以上。

下面對本發(fā)明的方法各步驟進一步的細致闡述：

地下氣化爐包括至少一個注入井、一個產(chǎn)品井和燃空區(qū)。其中注入井、產(chǎn)品井內(nèi)部安裝有完整性良好的完井設(shè)施和地下儀表設(shè)備，包括高溫井口設(shè)備、高溫水泥固定在地層內(nèi)的套管以及地下儀表監(jiān)控系統(tǒng)；氣化爐建設(shè)在經(jīng)過詳細選址流程論證滿足煤炭地下氣化工藝要求的現(xiàn)場，其中，套管將井與地下各含水層完全隔離，地下儀表監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測和控制井的操作以確保其完整性。燃空區(qū)沿著注入井內(nèi)襯管方向延伸至產(chǎn)品井。通過周邊預(yù)留隔離煤柱、煤頂板及其上覆巖層，煤底板及其下伏巖層形成一個相對密閉的空間。

當(dāng)?shù)叵聝x表監(jiān)控系統(tǒng)顯示地下氣化過程已達到設(shè)計位置，如注入井底部，標(biāo)志著氣化爐壽命即將結(jié)束。地下儀表監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)直接反饋給控制系統(tǒng)，自動停止注入氧化劑。

采用空分裝置的副產(chǎn)品，高壓氮氣，吹掃整個氧化劑注入設(shè)備，將殘留在氧化劑注入設(shè)備內(nèi)的氧化劑全部移除并吹掃入燃空區(qū)。以確保實施后續(xù)操作前已完全切斷所有氧化劑的來源，防止在后續(xù)氧化劑注入設(shè)備回撤過程中出現(xiàn)殘留氧化劑泄漏造成氣化爐復(fù)燃的問題。

通過連續(xù)油管卷軸和井口控制設(shè)備將氧化劑注入設(shè)備拉回并移出注入井?；爻愤^程中保持正常工藝的冷卻劑（水，蒸汽或二氧化碳）的注入，防止燃燒區(qū)的高溫回?zé)龘p壞氧化劑注入設(shè)備。

移出氧化劑注入設(shè)備后，繼續(xù)通過注入井注入冷卻劑（水，蒸汽或二氧化碳）或/和氮氣（空分裝置的副產(chǎn)品）對氣化爐靠近注入井位置的高溫燃燒區(qū)進行停車熄火。地下氣化工藝通常采用“回退法”，當(dāng)氣化爐壽命即將結(jié)束時，其高溫燃燒區(qū)位于靠近注入井的位置。通過注入井注入的冷卻劑或/和氮氣直接噴射至高溫燃燒區(qū)，可以在較短時間滅火并置換出燃空區(qū)內(nèi)殘留的氧化劑，防止燃空區(qū)復(fù)燃。

停車熄火時需保持產(chǎn)品井的正常操作工藝參數(shù)（如壓力、溫度和流量），防止由于熄火過程中產(chǎn)生大量過熱飽和蒸汽造成氣化爐壓力過高的問題。氣化爐壓力過高容易破壞煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層的相對密閉結(jié)構(gòu)，使得燃空區(qū)內(nèi)的產(chǎn)品氣沿著煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層的孔隙和裂紋向外擴散，最終造成污染物的擴散和遷徙。另外，當(dāng)氣化爐過度加壓時，飽和蒸汽分壓隨之增加，容易發(fā)生冷凝。這將導(dǎo)致產(chǎn)品井生產(chǎn)流量和相應(yīng)流速減少，液相和固相雜質(zhì)無法被夾帶到地表，最終導(dǎo)致產(chǎn)品井堵塞。

當(dāng)?shù)叵聝x表監(jiān)控系統(tǒng)顯示高溫燃燒區(qū)溫度降低到500℃以下，且產(chǎn)品井出口處產(chǎn)品氣組分中一氧化碳的含量低于0.1mol%時（其他組分如氫氣和二氧化碳也相應(yīng)降低），標(biāo)志著燃空區(qū)內(nèi)燃燒和氣化反應(yīng)停止，該階段整個過程需要約2-5天。

對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層充足的情況，停止注入冷卻劑或/和氮氣，并關(guān)閉注入井。對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層缺乏的情況，繼續(xù)通過注入井注入冷卻劑或/和氮氣。

