一、设备功能与应用场景

核心功能

• 井口结冰：避免提升容器（罐笼、箕斗）与井口装置（如罐道、阻车器）冻结，防止提升系统故障。
• 井筒结霜：防止井壁结冰脱落砸伤设备或人员，同时避免结冰影响通风系统效率。
• 设备冻损：保护井口机械、电气设备（如提升机、信号装置）在低温环境下正常运行。

典型应用场景

• 立井井口：用于罐笼进出口、箕斗装卸载口的防冻保暖。
• 斜井井口：防止轨道、矿车结冰，保障运输安全。
• 风井井口：维持通风系统温度，避免风筒结冰堵塞。

二、工作原理与分类

工作原理

主要类型及特点

三、结构组成与核心部件

典型系统组成

1. 热源装置
   • 燃煤 / 燃油 / 燃气热风炉、电加热器、蒸汽换热器、热泵主机。
   • 防爆设计：燃气 / 燃油设备需配备防爆燃烧器，电加热元件需符合矿用防爆标准（如 Ex d I Mb）。
2. 空气处理系统
   • 风机：离心风机或轴流风机，风压根据井口尺寸和风速要求设计（通常风压 500-2000Pa）。
   • 风道：镀锌钢板或不锈钢管道，内衬保温材料（如岩棉）减少热量损失。
   • 风口：百叶式或条缝式风口，安装于井口上方或两侧，形成均匀热风幕。
3. 控制系统
   • 温度传感器：布置于井口、井筒内，实时监测环境温度（精度 ±1℃）。
   • PLC 控制柜：根据温度自动启停热源和风机，调节热风流量，支持远程监控。
   • 安全联锁：与提升系统、通风系统联动，异常时自动停机并报警。
4. 辅助装置
   • 除尘过滤器：防止空气中粉尘进入设备，延长使用寿命。
   • 余热回收器：燃煤 / 燃油设备可回收尾气热量，预热新风，热效率提升 10%-15%。

四、设备特点与技术优势

核心优势

1. 防爆安全
   • 电气部件均采用矿用防爆型，如防爆电机、防爆控制箱，满足《煤矿安全规程》要求。
   • 燃气设备配备火焰监测器和燃气泄漏报警器，防止爆炸风险。
2. 高效节能
   • 热泵式设备能耗仅为电加热的 1/3-1/4，年运行成本降低 50% 以上。
   • 燃煤设备通过烟气余热回收，热效率从 60% 提升至 75% 以上。
3. 智能控温
   • 可设定温度阈值（如 5℃自动启动，10℃自动停机），避免能源浪费。
   • 部分系统支持与矿井自动化平台联网，实现集中监控。

注意事项

• 防冻保护：设备停运时需排空管道内积水，防止冻裂。
• 通风配合：热风输送需与矿井通风系统协调，避免影响井下风压平衡。

五、选型与设计要点

1. 关键参数计算
   • 热负荷计算：根据井口尺寸、室外最低温度、井筒漏风量，确定所需热功率（公式：Q = K×A×ΔT×α，其中 K 为传热系数，A 为散热面积，ΔT 为温差，α 为安全系数）。
   • 风速要求：热风幕风速通常为 2-3m/s，确保形成有效隔离层。
2. 选型依据
   • 矿井规模：大型矿井（年产量≥100 万吨）优先选燃煤或燃气设备，处理量大；小型矿井可选电加热或热泵。
   • 环保要求：京津冀、长三角等地区需选用电加热、燃气或热泵设备，满足超低排放标准。
   • 瓦斯等级：高瓦斯矿井必须选用防爆型电加热或蒸汽设备，禁止使用燃煤 / 燃油设备。
3. 安装设计
   • 风口安装高度应高于井口边缘 1-2m，避免热风直接吹向提升容器。
   • 风道坡度≥3‰，防止冷凝水积聚，底部设置排水阀。

六、安全规范与维护

1. 安全标准
   • 设备需通过《矿用产品安全标志》（MA 认证），电气部件符合 GB 3836 系列防爆标准。
   • 燃煤设备需配套脱硫除尘装置，尾气排放符合《煤炭工业污染物排放标准》。
2. 日常维护
   • 每周检查风机轴承润滑情况，每月清理过滤器粉尘。
   • 每年对热风炉进行耐压测试（蒸汽设备）或燃烧系统检修（燃油 / 燃气设备）。

七、典型案例

• 案例 1：北方某立井煤矿
  井口直径 6m，冬季最低温度 - 25℃，选用 2 台 100 万大卡燃气热风炉 + 离心风机，搭配 PLC 温控系统，井口温度维持在 8-12℃，年耗气量约 120 万 m³，较原电加热方案节能 60%。
• 案例 2：高瓦斯矿井斜井
  采用电加热热风幕（功率 200kW），防爆等级 Ex d I Mb，配合红外温度传感器，自动启停控制，确保斜井轨道无结冰，满足瓦斯矿井安全要求。