① 24 時間の発生電力量(熱量換算)
W = 600×10³ kW × 24 h = 1.44×10⁷ kW·h
W = 1.44×10⁷ × 3 600 = 5.184×10¹⁰ kJ
最大出力 600 MW の重油専焼火力発電所がある。重油の発熱量は 44 000 kJ/kg で,潜熱は無視するものとして,次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(b) 最大出力で 24 時間運転した場合の発電端効率が 45.0 % であるとき,発生する二酸化炭素量の値[t]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
なお,重油の化学成分は重量比で炭素 85.0 %,水素 15.0 %,原子量は炭素 12,酸素 16 とする。炭素の酸化反応は次のとおりである。
C + O₂ → CO₂
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
① 24 時間の発生電力量(熱量換算)
W = 600×10³ kW × 24 h = 1.44×10⁷ kW·h
W = 1.44×10⁷ × 3 600 = 5.184×10¹⁰ kJ
② 必要な燃料の発熱量(発電端効率 η = 0.45)
Q = W / η = 5.184×10¹⁰ / 0.45 = 1.152×10¹¹ kJ
③ 重油消費量
B = Q / H = 1.152×10¹¹ / 44 000 ≒ 2.618×10⁶ kg ≒ 2 618 t
④ 重油中の炭素量(重量比 85.0 %)
C = 0.850 × 2 618 ≒ 2 225 t
⑤ 二酸化炭素量
C + O₂ → CO₂ より,炭素 1 mol(12 g)から CO₂ 1 mol(12 + 16×2 = 44 g)が生じる。
CO₂ = 2 225 × 44 / 12 ≒ 8 160 t = 8.16×10³ t
水素は燃焼して水(H₂O)となり二酸化炭素を生じないため,CO₂ 量の計算には炭素分のみを用いる。
よって最も近いのは (3) 8.16×10³ である。
6.83×10²
誤り。計算値約 8.16×10³ t に対し 6.83×10² t は 1 桁以上小さく,最も近い値ではない。
6.83×10³
誤り。計算値約 8.16×10³ t に対し 6.83×10³ t は約 1 330 t 小さく,最も近い値ではない。
8.16×10³
正しい。重油消費量 5.184×10¹⁰ / 0.45 / 44 000 ≒ 2 618 t,炭素量 0.850×2 618 ≒ 2 225 t,CO₂ 量 2 225 × 44/12 ≒ 8.16×10³ t となる。
9.18×10³
誤り。計算値約 8.16×10³ t に対し 9.18×10³ t は約 1 020 t 大きく,最も近い値ではない。
1.08×10⁴
誤り。計算値約 8.16×10³ t に対し 1.08×10⁴ t は約 2 640 t 大きく,最も近い値ではない。
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