2018.11.18電験3種の電力科目で出題される汽力発電所のボイラとその付属機器について、初心者の方でも解りやすいように、基礎から解説しています。電験3種の試験で、実際に出題された過去問題も解説しています。過去問解説ボイラボイラは燃料を燃焼させて得られる熱量で蒸発管を通る水を熱し、高温・高圧の蒸気にする装置です。ボイラは水の循環方式から分類すると、「自然循環ボイラ」、「強制循環ボイラ」、「貫流ボイラ」に分類されます。自然循環ボイラ水と蒸気の比重差を利用し、ポンプなどの動力を利用しないで水を自然に循環させるボイラです。降水管からきた水が、蒸発管で蒸気となって軽くなり、降水管中の水と蒸発管中の蒸気と水との比重差で自然に循環が起きます。管が細いと自然循環を妨げるので、太い管が採用されます。発生した蒸気はドラムで分離され、飽和乾き蒸気だけが過熱器に送られ、過熱器でさらに高温となり、タービンへ送られます。強制循環ボイラ循環ポンプで、水を強制的に循環させるボイラです。降水管に循環ポンプを設置し、強制的に蒸気の発生をコントロールします。自然循環ボイラよりも細い管を使用でき、又、循環水の量が少なくて済むため自然循環ボイラと比較して小型化が実現できます。貫流ボイラ水の圧力を亜臨界圧から超臨界圧まで高め、蒸発管中で乾き蒸気を作り、過熱器を通ってタービンに送られるボイラです。ドラムや降水管がないので、強制循環ボイラより小型化が実現でき、又、ボイラ全体として保有水量が少なく、蒸気発生までの時間が短いです。燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させます。水を加熱する箇所です。ドラムと水管が蒸発部になります。給水を蒸発器に送って蒸気を取り出し、発生した蒸気を過熱器またはタービンに送ります。貫流ボイラにはドラムはありません。蒸発器から送られてきた蒸気をさらに過熱する箇所です。乾き飽和蒸気をさらに過熱し、高温・高圧にします。高圧タービンで仕事を終えた蒸気(湿り蒸気分)をもう一度加熱して、低圧タービン用の乾き飽和蒸気を作ります。再熱器のあるサイクルを再熱サイクルといいます。タービンの蒸気を一部、取り出して(抽気するといいます)ボイラ給水に使います。抽気した蒸気の熱量を利用し、ボイラ給水のエネルギーを上げ、ボイラ効率を高めます。給水加熱器のあるサイクルを再生サイクルといいます。ボイラの排ガスの熱量を利用して、給水を予熱し、ボイラ効率を高めます。節炭器は通常、煙道内に設置されます。燃焼用空気を確保するための装置です。空気を火炉に押し込む「押込通風機」と煙突に吸引する「誘引通風機」があります。ボイラの排ガス中の熱を利用して、火炉に送る空気を予熱します。廃熱回収と炉内温度を高くするために設けられ、ボイラ効率を高めます。空気予熱器は通常、煙道内に設置されます。飛散灰分などのことです。燃料の性質や酸素との混合比が悪いと発生しやすく、また燃焼温度などにも関係します。遠心力集じん装置を設置する。機械式集じん器の代表的なもので、煤塵と空気の比重差を利用して遠心力で煤塵を分離して取り除く装置です。電気式集じん装置を設置する。電気集じん器は、放電極(マイナス)と集塵極(プラス)の間に、5~7万Vの高圧直流電圧を印加して、その間に煤塵を含んだ排気ガスを通過させ、煤塵をイオン化させて集塵電極に吸着させて取り除く装置です。硫黄酸化物は,燃料中の硫黄分が燃焼により酸化されたものです。大半がSO2(亜硫酸ガス)ですが、過剰空気でさらに酸化されるとSO3(無水硫酸)になります。硫黄分の少ない低硫黄重油や硫黄分を全く含まないLNG(液化天然ガス)等の良質燃料を使用する。硫黄酸化物を粉末の石灰と水との混合液に吸収させ除去することができる、排煙脱硫装置を設置する。窒素酸化物は、燃料の燃焼に伴って燃料中の窒素(N)が燃焼用空気中の酸素(O)と反応して生成されるヒューエルNOxと,燃焼用空気中の窒素と酸素が反応して生成されるサーマルNOxがあります。窒素含有率の少ないナフサやLNG(液化天然ガス)等の良質燃料を使用する。二段燃焼法を採用し、1段目は空気不足の状態で燃焼させて温度上昇を抑え,2段目で不足分の空気を供給して完全燃焼させます。炎の温度を低くできるので、サーマルNOxの発生を抑制できます。燃焼用空気に排ガスを混合し、酸素濃度を低くして徐々に燃焼させる排ガス再循環法を採用する。炎の温度を低くできるので、サーマルNOxの発生を抑制できます。排煙脱硝装置の設置し、排ガス中のNOxを除去する。排煙脱硝装置は,排ガスにアンモニアガスを添加して,その触媒作用によって窒素酸化物を無害な窒素と水に還元する「アンモニア接触還元法」が採用されています。電験3種-電力(火力発電)過去問題1999年(平成11年)問4火力発電所におけるボイラの煙道ガスの余熱を回収する装置として、正しい機器の組み合わせは次のうちどれか。節炭器:ボイラの排ガスの熱量を利用して、給水を予熱し、ボイラ効率を高めます。節炭器は通常、煙道内に設置されます。空気予熱器:ボイラの排ガス中の熱を利用して、火炉に送る空気を予熱します。廃熱回収と炉内温度を高くするために設けられ、ボイラ効率を高めます。空気予熱器は通常、煙道内に設置されます。