Moneytizerによる広告を掲載しています。概要この記事ではエネルギー管理士(熱分野)の出題分野である、燃料及び燃焼管理について解説します。燃料及び燃焼管理は課目III"燃料と燃焼"の中で、大問3問中2問出題されておりウェイトが高い分野です。暗記する分野なので試験直前に追い込みをかけやすいですが、範囲が広いので全て覚えるのは大変です。比べて過剰空気が少なくても完全燃焼しやすく、安定した燃焼ができる。燃焼用空気だけでなく燃料自体を予熱できるので、低発熱量の燃料でも高温を得ることができる。点火・消火が用意で、温度制御や炉内雰囲気調整もしやすい。燃料中に灰分が含まれない。容積が大きくなるため、輸送が不便である。貯蔵するにはガスタンク等の設備費がかかる。燃料費は液体燃料に比べて高い。漏えいによる爆発の危険を伴うため、安全管理に注意を要する。気体燃料は特に高発熱量について出題されやすいです。以下の表に各物質の高発熱量を示しました。12.8炭素鎖が長くなるほど高発熱量は増加していくことを覚えておきましょう。各種ガスの主成分と高発熱量も出題されやすいです。おおまかな長所・短所を把握しておきましょう。固体燃料に比べて発熱量が高い(40~50MJ/kg程度)。都市ガスに比べて発熱量当たりの価格が安い。他の燃料に比べて、貯蔵、運搬が容易で、貯蔵中の変質が少ない。固体燃料に比べて燃焼効率が高い。石炭に比べて灰分が少ない。固体燃料に比べて燃焼が容易で、自動制御も容易である。燃焼温度が高いため、局部加熱を起こしやすい。重質油では高硫黄分のものが多く、大気汚染の原因となりやすい。使用バーナによっては騒音を発生しやすい。液体燃料については、特にこの内容が出題されやすい、という傾向はなく幅広く出題されています。おおまかな長所・短所を把握しておきましょう。燃焼速度が遅いので、特殊な用途(製鉄用)には優れている。燃焼後、多量の灰を残す。パイプ輸送ができない。液体燃料に比べて発熱量が低い(10~30MJ/kg程度)。いくつかの分類があります。空気をあらかじめ混合させたうえで燃焼させる手法を予混合燃焼といいます。全ての空気を予混合させて燃焼させる場合は完全予混合燃焼といいます。単位時間当たりの燃焼ガスの燃焼量を大きく取ることができるので高負荷燃焼に適します。混合気流速が過大になると吹き飛びを起こして消炎したり、逆に混合気流速が燃焼速度より遅いときは逆火を生じる恐れがあります。30~80%を予混合させ、残りを2次空気として供給し燃焼させる手法を部分予混合燃焼といいます。予混合空気量を調節することで炎の長さや輝度を変えることができます。予混合燃焼と同様に逆火に対する配慮が必要です。拡散燃焼ガス燃料をバーナから吹き出し、外部の空気と接触させて燃焼を行なう手法を拡散燃焼といいます。燃料ガスの流速によって火炎の長さが変わります。流速が遅いとき(層流)は火炎長さは流速に比例して長くなります。流速が速いとき(乱流)は、乱流拡散により拡散速度が増大するため火炎の長さはしだいに減少し、完全乱流となると流速に関係なくほぼ一定の火炎長さとなります。炎が安定でガス量や空気量の調整範囲は広く、逆火の危険がない。低品位ガスでも炎の吹き飛びが起こりにくい。ガスの高温予熱ができる。ボイラ、ガスタービン燃焼器など、工業用ガスバーナとして最もよく使用されています。可燃混合気が満たされているとき、その混合気中を火炎が伝播できる最小の平板間隔を平板消炎距離dpcといいます。同様に円管の中に可燃混合気を満たした場合に、火炎が伝播できる最小の内径を円管消炎距離dtcといいます。この2つの消炎距離の間には、$$\frac{d_{pc}}{d_{tc}}=0.65$$という関係があります。消炎距離dpcやdtcは混合気の組成が理論当量比付近で最小値となり、1mm前後の値を示します。可燃混合気の可燃範囲や燃焼速度は出題頻度が高いです。以下の表に主要な物質の値についてまとめました。希薄可燃限界濃度といいます。関する内容はほぼ毎年1問ずつ出題されており、非常に重要です。勉強しておきましょう。ガスバーナ予混合燃焼ガスバーナ、拡散燃焼ガスバーナが挙げられます。出題頻度が高いのでよく勉強しておきましょう。詳細は燃焼現象基礎で前述しています。油バーナガスバーナと同様にほぼ毎年出題されています。最低限、以下に示す表の内容は覚えましょう。(粒径3~25mm)を火格子の上に人力あるいは機械によって投炭、散布して燃焼させる装置です。中小容量の燃焼装置で使用され、石炭等を粉砕せずにそのまま燃焼させるため動力費が少ない特徴があります。粉砕して74μm以下の微粉にしたものを1次空気とともにバーナから燃焼炉内に吹込み、燃焼室内で2次空気と混合させて浮遊状態で燃焼させる装置です。石炭を微粉にすることで表面積が増加し、2次空気との混合が良くなるため、少量の過剰空気でも完全燃焼できる。燃焼量の調整が容易で、負荷変動に対応しやすい。使用でき、使用燃料の幅が広い。燃焼速度が速く、燃焼効率も良く、予熱空気の使用も可能。設備費、維持費が大きい。煙突からの飛じんが多く、集じん装置が必要である。爆発の恐れがあるため、許容最小熱負荷は40%以上としなければならない。底部に多数の小穴を開けた分散板を置き、その上に石灰石や珪砂などの固体粒子を充填して空気を吹き込むと粒子全体が激しく動きます。