【二級ボイラー技士】燃料の性質｜発熱量・重油・気体燃料｜知識ゼロから【第14回】

発熱量とは？

燃料を完全に燃やしたときに出る熱の量。液体・固体燃料はMJ/kg（1kgあたり何メガジュール）で表します。

💡 なぜ？　同じ量の燃料でどれだけ蒸気をつくれるかを比べるための、いちばん基本の数字だからです。

⚠ 注意

「差は、水分及び炭素の割合で決まる」（令和8年10月公表）は誤り。炭素は燃えるとCO2になるので、水蒸気とは関係ありません。「低発熱量は、高発熱量から水の顕熱を差し引いたもの」（令和8年4月公表）も誤りで、差し引くのは潜熱です。

💡 覚え方

「高（総）は全部、低（真）は使える分だけ」。煙突から出ていく水蒸気の潜熱は実際には使えないので、それを除いたのが真（本当の）発熱量です。

🤔 ボイラー効率では、どちらの発熱量を使うのでしたか。

低発熱量です（第2回）。ボイラーの排ガスの水蒸気は、通常水に戻らないまま煙突から出ていくので、その潜熱は使えません。実際に使える熱で効率を計算するために、低発熱量を使うのです。

⚠ 注意

「液体燃料・固体燃料には成分分析、気体燃料には元素分析」（令和6年4月・令和6年10月公表）は入れ替えで誤りです。ガスは「メタン何％」と成分で、液体や固体は「炭素何％」と元素で表す、と考えましょう。

石炭化度が進むと（試験で「正しい」とされたもの）

①固定炭素は多くなる

②揮発分は少なくなる

③燃料比は大きくなる

④単位質量あたりの発熱量（1kgあたりの発熱量）は、一般に大きくなる

燃料比とは？

石炭の固定炭素を揮発分で割った値。燃料比＝固定炭素÷揮発分です。

燃料比の例

固定炭素が50％、揮発分が25％の石炭がある

燃料比＝50÷25＝2

固定炭素が60％、揮発分が20％の石炭なら、60÷20＝3（燃料比が大きい）

⚠ 注意

「石炭に含まれる揮発分は、石炭化度の進んだものほど多い」（令和2年4月・令和2年10月公表）は誤り。少なくなります。「石炭の燃料比は、揮発分を固定炭素で除した値」（令和4年10月公表）も誤りで、割り算の向きが逆です。

💡 覚え方

石炭化度が進む＝炭素の多い石炭に近づく。固定炭素が増えて揮発分が減るので、固定炭素÷揮発分（燃料比）は大きくなる、と1つにつなげて覚えましょう。

⚠ 注意

「点火しないで自然に燃え始める最低の温度を引火点という」（令和8年4月公表）は誤り。それは着火温度です。

💡 覚え方

引火点＝火を「引いて（近づけて）」つく温度、着火温度＝火がなくても「着く」温度。火を近づけるぶん、引火点のほうが低い温度です。

重油の性質（試験で「正しい」とされたもの）

①重油の密度は、温度が上がると減る

②重油の粘度は、温度が上がると低くなる（さらさらになる）

③重油の比熱は、温度と密度によって変わる

④重油の実際の引火点は、一般に100℃前後

⑤引火点の低い重油は、一般に粘度も低く密度も小さい

⑥A重油はC重油より、単位質量あたりの発熱量が大きい

⚠ 注意

発熱量の向きは入れ替えが出ます。「密度の大きい重油の方が単位質量あたりの発熱量が大きい」（令和6年4月公表）は誤り。「C重油はA重油より発熱量が大きい」（令和6年10月公表）も誤りです。軽い（密度が小さい）A重油ほど、1kgあたりの発熱量は大きいと覚えましょう。「C重油はA重油より水分が少ない」（令和7年4月公表）も誤りで、C重油のほうが多い側です。

⚠ 注意

「重油が低温になって凝固するときの最低温度を凝固点という」（令和2年4月公表）は誤り。正しくは最高温度です（令和5年4月公表で正しい記述）。凝固点は「最高」、流動点は「最低」と、向きをセットで覚えましょう。

石炭と比べた重油（試験で「正しい」とされたもの）

①ボイラーの負荷変動への応答性が優れている

②ばいじんの発生量が少ない

③貯蔵中に発熱量が下がるおそれがない

④水分やスラッジの量は、石炭と比べてきわめて少ない

⑤燃焼温度が高いため、ボイラーの局部過熱や炉壁の損傷を起こしやすい

⑥クリンカの発生が少ない

⑦急着火・急停止の操作が容易

⚠ 注意

⑤は向きの入れ替えが出ます。「燃焼温度が低いため、ボイラーの局部過熱及び炉壁の損傷を起こしにくい」（令和4年4月公表）は誤りです。重油は燃焼温度が高い側、と覚えておきましょう。

⚠ 注意

「加熱温度が高すぎると、すすが発生する」（令和5年4月公表）は誤り。すすは低すぎる側です。同じ問題の「加熱温度が低すぎると、振動燃焼となる」も誤りでした。低すぎるときに起きるのは、霧化不良・燃焼が不安定・すすです（令和6年4月・令和4年10月・令和7年10月公表）。

⚠ 注意

「粘度の低い重油を加熱する」（令和6年4月公表）は誤りで、加熱するのは粘度の高い重油です。令和7年10月公表の「A重油や軽油は一般に50〜60℃に加熱する必要がある」も誤り。同じく「加熱温度が低すぎるとベーパロック」も誤りです。ベーパロックは温度が高すぎて油が気化することで起きます。

