O aumento contínuo da participação da nova energia instalada impõe requisitos mais elevados para a flexibilidade das unidades termelétricas a carvão, incluindo caldeiras de leito fluidizado circulante supercrítico (circulating fluidized bed, CFB). Com foco em uma caldeira CFB de 350 MW, foi adotado o método de dinâmica computacional de partículas fluidas (computational particle fluid dynamics, CPFD) para estudar as características de resposta dos processos no interior da fornalha sob condições de carga variável, explorando o impacto das intervenções de combustão e circulação na taxa de variação da carga. Os resultados mostram que, em condições de aumento de carga, a taxa média de resposta da densidade de fluxo térmico na faixa de carga baixa (30% a 50% da carga nominal da unidade) é cerca de 38% menor que na faixa de carga alta (acima de 50% da carga nominal). Considerando apenas a faixa de carga alta, a densidade de fluxo térmico responde mais rapidamente durante a redução de carga, com uma taxa de variação cerca de 31% maior do que na elevação de carga. Sob diferentes amplitudes de variação de carga, a concentração de partículas suspensas na fornalha e a intensidade da troca de calor convectiva respondem rapidamente, enquanto a variação da temperatura interna é ligeiramente atrasada, indicando que os caldeiras CFB dependem mais da variação do coeficiente de transferência de calor para realizar um ajuste rápido da transferência térmica. A intervenção na combustão, como substituir 40% do carvão original por partículas finas de carvão na escala de cem micrômetros, pode acelerar efetivamente a variação da temperatura da fornalha, com a taxa média de resposta da densidade de fluxo térmico na faixa de carga alta aumentando cerca de 43% durante a elevação de carga, enquanto a faixa de carga baixa também melhora em cerca de 16%. Além disso, a intervenção de circulação, que consiste em adicionar uma certa quantidade de material de leito fino adicional durante a elevação de carga, pode fazer com que a concentração de partículas suspensas aumente rapidamente em curto período, melhorando efetivamente a taxa de resposta da transferência de calor nas superfícies aquecidas; se forem adicionados materiais de leito fino quente (por exemplo, por meio de um método de armazenamento e recirculação de cinza de calor ciclônico), a taxa média de resposta da densidade de fluxo térmico na faixa de carga alta durante a elevação de carga pode aumentar cerca de 31%, e a faixa de carga baixa também pode melhorar cerca de 13%. Os resultados do estudo elucidaram o mecanismo de resposta interno da fornalha durante a variação de carga das caldeiras CFB, confirmaram a viabilidade das intervenções de circulação e combustão para melhorar a taxa de variação de carga da unidade, fornecendo referência para explorar mais profundamente o potencial de flexibilidade das caldeiras CFB supercríticas e melhorar sua capacidade de variação de carga.

caldeira de leito fluidizado circulante; processos internos; características de resposta; intervenção de combustão; intervenção de circulação; simulação numérica