2級ボイラー技士試験の丸ボイラーの特徴と問われやすいポイント

炉筒煙管ボイラー
- まとめ
煙管ボイラー
- まとめ
炉筒ボイラー
- まとめ

炉筒煙管ボイラー

各構造の名称と役割

炉筒（燃焼室）：燃焼ガスが最初に通る。円筒形の大きな管。一次的な熱交換
煙管：炉筒の燃焼ガスが通る。細い多数の管。伝熱面を稼ぎ効率的に水を加熱
保有水量：炉筒と煙管の周りに大量の水がある（うち炊き式）

問われやすいポイント

「炉筒と煙管」という言葉の定義。
「煙管を多数設ける理由」→ 「伝熱面積を大きくするため」。

2. メリット（試験に出る「長所」）

負荷変動に強い:
- 理由: 保有水量が多いため、急な蒸気使用量の増減（負荷変動）があっても、ボイラー内の熱容量が大きいため、圧力や水位の変動が少ない。
- キーワード: 「負荷変動に強い」「圧力変動が少ない」「安定した蒸気供給」。
水処理が比較的容易:
- 理由: 保有水量が多く、水中の不純物が濃縮されにくい。水管ボイラーに比べて、水質管理が厳密でなくても運転が可能。
- キーワード: 「水処理が容易」「水質管理が簡易」。
構造がシンプルで頑丈:
- 理由: 円筒形で圧力に強い構造のため、耐久性が高い。
- キーワード: 「構造が簡単」「耐久性が高い」「長寿命」。
メンテナンスがしやすい:
- 理由: 水管ボイラーのように複雑な管の配列がなく、清掃や点検が比較的簡単。

【試験での出題例】

「炉筒煙管ボイラーは、保有水量が少ないため、負荷変動に弱い」→ 誤り（保有水量は多く、負荷変動に強い）
「貫流ボイラーに比べて水質管理が厳格でなければならない」→ 誤り（貫流ボイラーより厳格ではない）

3. デメリット（試験に出る「短所」）

起動に時間がかかる:
- 理由: ボイラー内に大量の水があるため、この水を温めるのに時間がかかる。
- キーワード: 「起動時間が長い」「応答性が悪い」。
最高使用圧力に限界がある:
- 理由: 炉筒が円筒形であるため、高圧にすると板厚を厚くする必要があり、製造コストが増す。このため、一般的に高圧のボイラーには適さない。
- キーワード: 「高圧には不向き」「低圧、中圧向き」。
設置スペースが大きい:
- 理由: 水を多く保有する構造上、ボイラー本体が大型になる。
- キーワード: 「設置スペースを要する」。

【試験での出題例】

「炉筒煙管ボイラーは、起動時間が短いため、急な蒸気需要の立ち上がりに適している」→ 誤り（起動時間は長い）
「最高使用圧力は、水管ボイラーより高いのが一般的である」→ 誤り（水管ボイラーの方が高圧向き）

4. 重点的に覚えるべき比較対象

試験では、貫流ボイラーや水管ボイラーとの比較で問われることが非常に多いです。

特徴	炉筒煙管ボイラー	貫流ボイラー	水管ボイラー
保有水量	多い	少ない	比較的多い
起動時間	長い	短い	比較的長い
負荷変動	強い	弱い	強い
水処理	比較的容易	非常に厳格	比較的厳格
圧力	低圧・中圧	高圧	高圧・大容量
構造	単純	複雑	複雑

この比較表を頭に入れておくと、正誤問題で非常に役立ちます。

まとめ

「保有水量が多い」 という最大の強み。
保有水量が多いことによる**「負荷変動に強い」と「起動に時間がかかる」**というメリット・デメリット。
構造がシンプルで**「耐久性が高い」**こと。
**「低圧・中圧向き」**であること。

煙管ボイラー

煙管ボイラーは、その構造によって「炉筒煙管ボイラー」と「立形煙管ボイラー」に大別されます。先ほど解説した炉筒煙管ボイラーも煙管ボイラーの一種ですが、試験では「煙管ボイラー」という大きな括りで問われることもあります。

1. 煙管ボイラーの定義と基本的な仕組み

定義: 燃焼ガスが管の中を通り、管の周りの水を温めて蒸気を発生させるボイラーの総称。
仕組み: 燃焼ガス（熱源）と水が、伝熱面（煙管）を隔てて熱交換を行う。

2. 煙管ボイラーの共通の特徴（炉筒煙管と立形煙管に共通する点）

保有水量が多い:
- 煙管ボイラー全体に言える特徴。ボイラー胴内に大量の水を保有している。
- これにより、負荷変動に強く、安定した蒸気供給が可能。
- 【問われやすいポイント】: 「煙管ボイラーは貫流ボイラーに比べて保有水量が少ない」→ 誤り
起動に時間がかかる:
- 保有水量が多いことのデメリット。水を温めるのに時間がかかるため、起動に時間がかかる。
- 【問われやすいポイント】: 「煙管ボイラーは起動時間が短い」→ 誤り
水処理が比較的容易:
- 保有水量が多いので、不純物が濃縮されにくく、貫流ボイラーほど厳密な水質管理は求められない。
低圧・中圧向き:
- 煙管ボイラーは、構造上、水管ボイラーのような超高圧には向かない。
- 【問われやすいポイント】: 「水管ボイラーより高圧にしやすい」→ 誤り

