排熱回収・低温腐食・過熱器異常を判定する問題5問【第1回】

結論：エコノマイザは給水、空気予熱器は燃焼用空気、過熱器は飽和蒸気を加熱します。三装置は同じ「熱交換器」でも、温める流体と目的が違います。また、排ガス経路の順番はすべてのボイラーで同一ではありません。温度、流量、差圧、系統図から判断します。

三装置の構造と異常の全体像は「エコノマイザ・空気予熱器・過熱器」で確認できます。

最初に「何を温めるか」を固定する

エコノマイザと空気予熱器は、煙突へ逃げる熱を水または空気へ戻します。過熱器は飽和蒸気へさらに顕熱を加え、その圧力の飽和温度より高い過熱蒸気を作ります。

エコノマイザの回収熱量を計算する

給水12,000kg/hを80℃から130℃へ加熱し、水の比熱を4.2kJ/(kg・K)と近似すると、12,000×4.2×50＝2,520,000kJ/hです。電力に直せば2,520,000÷3,600＝700kWの熱回収に相当します。

これは給水が受け取った熱だけを求める簡略計算です。実際は排ガス・周囲への損失、比熱変化、流量計と温度計の誤差を含めて熱収支を確認します。回収熱が減ったときは、給水流量、入口・出口温度、排ガス温度、差圧、伝熱面の汚れを同じ負荷で比較します。

排ガス経路の順番は設備ごとに確認する

この流れは熱を高温から低温まで利用する代表例で、固定の配列規則ではありません。過熱器には放射形・対流形・両者の組合せがあり、ボイラー形式によって配置が変わります。エコノマイザと空気予熱器も、必要温度、燃料、腐食対策、通風抵抗で設計が変わります。

空気予熱器は漏れ・閉塞・腐食を分けて見る

空気予熱器は排ガスから燃焼用空気へ熱を移します。伝熱式は管や板を隔てて熱交換し、再生式は蓄熱体が排ガス側で受熱して空気側で放熱します。

O₂上昇だけで漏れを断定せず、分析計の状態、炉内漏れ込み、シール差圧、空気・ガス流量も確認します。空気予熱器の熱回収が増えると燃焼用空気温度が上がり、条件によってはサーマルNOxが増える傾向もあるため、効率と排出物を同時に管理します。

低温腐食は「排ガス温度だけ」で決めない

硫黄分を含む燃料では、燃焼で生じた硫黄酸化物と水分から酸性の凝縮液が生じ、低温部を腐食することがあります。判断で重要なのは排ガスの平均温度だけでなく、伝熱面の金属温度と酸露点です。

対策は「排ガスを高温のまま捨てる」一つではありません。燃料・排ガス性状、給水温度、入口空気温度、低温端の金属温度、耐食材料、洗浄、減肉測定を組み合わせます。IHIの実設備報告でも、空気入口付近の低温伝熱管で硫酸凝縮による腐食へ注意し、耐食鋼とメタル温度管理を用いています。

過熱器は蒸気流量で管を冷却する

過熱器管は高温の燃焼ガスから熱を受け、内部を流れる蒸気へ渡します。同じ燃焼状態で蒸気流量だけが減ると、管から熱を持ち去る量が減り、管壁温度が上がるおそれがあります。出口蒸気温度が平均値で正常でも、偏流した一部管が過熱する可能性があります。

現行のボイラー構造規格は、過熱器出口付近の安全弁、出口付近の蒸気温度を示す温度計、過熱器のドレン抜きを求めています。運用では過熱器用安全弁を胴の安全弁より先に作動するよう調整します。

第1問：エコノマイザの回収熱量を求める

第2問：三装置の配置を判定する

第3問：空気予熱器の漏れを診断する

第4問：低温腐食の対策を選ぶ

第5問：蒸気流量低下時の過熱器を判断する

採点結果と誤答別の復習先

• 問1を誤答：kJ/hを3,600で割ってkWへ換算する
• 問2を誤答：代表順序と固定配列を区別する
• 問3〜5を誤答：単一値で断定せず、温度・流量・差圧を組み合わせる

次の練習と学習ルート

まとめ

エコノマイザは給水、空気予熱器は燃焼用空気、過熱器は飽和蒸気を加熱します。給水の回収熱量は流量×比熱×温度差で求め、kJ/hをkWへ直すときは3,600で割ります。

三装置の配置は温度利用の代表順序だけで固定せず、形式と煙道図で確認します。低温腐食は金属温度と酸露点、空気予熱器の漏れはO₂・流量・差圧、過熱器の過熱は蒸気流量・ガス条件・管壁温度を組み合わせて判断します。

最終更新日：2026年7月30日