通過產(chǎn)品井出口處的控制閥逐漸降低氣化爐操作壓力（每次0-0.5MPa）。在相應(yīng)產(chǎn)品井溫度下的飽和蒸汽分壓隨著氣化爐操作壓力的降低而同步降低，以確保所有的水處于氣相并獲得最大的蒸汽吹掃和抽提效率。當(dāng)降低氣化爐操作壓力后需確保產(chǎn)品井內(nèi)的氣流速率大于其最小夾帶速率，防止由于固體雜質(zhì)、液栓和煤焦油造成的產(chǎn)品井堵塞問題，確保將蒸汽吹掃和抽提后的污染物輸送至地表處理。

通過降低氣化爐操作壓力，使得含水層與燃空區(qū)之間形成一個壓力梯度且指向燃空區(qū)（操作壓力<靜水壓）。確保含水層內(nèi)的地下水沿著該壓力梯度涌入燃空區(qū)。該壓力梯度隨著氣化爐操作壓力的降低而增大，從而可增加涌入水流量并對可能附著在原位孔隙和裂紋內(nèi)的污染物進行沖洗和抽提。同時，緩慢漸進的降低氣化爐壓力可以保障煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層的相對密閉結(jié)構(gòu)，防止由于壓力梯度瞬時增大造成的煤層頂/底板結(jié)構(gòu)破壞、垮塌、突水以及污染物擴散等問題。

由于燃空區(qū)內(nèi)聚集的熱量以及逐漸降低的氣化爐壓力，使得涌入燃空區(qū)的水轉(zhuǎn)化為過熱飽和蒸汽。利用該過熱飽和蒸汽對燃空區(qū)進行吹掃和抽提，并將污染物通過高溫產(chǎn)品井輸送到地表處理。由于降低了氣化爐壓力，使得燃空區(qū)內(nèi)注入水和/或涌入水的飽和蒸氣壓降低，導(dǎo)致其沸點降低且始終處于氣相。在蒸汽吹掃和抽提過程中，可確保輕質(zhì)碳氫化合物以氣態(tài)的形式隨著蒸汽輸送到地表。同時，由于產(chǎn)品井控制的氣流速率大于最小夾帶速率，可保證在蒸汽吹掃和抽提過程中冷凝的重質(zhì)碳氫化合物也被氣流夾帶至地表。

由于氣化煤焦的多孔性，殘留在燃空區(qū)內(nèi)的煤焦可對燃空區(qū)形成一個天然的吸附屏障。通過逐漸降低氣化爐壓力，實際上相當(dāng)于實施了減壓脫附過程，將氣化爐正常生產(chǎn)過程中吸附的污染物從煤焦孔隙中脫除并通過飽和蒸汽夾帶至地表。同時，通過過熱飽和蒸汽可進一步活化脫附后的煤焦，提高其吸附性能，有助于吸附殘留的污染物，防止其擴散和遷徙。

當(dāng)?shù)叵聝x表監(jiān)控系統(tǒng)顯示地下高溫區(qū)溫度降低到350℃以下，標(biāo)志著地下煤層的熱解反應(yīng)停止，整個氣化爐停車完成，該階段整個過程需要約1-3天。采用快速降溫，將燃空區(qū)溫度降低至熱解反應(yīng)溫度以下，可有效地減少降溫過程中周邊預(yù)留煤柱發(fā)生熱解反應(yīng)而生成的污染物，提高蒸汽吹掃和抽提過程的效率。

當(dāng)目標(biāo)煤層的煤層氣（甲烷）含量較高時，在蒸汽吹掃和抽提過程中，可保持燃空區(qū)的操作壓力（低于靜水壓），采集燃空區(qū)周邊煤層內(nèi)（如預(yù)留煤柱）的煤層氣。由于整個燃空區(qū)內(nèi)較大的空腔體積以及低于靜水壓的壓力，使得周邊煤層內(nèi)的煤層氣隨著壓力梯度自動涌入燃空區(qū)，并通過產(chǎn)品井輸送至地面。通過連續(xù)重復(fù)氣化爐降壓過程，使得壓力梯度逐漸加大，煤層氣的涌入量逐漸增大，最終產(chǎn)品氣內(nèi)的甲烷含量可高達90%以上。

連續(xù)重復(fù)氣化爐降壓過程直至產(chǎn)品井溫度低于100℃，結(jié)束蒸汽吹掃和抽提過程，整個蒸汽吹掃和抽提過程歷時約2-6個月。期間需要定期對產(chǎn)品井出口的工藝水進行分析。結(jié)束蒸汽吹掃和抽提過程后，工藝水的各項指標(biāo)符合工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或達到地下水初始基線標(biāo)準(zhǔn)，可直接進行后續(xù)回填，封井及棄井處理。否則，需進行水浸出處理。

