二級ボイラー技士 過去問
令和6年10月公表
問4 (ボイラーの構造に関する知識 問4)

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問題

二級ボイラー技士試験 令和6年10月公表 問4(ボイラーの構造に関する知識 問4) (訂正依頼・報告はこちら)

丸ボイラーと比較した水管ボイラーの特徴として、適切でないものは次のうちどれか。
  • 水冷壁が燃焼室に配置されている。
  • 伝熱面積当たりの保有水量が多いので、高圧大容量用に適している。
  • 伝熱面積を大きくとれるので、一般に熱効率を高くできる。
  • 使用蒸気量の変動により圧力及び水位が変動しやすい。
  • 給水及びボイラー水の処理に注意を要し、特に高圧ボイラーでは厳密な水管理を行う必要がある。

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この過去問の解説 (2件)

01

水管ボイラーの特徴についての問題です。

 

水管ボイラーの特徴は以下の通りです。

・水管群が多く,保有水量に対する伝熱面積が広く立上げ時間が早い。

・水管および過熱器を自由な配置に設計できるため,多様な燃料および燃焼方法に適応する。

・保有水量が少なく,高圧の蒸気を作ることに適している。

・高圧になると,水と蒸気の密度差が小さくなり水が滞留する。

・保有水量が少なく,丸ボイラーと比較して蒸気使用量の変動に対する圧力変化が大きい。

・多くの水管を加熱するため,丸ボイラーと比較してスケールやスラッジなど不純物の析出の影響を受けやすい。

選択肢1. 水冷壁が燃焼室に配置されている。

正しい記述です。

 

水冷壁は燃焼室内に配置されています。

選択肢2. 伝熱面積当たりの保有水量が多いので、高圧大容量用に適している。

誤った記述です。

 

保有水量が少なく,高圧の蒸気を作ることに適しています。

選択肢3. 伝熱面積を大きくとれるので、一般に熱効率を高くできる。

正しい記述です。

 

水管群が多く,保有水量に対する伝熱面積が広く取れます。

また,そのため,立上げ時間も早くなります。

選択肢4. 使用蒸気量の変動により圧力及び水位が変動しやすい。

正しい記述です。

 

保有水量が少なく,丸ボイラーと比較して蒸気使用量の変動に対する圧力変化が大きいです。

選択肢5. 給水及びボイラー水の処理に注意を要し、特に高圧ボイラーでは厳密な水管理を行う必要がある。

正しい記述です。

 

多くの水管を加熱するため,丸ボイラーと比較してスケールやスラッジなど不純物の析出の影響を受けやすいです。

まとめ

【Point】

<水管ボイラー>

・保有水量が少ない

・高圧・大容量にも使えるが圧力変動に弱い

<丸ボイラー>

・保有水量が多い

・保有水量が多く圧力変動に強いが大容量に使えない

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02

一般に、水管ボイラーは丸ボイラー(火管ボイラー)に比べて、高圧・大容量に適しており、水冷壁を設けて広い伝熱面積を確保できる反面、保有水量が少ないため水位や圧力が変動しやすい特性を持ちます。また、高圧運転のため水質管理を厳密に行う必要があります。

選択肢1. 水冷壁が燃焼室に配置されている。

水管ボイラーの特徴の一つが、炉壁(燃焼室の壁面)に水管を配して水冷壁を形成することです。

これは正しい特徴です。

選択肢2. 伝熱面積当たりの保有水量が多いので、高圧大容量用に適している。

水管ボイラーは、丸ボイラーに比べて水管が細く配置され、保有水量は少ないのが一般的です。

 

それでも高圧・大容量に適しているのは、管の形状によって強度を高くできることや大きな伝熱面積を確保しやすいためであって、「保有水量が多い」からではありません。

 

したがって、この選択肢は不適切な記述となります。

選択肢3. 伝熱面積を大きくとれるので、一般に熱効率を高くできる。

水管ボイラーは、管を多く配置することで伝熱面積を大きくとることが可能です。その結果、熱効率(燃焼ガスからの熱回収率)を高めやすいという利点があります。

 

正しい特徴です。

選択肢4. 使用蒸気量の変動により圧力及び水位が変動しやすい。

丸ボイラーに比べて保有水量が少ない水管ボイラーは、負荷変動(使用蒸気量の変動)の影響を受けやすく、圧力・水位が変動しやすい傾向にあります。

正しい記述です。

選択肢5. 給水及びボイラー水の処理に注意を要し、特に高圧ボイラーでは厳密な水管理を行う必要がある。

高圧・高温で運転するほどスケール付着や腐食のリスクが高まるため、水質管理が非常に重要です。

正しい内容です。

まとめ

不適切な記述は「伝熱面積当たりの保有水量が多いので、高圧大容量用に適している。」です。

 

実際には、水管ボイラーは伝熱面積当たりの保有水量が少ないために反応が早く、高圧にも対応しやすい構造となっています。その他の選択肢は水管ボイラーの正しい特徴を述べています。

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