令和7年度第三種電気主任技術者上期試験　電力科目 問30 解説 問3 問3

汽力発電設備において、燃焼ガスの流れは常に高温から低温へと向かうエネルギー回収の順序に従うため、節炭器よりも後方に配置される空気予熱器と電気集じん装置の順序が逆転している選択肢(5)が誤りとなります。

汽力発電設備の熱サイクルと各機器の役割

汽力発電は、燃料を燃焼させて得た熱エネルギーを、水から蒸気へと変換し、その蒸気でタービンを回すことで電気を得る仕組みです。この過程で燃焼ガスは、火炉から排出された直後の最も高温な状態から、設備を通過するごとに熱を奪われ、温度を下げながら排出されます。

このとき、燃焼ガスの流路には、熱エネルギーを最大限に回収するための熱交換器が順に配置されています。

1. 火炉：燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる場所。
2. 過熱器：蒸気をさらに加熱して高温・高圧にする。
3. 再熱器：タービンで膨張してエネルギーが低下した蒸気を、再び加熱して昇温させる。
4. 節炭器（エコノマイザ）：ボイラへ送る前の給水を、燃焼ガスの余熱であらかじめ加熱し、ボイラの効率を高める。
5. 空気予熱器：燃焼用空気を、燃焼ガスの排熱を利用してあらかじめ加熱し、燃焼効率を向上させる。
6. 電気集じん装置：煙突から排出されるガスに含まれる微細な灰（フライアッシュ）を除去する。

燃焼ガスの流路順序の判断

燃焼ガスの流れは、熱を渡す対象物との関係性で決定されます。

1. 燃焼ガスは、火炉で発生した後、まず高い温度を必要とする過熱器や再熱器を通過します。
2. その後、さらに温度が低下した段階で節炭器を通り、給水を加熱します。
3. 最後に、比較的温度が低くなったガスを空気予熱器に通して、燃焼用空気の予熱に利用します。
4. 最終的に、きれいなガスとして煙突から放出するために、電気集じん装置（または脱硫装置など）を通過させます。したがって、電気集じん装置は空気予熱器よりもさらに後方に配置されます。

選択肢(5)では、節炭器の後に電気集じん装置を置き、その次に空気予熱器を配置する記述となっています。しかし、ガス温度の高い段階で熱を回収し、温度が下がった段階で集じんを行うのが設備の一般的な配置であるため、この順序は不適切です。

火炉から煙突へ向かう燃焼ガスの温度変化と、各設備が受け取る熱エネルギーの推移を重ねてみると、ガスがたどるべき自然なルートが見えてきます。

参考リンク

• 火力発電所の仕組み（電気事業連合会）
• 【火力発電】ボイラ設備の構成と役割（電気主任技術者試験の合格を目指すブログ）
• 火力発電所における排ガス処理設備に関する技術的知見（日本機械学会論文集）