《熱》〈課目Ⅲ〉[問題9](2)燃料及び燃焼管理液体燃料の燃焼バーナ装置及び通風方式に関する知識問題

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【問題】

【難易度】★☆☆☆☆（易しい）
\[
\begin{eqnarray}
\end{eqnarray}
\] 次の各文章の$ \ \boxed {　　 3\strut 　　} \ $～$ \ \boxed {　　 5\strut 　　} \ $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。

(2)　油圧噴霧式、流体噴霧式、回転噴霧式の油バーナの中で、負荷変動の大きな小型ボイラ用として最も実績があるのは、$ \ \boxed {　　 3\strut 　　} \ $噴霧式油バーナである。また、通風方式として、煙突の通風力のみによるものを$ \ \boxed {　　 4\strut 　　} \ $通風といい、その炉内圧力は$ \ \boxed {　　 5\strut 　　} \ $圧になる。

＜$ \ \boxed {　　 3\strut 　　} \ $～$ \ \boxed {　　 5\strut 　　} \ $の解答群＞
\[
\begin{eqnarray}
&ア&　回転　　　　　&イ&　油圧　　　　&ウ&　流体　　　　&エ&　強制　　　　　\\[ 5pt ] &オ&　自然　　　　　&カ&　誘引　　　　&キ&　正　　　　 &ク&　負　　　　 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

液体燃料の燃焼バーナ装置及び通風方式に関する知識問題です。バーナ装置については毎年、通風装置については$1～6 $年に$1$回、抱き合わせで出題されているイメージです。昨年も抱き合わせて出題されており、今後は頻度が増える可能性があります。内容もそこまで難しくないので、一緒に理解していくようにしていきましょう。

1.油圧噴霧式バーナ
液体燃料に油圧ポンプのみの圧力を掛け、ノズル先端より噴霧するバーナです。
《長所》
・蒸気や空気などのほかの媒体を必要とせず、構造がシンプル
《短所》
・流量調整範囲が狭く、負荷変動への追従性が劣る
⇒理由は圧力と流量の$ 2 $乗の比例関係$$\Delta P \propto Q^2$$となっていて、負荷変動時に流量を調整しようにも、圧力調整の小回りが利きません。
・圧力に依存する為、高粘度の燃料に向かない
《用途》
ボイラ、加熱炉等

2.流体噴霧式バーナ
油圧ポンプで送った液体燃料に、空気や蒸気などを吹き付けることで霧状化し、噴霧するバーナです。
使用する気体によって、低圧と高圧に分かれます。ブロアから送風された空気を使用するのは低圧、コンプレッサーで圧縮した空気やボイラで発生した蒸気を使用するものは高圧となります。
《長所》
・高粘度の燃料にも使用できる
・高圧は、流量調整範囲が広く、負荷変動への追従性に優れている
《短所》
・ブロアやコンプレッサ、蒸気管が必要な分、構造が複雑である
・騒音が発生する
・ボイラ蒸気を使用する分、ボイラ効率が低下する
《用途》
中・大型ボイラ、加熱炉等
高圧になるほど大型設備に使用

3.回転噴霧式バーナ
バーナー先端に、高速回転するカップが設置されています。液体燃料をカップに注入して高速回転させ、遠心力によりカップ側面に燃料の薄い膜が形成されます。燃料の膜に空気を吹きつけることで、霧状に放出されます。
《長所》
・圧力に依存しない為、高粘度の燃料にも使用できる
・流量調整範囲が広く、負荷変動への追従性に優れている
《短所》
・モーターなどの回転体が必要で、設置費用が高い
・カップや回転体軸受の交換などのメンテナンスが必要となる
《用途》
中小型ボイラ、加熱炉等

4.通風方式
燃料を燃焼させる空気を供給し、燃焼ガスを排出する為に、通風設備が必要となります。
通風設備の種類は、主に以下の4つです。

$ \underline{\mathrm{自然通風}} $
ファンを使用せず、煙突内の温度差を利用して空気を供給し、排気する方式です。炉内の空気は煙突上部に吸い込まれることで、炉内圧力は負圧となります。送風機が無い為、下記3点に比べて通風力は劣ります。

$ \underline{\mathrm{押込通風}} $
炉内入り口に押込ファンを設置し、燃焼に必要な空気を供給する方式です。自然通風よりも燃焼用空気の供給能力は優れています。空気を押し出すことで炉内は正圧となる為、密閉されていないと、燃焼ガスが外部に漏れてしまう恐れがあります。また、排ガスの能力はない為、排ガスは自然通風となります。

$ \underline{\mathrm{誘引通風}} $
炉の出口にファンを設置し、排ガスを吸い込む形で誘引する方式です。自然通風と比べて排ガス能力が優れており、炉内を負圧とすることができる為、燃焼ガスの外部への漏れのリスクが低いです。使用するファンは、高温の排ガスを誘引することで高温にさらされる為、高い耐熱性や耐摩耗性が要求されます。

$ \underline{\mathrm{平衡通風}} $
押込通風と誘引通風を組み合わせることで、効率良く燃焼用空気の供給と排ガスの排出をすることができる方式です。2つのファンのバランスを調整することで、炉内圧力を大気圧よりわずかに低い「微負圧」に保ち、ガス漏れや無駄な外気の吸い込みを防ぎます。2つのファンで構成されているため設備が複雑で高価となることから、大型ボイラーでの使用となります。

今回の問題に関係ありませんが、環境保全の観点から、排ガス内のばいじんや窒素酸化物、硫黄酸化物の除去などを行った上で、外部に放出されます。