Diante dos problemas comuns nas usinas termelétricas a carvão atuais, como altos custos de combustível, fraca estabilidade de combustão em baixa carga e capacidade insuficiente de ajuste de carga, com base na situação das energias renováveis ao redor da usina, propõe-se um esquema integrado de operação que combina a produção interna de hidrogênio e oxigênio por energia fotovoltaica com a combustão mista de hidrogênio e oxigênio em caldeiras a carvão. Por meio da construção de um modelo numérico completo de caldeira a carvão com seção quadrangular, verifica-se a precisão da simulação do campo de temperatura, do conteúdo dos componentes e do teor de carbono nas cinzas volantes sob condições de combustão com pó de carvão puro, servindo como referência para a otimização da mistura. Como exemplo, um cenário típico de produção interna de hidrogênio e oxigênio fotovoltaico de 20 MW é utilizado para estudar sistematicamente os efeitos de três modos de mistura de hidrogênio e oxigênio na eficiência da combustão, nas características de queima e na formação de NO_x na caldeira. Os resultados da simulação indicam que o modo de combustão mista adotando um bocal independente de hidrogênio e a mistura de oxigênio ao ar primário melhora significativamente o desempenho da combustão; o teor de carbono nas cinzas volantes na saída da fornalha é reduzido para 0,97% em comparação com a combustão de carvão puro, e a eficiência da combustão é notavelmente aumentada; além disso, os radicais ativos gerados pela queima do hidrogênio promovem a redução do NO_x, diminuindo a concentração mássica das emissões de NO_x para 294,0 mg/m³, aproximadamente 25% abaixo do cenário de referência. Esse modo alcança benefícios duplos de substituição do carvão e otimização da combustão por meio da produção de hidrogênio e oxigênio a partir de fontes renováveis, não apenas reduzindo o consumo de carvão, mas também ampliando o limite inferior da carga estável das caldeiras a carvão, fornecendo uma rota técnica viável para a descarbonização e aumento da flexibilidade das unidades a carvão.

combustão mista;estabilidade da combustão;NO_x;simulação numérica