礦用井口熱風爐是針對煤礦井口防凍需求設計的專用熱力設備，其結構與工作原理緊密圍繞礦井安全、高效換熱及防爆要求展開，以下從核心組成與熱力邏輯兩方面詳細解析：
- 防爆燃燒器
- 設計標準：采用隔爆型結構（防爆等級 Ex d I Mb），適配井下瓦斯環境，避免電火花引發爆炸。
- 燃料類型：支持天然氣、煤層氣（瓦斯）或柴油，配備防爆點火裝置，燃燒效率≥95%。
- 燃燒室
- 材質與結構：內壁使用耐火磚或耐高溫鑄鐵，外敷陶瓷纖維保溫層（導熱系數＜0.1W/(m?K)），減少熱量損失；容積根據熱負荷計算，典型尺寸為 φ1.2m×3m。
- 翅片管式換熱器（主流配置）
- 材質：管外采用耐腐蝕不銹鋼（316L），管內為耐高溫碳鋼（15CrMo），翅片間距 5-8mm，擴大換熱面積。
- 換熱邏輯：燃燒產生的高溫煙氣（600-800℃）在管內流動，冷空氣由風機送入管外翅片間，通過對流換熱生成熱風（出口溫度 40-80℃）。
- 蓄熱式換熱器（高端型號）
- 利用蓄熱陶瓷球儲存熱量，交替進行煙氣加熱與空氣換熱，熱效率可達 85% 以上（普通型約 75%）。
- 防爆風機
- 采用隔爆型軸流風機（功率 15-55kW），風量風壓根據井口尺寸設計（如 6m 直徑井口風速需≥2m/s），風壓補償管道阻力（每 10m 損失約 50Pa）。
- 風路管道
- 材質為鍍鋅鋼板（厚度≥3mm），外敷 50mm 巖棉保溫層，井口處安裝環形送風管，均勻分布出風口（直徑 50-80mm）。
- PLC 控制柜
- 核心元件防爆（Ex ib I Mb），集成溫度閉環控制（Pt100 傳感器，控溫精度 ±3℃）和連鎖保護（超溫 90℃切斷燃料）。
- 遠程監控
- 接入礦井安全監控系統，實時監測溫度、風量、燃氣濃度，異常時遠程報警。
- 瓦斯檢測裝置
- 催化燃燒式傳感器（檢測范圍 0-4% CH?），濃度＞0.5% 時停機并報警。
- 防爆泄壓裝置
- 燃燒室與換熱器設防爆片（爆破壓力 0.1MPa），煙道安裝阻火器防止回火。
礦用井口熱風爐通過 “燃料燃燒→熱量傳遞→熱風輸送” 的閉環流程實現防凍功能，具體如下：
- 燃燒階段：燃氣 / 煤層氣在防爆燃燒器中與空氣混合燃燒，生成 600-800℃的高溫煙氣。
- 換熱階段：高溫煙氣通過翅片管換熱器，將熱量傳遞給管外冷空氣（由防爆風機送入），煙氣溫度降至 150-200℃排出，空氣被加熱至 40-80℃。
- 送風階段：熱風經管道輸送至井口環形風口，均勻覆蓋井口截面，防止結冰（風速≥2m/s 時可有效驅散冷空氣）。
- 熱負荷計算：
井口需熱量公式：
Q = K×A×(t?-t?)
- K 為傳熱系數（取 10-15W/(㎡?℃)），A 為井口截面積（㎡），t?-t?為溫升（℃）。
例：直徑 6m 井口（面積 28.3㎡）從 - 20℃加熱至 10℃，需熱量 Q=15×28.3×30≈12.7kW，實際配置熱功率≥15kW（考慮 15% 熱損失）。
- 換熱效率：
煙氣與空氣溫差≥300℃時，換熱效率達 70%-75%，通過控制煙氣出口溫度（150-200℃）優化熱損失。
| 特性 |
設計目的 |
| 全系統防爆設計 |
適應礦井瓦斯環境，防止燃燒系統引發爆炸（如防爆燃燒器、Ex 級電器元件）。 |
| 高效換熱結構 |
翅片管與蓄熱設計提升換熱面積，熱效率較普通熱風爐高 10%-15%，降低燃料消耗。 |
| 智能溫控連鎖 |
通過 PLC 實時調節燃燒量與送風量，確保井口溫度穩定（±3℃），避免能源浪費或結冰風險。 |
| 環形送風設計 |
均勻覆蓋井口截面，風速與溫度分布更均衡，防凍效果優于傳統單點送風。 |
礦用井口熱風爐通過 “防爆安全為前提、高效換熱為核心、智能控制為保障” 的結構與原理設計，成為寒冷地區礦井冬季安全生產的關鍵設備，其技術參數與功能嚴格符合《煤礦安全規程》要求，需搭配 MA 認證與定期維護以確保長期可靠運行。
