摘要：针对当前燃煤电厂普遍存在的燃料成本高、低负荷稳燃性能弱及调峰能力不足等问题，基于电厂周边可再生能源状况，提出一种厂内光伏发电制氢制氧与燃煤锅炉掺氢掺氧协同的集成运行方案。通过构建全尺寸四角切圆燃煤锅炉数值模型，验证纯煤粉燃烧工况下温度场、组分含量及飞灰含碳量的模拟精度，为掺混优化提供基准参照。以厂内20 MW光伏发电制氢制氧的典型应用场景为例，系统研究3种氢气与氧气掺混方式对炉内燃烧效率、燃尽特性及NOx生成的影响规律。模拟结果表明：采用独立氢气喷口与一次风掺氧的协同掺烧模式可显著改善燃烧性能，炉膛出口飞灰含碳量较纯煤粉燃烧降低至0.97%，燃烧效率提升明显；同时，配合氢气燃烧产生的活性基团对NOx的还原作用，使烟气中NOx排放质量浓度降至294.0 mg/m3，较基准工况下降约25%。该模式通过可再生能源制氢制氧实现燃煤替代与燃烧优化双重效益，不仅能够降低标煤消耗，还可拓展燃煤锅炉稳燃负荷下限，为燃煤机组低碳化改造与灵活性提升提供了可工程化实施的技术参考路径。
文章目录
1 燃煤锅炉掺入氢气/氧气方案
2 燃煤锅炉网格划分
2.1 锅炉炉膛尺寸
2.2 网格划分
3 燃煤锅炉掺烧氢气/氧气的计算条件与模型
3.1 入炉煤粉燃料特性
3.2 掺烧工况设计
3.3 数值计算模型
4 网格无关性及模型验证
4.1 网格无关性
4.2 基础燃烧模型验证
5 不同掺氢/氧燃烧方式模拟结果
5.1 炉内温度场
5.2 沿炉膛中心轴线各组分分布
5.3 炉膛出口NOx排放特性及飞灰含碳量对比
6 结 论
