問題 13

次の各文章の【1】～【12】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。 また、【A】～【D】に当てはまる数値を計算し、その結果を答えよ。ただし、解答は解答すべき数値の最小位の一つ下の位で四捨五入すること。（配点計50点） (1) 水管ボイラのうちの循環ボイラには、ボイラ水の循環方式によって次の2種類がある。ボイラ水と発生する蒸気との【 1 】によって循環力を生じさせる【 2 】循環ボイラと、【 3 】を用いて循環力を賄う【 4 】循環ボイラである。 循環ボイラでは、一般に蒸気ドラムの内部装置で気水分離が行われ、ドラム内のボイラ水中に濃縮された【 5 】などの固形分が、ボイラ過熱器に飛散し付着することを防いでいる。

(2) 大容量の火力発電プラントでは高温高圧の蒸気が使われるが、蒸気の圧力、温度を上げると発電の理論効率が向上するので、蒸気タービンの発電量当たりの【 6 】が減少し、ボイラの燃料が節約できる。 そのような高温高圧ボイラでは、圧力が高くなるにしたがって水の【 7 】は小さくなるため、一般に水管群と火炉壁で構成されていた蒸発器は、火炉壁での放射熱吸収で十分賄え、水管群は省略されるようになる。また、ボイラから蒸気タービンに蒸気を送る蒸気管では、蒸気圧の高い方が蒸気の【 8 】は小さくなるので、蒸気管を流れる蒸気の摩擦損失は小さくなり、蒸気管の径も小さくでき、蒸気管の重量低減につながる。

(3) ボイラの蒸気温度を上げるためには、ボイラ内に設置される過熱器の伝熱面積を大きくする必要がある。過熱器は取付け位置によって異なる伝熱形態から、主に火炎からの熱を利用する【 9 】形過熱器、主に【 10 】から熱を受ける対流形過熱器、及び両形の特徴を持つ過熱器に分類される。 蒸気タービン中で所定の膨張をして飽和蒸気に近づいた蒸気を途中から取出し、その圧力のまま再び加熱し、また蒸気タービンに戻して膨張を行わせる場合には、【 11 】器が使用され、この蒸気温度を上げることでもプラントの効率を改善することができる。

(4) 10 MPaの蒸気を22 t/h発生するボイラの燃費の改善について考える。このボイラの燃費改善前の運転状態は表1のとおりであり、ボイラへの入熱は燃料からのみであるとする。 **表1 ボイラの運転状態（燃費改善前）** | 項目 | 単位 | 数値 | | :--- | :--- | :--- | | ボイラの発生蒸気量 | t/h | 22 | | ボイラ効率（低発熱量基準）| % | 88 | | 燃料の低発熱量 | MJ/kg | 40.6 | | ボイラ給水の比エンタルピー | kJ/kg | 426.55 | | 発生蒸気の比エンタルピー | kJ/kg | 2700 | 1) このボイラの燃費改善前の燃料消費量は[t/h]となる。 2) このボイラの発生蒸気の乾き度を求める。まず、10 MPaの蒸気1 kgの蒸発潜熱は、表2より【 12 】[kJ/kg]と求められる。これよりボイラ発生蒸気の乾き度を計算すると、[%]となる。 3) 燃費改善のため、余剰熱を用いてボイラ給水を予熱する計画を立てた。改善目標を燃費の5%低減として改善後の給水温度を求める。ここで、蒸気は改善前と同等に発生させるものとし、改善によるボイラ効率の変化は無視できるものとする。 給水予熱による燃費の5%低減とは、ボイラ給水と発生蒸気の比エンタルピー差を5%低減することであり、そのためにはボイラ給水の比エンタルピーを[kJ/kg]とすればよい。したがって、そのときのボイラ給水温度は表3より[℃]となる。ただし、表の数値間は線形補間できるものとして計算すること。