R4年大気特論問3（燃焼計算） - 公害防止管理者過去問ガイド

問題

　炭素86 . 0 wt %，水素13 . 5 wt %，硫黄0 . 5 wt % の組成の重油を空気比1. 20で完全燃焼させたところ，煙突出口での乾き燃焼ガス中のSO2 濃度が245 ppm となった。この値は計算から予測される値より小さく，原因は煙道への空気の侵入と推定された。この場合，乾燥基準の侵入空気量は重油1 kg 当たり，およそ何m3Nとなるか。

⑴0.9　⑵1.1　⑶1.3　⑷1.5　⑸1.7

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解答

（４）

解説

解説記事に記載の手順で解いていきます。

１．化学反応式を書く

燃料を1000gとおきます(求めたい侵入空気量が重油1kgあたり何m3Nなので、1000gとしておくと後で単位換算が不要となります)。燃料のうち、反応する成分は炭素C、水素H2、硫黄Sの3つであり、それぞれの化学反応式と反応前後のmolは以下の通りとなります。

	C	+	O₂	→	CO₂
反応前(mol)	$\frac{860}{12}$		$\frac{860}{12}$		0
反応後(mol)	0		0		$\frac{860}{12}$

	2H₂O	+	O₂	→	2H₂O
反応前(mol)	$\frac{135}{2}$		$\frac{135}{2}×\frac{1}{2}$		0
反応後(mol)	0		0		$\frac{135}{2}$

	S	+	O₂	→	SO₂
反応前(mol)	$\frac{5}{32}$		$\frac{5}{32}$		0
反応後(mol)	0		0		$\frac{5}{32}$

２．理論酸素量を計算

理論酸素量は通常は上記の反応で消費される酸素となります。

$\dfrac{860}{12}+\dfrac{135}{2}×\dfrac{1}{2}+\dfrac{5}{32}=105.57mol$

３．理論空気量A0を計算

空気中の酸素は21%のため、理論空気量A0は以下の通りとなります。

$105.6÷0.21=502.73 [mol$ ]

４．所要空気量Aを計算

煙道への空気の侵入がなかった場合の空気比は1:20ですが、空気の侵入があったので、所要空気量は変化します。空気の侵入量をx[mol]とおくと、所要空気量Aは以下の通りとなります。

$502.7×1.2+x [mol$ ]

５．燃焼ガス量を計算

反応前後の気体を以下の表にまとめます。

		反応前(mol)	反応後(mol)
燃料	C	71.67	0.0
	H₂	33.75	0.0
	S	0.156	0.0
燃焼後発生	CO₂	0.0	71.67
	H₂O	0.0	67.50
	SO₂	0.0	0.156
理論	O₂	105.57	0.00
理論	N₂+O₂	502.73	397.16
所要	O₂	105.57×1.2+0.21x	105.57×1.2×0.21x-105.57
所要	N₂+O₂	502.73×1.2+x	502.73×1.2+x-105.57