「大気特論」15問の攻略
大気特論は15問。燃やし方そのもので汚染を減らすという考え方が全体に通っています。装置を後ろに付けるより、燃焼を変えるほうが根本的だからです。

最終確認:2026年8月18日 根拠:国家試験の問題と正解 ほか
目次から選ぶ4の項目から読みたいところへ
大気の計算を、8問で使ってみる
乾き・湿りの違いから、集じん率と理論空気量まで。
バーナーと燃焼方式
| 拡散燃焼形 | 燃料と空気を別々に出す。管内に可燃混合気ができないので逆火しにくい |
|---|---|
| 予混合形 | あらかじめ混ぜてから燃やす。燃焼は安定するが逆火の危険がある |
| 部分予混合形 | 一部だけ混ぜる。燃料が空気を吸い込む方式と、空気が燃料を吸い込む方式の両方がある |
| 高圧気流式 | 粘度の高い燃料も細かく霧化できるが、燃焼騒音が大きい |
| 回転式 | 遠心力で飛ばす。噴霧角度は高圧気流式より大きい |
「予混合形は逆火しにくい」のように、拡散燃焼形と予混合形の性質を入れ替えた選択肢が定番です。管の中に燃える混合気があるかどうか、で判断できます。
図解で確認:拡散形は逆火しにくい、予混合形は逆火の危険
拡散燃焼形:燃料と空気を別々に供給し、バーナーの外で混ざりながら燃える。
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管内に可燃混合気がないので逆火の危険性が少ない。予混合形:あらかじめ混ぜてから出す。燃焼は安定するが逆火の危険がある。部分予混合形:燃料側が空気を引き込む方式と、空気側が燃料を引き込む方式の2つがある。高圧気流式バーナー:高圧の空気や蒸気で霧化。粘度の高い燃料も細かく霧化でき負荷調整範囲が広いが、燃焼騒音が大きい。回転式バーナーの噴霧角度は高圧気流式より大きい。
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図解の参考:産業環境管理協会「令和7年度 国家試験の問題と正解」大気特論 問5(図解追加:2026年9月10日)
図解で確認:NOx対策は「高温をつくらない」か「還元して窒素に戻す」
二段燃焼:空気を2回に分けて入れ、最初の段で空気不足にして燃え方を穏やかにし、火炎温度を下げてNOxを減らす。
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燃焼でNOxを減らす方法は「高温をつくらない」か「酸素を余らせない」に行き着く。アンモニア接触還元法(選択接触還元法):触媒の存在下でアンモニアを加え、NOxを窒素と水に還元する。未反応アンモニアが漏れないよう(アンモニアスリップ)注入量を管理する。
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図解の参考:産業環境管理協会「令和7年度 国家試験の問題と正解」大気特論 問10(図解追加:2026年9月10日)
図解で確認:空気比=実際の空気量÷理論空気量
空気比=実際に供給した空気量÷理論空気量。
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理論空気量ちょうどで1、実際は1より大きくする。空気比が大きいほど、使われなかった酸素が排ガスに出るので乾き排ガス中の酸素濃度は高くなる(空気比1で完全燃焼なら0)。空気比が大きすぎると排ガス量が増えて熱を捨て、SO₃も生じやすい。小さすぎると不完全燃焼。高発熱量=生成した水蒸気の凝縮潜熱を含む/低発熱量=含まない。差は発生する水の量で決まり、水素の多い燃料ほど大きい。ばいじん・NOxの判定は標準酸素濃度に換算:C=(21−On)/(21−Os)×Cs。
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図解の参考:産業環境管理協会「令和7年度 国家試験の問題と正解」大気特論 問1(図解追加:2026年9月10日)
流動層燃焼が有利な理由
石炭と石灰石などの粒(1〜5mm程度)を空気で吹き上げ、浮かせた状態で燃やす方式です。0.01mm程度まで細かくする微粉炭燃焼とは別物です。
層の中に石灰石を混ぜておけるので燃やしながら脱硫できます。さらに燃焼温度が低めなので、空気中の窒素から生じるサーマルNOxも抑えられます。脱硫装置を別に置かずに済むのが最大の利点です。
粒子を循環させる循環流動層では、飛び出した粒子を戻すために高温サイクロンなどが付設されます。
図解で確認:流動層燃焼は「石灰石で脱硫+低温でNOx抑制」
流動層燃焼で使う石炭の粒子径は1〜5mm程度。
