令和6年度 大気特論 問4は、石炭を石灰石とともに燃やす流動層燃焼の炉内脱硫率を求める計算問題です。排ガス中のSO2濃度から、固定された硫黄の割合のおよその値を選びます。
炉内脱硫率は「燃焼で発生したSO2のうち、石灰石と反応して固定された割合」です。発想は引き算で、(発生したSO2)−(排ガス中に残ったSO2)＝(固定されたSO2)を、発生量で割れば脱硫率になります。発生量は石炭中の硫黄0.5％から計算し、残存量は乾き排ガス量×58ppmから求めます。乾き排ガス量は石炭の元素組成と空気比1.2から出します。鍵は分母を「発生したSO2の全量」にすることで、残存SO2を発生量と取り違えると脱硫率が逆向きに出てしまいます。
※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。
正解：選択肢(2)
| 選択肢 | 脱硫率（％） | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | 80 | 残存SO2を多めに見積もると出やすい値で、計算結果より低めです。 |
| (2) | 84 | 発生SO2と残存SO2から求めた固定率に最も近く、これが正解です。 |
| (3) | 88 | 惜しい値ですが、排ガス量や発生量の計算がわずかにずれると出ます。 |
| (4) | 92 | 残存SO2を過小に見積もると高く出ます。 |
| (5) | 96 | 脱硫率としては高すぎ、58ppmの残存と整合しません。 |
手順は3段です。(あ) 石炭の硫黄0.5％から、燃焼で発生するSO2の量（石炭あたりのm³N）を求めます。(い) 石炭の炭素・水素・酸素と空気比1.2から、乾き燃焼排ガス量を求めます。(う) 残存SO2＝乾き排ガス量×58ppm（58×10⁻⁶）を計算し、脱硫率＝（発生SO2−残存SO2）÷発生SO2で求めます。これでおよそ84％となり、選択肢(2)に一致します。分母を残存SO2や排ガス全量にしてしまう取り違えが最大の落とし穴で、必ず「発生したSO2の全量」を分母に置きます。なお石灰石分解のCO2や排ガス量のわずかな変化は無視してよいと条件で明示されています。
炉内脱硫率はどう定義されますか？
燃焼で発生したSO2のうち、石灰石と反応して固定された割合です。（発生SO2−残存SO2）÷発生SO2 で求め、本問ではおよそ84％です。
排ガス中に残ったSO2量はどう求めますか？
乾き燃焼排ガス量×SO2濃度（58ppm）で求めます。排ガス量は石炭の元素組成と空気比1.2から計算します。
この問題に関連する用語解説
出典
※ この記事の確認日：2026年6月