球磨机工作原理

球磨机工作原理

钢球磨煤机（简称球磨机）是一种低速磨煤机，其转速

一般为15～25r/min，我厂磨煤机的额定转速为17r/min。它利用低速旋转的滚筒，带动筒内的钢球运动，通过钢

球对原煤的撞击、挤压和研磨实现煤块的破碎和磨制。

筒内壳体和端盖内装有耐磨衬板，衬板可以将钢球带起来。磨煤机采用的钢球尺寸分别为直径30、40、50mm的三种钢球，按照1∶1∶1的数量比例装球。大功率的电

动机经减速机带动滚筒运动，筒内的钢球被内表面凹凸

不平的衬板带到一定的高度后落下，通过钢球对煤块的

撞击及钢球之间、钢球与护甲之间的研压，把煤磨碎。

原煤从两端的中空轴内部螺旋输送器的下部空间进入磨

煤机，热一次风从中空轴中间的空心圆管进入磨煤机。

煤粉中空轴内部螺旋输送器的上部空间被一次风携带走，热风的风量决定了被带走的煤粉的粗细。被热风带走的

煤粉进入双锥体形式的分离器。细度合格的煤粉经分离

器出口的煤风管去燃烧器，细度不合格的煤粉经回粉管

回到磨煤机筒体内重新磨制。

影响钢球磨煤机工作的因素很多，主要有以下几方面：1）钢球磨煤机的工作转速和临界转速

球磨机的筒体的转速发生变化时其中的钢球和煤的运动

特性也发生相应的变化，如图3-6-1所示：

当筒体的转速很低时，随着筒体的转动钢球被带到一定的

高度，在筒内形成向筒体下部倾斜的状态，当这堆钢球的倾角等于或大于钢球的自然倾角时球就沿斜面滑落下来如图3-6-1（a）所示，这时磨煤的作用是微不足道的，而且很难把磨好的煤粉从钢球堆中分离出来，煤将被重复研磨。

a、转速过低

b、转速适当

c、转速过高

当筒体的转速超过一定值后，作用在钢球上的离心力很大，以致使钢球和煤附着于筒壁与其一起运动，如图3-6-1（c）所示。产生这种状态的最低转速称为临界转速lj n，这时煤不再是被打碎而是被研碎，但其磨煤作用仍然很

少。计算可得：

min/3.42rDn lj? 3－16 其中D为筒体有效直径

当筒体转速处于上述两种情况之间时，钢球被筒体带到

一定高度后沿抛物线轨迹落下，产生强烈的撞击磨煤作用。磨图3-6-1 转速对钢球在筒内运动的影响（a）（b）（c）

煤作用最强的转速称为最佳转速n。我国的研究经验表明了n与lj n之间的换算关系为n≈（0.75～0.78）lj n

如图3-6-2所示，钢球下落形成的抛物线顶点所在的半径与筒体垂直半径的夹角为55度。此时在磨煤机筒体的断面上形成了三个研磨原理不同的工作区：摩擦研磨、压

力研磨和冲击磨碎，从而形成了磨碎原煤的最佳工作状态。

2）护甲

运行中很明显的现象是，当更换护甲后，磨煤机的出力

显著增加，电耗下降。随着护甲的磨损，磨煤机的出力

显著下降。这说明护甲的形状对磨煤机的工作影响很大。在钢球磨煤机的筒体内，钢球的旋转速度永远小于筒体

的旋转速度，两者之差决定于钢球和护甲之间的摩擦系数。摩擦系数越小，筒体和钢球的速度差越大，意味着

护甲和钢球之间有较大的相对滑动，于是将有较多的能

量消耗于钢球和护甲之间的摩擦上，而未能用来提升钢

球；如果护甲的摩擦系数高，就可以在相对比较低的筒

体转速下造成钢球的最佳工作条件，也就是说，可以在

较小的能量消耗下达到最佳的工作条件，因此决定钢球

磨煤机最佳工作条件的因素除了筒体的转速外，护甲的

结构和形状及磨损程度也很重要。

Ⅰ、摩擦研磨Ⅱ、压力研磨Ⅲ、冲击磨碎

3）钢球工况

钢球工况是指钢球的数量、尺寸及磨损情况。

载球量：表征磨煤机载球量通常引入载球系数（φ）的概念，所谓的载球系数是用磨煤机内钢球的总体积占磨煤

机有效体积的百分比来表示的。

我国的标准是将钢球在筒体内的装载面低于磨煤机进出

料口下边缘50mm时的装球量定义为磨煤机的最大装球量。相同的出力和运行条件下磨煤电耗最小的工况所对应的

装球量称为磨煤机的最佳装球量，要计算磨煤机的最佳装球量先应引入最佳装球系数（zjφ）。试验表明：最佳装球系数（zjφ）的计算公式如下：

3－17 75.1)//(12.0ljzj nn?φ

其中的n表示磨煤机筒体的工作转速（最佳转速）lj n

表示Ⅰ

ⅡⅢ

图3-6-2 磨煤机最佳转速工作原理

磨煤机筒体的临界转速。

可以得出双式钢球磨煤机的最佳装球量的计算公式为：

3－18 zjgqzj VGφ??

其中的zj G为磨煤机的最佳装球量、gq?为钢球的堆积密度，一般取4.9t/m3；V为磨煤机的筒体有效容积。河曲二期的磨煤机的最佳装球量为58吨、最大装球量为65吨。钢球的尺寸：磨煤机所装的钢球的尺寸以及不同尺寸钢球数量上的配比，对磨煤机的出力、电耗和钢球的磨损都有一定的影响。当钢球直径在20～60mm内时，钢球的单位磨耗量（g/kg）与钢球的直径成反比。对于同一台磨煤机而言，磨煤机的出力与钢球直径的平方根成反比，即钢球的直径越大，磨煤机的出力越小：

3 1221ddBB mm?

－19

其中1m B为钢球直径为1d时的磨煤机出力ht/；2m B为钢球直径为2d时的磨煤机出力ht/。

在选择钢球直径时，还应该考虑磨煤机筒体的直径。当

筒体的直径小时，由于钢球下落的高度减小，显然钢球

的直径应该大些。随着磨煤机的工作，筒体内逐渐积累

了一定数量的被磨损和被碾碎的小钢球。有时煤中还混

有一些小的金属件。所有这些几乎都没有磨煤效应，但

在筒体内为了提升它

们却耗费了一定的功率。随着筒内的这样的碎块增多，

磨煤机的出力将要下降，制粉电流随之增大。为了克服

这一点，必须定期把钢球倒出、称重、筛分，适时补充

新的钢球。

钢球的磨损：钢球的单位磨损量决定于钢球金属的质量、钢球的尺寸、磨煤机的规格、筒体的转速、磨制的煤种

以及运行工况等多种因素。在钢球直径mmd6020～?内，钢球单位磨损量的大小与钢球的直径成反比，而且磨损还随

着煤的硬度和磨损性的增高、黄铁矿数量的增多而加剧。在磨煤的非正常工况下，钢球的磨损会显著增大。如磨

煤机少煤或无煤的状态运行时，钢球不是落在煤上，而

是落在裸露的钢球或护甲上，此时磨损会急剧增加。运

行中应避免此种情况的发生。