⚠ 注意

「貯蔵タンクに自動油面調節装置を付ける」（令和6年10月・令和8年4月公表）は誤り。付けるのはサービスタンクです。「油ストレーナで水分を除去できる」（令和5年10月・令和6年4月・令和7年10月公表）も誤りです。「貯蔵タンクの油送入管は、底から20〜30cm上に付ける」（令和8年10月公表）も誤り。20〜30cm上に付けるのは取出し管で、送入管はタンクの上部です。

⚠ 注意

「サービスタンク本体には、油ストレーナなどを取り付ける」（平成31年4月公表）は誤り。サービスタンクに付けるのは油面計・温度計・自動油面調節装置などで、ストレーナは配管の途中です。

気体燃料（固体燃料と比べて）

①メタンなどの炭化水素が主な成分。成分中の炭素に対する水素の割合が高い

②硫黄分や灰分が少なく、伝熱面や炉の壁をほとんど汚さない。クリンカ（灰が溶けて固まったもの）もほとんど出ない

③同じ熱量なら、CO2の発生は石炭の約60％で、温室効果ガスの削減に有効

④漏れると燃えやすい混合気をつくりやすく、爆発の危険がある

⚠ 注意

「CO2の発生は石炭の1/3以下」（令和6年4月公表）は誤りで、約60％です。「都市ガスは漏れるとくぼみにたまりやすい」（令和5年10月公表）も誤り。底にたまるのは空気より重いLPGです。「都市ガスは液体燃料よりCO2の排出量が多い」（令和8年10月公表）も誤りです。

⚠ 注意

①の「水素の割合が高い」は、向きを入れ替えた誤りが出ます。「石炭や液体燃料に比べて、成分中の水素に対する炭素の比率が高い」（令和3年10月公表）は誤り。「固体燃料と比べて、成分中の炭素に対する水素の比率が低い」（令和5年4月公表）も誤りです。気体燃料は水素の多い燃料、と覚えておきましょう。

⚠ 注意

「気体燃料は、液体燃料に比べ、配管口径が小さくなるので、配管費などが安くなる」（令和2年10月公表）は誤り。太く・高くが正しい向きです。

気体燃料の燃焼の特徴

①燃やすときに微粒化や蒸発の手間がいらない。燃料の加熱も、霧化用の高圧空気・蒸気もいらない

②空気との混ぜ方を自由に決めやすく、炎の広がりや長さの調節が容易

③燃焼が安定し、点火・消火が容易で、自動化しやすい

④ガスの炎は油の炎より放射が弱いので、火炉での放射伝熱は減り、接触伝熱面での伝熱が増える

⑤温暖化ガスの削減や公害防止の面で有利（令和8年4月公表）

⚠ 注意

④は向きの入れ替えが定番です。「ガス火炎は放射率が高い」（令和5年10月公表）は誤り。「火炉での放射伝熱量は増え、接触伝熱面での伝熱量は減る」（令和6年10月・令和8年4月公表）も誤りです。ガスの炎は青く透き通って光が弱い、と思い浮かべてください。

答えと考え方

①「重油の粘度は、温度が上がると高くなる」 → 誤り（温めるとさらさらになる＝低くなる）

②「液体燃料・固体燃料の発熱量は、通常MJ/kgで表す」 → 正しい

③「工業分析では、水分・灰分・揮発分を測り、残りを固定炭素とみなす」 → 正しい

④「貯蔵タンクの油取出し管は、タンクの底に取り付ける」 → 誤り（底から20〜30cm上）

⑤「気体燃料は、硫黄分や灰分が少なく、伝熱面をほとんど汚さない」 → 正しい

まとめ

・高（総）発熱量−潜熱＝低（真）発熱量。差は水素と水分で決まる

・液体・固体＝元素分析、気体＝成分分析。工業分析の残りは固定炭素で、石炭の燃焼特性をつかむのに有効

・石炭化度が進むと固定炭素↑・揮発分↓・燃料比↑・発熱量↑。燃料比＝固定炭素÷揮発分。灰分が多いと発熱量が減る

・引火点＝火を近づけて、着火温度＝火なしで燃え始める最低温度（引火点のほうが低い）

・重油は温度が上がると密度・粘度が下がる。A重油ほど1kgの発熱量が大きい。凝固点＝固まる最高温度、流動点＝流れる最低温度（凝固点＋2.5℃）

・C重油の加熱は80〜105℃。高すぎ＝いきづき燃焼・ベーパロック・炭化物、低すぎ＝霧化不良・すす（振動燃焼ではない）

・石炭と比べた重油＝燃焼温度が高く局部過熱しやすい・クリンカが少ない・急着火と急停止が容易・少ない過剰空気でよい

・自動油面調節装置はサービスタンク、ストレーナは配管の途中・水分を取れない、油加熱器は蒸気式と電気式

・LPGは底にたまる（都市ガスはたまりにくい）。LNG＝−162℃で液化。パイロットバーナにはLPGが多い。オフガスも燃料になる

・気体燃料は水素の割合が高い。固体燃料より燃料費は割高、液体燃料より配管が太く配管費が高い

・ガスの炎は油より放射が弱く、火炉での放射伝熱は減り、接触伝熱面での伝熱が増える

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▶ 第15回　燃焼の基礎・空気比・通風

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