火力7【電験3種 電力】重油消費量と1日の二酸化炭素排出量を求める！発電端効率からの逆算 令和6年度下期 B問題15 完全解説

今回は令和6年度下期 電力科目 B問題15を解説します。出力1000MW・発電端効率41%・重油発熱量44000kJ/kgの重油専焼火力発電所について、(a)重油消費量[t/h]と(b)1日に発生する二酸化炭素の重量[t]を求める問題です。

型は火力2（令和7年度下期 B問題15）とまったく同じ。1kW·h＝3600kJで熱量に揃えて効率で割れば燃料量、炭素分に44/12を掛ければ二酸化炭素です。

出題のポイント

令和6年度下期 電力科目 B問題15：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6年度下期 B問題15

　重油専焼火力発電所が出力1000MWで運転しており、発電端効率が41%、重油発熱量が44000kJ/kgであるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、重油の化学成分(重量比)は炭素85%、水素15%、炭素の原子量は12、酸素の原子量は16とする。

重油専焼火力発電所が出力1000MWで運転しており、発電端効率が41%、重油発熱量が44000kJ/kgであるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、重油の化学成分(重量比)は炭素85%、水素15%、炭素の原子量は12、酸素の原子量は16とする。
(a) 重油消費量の値[t/h]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）50　（2）80　（3）120　（4）200　（5）250 t/h

(b) 1日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）9.5×10³　（2）12.8×10³　（3）15.0×10³　（4）17.6×10³　（5）28.0×10³ t

ポイント解説：B=P×3600/(η×H)、CO₂は炭素の44/12倍

(a) 発電端効率は η＝(発電した電力量の熱量)/(燃料が持ち込んだ熱量)。1時間あたりで考えると、出力1000MW＝1000×10³kW が1時間に発生する電力量は 1000×10³kW·h で、1kW·h＝3600kJだから 1000×10³×3600＝3.6×10⁹kJ/h。重油消費量をB[kg/h]とすると入熱は 44000B[kJ/h] なので、0.41＝3.6×10⁹/(44000B)。よって B＝3.6×10⁹/(0.41×44000)＝3.6×10⁹/18040≒1.996×10⁵kg/h≒200t/h。(a)は(4)。

(b) 1日の重油消費量は 200t/h×24h＝4800t（正確には199.6×24≒4789t）。このうち炭素は重量比85%なので 4800×0.85＝4080t。C＋O₂→CO₂ より炭素12に対して二酸化炭素44が生じるから、CO₂＝4080×44/12＝14960t≒15.0×10³t。水素15%は水になるだけで二酸化炭素には寄与しない。(b)は(3)。

問題の解説

STEP1　(a)1時間の発生熱量

1000MW=1000×10³kW→1時間で1000×10³kW·h。1kW·h=3600kJより3.6×10⁹kJ/h。

STEP2　(a)重油消費量

0.41=3.6×10⁹/(44000B)→B=3.6×10⁹/(0.41×44000)=3.6×10⁹/18040≒1.996×10⁵kg/h≒200t/h→(4)。

STEP3　(b)1日の炭素量

1日の重油=200×24=4800t。炭素=4800×0.85=4080t。

STEP4　(b)二酸化炭素

C＋O₂→CO₂で質量は44/12倍→CO₂=4080×44/12≒14960t≒15.0×10³t→(3)。

答え：(a)-(4)，(b)-(3)

まとめ

(a)1時間の熱量	1000×10³kW·h×3600=3.6×10⁹kJ/h
(a)重油消費量	B=3.6×10⁹/(0.41×44000)≒2.0×10⁵kg/h=200t/h→(4)
(b)1日の重油	200×24=4800t
(b)炭素	4800×0.85=4080t（水素15%はCO₂を出さない）
(b)CO₂	4080×44/12≒14960t≒15.0×10³t→(3)

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