Study of the process of coal transfer by means of auger effector within the aggregate of boiling bed

Abstract

Purpose. The development and analysis of operation of a boiling bed aggregate with auger effector to feed and transfer coal inside a working chamber in the process of its thermal destruction. Methods. Method of graph theory has been applied to develop dynamic operation schedule of a mechanism to feed coal into a reactor of boiling bed. Mathcad system has been used to study mathematical model of operation of aggregate with a reactor of boiling bed. The results of the solution of a system of normal differential equations have been implemented by means of Runge-Kutta method with the preset adaptive pitch. Findings. A system of differential equations describing operations of mechanism to feed loose medium in a reactor and behaviour of a drive components with the application of Мdv moment to engine rotor and application of Мс resistance moment to a auger mechanism has been developed. Results of the auger drive modeling has shown that the engine acceleration and output of a rotor of a feeding mechanism engine as well as coal transfer within BB reactor to a nominal rotation frequency takes place almost after 0.5 sec; then, the auger rotates under stable mode with constant angular velocity. Originality. Mathematical model describing operation of auger effector to feed coal and transfer it inside the reactor of boiling bed has been developed in the form of a system of differential equations. New dependences of changes in temporal angular body movements have been determined. Practical implications. A combined device for coal pyrolysis and gasification making it possible to obtain continuously associated combustible gas in addition to a coking product has been designed. Methodological approach developed relative to complicated mechanical systems help obtain information concerning interrelations of its basic parameters involving structural features at the stage of the studied object design.

Цель. Разработка и исследование работы агрегата кипящего слоя со шнековым рабочим органом для подачи и перемещения угля внутри рабочей камеры в процессе его термической деструкции. Методика. Для составления динамической схемы работы механизма подачи угля в реактор кипящего слоя применен метод теории графов. Исследование математической модели работы агрегата с реактором кипящего слоя выполнено в системе Mathcad. Результаты решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений реализованы методом Рунге-Кутта с заданным адаптивным шагом. Результаты. Составлена система дифференциальных уравнений, описывающих работу механизма подачи сыпучей среды в реакторе и поведение элементов привода при приложении к ротору двигателя момента Мдв, а к шнековому механизму – момента сопротивления Мс. Результаты моделирования привода шнека показали, что разгон двигателя и выход ротора двигателя механизма подачи и перемещения угля в реакторе КС на номинальную частоту вращения происходит примерно через 0.5 с, после чего вращение шнека проводится в установившемся режиме с постоянной угловой скоростью. Научная новизна. Разработана математическая модель, описывающая работу шнекового рабочего органа для подачи угля и перемещения его внутри реактора кипящего слоя в виде системы дифференциальных уравнений. Установлены новые зависимости изменения угловых перемещений тел во времени. Практическая значимость. Разработана конструкция комбинированного устройства для пиролиза и газификации угля, позволяющая непрерывно получать помимо коксового продукта попутный горючий газ. Методический подход, разработанный применительно к сложным механическим системам, позволяет на стадии проектирования объекта исследования получить информацию о взаимосвязях его основных параметров с учетом конструктивных особенностей.

Мета. Розробка та дослідження роботи агрегату киплячого шару зі шнековим робочим органом для подачі й переміщення вугілля всередині робочої камери у процесі його термічної деструкції. Методика. Для складання динамічної схеми роботи механізму подачі вугілля в реактор киплячого шару застосовано метод теорії графів. Дослідження математичної моделі роботи агрегату з реактором киплячого шару виконано в системі Mathcad. Результати рішення системи звичайних диференціальних рівнянь реалізовані методом Рунге-Кутта із заданим адаптивним кроком. Результати. Складена система диференціальних рівнянь, що описує роботу механізму подачі сипучого середовища в реакторі та поведінку елементів приводу при додаванні до ротора двигуна моменту Мдв, а до шнековому механізму – моменту опору Мо. Результати моделювання приводу шнека показали, що розгін двигуна і вихід ротора двигуна механізму подачі й переміщення вугілля в реакторі КС на номінальну частоту обертання відбувається приблизно через 0.5 с, після чого обертання шнека проводиться в сталому режимі з постійною кутовою швидкістю. Наукова новизна. Розроблено математичну модель, що описує роботу шнекового робочого органу для подачі вугілля і переміщення його всередині реактора киплячого шару у вигляді системи диференціальних рівнянь. Встановлено нові аналітичні залежності зміни кутових переміщень тіл з часом. Практична значимість. Розроблено конструкцію комбінованого пристрою для піролізу і газифікації вугілля, що дозволяє безперервно отримувати крім коксового продукту попутний горючий газ. Методичні підхід, розроблений стосовно до складних механічних систем, дозволяє на стадії проектування об’єкта дослідження отримати інформацію про взамозв’язки його основних параметрів із урахуванням конструктивних особливостей.