El aumento continuo de la proporción de capacidad instalada de nuevas energías plantea mayores requisitos para la flexibilidad de las unidades de generación de electricidad a carbón, incluyendo las calderas de lecho fluidizado circulante supercrítico (circulating fluidized bed, CFB). Tomando como objeto una caldera CFB de 350 MW, se utilizó el método de dinámica computacional de partículas fluidas (computational particle fluid dynamics, CPFD) para realizar un estudio de simulación sobre las características de respuesta de los procesos internos en el horno bajo condiciones de carga variable, y se exploró el impacto de las medidas de intervención de combustión y circulación en la tasa de cambio de carga. Los resultados muestran que, durante el aumento de carga, la tasa de respuesta de la densidad media del flujo térmico en la sección de baja carga (30%-50% de la carga nominal de la unidad) es aproximadamente un 38% menor que en la sección de alta carga (más del 50% de la carga nominal de la unidad). Considerando sólo la sección de alta carga, la densidad del flujo térmico responde más rápido cuando la carga disminuye, con una tasa de cambio aproximadamente un 31% mayor que durante el aumento de carga. Bajo diferentes amplitudes de cambio de carga, la concentración de partículas suspendidas en el horno y la intensidad del intercambio convectivo de calor responden rápidamente, mientras que el cambio de temperatura en el horno es ligeramente retardado, lo que indica que la caldera CFB depende más del cambio en el coeficiente de transferencia de calor para lograr un ajuste rápido de la transferencia de calor. La intervención en la combustión, como reemplazar el 40% del carbón original por partículas finas de carbón de aproximadamente cien micrómetros, puede acelerar eficazmente el cambio de temperatura del horno. La tasa de respuesta promedio de la densidad del flujo térmico en la sección de alta carga durante el aumento de carga mejora aproximadamente un 43%, y la sección de baja carga también mejora cerca de un 16%. Además, la intervención de circulación, que consiste en añadir una cierta cantidad de material de lecho fino adicional durante el aumento de carga, puede hacer que la concentración de partículas suspendidas aumente rápidamente en poco tiempo, mejorando eficazmente la tasa de respuesta de la transferencia de calor en la superficie calentada; si se introduce material caliente de lecho fino (por ejemplo, mediante un método de almacenamiento y recirculación de calor de cenizas), la tasa de respuesta promedio de la densidad del flujo térmico en la sección de alta carga durante el aumento de carga puede aumentar aproximadamente un 31%, y la sección de baja carga también puede mejorar cerca de un 13%. Los resultados del estudio revelaron el mecanismo de respuesta interna del horno durante el cambio de carga de las calderas CFB, y confirmaron la viabilidad de la intervención de circulación y combustión para mejorar la tasa de cambio de carga de la unidad, proporcionando una referencia para explorar más a fondo el potencial de flexibilidad de las calderas CFB supercríticas y mejorar su capacidad de regulación de carga.

caldera de lecho fluidizado circulante; procesos internos; características de respuesta; intervención de combustión; intervención de circulación; simulación numérica