Frente a los problemas comunes en las centrales térmicas de carbón actuales, como los altos costos del combustible, el bajo rendimiento de combustión estable a cargas bajas y la insuficiente capacidad de regulación de carga, y basándose en el estado de las energías renovables alrededor de la central, se propone un esquema integrado de operación combinando la producción de hidrógeno y oxígeno mediante energía fotovoltaica dentro de la planta con la combustión mixta de hidrógeno y oxígeno en calderas de carbón. Mediante la construcción de un modelo numérico completo de una caldera de carbón con sección cuadrangular, se ha verificado la precisión de la simulación del campo de temperatura, contenido de componentes y carbono en las cenizas volantes bajo condiciones de combustión con solo polvo de carbón, proporcionando una referencia base para la optimización de la mezcla. Usando un escenario típico de producción de hidrógeno y oxígeno fotovoltaico de 20 MW dentro de la planta, se estudian sistemáticamente los efectos de tres métodos de mezcla de hidrógeno y oxígeno sobre la eficiencia de combustión, características de combustión completa y formación de NO_x dentro de la caldera. Los resultados de la simulación muestran que el modo de combustión mixta que utiliza una boquilla independiente de hidrógeno y la mezcla de oxígeno con el aire primario mejora significativamente el rendimiento de la combustión; la concentración de carbono en las cenizas volantes en la salida de la cámara se reduce a 0,97% comparado con la combustión de solo carbón, y la eficiencia de combustión aumenta notablemente; además, los radicales activos generados por la combustión del hidrógeno reducen el NO_x, disminuyendo la concentración de masa de emisiones de NO_x a 294,0 mg/m³, aproximadamente un 25% menos que la condición base. Este modo logra beneficios duales de sustitución del carbón y optimización de la combustión a través de la producción de hidrógeno y oxígeno renovables, no solo reduciendo el consumo de carbón sino también ampliando el límite inferior de carga estable de las calderas de carbón, proporcionando una ruta técnica viable para la descarbonización y mejora de la flexibilidad de las unidades de carbón.

combustión mixta;estabilidad de combustión;NO_x;simulación numérica