Identifiers for structural warnings of malfunction in power grid networks

Although its uninterrupted supply is essential for everyday life, the electricity occasionally experiences disruptions and outages. The work presented in the current paper aims to initiate the research to design a strategy based on advanced approaches of algebraic topology to prevent such malfunctions in a power grid network. Simplicial complexes are constructed to identify higher-order structures embedded in a network and, alongside a new algorithm for identifying delegates of the simplicial complex, are intended to pinpoint each element of the power grid network to its natural layer. Results of this methodology for analysis of a power grid network can single out its elements that are at risk to cause cascade problems which can result in unintentional islanding and blackouts. Further development of the outcomes of research can find implementation in the algorithms of the energy informatics research applications

Modelling of flue gas desulfurization process by sorbent injection into the pulverized coal-fired utility boiler furnace

Environmental problems during energy conversion from coal into electric power are of great importance and must be addressed as such. Before undertaking measures to improve existing utility boilers, or during planning and building new plants, detailed analysis are required, considering both techno-economic and the environmental issues. During the middle of the last century a rapid development of computers started, and at the same time computers became affordable and available to the end user. Thus, the 21st century becomes the era that will be marked by significant changes in computer structure, possibilities and use. Advances in computer development allowed for improvement of the computational methods in mechanical engineering and in other fields as well. Process control and plant design with the aid of computers are becoming everyday task and allow dealing with engineering problems that have previously been unsolvable and required empirical approach. One of the major contributors to environmental pollution is the emission of pollutants from large stationary sources, that is, more precisely, from the pulverized coal powered utility steam boilers. The subject of research in the dissertation is numerical modelling of complex processes in utility boiler furnace during direct injection of pulverized calcium-based sorbent (limestone, or lime) into the furnace for sulfur oxides reduction, with the model development, as well as numerical analysis and optimization of the processes as the primary goals. Process is well known in theory, however, as it can be found in the literature, the sorbent behavior during the furnace sorbent injection is still not understood enough, and thus on the full-scale plants the efficiency of the process significantly varies. Problems and the causes of significant drops in efficiency can be attributed to the poor process control. Numerical modeling allows for investigation of furnace behavior during various configurations of the sorbent injection process, before any changes are made at the plant itself, which is of primary importance during analysis and decision making about directions of the changes and upgrades of the existing plants, and can give good ideas about the design of the new plants. Developed software for three-dimensional furnace calculation includes differential model of flow and heat transfer processes, combustion reactions model, nitrogen oxides formation and destruction reactions model, and two selected and optimized models of sorbent particle reactions with sulfur oxides from furnace gasses, applied within the comprehensive model of furnace processes. A k-ε model is used for turbulence modeling, while the radiative heat exchange is modelled by using the six fluxes model. Two-phase gas-particle turbulent flow is modeled with Euler-Lagrangian approach. Interaction between gas phase and particles is treated by PSI-Cell method, with transport equations for gas phase having source terms that takes into account the particles influence. Significance of development and application of such a software for calculations is mostly notable in possibility to perceive and analyze