L’augmentation constante de la part des nouvelles énergies installées impose des exigences plus élevées en matière de flexibilité des unités de production d’électricité au charbon, y compris les chaudières à lit fluidisé circulant supercritique (circulating fluidized bed, CFB). En prenant comme objet une chaudière CFB de 350 MW, une étude de simulation a été menée en utilisant la méthode de la dynamique des fluides particulaires computationnelle (computational particle fluid dynamics, CPFD) pour analyser les caractéristiques de réponse des processus internes dans le foyer sous des conditions de charge variable, et l’impact des mesures d’intervention de combustion et de circulation sur la vitesse de variation de la charge a été exploré. Les résultats montrent que, en régime de montée de charge, la vitesse de réponse de la densité de flux thermique moyen dans la plage de faible charge (30 % à 50 % de la charge nominale de l’unité) est inférieure d’environ 38 % à celle dans la plage de charge élevée (plus de 50 % de la charge nominale). En ne considérant que la plage de charge élevée, lors de la diminution de la charge, la densité de flux thermique répond plus rapidement, avec un taux de variation environ 31 % plus élevé que lors de la montée de charge. Pour différentes amplitudes de variation de charge, la concentration de particules en suspension dans le foyer et l’intensité de l’échange de chaleur convectif répondent rapidement, tandis que la variation de température dans le foyer est légèrement retardée, ce qui indique que la chaudière CFB dépend davantage de la variation du coefficient de transfert de chaleur pour réaliser un réglage rapide du transfert thermique. L’intervention sur la combustion, telle que le remplacement de 40 % du charbon initial par des particules fines d’environ cent micromètres, peut accélérer efficacement la variation de la température du foyer. La vitesse de réponse moyenne de la densité de flux thermique dans la plage de haute charge lors de la montée de charge augmente d’environ 43 %, tandis que celle dans la plage de faible charge augmente d’environ 16 %. De plus, l’intervention de circulation, consistant à ajouter une certaine quantité de matériau de lit fin supplémentaire lors de la montée de charge, peut faire augmenter rapidement la concentration de particules en suspension en peu de temps, améliorant ainsi efficacement la vitesse de réponse des taux de transfert de chaleur des surfaces chauffantes ; si des matériaux chauds sont ajoutés (par exemple, par un procédé de stockage et de recirculation de chaleur des cendres cycliques), la vitesse de réponse moyenne de la densité de flux thermique dans la zone de forte charge lors de la montée de charge peut être améliorée d’environ 31 %, tandis que celle dans la zone de faible charge augmente d’environ 13 %. Les résultats de l’étude ont révélé le mécanisme de réponse interne du foyer lors des variations de charge des chaudières CFB, ont confirmé la faisabilité des interventions de circulation et de combustion pour améliorer la vitesse de variation de charge des unités, et ont fourni une référence pour exploiter davantage le potentiel de flexibilité des chaudières CFB supercritiques et améliorer leurs capacités de variation de charge.

chaudière à lit fluidisé circulant; processus internes; caractéristiques de réponse; intervention de combustion; intervention de circulation; simulation numérique