この状態を流動層と呼び、固体粒子に石炭を混ぜることで燃焼させる装置を流動層燃焼装置といいます。石炭は粒径1~数mm程度で、800~1,000°Cで燃焼させています。燃焼温度が低いため、微粉炭燃焼で発生する灰溶融によるクリンカトラブルが少ない。して石灰石やドロマイトを使用することで炉内脱硫が可能。流動層内に伝熱管を配置することで熱伝達率を高くでき、ボイラの小型化が可能。流動層内の燃料は固体粒子とともに十分に撹拌されるため、空気と接触が良く燃焼時間が短くなる。低過剰空気による燃焼が可能。流動層の燃焼方式も様々あります。物理的ガス分析法ガスの分析法は物理的ガス分析法と化学的ガス分析法の2種類ありますが、ほとんどが物理的ガス分析法です。試験にも物理的ガス分析法の方が圧倒的に出題されやすいです。ついてが出題されやすいです。干渉成分となるため、干渉フィルタでカットします。窒素酸化物の分析法は主に3種類挙げられます。方式の名前と妨害物質くらいは覚えておきましょう。硫黄酸化物の分析法は主に4種類挙げられます。方式の名前と妨害物質くらいは覚えておきましょう。物理的ガス分析法よりも出題頻度は低いですが、分析法の名前くらいは知っておきましょう。ヘンペルガス分析法:CO2、O2、CO、N2が測定可能。オルザットガス分析法:CO2、O2、CO、N2が測定可能。排ガスの採取方法についても、それなりに出題頻度が高いです。急激に変化する部分は避ける。採取点:ガス濃度の変動が採取位置断面で±15%以下であれば、任意の1点としてよい。採取口:排ガス流に対してほぼ直角に採取管を挿入できる角度とする。採取管:必要に応じて保温・加熱する。導管:なるべく短くし、下り勾配になるよう加工する。以上の内容は覚えておきましょう。高温腐食ボイラ等の燃焼装置において、燃料中に含まれるバナジウム、ナトリウム、ニッケルなどの酸化物を含有する灰が、過熱器・再熱器などの高温伝熱面に付着、溶融し、母材表面の酸化被膜を溶解させて腐食を発生させる現象を高温腐食と言います。二酸化五バナジウム(V2O5)は融点が675°C程度で、融解して腐食を起こしやすいです。これをバナジウムアタックといいます。高温部伝熱面の表面温度を下げる。付着物を落とすようにスートブロワを適切に配置する。ドロマイトなどの添加物を注入し、灰の融点を上げる。低バナジウム、ナトリウム燃料を使用する。定期点検でスケールを除去する。硫黄化合物は燃焼により大部分は二酸化硫黄SO2となりますが、一部は三酸化硫黄SO3となります。SO3は水蒸気と反応して硫酸を生成し、低温伝熱面に凝縮して腐食を発生させることがあり、これを低温腐食といいます。低硫黄分燃料を使用する。空気予熱器やエコノマイザにより、表面温度が酸露点以下にならないようにする。SO3中和のため、ドロマイトやアンモニアを燃焼室内に添加する。低空気比燃焼を行ない、SO3転換率を低減する。おわりにエネルギー管理士(熱分野)課目IIIの燃料及び燃焼管理の分野について解説しました。暗記する課目なので得意不得意や好みがわかれるところだと思います。多少なりとも実務や他の資格で覚えた内容が被っていれば楽ですね。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。※サイト次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。date*日本語が含まれない投稿は無視されますのでご注意ください。【課目II:熱と流体の流れの基礎】エネルギー管理士(熱分野)の出題分野を解説この記事ではエネルギー管理士(熱分野)の出題分野である、熱と流体の流れの基礎について解説します。計算問題が多く難易度が高いです。暗記するにも式の形が複雑なものも多く、理論から理解して勉強することをオススメします。1種に合格したブログ管理人が、過去の出題傾向から頻出分野を紹介するシリーズです。この記事では大気概論についてまとめています。1種を2年かけて受験し合格しましたので、その体験を記事にしています。公害防止管理者とは何か?というお堅い内容は他の人の記事に任せるとして、この記事では主観100%の内容で書いています。【エネルギー管理士】熱分野の受験体験記この記事はエネルギー管理士(熱分野)の受験体験記です。この資格は例年7~8月に試験が実施されており、課目I:エネルギー総合管理及び法規、課目II:熱と流体の流れの基礎、課目III:燃料と燃焼、課目IV:熱利用設備及びその管理、以上の4課目を受験し合格することで取得できます。【気体の熱力学】高圧ガス甲種機械:検定試験の出題分野を解説この記事では高圧ガス甲種機械の出題分野である、気体の熱力学について解説します。気体の熱力学は毎年春(5月頃)に実施される検定試験、11月の国家試験の両方に出題されており、重要な分野です。【流体の流れ】高圧ガス甲種機械:検定試験の出題分野を解説この記事では高圧ガス甲種機械の出題分野である、流体の流れについて解説します。他の大問と比較して、流体の流れは簡単なので確実に点を取りたいところです。【課目III:燃焼計算】エネルギー管理士(熱分野)の出題分野を解説プロフィールこのブログを運営しているルートです。化学メーカーで働くケミカルエンジニアです。