processes inside of the furnace which cannot be analyzed and (the entire system cannot be) predicted by other means. Understanding the behavior of the boiler furnace during certain operation regimes, with the use of various fuels, as well as under modifications such as the furnace sorbent injection is of great importance, and represents a prerequisite for achieving efficient, reliable and environmentally friendly boiler operation with compromises between the three, important but to some extent opposed conditions. Particular attention is devoted to the modeling of pulverized sorbent furnace injection, regarding that a primary goal is investigation of possibility to reduce sulfur oxides emission by means of direct sorbent injection into the boiler furnace. Problem is approached through several phases, starting with the analysis of selected models of calcination, sintering and sulfation reactions, their stability and behavior in two-dimensional simulated reactors with focus on comparison with available experimental results in order to validate the models implementation. In further study, models are implemented in three-dimensional numerical code for simulation of in-furnace processes, with particular interest to observe, beside the sorbent influence on sulfur oxides content, the influence it has on the furnace exiting gas temperature and other relevant process parameters in the furnace. During the research, a complex numerical study of the furnace sorbent injection possibilities and accompanying phenomena was performed. Sorbent injection was simulated through the burner tiers, and through the special injection ports above the burner tiers, individually and in combination. Process was analyzed for several fuels with different heating values and varied sulfur content, and various the impacts of different operation regimes and combustion configurations on the gaseous combustion products at the furnace exit were shown. Influence of wide range of desulfurization process parameters was considered, such as: sorbent injection position and particle distribution, particle temperature history and residence time, local gas temperature within the furnace, calcium – sulfur molar ratio, local sulfur oxides concentration, local oxygen concentration, etc. Conclusions were drawn considering possibilities for direct sorbent injection into the pulverized coal fired boiler furnace, as well as suggestions were given on optimal furnace sorbent injection configuration, depending on the boiler operation parameters. The developed software includes a user interface for easier data input for the case-study boiler furnace, allowing for easier boiler analysis, and provides engineering staff with a tool for an efficient software control, with the purpose of considering and analyzing better the furnace sorbent injection technology and its potential applications in the utility boiler furnaces.Еколошки проблеми приликом претварања енергије садржане у угљу у електричну енергију су од изузетног значаја и посвећује им се посебна пажња. Пре предузимања конкретних мера на унапређењу постојећих постројења, или приликом планирања и изградње нових потребно је извести детаљне анализе, како техно-економске, тако и анализе утицаја на животну средину. Средином прошлог века отпочео је убрзан развој рачунара, уз истовремено појефтињење и доступност крајњем кориснику, a 21. век је столеће које ће обележити и већ обележавају значајне промене у структури рачунара, могућностима и употреби. Напредак у развоју рачунара омогућио је развој нових прорачунских метода у машинству као и другим областима. Вођење процеса и пројектовање постројења уз примену рачунара постају наша свакодневница у којој је могуће решити проблеме који су раније били нерешиви и приступало им се искључиво емпиријски. Један од ових проблема јесте и проблем емисије штетних једињења из стационарних извора великих капацитета, односно, у нашем конкретном случају из енергетских парних котлова на угљени прах. Предмет проучавања у овој дисертацији јесте нумеричко моделирање сложених процеса у ложишту парног котла при уношењу спрашеног сорбента на бази калцијума (кречњака, или креча) директно у ложиште ради смањења емисије оксида сумпора, а циљеви дисертације су развој модела, као и нумеричка анализа