電験３種過去問【2014年電力 問17】

解答

（a）：（４）
（b）：（３）

解説

（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M_F[t]を求める。

定格出力は200MWで、1日運転したときの発電端電力量の熱量Q_G[J]は

\(\displaystyle Q_G=200\times10^6\times24\times3600\)

\(\displaystyle =17280\times10^9\)[J]

\(\displaystyle =17280\times10^6\)[kJ]

燃料による発熱量Q_F[kJ]は、使用した燃料重量をM_F[t]＝M_F×10³[kg]とすると、石炭の発熱量は28000kJ/kgであるので、

\(\displaystyle Q_F=28000\times M_F\times10^3\)

\(\displaystyle =28M_F\times10^6\)[kJ]

定格出力時の発電端熱効率ηは36％であるので、

発電端熱効率ηは、発電機の発電端電力量の熱量Q_Gと使用燃料の発生熱量Q_Fとの比で表され、

\(\displaystyle η=\frac{Q_G}{Q_F}\times100\)[％]

\(\displaystyle 36=\frac{17280\times10^6}{28M_F\times10^6}\times100\)

\(\displaystyle ∴M_F=\frac{17280\times100}{28\times36}\)

\(\displaystyle =1714\)[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M_CO2[t]を求める。

全問より、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M_F[t]は

\(\displaystyle M_F=1714\)[t]

石炭の化学成分は重量比で炭素70％、水素他30％であるので、M_F[t]のうち炭素重量M_C[t]は

\(\displaystyle M_C=M_F \times 0.7\)

\(\displaystyle =1199.8\)[t]

炭素の酸化反応により、次のとおり二酸化炭素が発生する。

\(\displaystyle C+O_2→CO_2\)

炭素Cの原子量は12、酸素Oの原子量は16であるので、二酸化炭素CO₂の原子量は

\(\displaystyle 12+2\times16=44\)

原子の質量は、原子量に比例するので、

炭素Cの原子量12に対して、二酸化炭素CO₂の原子量44が発生する。

1日の炭素消費量M_C[t]より、二酸化炭素の重量の値M_CO2[t]は

\(\displaystyle M_{CO_2}=M_C\times\frac{44}{12}\)

\(\displaystyle =1199.8\times\frac{44}{12}\)

\(\displaystyle =4399\)[t]