火力29【電験3種 電力】NOx対策は「燃焼温度を下げる」！排ガス再循環・二段燃焼・接触還元法 平成29年度 A問題3 完全解説

今回は平成29年度 電力科目 A問題3を解説します。火力発電所の環境対策として、接触還元法・湿式石灰石−石こう法・二段燃焼法・電気集じん器・排ガス混合（再循環）法の5つの記述から誤っているものを選ぶ問題です。

NOx対策の原理はただ1つ——燃焼温度を下げるか酸素を減らすこと。空気中の窒素は高温になるほど酸素と結びつくからです。この一点を握っていれば、(5)の「燃焼温度を上げ」が即座に矛盾すると分かります。

出題のポイント

平成29年度 電力科目 A問題3：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 電力科目 【火力】 平成29年度 A問題3

　火力発電所の環境対策に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

接触還元法は、排ガス中にアンモニアを注入し、触媒上で窒素酸化物を窒素と水に分解する。
湿式石灰石(石灰)−石こう法は、石灰と水との混合液で排ガス中の硫黄酸化物を吸収・除去し、副生品として石こうを回収する。
二段燃焼法は、燃焼用空気を二段階に分けて供給し、燃料過剰で一次燃焼させ、二次燃焼域で不足分の空気を供給し燃焼させ、窒素酸化物の生成を抑制する。
電気集じん器は、電極に高電圧をかけ、コロナ放電で放電電極から放出される負イオンによってガス中の粒子を帯電させ、分離・除去する。
排ガス混合(再循環)法は、燃焼用空気に排ガスの一部を再循環、混合して燃焼温度を上げ、窒素酸化物の生成を抑制する。

ポイント解説：NOxは高温で生まれる→対策は燃焼温度を下げること

(5)が誤り：窒素酸化物（NOx）は、燃焼用空気に含まれる窒素が高温で酸素と結びついて生じる（サーマルNOx）。したがってNOxを抑えるには燃焼温度を下げるのが基本原理である。排ガス混合（再循環）法は、燃焼用空気に酸素をほとんど含まない排ガスの一部を混ぜることで、酸素濃度を下げるとともに燃焼温度を下げ、NOxの生成を抑制する方法。問題文は「燃焼温度を上げ」としており、これではNOxがかえって増えてしまうので誤り。

その他は正しい：(1)接触還元法（アンモニア接触還元法・SCR）は排ガス中にアンモニアを注入し、触媒上でNOxを窒素と水という無害な物質に分解する——現在の主流の脱硝方式。(2)湿式石灰石（石灰）−石こう法は石灰と水の混合液で硫黄酸化物（SOx）を吸収・除去し、副生品として石こうを回収する——主流の脱硫方式。(3)二段燃焼法は空気を二段階に分け、まず燃料過剰（空気不足）で一次燃焼させて温度と酸素を抑え、二次燃焼域で不足分の空気を送って燃やし切ることでNOxを抑制する。(4)電気集じん器は電極に高電圧をかけ、コロナ放電で放電電極から放出される負イオンで粒子を帯電させ、クーロン力で分離・除去する。よって答えは(5)。

問題の解説

STEP1　NOxの生成原理

空気中の窒素が高温で酸素と結合して生じる→対策は「燃焼温度を下げる」「酸素を減らす」。

STEP2　(5)を判定

排ガス再循環は酸素の少ない排ガスを混ぜて燃焼温度を下げる方法。「上げ」は逆で誤り→(5)。

STEP3　他を確認

(1)接触還元法＝アンモニア＋触媒で窒素と水へ、(2)石灰石−石こう法＝脱硫、(3)二段燃焼法、(4)電気集じん器——いずれも正しい。

答え：(5)

まとめ

(1)接触還元法	アンモニア＋触媒でNOxを窒素と水に分解→正しい
(2)湿式石灰石−石こう法	石灰でSOxを吸収し石こうを回収→正しい
(3)二段燃焼法	燃料過剰で一次燃焼→二次で空気補給→NOx抑制→正しい
(4)電気集じん器	高電圧でコロナ放電→帯電→分離・除去→正しい
(5)排ガス再循環法	燃焼温度を「下げて」NOxを抑制→誤り。答えは(5)

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