и оптимизација ових процеса. Процес је познат, али, као што се може пронаћи у литератури, понашање сорбента приликом уношења у ложиште је и даље недовољно познат процес, и на стварним постројењима ефикасност процеса значајно варира између постројења исте или сличне снаге. Проблеме и узроке значајних разлика у ефикасности могуће је тражити у лошем вођењу процеса. Нумеричко моделирање нам омогућава да испитамо понашање ложишта приликом различитих организација процеса везаних за уношење сорбента у ложите, пре било каквих измена на постојећем постројењу, што је од изузетног значаја при анализама и одлучивању о правцима у којима треба вршити измене на постојећим постројењима, односно дати смернице при дизајну нових. Развијен је софтвер за прорачун процеса у тродимензионалном котловском ложишту који укључује диференцијални модел струјнотермичких процеса, модел реакција сагоревања, реакција настајања и деструкције оксида азота, и два одабрана и оптимизована модела реакција честица сорбента са оксидима сумпора из ложишних гасова, примењена у сложеном моделу процеса у ложишту. Употребљава се � − � модел турбуленције, док се за моделирање радијационе размене топлоте користи модел шест флуксева. Двофазни гас-честице турбулентни ток се моделира применом EulerLagrange-овог поступка. Интеракција између гасовите фазе и честица се третира помоћу PSI-Cell методе, односно у транспортним једначинама за гасну фазу постоје изворни чланови којима се узима у обзир утицај честица. Значај развоја и примене оваквог софтвера за прорачун се огледа у могућности сагледавања и анализе процеса унутар ложишта које на други начин није могуће анализирати нити предвидети понашање система другим једноставнијим методама. Познавање понашања котловског ложишта при одређеним радним режимима, уз употребу различитих горива, као и при модификацијама попут уношења сорбента у ложиште је од изузетног значаја, и представља предуслов за постизање ефикасног, поузданог и еколошки прихватљивог рада уз компромисе који из та три битна, али донекле супротстављена захтева произилазе. Овде је посебна пажња посвећена моделирању уношења спрашеног сорбента у ложиште парног котла, с обзиром да је главни циљ провера могућности смањења емисије оксида сумпора помоћу директног уношења спрашеног сорбента у ложиште. Решавању проблема приступљено је кроз етапе, почев од провере имплементације одабраних модела реакција калцинације, синтеровања и сулфатизације честице сорбента, провере њихове стабилности и понашања у дводимензионалним каналима којима се симулирају реактори и у којима је посебно посвећена пажња поређењу резултата са доступним експерименталним резултатима ради валидације модела. Надаље су модели примењени у тродимензионалном нумеричком коду за симулацију процеса у ложишту парног котла и ту је посебно интересантно било посматрати, поред утицаја сорбента на садржај оксида сумпора, и утицај на излазне температуре и друге релевантне параметре процеса у ложишту. У току истраживања изведена је обимна нумеричка анализа могућности уношења спрашеног сорбента у ложиште и пратећих појава. Симулирано је уношење кроз етаже горионичких пакета, као и кроз посебне отворе изнад горионичких пакета, појединачно и у комбинацији. Анализиране су могућности процеса са више горива, са различитим топлотним моћима и садржајима сумпора и приказани су утицаји које различити радни режими и конфигурације сагоревања имају на садржаје гасовитих продуката на излазу из ложишта. Разматран је утицај великог броја радних параметара процеса одсумпоравања, као што су: место уношења и дистрибуција честица сорбента, температурска историја и време боравка честица у ложишту, локална температура гаса у ложишту, моларни однос калцијума и сумпора, локална концентрација оксида сумпора и кисеоника у ложишту, итд. Изведени су закључци о могућностима уношења спрашеног сорбента у ложиште парног котла, као и проналажењу оптималног начина уношења у зависности од радног режима котла. Развијени софтвер је опремљен корисничким интерфејсом који омогућава једноставно задавање улазних података за предметно ложиште, што олакшава анализе, а омогућава и инжењерском кадру олакшан рад са софтвером, а у циљу сагледавања предметног процеса као могуће технологије и њене потенцијалне примене на ложиштима парних котлова

