Face aux problèmes courants des centrales thermiques au charbon actuelles, notamment le coût élevé du combustible, la faible stabilité de combustion à basse charge et la capacité insuffisante de modulation, un schéma de fonctionnement intégré est proposé, combinant la production d’hydrogène et d’oxygène photovoltaïque sur site avec la combustion mixte hydrogène/oxygène dans la chaudière au charbon, basé sur la situation des énergies renouvelables autour de la centrale. Un modèle numérique de chaudière au charbon à section carrée pleine est construit pour vérifier la précision de la simulation du champ de température, de la composition et de la teneur en carbone des cendres volantes sous conditions de combustion au charbon pur, servant de référence pour l’optimisation du mélange. Sur un scénario d’application typique de production d’hydrogène et d’oxygène photovoltaïque de 20 MW sur site, l’étude systématique des effets de trois modes de mélange d’hydrogène et d’oxygène sur l’efficacité de combustion, les caractéristiques de combustion complète et la formation de NO_x dans la chaudière est menée. Les résultats de la simulation indiquent que le mode de combustion mixte utilisant une buse hydrogène indépendante et l’oxygène mélangé à l’air primaire améliore significativement la performance de combustion, la teneur en carbone des cendres volantes à la sortie de la chambre de combustion est réduite à 0,97% par rapport à la combustion au charbon pur, et l’efficacité de combustion est notablement augmentée; parallèlement, les radicaux actifs produits par la combustion de l’hydrogène réduisent le NO_x, abaissant la concentration massique des émissions de NO_x à 294,0 mg/m³, soit une baisse d’environ 25% par rapport au cas de référence. Ce mode, utilisant la production d’hydrogène et d’oxygène à partir d’énergies renouvelables, réalise un double bénéfice de substitution du charbon et d’optimisation de la combustion, permettant non seulement de réduire la consommation de charbon mais aussi d’élargir la limite inférieure de charge stable des chaudières au charbon, fournissant ainsi une voie technique applicable pour la décarbonation et l’amélioration de la flexibilité des unités au charbon.

combustion mixte;stabilité de combustion;NO_x;simulation numérique