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0.01mm程度にするのは微粉炭燃焼。層内に石灰石を混ぜられるので、燃やしながらいおう酸化物を捕まえられる(脱硫)。燃焼温度が比較的低いので、空気中の窒素から生じるサーマルNOxが抑えられる。排出基準への適合は別途確認する。
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図解の参考:産業環境管理協会「令和7年度 国家試験の問題と正解」大気特論 問6(図解追加:2026年9月10日)
排煙脱硫は吸収剤で副生物が変わる
| 方式 | 吸収剤 | 副生物 |
|---|---|---|
| 石灰スラリー吸収法 | 炭酸カルシウム | 石こう(回収) |
| ダブルアルカリ法 | 水酸化ナトリウム | 石こう(回収) |
| アルカリ溶液吸収法 | アンモニア水 | 硫安(回収) |
| 水酸化マグネシウムスラリー吸収法 | 水酸化マグネシウム | 硫酸マグネシウム(廃棄) |
石こうは建材、硫安は肥料として使えるので回収されます。使い道の乏しいものは廃棄になり、処分費がかかります。吸収剤の選択は、処分まで含めた費用で決まります。
石灰スラリー法は固体を扱うため、固形物の付着による圧力損失の増大やスケールの生成といった運転トラブルが中心になります。塔内が溶液だけのダブルアルカリ法は、そのぶん詰まりにくくなります。
図解で確認:排煙脱硫は「吸収剤」で副生物が変わる
石灰石スラリー吸収法:石灰石(炭酸カルシウム)で吸収し、副生物は石こう(建材として回収)。
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石灰石スラリー法は固体を扱うため、ガス流路への固形物の付着で排ガスの圧力損失が増えるなど、固形物由来のトラブルが中心。ダブルアルカリ法:水酸化ナトリウム溶液で吸収するので塔内でスケールが起きにくい。別の槽で石灰を加えて石こうを回収しアルカリを再生。アルカリ溶液吸収法(アンモニア水):硫安(肥料として回収)。水酸化マグネシウムスラリー法:硫酸マグネシウム(廃棄されることが多い)。利用先があるもの(石こう・硫安)は回収、利用先が乏しいものは廃棄。
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図解の参考:産業環境管理協会「令和7年度 国家試験の問題と正解」大気特論 問8(図解追加:2026年9月10日)
低温腐食は「冷やしすぎ」が原因
排ガス中の硫酸ミストが露点以下まで冷えて凝縮し、金属を侵すのが低温腐食です。原因が分かれば対策は一本の筋でつながります。
| 対策 | なぜ効くか |
|---|---|
| 硫黄分の少ない燃料を使う | 硫酸ミストのもとを減らす |
| 露点以下まで冷やさない | そもそも凝縮させない |
| 熱交換器内のガスの流れを一様にする | 局所的に冷える場所を作らない |
| 理論空気量に近づけて燃焼させる | 過剰空気が減るとSO3が減り、露点が下がる |
| 中和剤の粉末を吹き込む | 生じた硫酸を中和する |
熱を回収しようと排ガスを冷やすほど、腐食のリスクは上がります。省エネと設備の寿命が正面から競合する場面です。
図解で確認:低温腐食は「硫酸ミストが露点以下で凝縮」して起こる
燃料中の硫黄は燃えるとSO₂になり、空気(酸素)が多すぎるとSO₃に酸化されやすくなって硫酸蒸気が増え、露点が上がる。
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排ガスが露点以下に冷える場所で硫酸が凝縮して金属を侵す。熱回収で温度を下げる熱交換器の下流や煙道の低温部が典型。対策:硫黄分を減らす(低硫黄燃料・脱硫)、露点以下にしない、局所的に冷える場所を作らない、過剰空気を減らしてSO₃の生成を抑える、中和剤の吹き込み。空気を絞りすぎると不完全燃焼でばいじん・一酸化炭素が増える(完全燃焼を保ちつつ過剰は最小に)。
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図解の参考:産業環境管理協会「令和7年度 国家試験の問題と正解」大気特論 問7(図解追加:2026年9月10日)
編集:合格ドリル運営者|作成と検証の手順は運営者情報に、 誤りを見つけた場合の訂正は訂正履歴で公開しています。
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