二級ボイラー技士 過去問
令和5年10月公表
問25 (燃料及び燃焼に関する知識 問5)

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問題

二級ボイラー技士試験 令和5年10月公表 問25(燃料及び燃焼に関する知識 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

ボイラーにおける燃料の燃焼について、適切でないものは次のうちどれか。
  • 燃焼には、燃料、空気及び温度の三つの要素が必要である。
  • 理論空気量をA0、実際空気量をA、空気比をmとすると、A = mA0という関係が成り立つ。
  • 実際空気量は、一般の燃焼では、理論空気量より多い。
  • 一定量の燃料を完全燃焼させるときに、燃焼速度が遅いと燃焼がゆっくり進行するので、狭い燃焼室でも良い。
  • 燃焼ガスの成分割合は、燃料の成分、空気比及び燃焼の方法によって変わる。

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この過去問の解説 (3件)

01

この問題では、ボイラーでの燃料燃焼プロセスに関連する様々な側面についての理解が試されます。

燃料燃焼に必要な三つの基本要素、理論空気量と実際の空気量の関係、実際空気量が理論空気量よりも多くなる理由、燃焼速度が燃焼室の設計に与える影響、そして燃焼ガスの成分が変わる条件についての知識が問われています。

選択肢1. 燃焼には、燃料、空気及び温度の三つの要素が必要である。

適切

解説:燃焼を起こすためには、燃料と酸素(空気中に含まれる)、そして点火を促す十分な温度が必要です。

これらは燃焼反応を開始し持続させるための基本的な要件です。

選択肢2. 理論空気量をA0、実際空気量をA、空気比をmとすると、A = mA0という関係が成り立つ。

適切

解説:理論空気量(A0)は、完全燃焼に必要な最小限の空気量を示し、実際空気量(A)は実際の燃焼プロセスで供給される空気の量です。

空気比(m)はこれらの比率を示し、実際には完全燃焼を保証するために理論空気量より多い空気が供給されることを意味します。

選択肢3. 実際空気量は、一般の燃焼では、理論空気量より多い。

適切

解説:完全燃焼を実現し、未燃焼や煤(すす)の発生を最小限に抑えるために、実際には理論空気量以上の空気が供給されます。

これは燃焼効率を最適化し、排出物質の管理にも寄与します。

選択肢4. 一定量の燃料を完全燃焼させるときに、燃焼速度が遅いと燃焼がゆっくり進行するので、狭い燃焼室でも良い。

不適切

解説:燃焼速度が遅いと燃焼がゆっくり進行することは正しいですが、それが狭い燃焼室で十分であることを意味するわけではありません。

実際には、燃焼速度が遅い場合でも、完全燃焼を確実に行うためには十分な空間が必要です。

適切な燃焼室のサイズは、燃焼速度だけでなく、燃料の種類や燃焼の効率性にも依存します。

選択肢5. 燃焼ガスの成分割合は、燃料の成分、空気比及び燃焼の方法によって変わる。

適切

解説:燃料の化学的組成、供給される空気の量(空気比)、および燃焼プロセスの特性は、生成される燃焼ガスの成分を決定します。

これらの変数によって、CO2、水蒸気、NOx、SOxなどの排出物質の比率が変化します。

まとめ

ボイラーにおける燃料の燃焼プロセスを理解することは、効率的で環境に優しい運転を実現する上で重要です。

燃焼に必要な三要素の理解、理論空気量と実際空気量の関係、燃焼速度と燃焼室の設計の関連性、そして燃焼ガス成分の変動因子の把握が重要です。

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02

この問題では、ボイラーにおける燃料の燃焼に関連する原理と特性についての理解が問われています。

燃焼に必要な三要素、理論空気量と実際空気量の関係、燃焼室のサイズと燃焼速度の関連、および燃焼ガス成分の変動に関する知識が重要です。

それでは、各選択肢を詳しく見ていきましょう。

選択肢1. 燃焼には、燃料、空気及び温度の三つの要素が必要である。

この文章は正しいです。

燃焼には燃料、空気(酸素)、および適切な温度が必要です。

これらは燃焼のための三つの基本要素です。

選択肢2. 理論空気量をA0、実際空気量をA、空気比をmとすると、A = mA0という関係が成り立つ。

この文章は正しいです。

理論空気量(A0)と実際空気量(A)の間には、空気比(m)を用いてA = mA0という関係が成り立ちます。

選択肢3. 実際空気量は、一般の燃焼では、理論空気量より多い。

この文章は正しいです。

一般に、実際の燃焼では完全燃焼を確実に行うため、理論空気量よりも多い実際空気量が使用されます。

選択肢4. 一定量の燃料を完全燃焼させるときに、燃焼速度が遅いと燃焼がゆっくり進行するので、狭い燃焼室でも良い。

この文章は誤りです。

一定量の燃料を完全燃焼させる際、燃焼速度が速いほど狭い燃焼室での燃焼が可能です。

燃焼速度が遅い場合は、燃焼がゆっくり進行するため、より広い燃焼室が必要となります。

選択肢5. 燃焼ガスの成分割合は、燃料の成分、空気比及び燃焼の方法によって変わる。

この文章は正しいです。

燃焼ガスの成分割合は、使用される燃料の化学的成分、供給される空気の量(空気比)、および燃焼方法によって変わります。

まとめ

ボイラーにおける燃料の燃焼プロセスを理解するためには、燃焼に必要な三要素、空気量の計算、燃焼室の設計における燃焼速度の影響、および燃焼ガス成分の変動性を把握することが重要です。

特に、燃焼速度と燃焼室のサイズとの関連性の理解が、この問題の正答を導く鍵となります。

参考になった数20

03

燃料の燃焼についての問題です。

 

燃焼の三要素や燃焼理論はどの燃料でも同じですが,燃焼速度や燃焼によって発生するガス成分は,個体・液体・気体燃料によって違いが出てきます。

選択肢1. 燃焼には、燃料、空気及び温度の三つの要素が必要である。

正しい記述です。

 

燃焼に必要な三要素とは「燃料=可燃物」「空気=酸素」「温度=熱源」です。

選択肢2. 理論空気量をA0、実際空気量をA、空気比をmとすると、A = mA0という関係が成り立つ。

正しい記述です。

 

A = mA0が成り立ちます。

この方程式を活用して実際空気量は,未燃分を発生させないように理論空気量より少し多くの空気を供給しています。

選択肢3. 実際空気量は、一般の燃焼では、理論空気量より多い。

正しい記述です。

 

実際空気量は,未燃分を発生させないように理論空気量より少し多くの空気を供給します。

選択肢4. 一定量の燃料を完全燃焼させるときに、燃焼速度が遅いと燃焼がゆっくり進行するので、狭い燃焼室でも良い。

誤った記述です。

 

燃焼速度が遅い即ち着火性の悪い燃焼では火炉を広くしないと完全燃焼できません。

「個体 ➡ 液体 ➡気体」燃料の順に燃焼速度が速くなります。

燃焼による熱量が同じ場合,気体燃料の方が燃焼室を小さくできます。

選択肢5. 燃焼ガスの成分割合は、燃料の成分、空気比及び燃焼の方法によって変わる。

正しい記述です。

 

燃焼によって発生するガス(Nox・Sox・Co2等)は燃料に含まれる成分や,空気に含まれる成分,燃焼の方法によって変わります。

以下は一例です。

・Nox低減:空気比の変更(低O2の排ガス循環)

・Sox低減:低硫黄の燃料を使用(C重油からLSA重油)

まとめ

燃焼速度が遅い分燃焼室を広くとる必要があります。

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