二級ボイラー技士の過去問
令和4年10月公表
ボイラーの構造に関する知識 問3

今回の問題は、超臨界圧力ボイラーからの出題です。

超臨界圧力ボイラーは、水の臨界点より高圧力で稼働するボイラーです。水の沸点は100℃ですが、圧力を上げていくと、沸点の温度が上昇して水の状態にあります。さらに圧力を上げていくと水の状態では存在できず蒸気に変化します。このときの圧力が臨界圧力で、臨界点と言います。

臨界点に達するまでは、水の温度が上昇しながら蒸気が発生し、水と蒸気が共存する状態にあります。しかし、臨界点に達すると水の状態はなく全て蒸気に変化します。

臨界圧力以上では、水を加熱するとすぐに蒸気の状態となる事から、ボイラー水を貯めて加熱して蒸気を発生させて水と蒸気を分離するプロセスが省かれます。このため、超臨界圧力ボイラーは、貫流式によるボイラーとなります。

【同一テーマでの出題回数】★（H27/4～R4/4公表分）

超臨界圧力ボイラーの「臨界圧力」とは、液体（この場合は水）の臨界圧力（臨界状態の蒸気の圧力）を超える圧力で運転されるボイラーです。ここで、臨界状態とは、飽和状態（水と蒸気が共存している状態）から圧力上昇により飽和状態が存在しなくなる限界の状態といい、この時の圧力を臨界圧力といいます。水の場合、臨界圧力は22.064MPa（218.3気圧、臨界温度374.2℃）とされています。

この問題では、超臨界圧力ボイラーの一般的に採用される構造に関して知識を問われています。超臨界圧力ボイラーは、水の臨界点（22.064MPa、374.2℃）を超える圧力で運転されるボイラーで、水と蒸気の区別がなくなる状態で運転されます。このタイプのボイラーでは、水と蒸気を分離する必要がなく、水の加熱と蒸気の生成が一連のプロセスで行われます。そのため、超臨界圧力ボイラーは一般的に貫流式の構造を採用しています。これは、水と蒸気を分離するプロセスが必要ないためです。