利用水泵（如螺桿抽油泵，有桿泵或深水泵等）對燃空區(qū)抽水，對燃空區(qū)進行水浸出處理，直至產(chǎn)品井出口的工藝水的各項指標(biāo)符合工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或達到地下水初始基線標(biāo)準(zhǔn)。通常情況，水浸出過程歷時約2-6個月。通過水泵抽出的工藝水經(jīng)下游污水處理后可循環(huán)注入至燃空區(qū)進行水浸出處理（對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層缺乏的情況），或可用于項目現(xiàn)場其他正常生產(chǎn)的氣化爐用水（對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層充足的情況）。通過水浸出處理，可有效將吸附/殘留于煤焦或灰渣內(nèi)的水溶性污染物脫除并輸送至地表處理，防止封井棄井后由于地下水浸泡導(dǎo)致污染物從煤焦或灰渣中析出或遷徙問題。

水浸出處理后，根據(jù)燃空區(qū)的地質(zhì)情況，可通過注入井對燃空區(qū)進行回填。例如利用周邊開采煤礦剩余的矸石、煤灰等固體廢物或下游分離出來的二氧化碳進行回填（碳收集及儲存，CCS），降低整個項目的固體廢物排放和碳排放?？梢酝ㄟ^將填充材料與經(jīng)處理的工藝水混合成漿料注入燃空區(qū)。

移除注入井和產(chǎn)品井內(nèi)的所有可回收地下設(shè)備，如地下監(jiān)測系統(tǒng)，內(nèi)襯管等。

通過注入井注入高壓空氣或氮氣直至燃空區(qū)壓力達到靜水壓。注入的高壓空氣或氮氣可在燃空區(qū)頂部形成一個高壓氣相隔離區(qū)，進一步防止封井棄井后可能出現(xiàn)的污染物遷徙問題。高壓空氣來源于現(xiàn)場已配備的空氣壓縮機，高壓氮氣來源于現(xiàn)場已配備的空分裝置，無需增加任何額外運營費用。

移除注入井和產(chǎn)品井的井口設(shè)備，并對其進行水泥封井及棄井處理。

項目運行周期內(nèi)，連續(xù)對項目現(xiàn)場所有監(jiān)測井內(nèi)的地下水質(zhì)量進行檢測和監(jiān)控，預(yù)防和及時處理任何可能出現(xiàn)的環(huán)境問題。

在附圖，數(shù)字編號相同的部件為同一部件。

本發(fā)明中一個實施方案，氣化爐停車滅火及飽和蒸汽吹掃和抽提過程如圖1所示。移出氧化劑注入設(shè)備后，通過注入井7注入冷卻劑（水、蒸汽或二氧化碳）或/和氮氣（空分裝置的副產(chǎn)品）11對氣化爐燃空區(qū)6的高溫燃燒區(qū)進行停車滅火。繼續(xù)通過注入井7注入冷卻劑或/和氮氣11，并通過產(chǎn)品井8出口處的控制閥逐漸降低氣化爐操作壓力（每次0-0.5MPa），即燃空區(qū)6的壓力。當(dāng)?shù)叵赂邷貐^(qū)溫度降低到350℃以下，標(biāo)志著地下煤層的熱解反應(yīng)停止。持續(xù)注入冷卻劑或/和氮氣11并降低產(chǎn)品井8出口處的壓力，實施飽和蒸汽吹掃和抽提過程。通過降低氣化爐操作壓力，使得含水層2與燃空區(qū)6之間形成一個壓力梯度且指向燃空區(qū)6。確保處于高壓的含水層2內(nèi)的地下水10沿著該壓力梯度涌入處于低壓的燃空區(qū)6。燃空區(qū)6內(nèi)聚集的熱量以及逐漸降低的氣化爐壓力，使得涌入燃空區(qū)的水轉(zhuǎn)化為過熱飽和蒸汽9。利用該過熱飽和蒸汽9對燃空區(qū)進行吹掃和抽提，并將污染物通過高溫產(chǎn)品井8輸送到地表處理。連續(xù)重復(fù)氣化爐降壓過程直至產(chǎn)品井溫度低于100℃，結(jié)束蒸汽吹掃和抽提過程。結(jié)束蒸汽吹掃和抽提過程后，工藝水的各項指標(biāo)符合工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或達到地下水初始基線標(biāo)準(zhǔn)，可直接進行后續(xù)回填，封井及棄井處理。

