一級ボイラー技士「燃料及び燃焼」の要点とひっかけ（論点テキスト）

このページの論点

一級・燃料及び燃焼・16論点・要点91本・ひっかけ65本（見出しの問数は、公表試験問題2回分80問での内訳）

• 重油の性質と燃焼
  • 重油の密度・比重・JIS分類
  • 引火点・発熱量と出力計算
  • 重油の加熱温度と粘度
  • 重油の水分・スラッジ・劣化
• 油バーナと燃料供給装置
  • 各種油バーナの構造と特徴
  • 燃料油供給装置とタンク
  • 燃焼安全装置・点火・点検
• 大気汚染物質と低温腐食
  • 低温腐食と露点
  • すす・ばいじん・SOx・NOx
• 気体燃料・特殊燃料
  • 気体燃料の種類・性質・燃焼
  • 石炭・コークス・特殊燃料
• 燃焼室の要件と通風
  • 燃焼室の要件と火炎
  • 通風力・通風方式・ファン
• 燃焼理論と空気量の計算
  • 燃焼空気量の計算と空気比
  • 完全燃焼の条件と排ガス分析
  • 熱損失と空気予熱の効果

重油の性質と燃焼（本試験2回分で4問）

重油の密度・比重・JIS分類

重油の密度・C/H比・引火点・比重・残留炭素分といった基本性状の相互関係とJIS分類が問われる。

要点

• 密度の大きい重油は質量当たりの発熱量が小さく、密度の小さい重油は発熱量が大きい。
• 炭素と水素の質量比（C/H比）が大きい重油ほど、燃焼性が劣り、すすを生じやすい。
• 密度の小さい重油は引火点が低く、引火点の低い重油は一般に粘度も低く密度も小さい。
• 重油の密度は温度が上がると小さくなり、JIS K2205では15℃における値で規定される。
• 比重は同じ体積の水との質量の比で、測定時の温度条件を記号で付して表す。
• 重油は粘度などで1種（A重油）・2種（B重油）・3種（C重油）に分類され、C重油はA重油より粘度・密度が大きい。
• 残留炭素分は空気を遮断して加熱したとき残る炭素質の割合で、多いほどすすやばいじんが出やすく、コンラドソン法などで測る。

ひっかけ

• 重油のJIS分類の物差しは引火点ではなく、動粘度である。
• 重油の実際の引火点は250℃程度ではなく、100℃前後である。
• 質量比（比重）に付す記号は温度条件を示すもので、密度条件ではない。
• 残留炭素分は水分量を直接示す指標ではない。
• A重油はC重油より密度が大きいのではなく、軽質で密度が小さい。

引火点・発熱量と出力計算

引火点の定義、高発熱量と低発熱量の違い、低発熱量を使った出力の計算が問われる。

要点

• 引火点は、可燃性蒸気に小さな炎を近づけると瞬間的に燃え出す最低温度で、着火温度より低く、貯蔵温度管理の目安になる。
• 高発熱量は水蒸気の凝縮潜熱を含む発熱量で、低発熱量は高発熱量から水の蒸発潜熱分を差し引いたものである。
• 低発熱量＝高発熱量−水蒸気の潜熱相当分（例：42000−1800＝40200kJ/kg）。
• 出力(kW)＝燃料消費量(kg/h)×低発熱量(kJ/kg)×効率÷3600（例：80kg/h、40000kJ/kg、90％で約800kW）。

ひっかけ

• 液体燃料の発熱量は、MJ/㎥やkJ/㎥Nではなく、通常kJ/kgで表す。

重油の加熱温度と粘度

重油の加熱温度の目安と、加熱が低すぎる・高すぎるときの障害、加熱の目的が問われる。

要点

• 重油は加熱すると粘度が低下し、粘度の高い重油は加熱して粘度を下げることで噴霧に適した微粒化を図る。
• 加熱温度の目安は、B重油で50〜60℃程度、C重油で80〜105℃程度である。
• 加熱温度が低すぎると、霧化が不良になってすすが出る。
• 加熱温度が高すぎると、軽質分の気化によるいきづき燃焼や、炭化物の生成・ベーパロックを招く。

