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一、設備功能與應用場景

核心功能

• 井口結冰：避免提升容器（罐籠、箕斗）與井口裝置（如罐道、阻車器）凍結，防止提升系統故障。
• 井筒結霜：防止井壁結冰脫落砸傷設備或人員，同時避免結冰影響通風系統效率。
• 設備凍損：保護井口機械、電氣設備（如提升機、信號裝置）在低溫環境下正常運行。

典型應用場景

• 立井井口：用于罐籠進出口、箕斗裝卸載口的防凍保暖。
• 斜井井口：防止軌道、礦車結冰，保障運輸安全。
• 風井井口：維持通風系統溫度，避免風筒結冰堵塞。

二、工作原理與分類

工作原理

主要類型及特點

三、結構組成與核心部件

典型系統組成

1. 熱源裝置
   • 燃煤 / 燃油 / 燃氣熱風爐、電加熱器、蒸汽換熱器、熱泵主機。
   • 防爆設計：燃氣 / 燃油設備需配備防爆燃燒器，電加熱元件需符合礦用防爆標準（如 Ex d I Mb）。
2. 空氣處理系統
   • 風機：離心風機或軸流風機，風壓根據井口尺寸和風速要求設計（通常風壓 500-2000Pa）。
   • 風道：鍍鋅鋼板或不銹鋼管道，內襯保溫材料（如巖棉）減少熱量損失。
   • 風口：百葉式或條縫式風口，安裝于井口上方或兩側，形成均勻熱風幕。
3. 控制系統
   • 溫度傳感器：布置于井口、井筒內，實時監測環境溫度（精度 ±1℃）。
   • PLC 控制柜：根據溫度自動啟停熱源和風機，調節熱風流量，支持遠程監控。
   • 安全聯鎖：與提升系統、通風系統聯動，異常時自動停機并報警。
4. 輔助裝置
   • 除塵過濾器：防止空氣中粉塵進入設備，延長使用壽命。
   • 余熱回收器：燃煤 / 燃油設備可回收尾氣熱量，預熱新風，熱效率提升 10%-15%。

四、設備特點與技術優勢

核心優勢

1. 防爆安全
   • 電氣部件均采用礦用防爆型，如防爆電機、防爆控制箱，滿足《煤礦安全規程》要求。
   • 燃氣設備配備火焰監測器和燃氣泄漏報警器，防止爆炸風險。
2. 高效節能
   • 熱泵式設備能耗僅為電加熱的 1/3-1/4，年運行成本降低 50% 以上。
   • 燃煤設備通過煙氣余熱回收，熱效率從 60% 提升至 75% 以上。
3. 智能控溫
   • 可設定溫度閾值（如 5℃自動啟動，10℃自動停機），避免能源浪費。
   • 部分系統支持與礦井自動化平臺聯網，實現集中監控。

注意事項

• 防凍保護：設備停運時需排空管道內積水，防止凍裂。
• 通風配合：熱風輸送需與礦井通風系統協調，避免影響井下風壓平衡。

五、選型與設計要點

1. 關鍵參數計算
   • 熱負荷計算：根據井口尺寸、室外最低溫度、井筒漏風量，確定所需熱功率（公式：Q = K×A×ΔT×α，其中 K 為傳熱系數，A 為散熱面積，ΔT 為溫差，α 為安全系數）。
   • 風速要求：熱風幕風速通常為 2-3m/s，確保形成有效隔離層。
2. 選型依據
   • 礦井規模：大型礦井（年產量≥100 萬噸）優先選燃煤或燃氣設備，處理量大；小型礦井可選電加熱或熱泵。
   • 環保要求：京津冀、長三角等地區需選用電加熱、燃氣或熱泵設備，滿足超低排放標準。
   • 瓦斯等級：高瓦斯礦井必須選用防爆型電加熱或蒸汽設備，禁止使用燃煤 / 燃油設備。
3. 安裝設計
   • 風口安裝高度應高于井口邊緣 1-2m，避免熱風直接吹向提升容器。
   • 風道坡度≥3‰，防止冷凝水積聚，底部設置排水閥。

六、安全規范與維護

1. 安全標準
   • 設備需通過《礦用產品安全標志》（MA 認證），電氣部件符合 GB 3836 系列防爆標準。
   • 燃煤設備需配套脫硫除塵裝置，尾氣排放符合《煤炭工業污染物排放標準》。
2. 日常維護
   • 每周檢查風機軸承潤滑情況，每月清理過濾器粉塵。
   • 每年對熱風爐進行耐壓測試（蒸汽設備）或燃燒系統檢修（燃油 / 燃氣設備）。

七、典型案例

• 案例 1：北方某立井煤礦
  井口直徑 6m，冬季最低溫度 - 25℃，選用 2 臺 100 萬大卡燃氣熱風爐 + 離心風機，搭配 PLC 溫控系統，井口溫度維持在 8-12℃，年耗氣量約 120 萬 m³，較原電加熱方案節能 60%。
• 案例 2：高瓦斯礦井斜井
  采用電加熱熱風幕（功率 200kW），防爆等級 Ex d I Mb，配合紅外溫度傳感器，自動啟停控制，確保斜井軌道無結冰，滿足瓦斯礦井安全要求。