今回は令和3年度 電力科目 A問題3を解説します。汽力発電のボイラ設備について、循環方式・蒸気ドラム・空気予熱器・節炭器・再熱器の5つの記述から誤っているものを選ぶ問題です。
4つは教科書どおりですが、1つだけ蒸気の行き先が入れ替わっています。再熱器で温め直した蒸気が向かうのは低圧タービン——「高圧タービン→再熱器→低圧タービン」の流れを覚えていれば一発です。
出題のポイント
令和3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】 令和3年度 A問題3
汽力発電におけるボイラ設備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。
ボイラを水の循環方式によって分けると、自然循環ボイラ、強制循環ボイラ、貫流ボイラがある。
蒸気ドラム内には汽水分離器が設置されており、蒸発管から送られてくる飽和蒸気と水を分離する。
空気予熱器は、煙道ガスの余熱を燃焼用空気に回収することによって、ボイラ効率を高めるための熱交換器である。
節炭器は、煙道ガスの余熱を利用してボイラ給水を加熱することによって、ボイラ効率を高めるためのものである。
再熱器は、高圧タービンで仕事をした蒸気をボイラに戻して再加熱し、再び高圧タービンで仕事をさせるためのもので、熱効率の向上とタービン翼の腐食防止のために用いられている。
ポイント解説：高圧タービン→再熱器→低圧タービン
(5)が誤り：再熱器は、高圧タービンで仕事をした蒸気をボイラに戻して再加熱するところまでは正しいが、その蒸気を送る先は低圧タービンであって「再び高圧タービン」ではない。蒸気の流れは蒸気ドラム→過熱器→高圧タービン→再熱器→低圧タービン→復水器。なお、再熱の目的が「熱効率の向上」と「タービン翼の腐食（壊食）防止」であるという記述自体は正しい——温め直すことで低圧タービン内での蒸気の湿りが減り、水滴が翼を叩いて削る現象を防げるからである。誤りは行き先の1点だけ。
その他は正しい：(1)ボイラは水の循環方式で自然循環ボイラ（密度差で自然に循環）・強制循環ボイラ（循環ポンプで循環）・貫流ボイラ（ドラムを持たず給水がそのまま蒸気になる）に分けられる。(2)蒸気ドラム内の汽水分離器は、蒸発管から送られてくる飽和蒸気と水を分離し、蒸気だけを過熱器へ送る。(3)空気予熱器は煙道ガスの余熱を燃焼用空気に回収する熱交換器。(4)節炭器は煙道ガスの余熱でボイラ給水を加熱する。よって答えは(5)。
問題の解説
STEP1 蒸気の流れを思い出す
蒸気ドラム→過熱器→高圧タービン→再熱器→低圧タービン→復水器。
STEP2 (5)を判定
再熱した蒸気の行き先は低圧タービン。「再び高圧タービン」は誤り→(5)。
STEP3 他を確認
(1)自然循環・強制循環・貫流、(2)汽水分離器、(3)空気予熱器＝空気、(4)節炭器＝給水——いずれも正しい。
答え：(5)
💡 覚え方
蒸気の流れ：蒸気ドラム→過熱器→**高圧タービン→再熱器→低圧タービン**→復水器。再熱の目的＝熱効率の向上＋低圧タービン翼の**湿りを減らして壊食（腐食）を防ぐ**。ボイラの循環方式3種：自然循環（密度差）／強制循環（循環ポンプ）／貫流（ドラムなし・高圧向き・水質管理が厳しい）。蒸気ドラム内の汽水分離器＝蒸発管からの飽和蒸気と水を分離。余熱回収装置：空気予熱器＝燃焼用空気を加熱／節炭器＝給水を加熱。
⚠️ よくある間違い
再熱後の行き先は「低圧タービン」——「再び高圧タービン」に引っかからない。再熱の目的（効率向上＋翼の壊食防止）の部分は正しい記述なのでそこで迷わないこと。空気予熱器（空気）と節炭器（給水）の温める相手を取り違えない。貫流ボイラは蒸気ドラムを持たないので汽水分離器も基本的に不要。
まとめ
| (1)循環方式 | 自然循環・強制循環・貫流→正しい |
| (2)蒸気ドラム | 汽水分離器で飽和蒸気と水を分離→正しい |
| (3)空気予熱器 | 煙道ガスの余熱を燃焼用空気に回収→正しい |
| (4)節炭器 | 煙道ガスの余熱でボイラ給水を加熱→正しい |
| (5)再熱器 | 再加熱した蒸気は低圧タービンへ→誤り。答えは(5) |
▼あわせて解きたい関連問題
・節炭器は給水を、空気予熱器は燃焼用空気を温める（火力12）：【電力】令和5年度上期 A問題3
・この年度の問題を通しで解く：電験3種 令和3年度 問題一覧（全4科目）
コメント