ひっかけ

• 低すぎるときの障害は炭化物やベーパロックではなく、霧化不良とすすである。
• 粘度の低い重油を加熱して粘度を上げるのではなく、粘度の高い重油を加熱して粘度を下げる。
• 予熱温度は高いほどよいのではなく、重油の種類に応じた適正範囲に管理する。
• A重油がC重油より高い加熱温度を必要とするのではなく、高粘度のC重油のほうが高い温度を要する。

重油の水分・スラッジ・劣化

重油中の水分とスラッジが燃焼に及ぼす障害、異なる重油の混合や長期貯蔵、その対策が問われる。

要点

• 水分の多い重油は、いきづき燃焼を起こしやすく、水分の蒸発に熱が使われるため熱損失も増加する。
• スラッジは貯蔵中に油中の不純物が沈殿して生じ、ろ過器やバーナチップを閉塞させる。
• 貯蔵タンク底部の水分は定期的にドレン抜きし、ストレーナは差圧の増加などを目安に点検・清掃する。
• 性状の異なる重油の混合や長期貯蔵中の酸化でもスラッジが生じることがあり、混合前は可否を確認する。

ひっかけ

• 水分は燃焼状態を安定させるのではなく、噴霧を乱して燃焼障害や熱損失の要因となる。
• 性状の異なる重油は、どんな割合で混合しても問題ないのではなく、スラッジを生じることがある。
• 長期貯蔵の酸化で粘度が低下したり発熱量が増加したりするのではなく、スラッジが生じやすくなる。
• 水分の混入を防ぐために通気管を密閉するのではなく、通気管は常に大気に開放しておく。

油バーナと燃料供給装置（本試験2回分で4問）

各種油バーナの構造と特徴

回転式・圧力噴霧式・蒸気噴霧式・ガンタイプなど各種油バーナの霧化の仕組みと特徴、調節範囲が問われる。

要点

• 回転式は、末広がりのカップ状の霧化筒の内面に遠心力で薄い油膜を作り、先端から放射状に飛散させ、外周からの空気流と混合する。
• 回転式の霧化筒の内面が汚れると、油膜が不均一になって油が微粒化しにくくなる。
• 回転式は油量を変えても遠心力による微粒化が保たれるため、比較的広い範囲の負荷調節ができ、送風機と組み合わせて用いられる。
• 戻り油形の圧力噴霧式は、負荷にかかわらずほぼ同じ油量を供給し、燃焼量を超えるぶんを油ポンプの吸込み側へ戻して調節範囲を広げている。
• 蒸気噴霧式は、比較的高圧の蒸気を霧化媒体にして霧化特性が良く、油量の調節範囲が広い。
• 単純な圧力噴霧式は、油圧を下げすぎると霧化不良を起こすため、ターンダウン比が狭い。
• ガンタイプは、送風機と圧力噴霧式バーナを一体化した構造で、小容量のボイラーに多く用いられる。

ひっかけ

• 霧化筒外周の空気流は、油の旋回と同じ向きではなく、逆向きに吹き出して油と混合する。
• 回転式は高圧の蒸気を霧化媒体とする方式ではなく、蒸気を使うのは蒸気噴霧式である。
• 戻り油形は負荷が下がると油量を大きく減らすのではなく、供給量はほぼ一定で余りを戻す。
• ガンタイプは大容量のボイラー向けではなく、小容量向けである。
• アトマイザは外周から環状に噴射する部分ではなく、バーナ中心から円すい状に噴射する部分である。