3. 立形煙管ボイラーについて（特に試験で問われる点）

立形煙管ボイラーは、ボイラー胴が垂直（立形）になっているタイプの煙管ボイラーです。

構造:
- 縦置きの円筒胴の内部に、燃焼室（火室）と多数の煙管が配置されている。
- 燃焼ガスは、火室から上部の煙管を通り、煙突へ排出される。
メリット（試験での長所）:
- 設置スペースが小さい: 横置きの炉筒煙管ボイラーに比べて、床面積を小さくできる。
- 【問われやすいポイント】: 「立形煙管ボイラーは、横形に比べて設置面積が広い」→ 誤り
デメリット（試験での短所）:
- 保有水量が少ない: 炉筒煙管ボイラーに比べて保有水量が少ないため、負荷変動に対する安定性はやや劣る。
- 水循環が悪い: 縦型のため、水循環が横型に比べて不均一になりやすい。
- 点検・清掃が困難: 煙管が垂直に配置されているため、特に下部の清掃が難しい。
- 【問われやすいポイント】: 「立形煙管ボイラーは、炉筒煙管ボイラーに比べて掃除が容易である」→ 誤り

4. 炉筒煙管ボイラーと立形煙管ボイラーの比較（これも試験に出やすい）

特徴	炉筒煙管ボイラー	立形煙管ボイラー
設置方向	横形	縦形
設置スペース	広い（床面積）	狭い（床面積）
保有水量	多い	比較的少ない
負荷変動	強い	やや弱い
メンテナンス	比較的容易	比較的困難
最高圧力	炉筒を持つため高圧化が困難	構造上、炉筒煙管よりは高圧化が可能だが、水管ボイラーには及ばない

【試験での出題例】

「立形煙管ボイラーは、炉筒煙管ボイラーに比べて、設置に必要な床面積が小さい」→ 正しい
「立形煙管ボイラーは、水循環が良好で、ボイラー内部のスケール付着が少ない」→ 誤り

まとめ

煙管ボイラー全体の共通点として、「保有水量が多い」「起動が遅い」「低圧・中圧向き」をしっかり覚えてください。

炉筒ボイラー

炉筒ボイラーは、ボイラーの胴体内に「炉筒」と呼ばれる燃焼室が組み込まれているボイラーです。煙管ボイラーの一種である「炉筒煙管ボイラー」の「炉筒」部分のみで熱交換を行うボイラー、と考えれば分かりやすいでしょう。

1. 炉筒ボイラーの構造と仕組み

構造:
- 円筒形のボイラー胴の内部に、大きな「炉筒」が通っている。
- バーナーで燃焼させたガスは、この炉筒内を通り、その周囲にある水を温める。
- 煙管がないため、燃焼ガスは炉筒を通った後、直接煙突に排出される。
熱交換:
- 熱交換は主に炉筒の表面のみで行われる。

2. メリット（試験に出る「長所」）

構造が非常に単純:
- 煙管がないため、構造が非常にシンプル。
- 【問われやすいポイント】: 「煙管ボイラーよりも構造が複雑である」→ 誤り
製造・清掃が容易:
- 構造がシンプルなため、製造コストが安く、メンテナンスや清掃も簡単。
保有水量が多い:
- 炉筒煙管ボイラーと同様に、ボイラー胴内に大量の水を保有している。
- これにより、負荷変動に強く、安定した蒸気供給が可能。

3. デメリット（試験に出る「短所」）

伝熱面積が小さい:
- 煙管がないため、水を温めるための伝熱面積が非常に小さい。
- 【問われやすいポイント】: 「炉筒煙管ボイラーに比べて伝熱面積が大きい」→ 誤り
熱効率が悪い:
- 伝熱面積が小さいため、燃焼ガスの熱を十分に水に伝えきることができず、熱効率が悪い。
- 【問われやすいポイント】: 「炉筒煙管ボイラーよりも熱効率が高い」→ 誤り
大型化しにくい:
- 伝熱面積を大きくするためには、ボイラー胴を非常に大きくする必要があり、実用上、大容量化には向いていない。
起動に時間がかかる:
- 保有水量が多いことから、水を温めるのに時間がかかる。

4. 炉筒ボイラーと炉筒煙管ボイラーの比較（特に重要）

試験では、**「炉筒ボイラー」と「炉筒煙管ボイラー」の違いを問う問題が頻出します。この二つの違いは、「煙管があるかないか」**です。

特徴	炉筒ボイラー	炉筒煙管ボイラー
煙管の有無	なし	あり
伝熱面積	小さい	大きい
熱効率	悪い	良い
構造	非常に単純	比較的単純
製造・清掃	非常に容易	比較的容易