Modelling of flue gas desulfurization process by sorbent injection into the pulverized coal-fired utility boiler furnace

Environmental problems during energy conversion from coal into electric power are of great importance and must be addressed as such. Before undertaking measures to improve existing utility boilers, or during planning and building new plants, detailed analysis are required, considering both techno-economic and the environmental issues. During the middle of the last century a rapid development of computers started, and at the same time computers became affordable and available to the end user. Thus, the 21st century becomes the era that will be marked by significant changes in computer structure, possibilities and use. Advances in computer development allowed for improvement of the computational methods in mechanical engineering and in other fields as well. Process control and plant design with the aid of computers are becoming everyday task and allow dealing with engineering problems that have previously been unsolvable and required empirical approach. One of the major contributors to environmental pollution is the emission of pollutants from large stationary sources, that is, more precisely, from the pulverized coal powered utility steam boilers. The subject of research in the dissertation is numerical modelling of complex processes in utility boiler furnace during direct injection of pulverized calcium-based sorbent (limestone, or lime) into the furnace for sulfur oxides reduction, with the model development, as well as numerical analysis and optimization of the processes as the primary goals. Process is well known in theory, however, as it can be found in the literature, the sorbent behavior during the furnace sorbent injection is still not understood enough, and thus on the full-scale plants the efficiency of the process significantly varies. Problems and the causes of significant drops in efficiency can be attributed to the poor process control. Numerical modeling allows for investigation of furnace behavior during various configurations of the sorbent injection process, before any changes are made at the plant itself, which is of primary importance during analysis and decision making about directions of the changes and upgrades of the existing plants, and can give good ideas about the design of the new plants. Developed software for three-dimensional furnace calculation includes differential model of flow and heat transfer processes, combustion reactions model, nitrogen oxides formation and destruction reactions model, and two selected and optimized models of sorbent particle reactions with sulfur oxides from furnace gasses, applied within the comprehensive model of furnace processes. A k-ε model is used for turbulence modeling, while the radiative heat exchange is modelled by using the six fluxes model. Two-phase gas-particle turbulent flow is modeled with Euler-Lagrangian approach. Interaction between gas phase and particles is treated by PSI-Cell method, with transport equations for gas phase having source terms that takes into account the particles influence. Significance of development and application of such a software for calculations is mostly notable in possibility to perceive and analyze processes inside of the furnace which cannot be analyzed and (the entire system cannot be) predicted by other means. Understanding the behavior of the boiler furnace during certain operation regimes, with the use of various fuels, as well as under modifications such as the furnace sorbent injection is of great importance, and represents a prerequisite for achieving efficient, reliable and environmentally friendly boiler operation with compromises between the three, important but to some extent opposed conditions. Particular attention is devoted to the modeling of pulverized sorbent furnace injection, regarding that a primary goal is investigation of possibility to reduce sulfur oxides emission by means of direct sorbent injection into the boiler furnace. Problem is approached through several phases, starting with the analysis of selected models of calcination, sintering and sulfation reactions, their stability and behavior in two-dimensional simulated reactors with focus on comparison with available experimental results in order to validate the models implementation. In further study, models are implemented in three-dimensional numerical code for simulation of in-furnace processes, with particular interest to observe, beside the sorbent influence on sulfur oxides content, the influence it has on the furnace exiting gas temperature and other relevant process parameters in the furnace. During the research, a complex numerical study of the furnace sorbent injection possibilities and accompanying phenomena was performed. Sorbent injection was simulated through the burner tiers, and through the special injection ports above the burner tiers, individually and in combination. Process was analyzed for several fuels with different heating values and varied sulfur content, and various the impacts of different operation regimes and combustion configurations on the gaseous combustion products at the furnace exit were shown. Influence of wide range of desulfurization process parameters was considered, such as: sorbent injection position and particle distribution, particle temperature history and residence time, local gas temperature within the furnace, calcium – sulfur molar ratio, local sulfur oxides concentration, local oxygen concentration, etc. Conclusions were drawn considering possibilities for direct sorbent injection into the pulverized coal fired boiler furnace, as well as suggestions were given on optimal furnace sorbent injection configuration, depending on the boiler operation parameters. The developed software includes a user interface for easier data input for the case-study boiler furnace, allowing for easier boiler analysis, and provides engineering staff with a tool for an efficient software control, with the purpose of considering and analyzing better the furnace sorbent injection technology and its potential applications in the utility boiler furnaces.