燃料油供給装置とタンク

噴燃ポンプ・主油加熱器・ストレーナなど燃料油供給装置の役割と位置、燃料油タンクと配管、ドレン抜きが問われる。

要点

• 噴燃ポンプは、燃料油をバーナ噴射に必要な圧力まで昇圧し、吐出し側のストレーナは流量計や調節弁の目詰まりを防ぐ。
• 主油加熱器は、バーナの構造に合った粘度になるように燃料油を加熱する装置である。
• 燃料油タンクは貯蔵タンクとサービスタンクに区分され、サービスタンクは貯蔵タンクから送られた油を一時的に蓄え、油面計や温度計が付く。
• 油送入管はタンク上部、油取出し管は底部の沈殿物を避けて底部からやや上方に取り付け、通気管は内圧の異常な上昇や負圧を防ぐ。
• 油ストレーナは異物をろ過してノズル閉塞を防ぎ、オートクリーナ付きは目づまりを自動で除去し、油加熱器には蒸気式や電気式がある。
• ドレン抜きは、タンク底部に沈降した水分やスラッジを定期的に排出する作業で、怠るといきづき燃焼の原因になる。

ひっかけ

• 逃がし弁は吐出し圧力の低下を防ぐ弁ではなく、過昇を防ぐ弁である。
• 主油加熱器は噴燃ポンプの吸込み側ではなく、吐出し側に設ける。
• サービスタンクの貯油量は1週間から1か月分ではなく、最大燃焼量の2時間分程度が目安である。
• 油ストレーナは油を加熱して粘度を下げる装置ではなく、加熱は油加熱器の役割である。
• ドレン抜きは一度行えば再び堆積しないのではなく、水分は繰り返し混入するので定期的に行う。

燃焼安全装置・点火・点検

点火装置、火炎検出器、主安全制御器など燃焼安全装置の構成と役割、燃焼装置の定期点検が問われる。

要点

• 点火装置は点火用バーナや点火用電極（高電圧の火花）で点火用の火炎を作り、本バーナの着火が確認されると停止する。
• 火炎から放射される紫外線を検出して火炎の有無を判断する方式は、紫外線（UV）光電管式である。
• 燃焼安全装置は、主安全制御器を中心に火炎検出器・点火用電極・燃料遮断弁が連携し、火炎を検出できないと燃料供給を自動遮断する。
• バーナのノズル・チップ、火炎検出器の感度、通風系統のダンパやファンは、定期点検の対象となる。

ひっかけ

• 点火装置は運転終了まで燃え続けるのではなく、本バーナへの着火を確実にするための装置である。
• 火炎検出器は燃料遮断弁を直接開くのではなく、火炎の有無を主安全制御器へ信号で送る。
• 燃焼安全装置は設置後の点検が一切不要なのではなく、経年劣化があるので点検が必要である。

大気汚染物質と低温腐食（本試験2回分で4問）

低温腐食と露点

低温腐食が生じる仕組みと露点、軟鋼と硫酸の関係、エコノマイザ・空気予熱器の対策が問われる。

要点

• 軟鋼は濃硫酸には反応しにくく、希硫酸には激しく侵されて腐食する。
• 硫黄分の燃焼で生じた三酸化硫黄が水分と結合して硫酸ミストとなり、金属を腐食させる。
• 低温腐食は、燃焼ガス温度が露点以下に低下する煙道や空気予熱器などの低温部で生じやすい。
• 低空気比燃焼は露点を下げるので、低温腐食の抑制に効果がある。
• エコノマイザでは、ボイラー水や出口の給水を入口に再循環させて表面温度を上げる方法がある。
• 空気予熱器では、伝熱板に耐食性の良いセラミックスやエナメル被覆鋼を使う方法が対策になる。

ひっかけ

• 高空気比燃焼で露点を高くする方法は、低温腐食の対策にならない。
• C重油の燃焼ガスの露点は、80〜100℃程度ではなく、130〜150℃程度である。
• 低温腐食の防止には、酸素濃度を高めて完全燃焼を促すのではなく、酸素濃度を下げてSO3への転換を抑える。
• 硫黄分を含む燃料の酸露点は、含まない場合より低くなるのではなく、高くなる傾向がある。
• 低空気比燃焼は露点を上げて低温腐食を促進するのではなく、露点を下げる。

