（一）单进单出钢球磨煤机

磨煤机部件为一个直径2～4m，长3～10m的圆筒，筒内装有大量直径为25～60mm的钢球。筒体内壁衬里为波浪形锰钢护甲。筒身两端是架在大轴承上的空心圆轴，一端是原煤和热空气的进口，另一端是煤粉空气混合物的出口，如图41所示。

筒身经电动机、减速装置传动以低速旋转，在离心力和摩擦力的作用下，护甲将钢球及煤提升至一定高度，然后借重力自由下落。煤主要被下落的钢球击碎，同时还受到钢球之间，钢球与护甲之间的挤压、研磨作用。原煤与热空气从一端进入磨煤机，磨好的煤粉被气流从另一端带出。热空气不仅起干燥原煤作用，而且又是输送煤粉的介质。干燥剂气流速度越大，带出煤粉量越多，磨煤机出力越大，煤粉也越粗。

筒内钢球被磨损时，可通过专门的装球装置，在不停机的情况下补充钢球，以保证磨煤出力和煤粉细度稳定。

1.影响钢球磨煤机工作的主要因素

（1）临界转速nc与工作转速n。

磨球机的转速对煤粉磨制过程影响很大。不同转速时，筒内钢球和煤的运动情况如图42所示。

图41　球磨机的剖面

（a）纵剖面；（b）横剖面
1—波浪形护甲；2—绝热石棉垫层；3—筒身；4—隔声毛毡层；5—钢板外壳；6—压紧用楔形块；7—螺栓；8—封头；9—空心轴颈；10—短管

图42　筒体转速对钢球和煤运动状况的影响

（a）n≪nc；（b）n＜nc；（c）n≥nc

若筒体转速太低，钢球随筒体转动而上升形成一个斜面，当斜面的倾斜角等于或大于钢球的自然倾角时，钢球就沿斜面滑落下来，撞击作用很小。同时煤粉压在钢球下面，很难被气流带走，以致磨得很细，降低了磨煤出力。当转速过高时，在离心力作用下，钢球贴在筒壁上随筒体一起旋转而不再脱离，则球的撞击作用完全消失。发生这种情况的最低转速称为临界转速。显然，临界状态下钢球所受的离心力与其重力相等，即

式中　Gq——钢球的重力，N；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

R——筒体内半径，m；

nc——筒体的临界转速，r/min。

由此可得

式中　D——筒体的内径，m。

很明显，筒体的工作转速n应小于临界转速，因为筒体达到临界转速时是不能磨煤的。既然筒体的转速太低或太高磨煤效果都不好，那么就应该有一个筒体的最佳转速njj，n是根据钢球跌落高度最大所确定的，此时钢球的撞击作用最强，磨煤效果最好。国产球磨机的工作转速n接近最佳转速nzj，并与临界转速有以下关系：

（2）钢球充满系数。

钢球磨煤机内所装的球量通常用钢球容积占筒体容积的百分比来表示，称为钢球充满系数，用下式计算：

式中　G——钢球装载量，t；

V——球磨机筒体容积，m3；(www.daowen.com)

ρgq——钢球的堆积密度，一般取为4.9t/m3。

筒体内不同层的钢球，其磨粉能力是不相同的。紧贴筒壁的最外层钢球磨粉能力最大。内外层钢球数量的比值与钢球充满系数ψ有关。随着ψ值增大，内层钢球数量增多。因此，从整体上来讲，磨煤出力并不随ψ成正比增加，而仅与ψ0.6成正比。然而对功率消耗起决定作用的仍然是钢球质量，所以总体上来讲，功率消耗与钢球装载量近似为直线关系。

试验研究表明，当护甲结构和尺寸不变时，每一个筒体转速下有一个最佳钢球充满系数。这里所说的“最佳”是指磨煤电耗最小的工况。为了保证磨煤机最经济地工作，应该以最佳钢球充满系数运行。

（3）钢球直径。

钢球直径应按磨煤电耗与磨煤金属磨耗总费用最小的原则确定。当充球系数一定时，减小钢球直径，则撞击次数与作用面积就增大，磨煤出力提高，但钢球的磨损加剧。而且随钢球直径减小，钢球的撞击力减弱，不宜磨制硬煤及大块煤。因此，一般采用的钢球直径为30～40mm，当磨制硬煤或大块煤时，则选用直径为50～60mm的钢球。若根据煤种及磨煤机工作条件，将直径40mm、50mm、60mm的钢球按比例搭配使用，则会有较好的磨煤效果。

（4）护甲。

运行中很明显的现象是，当更换新的护甲后，磨煤出力显著增加，电耗下降。随着护甲的磨损，磨煤出力逐渐降低。这说明护甲形状对磨煤机的工作有很大影响。在钢球磨煤机的圆筒内，钢球的旋转速度永远小于筒体本身的旋转速度，两者的差值决定于钢球和护甲间的摩擦系数。摩擦系数愈小，筒体和钢球的速度差愈大，意味着钢球与护甲间有较大的相对滑动，于是将有较多的能量消耗在钢球与护甲的摩擦上，而未能用来提升钢球；如果护甲的摩擦系数高，就是说可以在较小的能量消耗下达到钢球的最佳工作状态。因此，决定钢球最佳工作条件的因素除了筒体转速外，护甲的结构也相当重要。常用的两种护甲如图43所示。