Еколошки проблеми приликом претварања енергије садржане у угљу у електричну енергију су од изузетног значаја и посвећује им се посебна пажња. Пре предузимања конкретних мера на унапређењу постојећих постројења, или приликом планирања и изградње нових потребно је извести детаљне анализе, како техно-економске, тако и анализе утицаја на животну средину. Средином прошлог века отпочео је убрзан развој рачунара, уз истовремено појефтињење и доступност крајњем кориснику, a 21. век је столеће које ће обележити и већ обележавају значајне промене у структури рачунара, могућностима и употреби. Напредак у развоју рачунара омогућио је развој нових прорачунских метода у машинству као и другим областима. Вођење процеса и пројектовање постројења уз примену рачунара постају наша свакодневница у којој је могуће решити проблеме који су раније били нерешиви и приступало им се искључиво емпиријски. Један од ових проблема јесте и проблем емисије штетних једињења из стационарних извора великих капацитета, односно, у нашем конкретном случају из енергетских парних котлова на угљени прах. Предмет проучавања у овој дисертацији јесте нумеричко моделирање сложених процеса у ложишту парног котла при уношењу спрашеног сорбента на бази калцијума (кречњака, или креча) директно у ложиште ради смањења емисије оксида сумпора, а циљеви дисертације су развој модела, као и нумеричка анализа и оптимизација ових процеса. Процес је познат, али, као што се може пронаћи у литератури, понашање сорбента приликом уношења у ложиште је и даље недовољно познат процес, и на стварним постројењима ефикасност процеса значајно варира између постројења исте или сличне снаге. Проблеме и узроке значајних разлика у ефикасности могуће је тражити у лошем вођењу процеса. Нумеричко моделирање нам омогућава да испитамо понашање ложишта приликом различитих организација процеса везаних за уношење сорбента у ложите, пре било каквих измена на постојећем постројењу, што је од изузетног значаја при анализама и одлучивању о правцима у којима треба вршити измене на постојећим постројењима, односно дати смернице при дизајну нових. Развијен је софтвер за прорачун процеса у тродимензионалном котловском ложишту који укључује диференцијални модел струјнотермичких процеса, модел реакција сагоревања, реакција настајања и деструкције оксида азота, и два одабрана и оптимизована модела реакција честица сорбента са оксидима сумпора из ложишних гасова, примењена у сложеном моделу процеса у ложишту. Употребљава се � − � модел турбуленције, док се за моделирање радијационе размене топлоте користи модел шест флуксева. Двофазни гас-честице турбулентни ток се моделира применом EulerLagrange-овог поступка. Интеракција између гасовите фазе и честица се третира помоћу PSI-Cell методе, односно у транспортним једначинама за гасну фазу постоје изворни чланови којима се узима у обзир утицај честица. Значај развоја и примене оваквог софтвера за прорачун се огледа у могућности сагледавања и анализе процеса унутар ложишта које на други начин није могуће анализирати нити предвидети понашање система другим једноставнијим методама. Познавање понашања котловског ложишта при одређеним радним режимима, уз употребу различитих горива, као и при модификацијама попут уношења сорбента у ложиште је од изузетног значаја, и представља предуслов за постизање ефикасног, поузданог и еколошки прихватљивог рада уз компромисе који из та три битна, али донекле супротстављена захтева произилазе. Овде је посебна пажња посвећена моделирању уношења спрашеног сорбента у ложиште парног котла, с обзиром да је главни циљ провера могућности смањења емисије оксида сумпора помоћу директног уношења спрашеног сорбента у ложиште. Решавању проблема приступљено је кроз етапе, почев од провере имплементације одабраних модела реакција калцинације, синтеровања и сулфатизације честице сорбента, провере њихове стабилности и понашања у дводимензионалним каналима којима се симулирају реактори и у којима је посебно посвећена пажња поређењу резултата са доступним експерименталним резултатима ради валидације модела. Надаље су модели примењени у тродимензионалном нумеричком коду за симулацију процеса у ложишту парног котла и ту је посебно интересантно било посматрати, поред утицаја сорбента на садржај оксида сумпора, и утицај на излазне температуре и друге релевантне параметре процеса у ложишту. У току истраживања изведена је обимна нумеричка анализа могућности уношења спрашеног сорбента у ложиште и пратећих појава. Симулирано је уношење кроз етаже горионичких пакета, као и кроз посебне отворе изнад горионичких пакета, појединачно и у комбинацији. Анализиране су могућности процеса са више горива, са различитим топлотним моћима и садржајима сумпора и приказани су утицаји које различити радни режими и конфигурације сагоревања имају на садржаје гасовитих продуката на излазу из ложишта. Разматран је утицај великог броја радних параметара процеса одсумпоравања, као што су: место уношења и дистрибуција честица сорбента, температурска историја и време боравка честица у ложишту, локална температура гаса у ложишту, моларни однос калцијума и сумпора, локална концентрација оксида сумпора и кисеоника у ложишту, итд. Изведени су закључци о могућностима уношења спрашеног сорбента у ложиште парног котла, као и проналажењу оптималног начина уношења у зависности од радног режима котла. Развијени софтвер је опремљен корисничким интерфејсом који омогућава једноставно задавање улазних података за предметно ложиште, што олакшава анализе, а омогућава и инжењерском кадру олакшан рад са софтвером, а у циљу сагледавања предметног процеса као могуће технологије и њене потенцијалне примене на ложиштима парних котлова