すす・ばいじん・SOx・NOx

すす・ダスト・ばいじんの違いと発生抑制、NOx・SOxの性質と二段燃焼法などの対策が問われる。

要点

• すすは、酸素の供給が足りないなどで分解した炭素が、遊離炭素のまま残ったものである。
• 排ガス中のNOxは大部分が一酸化窒素（NO）、SOxは大部分が二酸化硫黄（SO2）である。
• ばいじんは燃料中の灰分や不完全燃焼によるすすなどからなり、重油だきより気体燃料の燃焼で発生量が少ない傾向がある。
• ばいじんの発生を抑えるには、空気比を適切に保ち、混合を良くし、燃焼温度を高く、滞留時間を長く保つ。
• 二段燃焼法は、燃焼用空気を二段階に分け、一段目の空気比を低めに抑えてNOxの生成を抑制する方法である。
• SOx対策には、低硫黄分の燃料の使用や、アルカリ性の吸収剤で除去する排煙脱硫装置がある。

ひっかけ

• ダストは遊離炭素として残った炭素ではなく灰分主体で、遊離炭素として残るのはすすである。
• 窒素酸化物の大部分は二酸化窒素ではなく、一酸化窒素である。
• ばいじんの発生を抑えるには、燃焼温度を低く、滞留時間を短くするのではなく、高温・長時間にする。
• 二段燃焼法はSOxの排出量を低減する代表的な対策ではなく、NOx低減の対策である。
• ばいじんは排ガス中の水蒸気が凝縮したものではなく、燃料の灰分や燃焼状態の影響を受ける。

気体燃料・特殊燃料（本試験2回分で3問）

気体燃料の種類・性質・燃焼

天然ガス・LNG・LPG・オフガスなど気体燃料の性質と、拡散燃焼・予混合燃焼の火炎、燃焼範囲が問われる。

要点

• 天然ガスのうち湿性ガスは、乾性ガスより高級炭化水素を含むので発熱量が大きい。
• LNGは、天然ガスを脱硫・脱炭酸で精製した後、−162℃に冷却して液化したものである。
• オフガスは、石油化学や石油精製の工場で石油類の分解によって発生し、水素を多く含む。
• LPGは空気より重く、都市ガスは空気より軽い。
• 気体燃料は液体燃料に比べて配管の口径が太くなり、配管費や制御機器費が高くなる。
• 拡散燃焼方式は火炎がやや長くなる傾向があり、予混合燃焼方式は火炎が短く安定しやすい。
• 可燃性ガスが空気と混合し、点火源があれば燃焼（爆発）し得る濃度の範囲を燃焼範囲（爆発範囲）という。

ひっかけ

• ガス火炎は油火炎より輝度が高いのではなく低いので、輝炎による放射伝熱は減り、対流伝熱は増える。
• 逆火の危険性が高いのは拡散燃焼方式ではなく予混合燃焼方式で、流速の管理が重要になる。
• LPGの単位体積当たりの発熱量は天然ガスより小さいのではなく、大きい。
• バイオガスの主成分はブタンではなく、メタンである。

石炭・コークス・特殊燃料

黒液・バーク・RDFなどの特殊燃料と、石炭・石油コークスの性質が問われる。

要点

• 黒液は、パルプ製造で繊維を分離するときに出る液体で、燃料として使われる。
• バークは原木の皮をむくときに生じる樹皮、RDFは家庭ごみに石灰を加えて乾燥・固形化した燃料である。
• 石炭は炭化が進むほど固定炭素の割合が高くなり、揮発分が多いほど着火しやすい。
• 石炭は炭化度により無煙炭・瀝青炭・亜炭などに分類され、無煙炭は揮発分が少なく着火しにくい。

ひっかけ

• 黒液はパルプ工場で出る樹皮ではなく、液体である。
• 石油コークスは揮発分が少ないので、石炭より着火性や燃焼性が良いのではなく劣る。
• 亜炭は無煙炭より炭化度が高いのではなく低く、水分や揮発分が多い。