（5）通风量。

磨煤机内磨好的煤粉，需要一定的通风量将其带出。由于煤沿筒体长度分布不均，当通风量太小时，筒体通风速度较低，仅能带出少量细粉，部分合格煤粉仍留在筒内被反复磨制，致使磨煤出力降低。适当增大通风量可改善煤沿筒体长度的分布情况，提高磨煤出力，降低磨煤单位电耗。但是，当磨煤通风量过大时，部分不合格的粗粉也被带出，经粗粉分离器分离后，又返回磨煤机再磨，造成无益的循环，以致通风单位电耗及制粉单位电耗增加。在钢球装载量一定时，制粉单位电耗最小值所对应的磨煤机通风量，称为最佳磨煤通风量。

（6）筒内载煤量。

图43　球磨机护甲形状

（a）波浪形；（b）阶梯形
1—护甲；2—筒体；3—石棉垫

球磨机筒体内的载煤量直接影响磨煤出力。当存煤量较少时，钢球下落的动能只有一部分用于磨煤，另一部分消耗于钢球的空撞磨损；随着载煤量的增加，钢球用于磨煤的能量增大，磨煤出力增大。但如果载煤量过大，由于钢球下落高度减少，钢球间煤层加厚，使部分能量消耗于煤层变形，钢球磨煤能量减小，磨煤出力反而降低，严重时将造成圆筒入口堵塞，磨煤机无法工作。磨煤出力与载煤量的对应关系可以通过试验来确定。对应最大磨煤出力的载煤量称为最佳载煤量。运行时的载煤量可以通过磨煤机进出口压差和磨煤机电流进行控制。

2.钢球磨煤机的主要特点

适应煤种广，能磨任何煤，尤其适合磨制其他形式磨煤机不宜磨制的煤种，如硬度大、磨损性强的煤及无烟煤、贫煤、高灰分或高水分的劣质煤等，而且对煤中混入的铁块、木屑和硬石块都不敏感；能在运行中补充钢球，延长检修周期。钢球磨煤机结构简单，故障少，运行安全可靠。对运行和维修的技术水平要求较其他磨煤机低。其主要缺点是：设备庞大笨重，金属耗量大，初投资及运行电耗、金属磨损都较高，运行噪声大，磨制的煤粉也不够均匀，在低负荷下运行不经济。

（二）双进双出钢球磨煤机

双进双出钢球磨煤机的结构与单进单出钢球磨煤机相类似，为一装有锰钢护甲的圆筒，钢球在筒内磨制煤粉的原理和过程也与单进单出钢球磨煤机相似。不同的是两端空心轴既是热风和原煤的进口，又是气粉混合物的出口。从两端进入的干燥介质气流在球磨机筒体中间部件对冲后反向流动，携带煤粉从两空心轴中流出，进入煤粉分离器，形成两个相互对称又彼此独立的磨煤回路，其原理性结构如图44所示。连接筒体的中空轴架在轴承上，中空轴内有一中心管，中心管外是螺旋输送装置，用保护链条弹性固定。煤从给煤机出口落入中空轴，由旋转的螺旋输送装置将煤送入磨煤机，由钢球进行磨制。热一次风通过中空轴的中心管进入筒体，进入筒体的热空气既是煤粉干燥剂，又是煤粉输送剂。在热一次风完成对煤的干燥后，按与原煤进入磨煤机的相反方向，通过中心管与中空轴之间的环行通道，将煤粉带出磨煤机。煤粉空气混合物与混料箱来的旁路风混合，一起进入上部的煤粉分离器，分离出来的粗煤粉经回粉管回落到中空轴入口，与原煤混合，重新进入磨煤机研磨。从分离器出来的气粉混合物作为一次风送到燃烧器或进入细粉分离器进行气粉分离。

图44　双进双出磨煤机工作流程示意图

1—筒体；2—煤粉分离器；3—出粉管道；4—电子称重式给煤机；5—原煤斗；6—混料箱；7—旁路风管；8—一次风总管；9—螺旋输送器；10—中空轴轴承；11—回粉管

和普通球磨机相比，双进双出球磨机的主要优点是：可靠性高，可用率高；维护方便，维护费用低；能长期保持恒定的容量和要求的煤粉细度；能磨制哈式可磨性系数小于50的煤种或高灰分（＞40%）的煤种；储粉能力强，有较大的煤粉储备能力，大约相当于磨煤机运行10～15min的出煤量；在较宽的负荷范围内有快速反应能力，其负荷变化率每分钟可以超过20%；低负荷时，由于一次风量减小，相应地风速也减小，带走的只能是更细的煤粉，这有利于燃用低挥发分煤时的稳燃。

总之，双进双出球磨机较之一般球磨机有许多无法比拟的特点，在某些情况下比中、高速磨煤机适应性更好，因此它在大容量机组的煤粉制备系统中得到了越来越多的应用。