火力38【電験3種 電力】石炭火力の1日の燃料重量と二酸化炭素重量を求める！平成26年度 B問題17 完全解説

今回は平成26年度 電力科目 B問題17を解説します。定格出力200MW・発電端熱効率36%・石炭の発熱量28000kJ/kgの石炭火力発電所について、(a)1日の燃料重量と(b)1日に発生する二酸化炭素の重量を求める問題です。

火力2・火力7・火力13と同じ効率・CO₂計算の定番型。①1kW·h＝3600kJで熱量に揃えて効率と発熱量で割れば燃料量、②炭素分に44/12を掛ければCO₂——2ステップの流れ作業です。

出題のポイント

平成26年度 電力科目 B問題17：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26年度 B問題17

　定格出力200MWの石炭火力発電所がある。石炭の発熱量は28000kJ/kg、定格出力時の発電端熱効率は36%で、計算を簡単にするため潜熱の影響は無視するものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

　ただし、石炭の化学成分は重量比で炭素70%、水素他30%、炭素の原子量を12、酸素の原子量を16とし、炭素の酸化反応は次のとおりである。　C＋O₂→CO₂

定格出力200MWの石炭火力発電所がある。石炭の発熱量は28000kJ/kg、定格出力時の発電端熱効率は36%で、計算を簡単にするため潜熱の影響は無視するものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、石炭の化学成分は重量比で炭素70%、水素他30%、炭素の原子量を12、酸素の原子量を16とし、炭素の酸化反応は次のとおりである。　C＋O₂→CO₂
(a) 定格出力にて1日運転したときに消費する燃料重量の値[t]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）222　（2）410　（3）1 062　（4）1 714　（5）2 366 t

(b) 定格出力にて1日運転したときに発生する二酸化炭素の重量の値[t]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）327　（2）1 052　（3）4 399　（4）5 342　（5）6 285 t

ポイント解説：B=P×3600×24/(η×H)、CO₂=炭素×44/12

(a) 1日の発電電力量は 200×10³kW×24h＝4.8×10⁶kW·h。1kW·h＝3600kJより熱量は 4.8×10⁶×3600＝1.728×10¹⁰kJ。発電端熱効率36%だから必要な入熱は 1.728×10¹⁰/0.36＝4.8×10¹⁰kJ。石炭の量は B＝4.8×10¹⁰/28000≒1.714×10⁶kg＝1714t。(a)は(4)。

(b) 石炭のうち炭素は重量比70%なので 1714×0.70＝1200t。C＋O₂→CO₂ より、炭素12に対して二酸化炭素44（＝12＋16×2）が生じるから CO₂＝1200×44/12＝4400t≒4399t。「水素他30%」はCO₂を出さないので計算に入れない。(b)は(3)。

問題の解説

STEP1　(a)1日の熱量

200×10³kW×24h=4.8×10⁶kW·h→×3600=1.728×10¹⁰kJ。

STEP2　(a)燃料重量

入熱=1.728×10¹⁰/0.36=4.8×10¹⁰kJ→B=4.8×10¹⁰/28000≒1714t→(4)。

STEP3　(b)炭素量

1714×0.70=1200t。

STEP4　(b)二酸化炭素

CO₂=1200×44/12=4400t≒4399t→(3)。

答え：(a)-(4)，(b)-(3)

まとめ

(a)1日の電力量	200×10³×24=4.8×10⁶kW·h→1.728×10¹⁰kJ
(a)入熱	1.728×10¹⁰/0.36=4.8×10¹⁰kJ
(a)燃料重量	4.8×10¹⁰/28000≒1714t→(4)
(b)炭素	1714×0.70=1200t（水素他30%は無関係）
(b)CO₂	1200×44/12≒4399t→(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・石炭火力の発電端効率と二酸化炭素排出量（火力13・同型）：【電力】令和5年度上期 B問題15

・この年度の問題を通しで解く：電験3種 平成26年度 問題一覧（全4科目）