Modeling of the reactions of a calcium-based sorbent with sulfur dioxide

A mathematical model of calcium sorbent reactions for the simulation of sulfur dioxide reduction from pulverized coal combustion flue gasses was developed, implemented within a numerical code and validated against available measurements under controlled conditions. The model attempts to resemble closely the reactions of calcination, sintering and sulfation occurring during the motion of the sorbent particles in the furnace. The sulfation was based on the partially sintered spheres model (PSSM), coupled with simulated particle calcination and sintering. The complex geometry of the particle was taken into account, with the assumption that it consists of spherical grains in contact with each other. Numerical simulations of drop down tube reactors were performed for both CaCO3 and Ca(OH)(2) sorbent particles and results were compared with experimental data available from the literature. The model of the sorbent reactions will be further used for simulations of desulfurization reactions in turbulent gas-particle flow under coal combustion conditions

Calcium based sorbent calcination and sintering reaction models overview

Several models considering the pulverized sorbent reactions with pollutant gases were developed over the past years. In this paper, we present a detailed overview of available models for direct furnace injection of pulverized calcium sorbent suitable for potential application in CFD codes, with respect to implementation difficulty and computational resources demand. Depending on the model, variations in result accuracy, data output, and computational power required may occur. Some authors separate the model of calcination reaction, combined with the sintering model, and afterwards model the sulfation. Other authors assume the calcination to be instantaneous, and focus the modelling efforts toward the sulfation reaction, adding the sintering effects as a parameter in the efficiency coefficient. Simple models quantify the reaction effects, while more complex models attempt to describe and explain internal particle reactions through different approaches to modelling of the particle internal structure

Heat Transfer to a Boiling Liquid – Numerical Study

Due to extensive research efforts within the past thirty years, the mechanisms by which bubbles transfer energy during pool boiling are relatively well understood and have various applications in reactors, rockets, distillation, air separation, refrigeration and power cycles. In this paper, CFD analysis of heat transfer characteristics in nucleate pool boiling of saturated water in atmospheric conditions is performed in order to find out the influence of heat flux intensity on pool boiling dynamics. The investigation is carried out for four cases of different heat flux intensities and obtained results for velocity fields of liquid and void fractions are discussed. Grid independent test is also performed to improve the accuracy of calculation. In this way, complete picture of two-phase mixture behaviour on heated wall is represented

Intramuscular hemangioma of the retropharyngeal space

Background. Intramuscular hemangioma (IMH) is a distinctive type of hemangioma occurring within skeletal muscle. Most IMH are located in the lower extremity, particularly in the muscles of the thigh. When present in the head and neck region, the masseter and trapezius muscle are the most frequently involved sites. Case report. We reported a case of unusual localization of the head and neck IMH occurring within the retropharyngeal space (RPS). To our knowledge, this is the second such case reported in the English literature. The tumor presented as a left-sided neck mass with bulging of the posterior and left lateral oropharyngeal wall on indirect laryngoscopy. Computed tomography (CT) scan revealed an ill-defined mass in the RPS at the oropharyngeal level. The lesion was excised via a transoral approach and microscopically diagnosed as IMH, the complex malformation subtype. Although surgical margins were positive, no recurrence of the tumor was noted in the 17-month follow-up. Conclusion. Intramuscular hemangioma should be considered in the differential diagnosis of deep head and neck masses. The knowledge of the infiltrative nature and recurrence rate of an IMH is useful for appropriate management.

