《電力》〈火力〉[R3:問3]汽力発電におけるボイラ設備に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

汽力発電におけるボイラ設備に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1) ボイラを水の循環方式によって分けると,自然循環ボイラ,強制循環ボイラ,貫流ボイラがある。

(2) 蒸気ドラム内には汽水分離器が設置されており,蒸発管から送られてくる飽和蒸気と水を分離する。

(3) 空気予熱器は,煙道ガスの余熱を燃焼用空気に回収することによって,ボイラ効率を高めるための熱交換器である。

(4) 節炭器は,煙道ガスの余熱を利用してボイラ給水を加熱することによって,ボイラ効率を高めるためのものである。

(5) 再熱器は,高圧タービンで仕事をした蒸気をボイラに戻して再加熱し,再び高圧タービンで仕事をさせるためのもので,熱効率の向上とタービン翼の腐食防止のために用いられている。

【ワンポイント解説】

一般的な汽力発電の設備の特徴に関する問題です。
汽力発電は概略で良いので以下に示すような図で覚えると理解が深まります。
時間がある際に,図をご自身の手で描くことをオススメします。

1.汽力発電所の概略フロー
一般的な汽力発電所の概略フローを図1に示します。メカニズムは以下の通りです。

①復水器から出た水は給水ポンプで加圧され,ボイラへ供給され,ボイラで飽和蒸気になります。

②ボイラから出た飽和蒸気は過熱器で過熱蒸気になり高圧タービンに送られます。

③高圧タービンで仕事をした(タービンを回すエネルギーを使用した)蒸気は再熱器に送られ,再び過熱されます。

④再熱器から出た高温再熱蒸気は中低圧タービンへ送られ,中低圧タービンで仕事をし,復水器で復水に凝縮されます。

⑤復水での熱損失を減少させるため,タービン中段から抽気を取り出し,給水を加熱します。

2.汽力発電所で用いられているボイラ
①自然循環ボイラ
 水と蒸気の比重差(水より蒸気が軽いので上に行く)を利用してボイラ水を循環させます。汽水ドラムで蒸気と水に分離されます。圧力が高くなると蒸気と水の比重差が小さくなるので,蒸気と水の比重差がなくなる臨界圧より低い圧力で採用されます。
②強制循環ボイラ
 ボイラの降水管に循環ポンプを設置して,ボイラ水を比重差のみでなくポンプの力も利用して循環させるボイラです。自然循環ボイラよりもボイラの高さを低くでき,管径も細くすることができます。その他の仕組みは自然循環ボイラと同じです。
③貫流ボイラ
 蒸気ドラムのような一旦ボイラ水を貯める場所がなく,給水から蒸発管,過熱器へと順次フローが進んでいくボイラです。超臨界圧での採用が可能となります。自然循環ボイラでは汽水ドラムのドレンとして不純物を排出することができますが,貫流ボイラでは蒸気ドラムがないため,給水の水質管理を厳格に行う必要があります。

3.火力発電所の煙風道のフロー
図5に石炭火力発電所の煙道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
 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。
 冷却吸収塔: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。

【解答】

解答:(5)
(1)正しい
ワンポイント解説「2.汽力発電所で用いられているボイラ」の通り,ボイラには自然循環ボイラ,強制循環ボイラ,貫流ボイラがあります。

(2)正しい
ワンポイント解説「2.汽力発電所で用いられているボイラ」の通り,蒸気ドラムでは汽水分離器があり,飽和蒸気と水を分離し,飽和蒸気は過熱器に水は降水管に送られます。

(3)正しい
ワンポイント解説「3.火力発電所の煙風道のフロー」の通り,空気予熱器は煙道ガスの熱と燃焼用空気を熱交換して,ボイラ効率を高めます。

(4)正しい
問題文の通り,節炭器は,煙道ガスの予熱を利用して,ボイラ給水を加熱する機器です。

(5)誤り
ワンポイント解説「1.汽力発電所の概略フロー」の通り,再熱器は降圧タービンで仕事をした蒸気を再加熱し,中低圧タービンに送るための装置で,高圧タービンで仕事をさせるためのものではありません。