電験３種過去問【2023年(上期)電力 問15】

解答

（a）:（3）が正しい。
（b）:（4）が正しい。

解説

(a)　発電端効率の値を求める。

発電端熱効率

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、
$\displaystyle η=\frac{Q_G}{Q_F}\times100[％]$
発電端電力量（発電機出力の電力量）$\displaystyle W_G$[kW・h]であれば
発電機の発電端電力量の熱量Q_Gは
$\displaystyle Q_G=W_G \times3600$[kJ]
燃料の発熱量H[kJ/kg]、燃料消費量B[kg]とすると、使用燃料の発生熱量Q_Fは
$\displaystyle Q_F=B\times H$[kJ]
また、ボイラ効率η_B、タービン効率η_T、発電機効率η_Gとすると、発電端効率ηは、
$\displaystyle η=η_B\timesη_T\timesη_G$

1 h あたりの発電機発電端電力量（発電機出力の電力量）はW_G = 600 [MW・h] であるので。
発電機の発電端電力量の熱量Q_Gは
$\displaystyle Q_G=W_G \times3600$
$\displaystyle 　=2160 \times 10^3$[MJ]
1 h あたりの燃料消費量B[kg]とすると
$\displaystyle B=150 \times 10^3$[kg]
燃料の発熱量H[kJ/kg]とすると、使用燃料の発生熱量Q_Fは
$\displaystyle Q_F=B\times H$[kJ]
$\displaystyle 　=150 \times 10^3\times 34300$[kJ]
$\displaystyle 　=5145000 \times 10^3$[kJ]
つまり、
$\displaystyle Q_F=5145000$[MJ]

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、
$\displaystyle η=\frac{Q_G}{Q_F}\times100[％]$
$\displaystyle 　=\frac{2160 \times 10^3}{5145 \times 10^3}\times100[％]$
$\displaystyle 　=41.98[％]$

(b)　１日に発生する二酸化炭素の重量の値 [ｔ] を求める。

二酸化炭素発生量の計算

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[kg]とすると、二酸化炭素の重量の値M_CO2[kg]は
$\displaystyle M_{CO_2}=M_C\times\frac{44}{12}$[kg]

1 h あたりの石炭消費量が 150 t/hであるので、１日の石炭消費量は
$\displaystyle M=150\times 24=3600$[ t ]
題意より、石炭中の化学成分の中で炭素は重量比 70 ％ であるので、1日の炭素消費量M_C[kg]は、
$\displaystyle M_{C}=3600\times\frac{70}{100}=2520$[ t ]
炭素と酸素の原子量の比より、二酸化炭素の重量の値M_CO2[kg]は
$\displaystyle M_{CO_2}=M_C\times\frac{44}{12}$[ t ]
$\displaystyle 　=2520\times\frac{44}{12}=9240$[ t ]

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