إن الزيادة المستمرة في نسبة تركيب الطاقة الجديدة تضع متطلبات أعلى على مرونة وحدات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم، بما في ذلك غلايات دورة السائل المتدفقة ذات الحلقات الفوق حرجة (circulating fluidized bed, CFB). تم اختيار غلاية CFB بقدرة 350 ميجاوات كموضوع للدراسة، حيث تم استخدام طريقة الديناميكا الحسابية لجزيئات السوائل (computational particle fluid dynamics, CPFD) لإجراء دراسة محاكاة خصائص استجابة العمليات داخل الفرن تحت ظروف الحمل المتغير، كما تم استكشاف تأثير التدخلات في الاحتراق والدورة على معدل تغير الحمل. أظهرت النتائج أنه عند زيادة الحمل، تكون سرعة استجابة متوسط كثافة التدفق الحراري في نطاق الحمل المنخفض (30%-50% من الحمل المقدر للوحدة) أقل بحوالي 38% مقارنة بنطاق الحمل العالي (أكثر من 50% من الحمل المقدر للوحدة). وعند النظر فقط إلى نطاق الحمل العالي، يكون استجابة كثافة التدفق الحراري أسرع عند خفض الحمل، حيث يكون معدل التغيير أكبر بحوالي 31% مقارنة بزيادة الحمل. تحت تغيرات مختلفة في نطاق الحمل، يمكن لتركيز الجسيمات المعلقة داخل الفرن وشدة التبادل الحراري بالحمل أن تستجيبا بسرعة، في حين أن تغير درجة حرارة الفرن يظهر تأخيرًا طفيفًا، مما يدل على أن غلاية CFB تعتمد بشكل أكبر على تغيير معامل انتقال الحرارة لتحقيق تنظيم سريع لنقل الحرارة. يمكن أن تُسرّع التدخلات في الاحتراق، مثل استبدال 40% من الفحم الأصلي بجسيمات دقيقة بحجم مئة ميكرون، تغير درجة حرارة الفرن بشكل فعال، حيث يزيد معدل استجابة متوسط كثافة التدفق الحراري في منطقة الحمل العالي عند زيادة الحمل بحوالي 43%، بينما يرتفع في نطاق الحمل المنخفض بنسبة تقارب 16%. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي التدخل في الدورة، أي إضافة كمية إضافية من المادة السريرية الدقيقة أثناء زيادة الحمل، إلى زيادة سريعة في تركيز الجسيمات المعلقة خلال فترة قصيرة، مما يعزز سرعة استجابة انتقال الحرارة على سطح التسخين. وإذا تم إدخال المادة السريرية الساخنة (مثلًا عبر دورة تخزين حرارة الرماد وإعادته)، فيمكن لمعدل استجابة متوسط كثافة التدفق الحراري في الفرن في نطاق الحمل العالي أثناء زيادة الحمل أن يتحسن بحوالي 31%، كما يمكن أن يتحسن في نطاق الحمل المنخفض بنسبة تقارب 13%. توضح نتائج الدراسة آلية الاستجابة داخل الفرن أثناء تغير الحمل في غلايات CFB، وتثبت جدوى التدخلات الدائرية والاحتراقية لتحسين معدل تغير الحمل للوحدة، مما يوفر مرجعية لتعزيز المرونة وتحسين قدرة التغير في الحمل لغلايات CFB الفوق حرجة.

غلاية دورة السائل المتدفقة; عمليات الفرن; خصائص الاستجابة; التدخل في الاحتراق; التدخل في الدورة; المحاكاة العددية