燃焼室の要件と通風（本試験2回分で3問）

燃焼室の要件と火炎

燃焼室の要件、火炎の色と燃焼室熱負荷、バーナタイル、火格子燃焼の空気の送り方が問われる。

要点

• 燃焼用空気量が適量のとき火炎はオレンジ色で炉内の見通しがきき、空気が少ないと暗赤色になり煙が出る。
• 燃焼室熱負荷が高すぎると、燃焼ガスの滞留時間が不足して不完全燃焼になりやすい。
• 燃焼ガスの滞留時間は燃焼室容積が大きいほど長くなり、容積が小さすぎると不完全燃焼を起こしやすい。
• 燃焼室は、燃料と燃焼用空気の混合が有効かつ急速に行われる構造にする。
• バーナタイルは耐火材でできたバーナ周囲の部材で、流れを整えて着火や火炎の保持を助け、摩耗や損傷は点検の対象となる。
• 燃焼室の耐火材は、予定の燃焼温度に耐え、焼損やスラグの溶着が長期間生じないものとする。
• 火格子燃焼では、二次空気を燃料層の上方で立ちのぼる未燃ガスの炎に向けて送り込む。

ひっかけ

• 火花が生じやすくなるのは通風が弱すぎるときではなく、強すぎるときである。
• 火炎を伝熱面や炉壁に直射させて伝熱効果を高めるのではなく、直射させない構造にする。
• 火格子燃焼の一次空気は燃料層の上方からではなく、火格子の下方から送入される。
• 火炎の色や形状は燃焼状態の目安にならないのではなく、判断する重要な目安である。

通風力・通風方式・ファン

煙突の理論通風力の式、押込・誘引・平衡通風の特徴と所要動力、通風用ファンの種類が問われる。

要点

• 理論通風力Z＝(ρa−ρb)×g×H（ρaは外気、ρbは煙突内ガスの密度、Hは煙突の高さ）で表す。
• 自然通風力は煙突が高いほど大きく、人工通風は押込・誘引・平衡通風の三つに分けられる。
• 押込通風は燃焼用空気を炉内に押し込む方式で、気密が不十分だと燃焼ガスが外へ漏れる。
• 誘引通風は、煙道側のファンで燃焼ガスを吸い出す方式で、炉内圧を大気圧よりわずかに低く保てる。
• 所要動力は、押込通風が誘引通風より小さく、平衡通風は押込通風より大きく誘引通風より小さい。
• 平衡通風は押込ファンと誘引ファンを併用し、通風抵抗の大きなボイラーにも強い通風力が得られる。
• 多翼形ファンは羽根車の外周近くに幅長で前向きの羽根を多数設けたもので、後向き形ファンは高温・高圧・大容量向けである。

ひっかけ

• 自然通風力は煙突内のガスの温度が低いほど大きいのではなく、高いほど大きい。
• 誘引通風は体積が小さく低温のガスを扱うのではなく、大きく高温のガスを扱うので大形のファンが要り腐食の影響を受けやすい。
• 通風用のファンは高風圧・小送風量のものではなく、低風圧・大送風量のものが必要である。
• 人工通風は自然通風より通風力の調節が難しいのではなく、ファンによる調節が可能で容易である。

燃焼理論と空気量の計算（本試験2回分で2問）

燃焼空気量の計算と空気比

炭素の燃焼から理論酸素量・理論空気量・実際空気量・空気比・過剰空気量を求める計算が問われる。

要点

• 炭素の完全燃焼はC＋O2→CO2で、炭素12kg（1kmol）は酸素1kmol（標準状態で22.4m3）を消費する。
• 理論酸素量＝炭素の質量(kg)÷12×22.4（例：炭素27kg→2.25kmol→50.4m3N）。
• 理論空気量＝理論酸素量÷0.21（例：炭素18kg→33.6÷0.21＝160m3N）。
• 空気比は実際空気量を理論空気量で割った値で、実際空気量＝理論空気量×空気比（例：400×1.25＝500m3N）。
• 過剰空気量＝実際空気量−理論空気量＝理論空気量×（空気比−1）（例：320×1.4−320＝128m3N）。
• 空気比を逆算するときは、理論空気量を先に出す（炭素24kg→213.3m3N、320÷213.3＝1.5）。
• 燃焼量が1時間当たりのときは、炭素60kg/h→5kmol/h→理論空気量533.3m3N/h→×1.15＝613m3N/hと進める。

