《電力》〈火力〉[R07上:問3]水と蒸気及び燃焼ガスの通過する順序に関する論説問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★★☆（やや難しい）

汽力発電設備において，水，蒸気，燃焼ガスが，ボイラ及びタービンを構成する主要設備を通過する一般的な順序の記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{ccccc}
(1) & 　　　　水： & 給水ポンプ & → & 節炭器 & → & 蒸気ドラム \\[ 5pt ] \hline
(2) & 　　　蒸気： & 蒸気ドラム & → & 過熱器 & → & 高圧タービン \\[ 5pt ] \hline
(3) & 　　　蒸気： & 再熱器 & → & 低圧タービン & → & 復水器 \\[ 5pt ] \hline
(4) & 　燃焼ガス： & 火炉 & → & 過熱器 & → & 節炭器 \\[ 5pt ] \hline
(5) & 　燃焼ガス： & 節炭器 & → & 電気集じん装置 & → & 空気予熱器 \\[ 5pt ] \hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

汽力発電設備において水と蒸気及び燃焼ガスの通過する順序を問う問題です。
汽力発電設備で運転したことがある方であれば容易に解ける問題となりますが，電験受験生にはかなり厳しい問題と言えます。
フローを理解することは汽力発電の理解に向けては非常に有効な方法です。最初は大変で回り道のように思えるかもしれませんが，一度覚えてしまうと様々な汽力発電の内容が頭に入りやすくなりますので，ぜひ覚えてみて下さい。

1.汽力発電設備における水と蒸気の流れ
汽力発電設備の水と蒸気の概略フローは図1のようになります。ただし，実機においては復水ポンプや脱気器等もありますが，\( \ 3 \ \)種では令和7年現在出題されていないので割愛します。それぞれの役割は以下の通りです。
①給水ポンプ
　給水の圧力を上げ，ボイラに送水します。
②給水加熱器
　タービンの途中から取り出した抽気により，給水を加温し熱効率を向上させます。
③節炭器
　ボイラの燃焼ガスと給水を熱交換し，給水を加温し熱効率を向上させます。
④蒸気ドラム
　汽水分離器で水と飽和蒸気を分離し，水は降水管へ，飽和蒸気は過熱器に送ります。
⑤降水管
　蒸気ドラムから降りてきた水を蒸発管へ送ります。
⑥蒸発管
　火炉（燃焼室）の空気と熱交換をし，水を蒸気にします。
⑦過熱器
　蒸気ドラムから発生した湿気を含む飽和蒸気をさらに加熱して乾いた過熱蒸気にします。
⑧高圧タービン
　過熱器から送られた蒸気のエネルギーを回転エネルギーにします。
⑨再熱器
　高圧タービンで仕事をした蒸気を再加熱し，中低圧タービンへ送ります。
⑩中低圧タービン
　再熱器で再加熱した蒸気のエネルギーを回転エネルギーにします。大型の汽力発電設備では中圧タービンと低圧タービンに分かれます。
⑪発電機
　タービンの回転エネルギーを電気エネルギーに変換します。
⑫復水器
　タービンで仕事をした排気蒸気を水にするために，海水等の冷却水と熱交換させます。

2.火力発電所の煙風道のフロー
図2に石炭火力発電所の煙風道系統の概略フローの一例を示します。図内の各補機の名称及び役割を覚えておいて下さい。

①通風機
　押込通風機：ボイラへ空気を送るためのファン。
　誘引通風機：ボイラから出てくる排ガスを煙突へ送るファン。押込通風機よりも大き
　　　　　　　くして，ボイラ内を負圧にし，粉塵の外への漏れ出しを防ぎます。
　排ガス混合通風機：排ガスを燃焼用空気に混ぜ，酸素濃度を下げて燃焼温度を下げる
　　　　　　　　　　ことにより，サーマル\( \ \mathrm {NO_{x}} \ \)を低減させます。

②熱交換器
　空気予熱器：排ガスと燃焼用空気を熱交換して，全体の熱効率を上げます。
　\(\mathrm {GGH}\)：冷却吸収塔前後の排ガスを熱交換して，煙突の腐食を防止します。

③環境対策装置
　排煙脱硝装置：排ガスの\( \ \mathrm {NO_{x}} \ \)を窒素と水に分解し，排ガス中の\( \ \mathrm {NO_{x}} \ \)濃度を
　　　　　　　　低減させます。乾式のアンモニア接触還元法が一般的です。
　電気集塵機　：排ガスに含まれるばいじんを静電気を利用して回収し，排ガス
　　　　　　　　中のばいじん濃度を低減させます。
　排煙脱硫装置：排ガス中の\( \ \mathrm {SO_{x}} \ \)を回収し，排ガス中の\( \ \mathrm {SO_{x}} \ \)濃度を低減させ
　　　　　　　　ます。大規模発電所では石灰石をスラリー状にして\( \ \mathrm {SO_{x}} \ \)と反
　　　　　　　　応させる石灰石膏法が一般的です。