本發(fā)明另一個實施方案，如圖2所示。針對于煤層頂/底板或/和上覆/下伏巖層內(nèi)含水層充足的情況，其處理方法與圖1所示類似。不同之處在于，當(dāng)移除氧化劑注入設(shè)備以及停止燃空區(qū)6內(nèi)的燃燒和氣化反應(yīng)后，停止注入冷卻劑或/和氮氣11，并關(guān)閉注入井7。直接通過可控漸進的降低氣化爐操作壓力，使得含水層2內(nèi)的地下水10涌入燃空區(qū)6進行飽和蒸汽吹掃和抽提過程。

本發(fā)明另一個實施方案，如圖3所示。當(dāng)結(jié)束蒸汽吹掃和抽提過程后，工藝水的各項指標(biāo)未達到工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或地下水初始基線標(biāo)準(zhǔn)，需要利用水泵14對燃空區(qū)6抽水，對燃空區(qū)6進行水浸出處理。通過水泵14抽出的工藝水13經(jīng)下游污水處理后，可作為循環(huán)注入水12注入至燃空區(qū)6進行水浸出處理。當(dāng)產(chǎn)品井8出口的工藝水13的各項指標(biāo)符合工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或達到地下水初始基線標(biāo)準(zhǔn)后停止水浸出處理并實施續(xù)回填，封井及棄井處理。

本發(fā)明另一個實施方案，如圖4所示。水浸出處理后，可通過注入井7注入矸石、煤灰等固體廢物對燃空區(qū)進行回填。添加的回填材料在燃空區(qū)6內(nèi)的煤灰和煤焦層18上方形成填充層16。移除注入井7和產(chǎn)品井8內(nèi)的所有可回收地下設(shè)備。通過注入井7注入高壓空氣或氮氣直至燃空區(qū)6的壓力達到靜水壓。注入的高壓空氣或氮氣可在燃空區(qū)6頂部形成一個高壓氣相隔離區(qū)15，進一步防止封井棄井后可能出現(xiàn)的污染物遷徙問題。移除注入井7和產(chǎn)品井8的井口設(shè)備，并對其進行水泥17封井及棄井處理。

綜上所述，本發(fā)明的地下氣化爐爐停車和后續(xù)處理方法有以下優(yōu)點：1.采用少量空分副產(chǎn)品氮氣對整個系統(tǒng)進行吹掃，防止停車階段氧化劑的泄漏造成復(fù)燃以及回?zé)斐稍O(shè)備損毀問題；2.注入少量冷卻劑或空分副產(chǎn)品氮氣對氣化爐燃燒區(qū)進行定點快速滅火，無需大量氣體連續(xù)循環(huán)注入，有效地降低了運營成本；3.綜合考慮了煤層頂/底板和上覆/下伏巖層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和條件，在不破壞煤層頂/底板和上覆/下伏巖層的基礎(chǔ)上利用涌入水降低氣化爐溫度，避免了停車階段的各種地質(zhì)災(zāi)害和二次污染問題；4.快速將氣化爐溫度降低至350℃以下，減少熱解過程生成的污染物；5.利用氣化爐內(nèi)部大量集聚的熱量進行飽和蒸汽吹掃和抽提，在不增加外部能耗的情況下對氣化爐燃空區(qū)進行有效地清理；6.采用水浸出處理工藝（處理后的工藝水）對燃空區(qū)進行多次清理，確保實施全面有效地清理過程，防止環(huán)境污染問題；7.燃空區(qū)清理的工藝水地面處理后可循環(huán)利用，無需增加整個工藝的耗水量；8.采用固體廢物回填，注氣保護層，碳捕獲和存儲，長期監(jiān)控和預(yù)警等多重手段，避免和防止地面沉降、污染物遷徙等環(huán)境問題。

以上所述提及的“一個實施方案”包括在實施方案中描述的相關(guān)特性、結(jié)構(gòu)、特征都與本發(fā)明的其中至少一個實施方案相關(guān)。因此，以上所述多次提及“一個實施方案中”的地方并非都特指同一個實施方案。此外，在實施方案中描述的相關(guān)特性、結(jié)構(gòu)、特征可以以任何合適的方式一個或多個組合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案而已，并不用于限制本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明可以有各種變化和更改。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。