R7年 大気特論 問10 問題と解説

　問 題　　　　　

NO_x抑制方式に関し、主な抑制理由、及びNO_xの生成機構別抑制効果の程度を示した組合せのうち、正しいものはどれか。

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

まず大前提として、燃料が由来となって生じるNO_xがフューエルNO_x、空気中の窒素が由来で生じるNO_xがサーマルNO_xです。

(1)は、「フューエルNO_x　◯」が誤りで、正しくは「フューエルNO_x　×」となります。

燃焼室熱負荷を低減すると火炎温度が低下します。サーマルNO_xは高温条件のときほど生成しやすいので、温度低下によって抑制されます。一方、フューエルNO_xの抑制効果は見られません。

(2)は、抑制理由の「燃焼域でのO₂濃度の低下」が誤りで、正しくは「火炎温度の低下」となります。

空気予熱温度を低下させると、それが火炎温度に反映されて火炎温度が下がります。しかし、これによって燃焼域でのO₂濃度が低下するわけではありません。ちなみに、(1)と同様、火炎温度の低下によってサーマルNO_x抑制効果があるため、(2)の◯・×は正しいです。

(3)はいずれも正しいので、これが正解の選択肢となります。

二段燃焼は、第1段階の供給空気量を理論空気量の80～90%程度に制限し、第2段階で足りない空気を供給する方法で、系全体で完全燃焼させるようになっています。

これによって、急激な燃焼を抑制し、火炎温度を下げる(＝サーマルNO_x抑制)のとともに、酸素濃度を低めに抑え、NO_xの生成を抑制する(サーマル、フューエル両方)ことができます。

(4)は、「サーマルNO_x　×、フューエルNO_x　◯」が誤りで、正しくは「サーマルNO_x　◯、フューエルNO_x　×」となります。

排ガス再循環燃焼というのは、燃焼によって生じた排ガスの一部を、また燃焼室に戻すような燃焼方法です。これにより、火炎温度が下がるとともに、高温域での燃焼ガス滞留時間の短縮につながります。

そのため、(1)や(2)と同様にサーマルNO_xの抑制にはなりますが、フューエルNO_xの抑制効果は特にありません。

(5)は、(2)と同様、抑制理由の「燃焼域でのO₂濃度の低下」が誤りで、正しくは「火炎温度の低下」となります。

エマルション燃料とは、石油などの燃料と水とが混ざりあったような燃料のことです。本来は油と水は混ざりませんが、界面活性剤の存在により混合が可能となっています。

燃焼の際にこの燃料に含まれる水分が蒸発しますが、このときの蒸発潜熱によって周囲の熱が奪われるので、結果として炎の温度が下がり、サーマルNO_xの低減につながります。一方、フューエルNO_xの低減には特に有効ではありません。

以上から、正解は(3)となります。