Influence of the Gray Gases Number in the Weighted Sum of Gray Gases Model on the Radiative Heat Exchange Calculation Inside Pulverized Coal-Fired Furnaces

The influence of the gray gases number in the weighted sum in the gray gases model on the calculation of the radiative heat transfer is discussed in the paper. A computer code which solved the set of equations of the mathematical model describing the reactive two-phase turbulent flow with radiative heat exchange and with thermal equilibrium between phases inside the pulverized coal-fired furnace was used. Gas-phase radiative properties were determined by the simple gray gas model and two combinations of the weighted sum of the gray gases models: one gray gas plus a clear gas and two gray gases plus a clear gas. Investigation was carried out for two values of the total extinction coefficient of the dispersed phase, for the clean furnace walls and furnace walls covered by an ash layer deposit, and for three levels of the approximation accuracy of the weighting coefficients. The influence of the number of gray gases was analyzed through the relative differences of the wall fluxes, wall temperatures, medium temperatures, and heat transfer rate through all furnace walls. The investigation showed that there were conditions of the numerical investigations for which the relative differences of the variables describing the radiative heat exchange decrease with the increase in the number of gray gases. The results of this investigation show that if the weighted sum of the gray gases model is used, the complexity of the computer code and calculation time can be reduced by optimizing the gray gases number

Modeling of the reactions of a calcium-based sorbent with sulfur dioxide

A mathematical model of calcium sorbent reactions for the simulation of sulfur dioxide reduction from pulverized coal combustion flue gasses was developed, implemented within a numerical code and validated against available measurements under controlled conditions. The model attempts to resemble closely the reactions of calcination, sintering and sulfation occurring during the motion of the sorbent particles in the furnace. The sulfation was based on the partially sintered spheres model (PSSM), coupled with simulated particle calcination and sintering. The complex geometry of the particle was taken into account, with the assumption that it consists of spherical grains in contact with each other. Numerical simulations of drop down tube reactors were performed for both CaCO3 and Ca(OH)(2) sorbent particles and results were compared with experimental data available from the literature. The model of the sorbent reactions will be further used for simulations of desulfurization reactions in turbulent gas-particle flow under coal combustion conditions

Modeling of Pulverized Coal Combustion for In-Furnace Nox Reduction and Flame Control

A cost-effective reduction of NO, emission from utility boilers firing pulverized coal can be achieved by means of combustion modifications in the furnace. It is also essential to provide the pulverized coal dfffitsion flame control. Mathematical modeling is regularly used for analysis and optimization of complex turbulent reactive flows and mutually dependent processes in coal combustion furnaces. In the numerical study, predictions were performed by an in-house developed comprehensive three-dimensional differential model of flow, combustion and heat/mass transfer with submodel of the fuel- and thermal-NO formation/destruction reactions. Influence of various operating conditions in the case-study utility boiler tangentially fired furnace, such as distribution of both the fuel and the combustion air over the burners and tiers, fuel-bound nitrogen content and grinding fineness of coal were investigated individually and in combination. Mechanisms of NO formation and depletion were found to be strongly affected by flow, temperature and gas mixture components concentration fields. Proper modifications of combustion process can provide more than 30% of the NO, emission abatement, approaching the corresponding emission limits, with simultaneous control of the flame geometry and position within the furnace. This kind of complex numerical experiments provides conditions for improvements of the power plant furnaces exploitation, with respect to high efficiency, operation flexibility and low emission.Turbulence Workshop, Aug 31-Sep 02, 2015, Univ Belgrade, Fac Mech Engn, Belgrade, Serbi