ひっかけ

• 理論空気量は、理論酸素量に空気中の酸素濃度を掛けるのではなく、割って求める。
• 空気比は理論空気量÷実際空気量ではなく、実際空気量÷理論空気量である。
• 理論酸素量は、炭素の質量を22.4で割って12を掛けるのではなく、12で割って22.4を掛ける。
• 過剰空気量は、理論空気量に空気比を掛けた量ではなく、実際空気量から理論空気量を引いた量である。
• 炭素1kmolの完全燃焼で消費する酸素は2kmolではなく、1kmolである。

完全燃焼の条件と排ガス分析

燃焼の三要素と完全燃焼の条件、空気比と排ガス分析、すす・COの発生が問われる。

要点

• 燃焼には、可燃物、酸素供給体（空気）、点火源（温度）の三要素が必要である。
• 完全燃焼には、燃料と空気の十分な混合、着火温度以上の温度、燃焼ガスの十分な滞留時間が必要である。
• 空気比が1より小さいと酸素不足で不完全燃焼を起こしやすく、必要以上に大きいと排ガス量が増え熱損失が大きくなる。
• 排ガス中のCO2濃度が高いほど空気比が理論値に近く効率の良い燃焼を示し、COが検出されれば不完全燃焼の可能性がある。
• すすは、炭化水素が酸素不足で加熱分解されて生じ、燃焼温度が低すぎる場合や混合が不十分な場合にも助長される。
• COは不完全燃焼で発生する無色・無臭に近い有毒ガスで、良好な燃焼状態を保つことが中毒防止につながる。
• 排ガス分析では、CO濃度に赤外線式、O2濃度にジルコニア式の分析計が用いられ、連続測定は日常の監視に役立つ。

ひっかけ

• 完全燃焼には、燃料と空気をできるだけ少なく接触させるのではなく、十分に接触・混合させる。
• 燃焼用空気量は、常に理論空気量ちょうどに保つのではなく、通常はやや過剰な実際空気量を用いる。
• 排ガス中のCO2濃度が高いことは、空気比が過大であることを示すのではない。
• すすの発生は、燃焼用空気の量や混合状態に左右されないのではなく、左右される。
• 排ガス分析計を設置しても、目視や火炎の色による燃焼状態の確認が不要になるわけではない。

熱損失と空気予熱の効果

ボイラーの熱損失の種類、保温材による放散熱の低減、燃焼用空気の予熱の効果が問われる。

要点

• 熱損失には、排ガス熱、不完全燃焼ガス、ボイラー周壁からの放散熱のほか、ドレンや吹出しによるものがある。
• 排ガス熱による損失は一般に最も大きく、燃えがら中の未燃分による損失は固体燃料を使うボイラーで生じる。
• 放散熱による損失は、熱伝導率が小さく密度の小さい保温材を用いることで小さくできる。
• 空気予熱器は排ガスの余熱を回収するので排ガス温度が下がってボイラー効率が向上し、燃焼温度の上昇で燃料の節約にもなる。

ひっかけ

• 周壁からの放散熱による損失は、全く発生しないのではなく、常に発生する。
• ドレンや吹出しによる損失は、熱損失に含まれないのではなく、含まれる。
• 空気を予熱すると排ガス温度が上昇してボイラー効率が低下するのではなく、効率は向上する。

ほかのページ

関連ページ

→ 論点テキストの目次
← 二級ボイラー技士試験とは？（出題科目・合格基準・受験資格・免許交付）
← 一級ボイラー技士試験とは？（受験資格・4時間・公表80問の型）
← ボイラー技士 用語集
← 公表試験問題の入手先と注意点

作り方について

この読み物は、アプリ「ボイラーウカール」の収録問題の設問・正しい記述・解説をもとに、アプリ製薬が論点ごとに整理したものです。協会の公表試験問題や市販テキストの転載ではありません。問題文・選択肢は載せていません。 科目の見出しにある「本試験◯回分で◯問」は、公益財団法人 安全衛生技術試験協会が公表している試験問題（公表試験問題のページ）を、アプリ製薬が論点ブロックごとに数えた問数です。