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石炭や石油を燃焼した時には、窒素酸化物が生成されます。
これと空気比(過剰空気率)には何か関係がありますか?
具体的には、
Q1、空気比をあげると、窒素酸化物の生成量も増える 〇 or × ?
Q2、空気比を1に近づけると、窒素酸化物の生成量が最も抑えられる 〇 or × ?
Q3、空気比を下げると、窒素酸化物の生成量が減る 〇 or × ?
の3点について知りたいです。

質問者からの補足コメント

  • とある工業資格の過去問で、上記のような問題が出題されております。

    具体的には、
    「窒素酸化物の生成量は、燃焼ガスの温度と密接な関係にある空気比により変化し、空気比1付近で最大となる。」
    という記述なのですが、
    こちらの過去問には、詳細な解説が載っておらず、いまいちよく分からなかったので質問させていただきました。

      補足日時:2024/09/20 17:07

A 回答 (6件)

No.5です。

お礼を拝見しました。
サーマルNOxに限定しての話なのですね。
それでしたら合点がいきます。
拡大ゼルドビッチ機構という反応速度の遅いNO生成反応がありまして、その反応で生じるNOの事をサーマルNOと呼びます。
この反応は、名称から想像できるように反応速度の温度依存性が高いので、火炎温度が最も高くなる空気比で生成量も増えます。
そのため、アセチレンや水素を除く燃料の燃焼では、空気比1.0付近で最も高温になりますので、NOx生成量も増えるという事です。
自動車のように排気系でNOを還元させる場合は、話が変わるんですが、そこまで詳しい人はあまりいませんので、気にしなくて良いでしょう。
NOの生成には、他に空気比0.8付近で最大になるプロンプトNOと、空気比にはあまり依存しない燃料中のアンモニアやシアンが酸化して生じるフュエルNOがありまして、火炎の高温維持時間等によってどのNOxが支配的になるかが変わるものですから、煮え切らない回答しか出来ませんでした。
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この回答へのお礼

ご丁寧にご回答ありがとうございます。

正直、当方素人でして、
イマイチ完全な理解には至っておりませんが、
>空気比1.0付近で最も高温になりますので、NOx生成量も増えるという事です
ということを伺えたのは、非常に有意義でした。
その点に関しては、非常によく納得できます。

もとより、所詮資格取得のための勉強ですし、
実際の業務とはかけ離れた分野なので、完全に理解できるとも思ってはいないのですが、
なんとか受験の際には、1点でも点数を稼げるように頑張ります。
何度も補足解説いただきまして、どうもありがとうございました。

お礼日時:2024/09/21 11:14

No.4です。

補足を拝見しました。
「とある工業資格」では分かりません。
エネルギー管理士(熱)や公害防止管理士(大気)のように広範囲の知識が必要な資格試験では、このように中途半端な問題は出ませんので、発電や船舶のように対象設備が限定されているはずなんですよ。
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この回答へのお礼

御回答ありがとうございます。
具体的な資格名は言いたくなかったので濁しました。すいません。
(SNSでは、そんな(レベルの低い)資格を受けるのか。と、キャリアや保有資格を揶揄される方が一定数おられます。資格名を明かすことで嫌な気持ちになりたくなかったので。)

でも本当に、対象設備等については明記されておりません。
(燃焼に関する)次の記述のうち正しいものいくつあるか。
イ 省略
ロ サーマルNOxの生成量は、燃焼ガスの温度と密接な関係にある空気比により変化し、空気比1付近で最大となる。
ハ 省略
二 省略
ホ 省略
(1)1 (2)2 (3)3 (4)4 (5)5
という出題で、イ、ハ、二、ホの正誤は分かるのですが、
このロの記述に関しては分からなかったため、得点に繋げることができませんでした…。

実は以前にも同じ内容の質問をしたのですが、
明確な回答が付かず、2度目の投稿をさせていただいた次第です。

やはり、この出題が難問、あるいは悪問なのでしょうかね。
とりあえずあまり深いことは考えず、
「空気比1付近でNOx生成量は最大となる」ということだけは暗記していこうと思います…。

お礼日時:2024/09/21 08:21

燃焼設備が炉や窯のような高温で火炎が滞留する設備と、ガスタービンや給湯器のように短時間しか維持しない設備とで現象が異なりますし、バーナの設計手法によっても全然違いますので、そんな単純な話ではありません。


一応、私は日本で最初にシングルディジットを実現させた専門家です。
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化学反応なので、反応前の物質の比だけでなく、温度も関係するはずです。

温度条件を考慮しないで、Q1~Q3の答えは出ないのではないでしょうか。
車のエンジンでは、窒素酸化物減少の目的のために、空気を多量に混ぜて燃焼温度を下げています。燃焼室の形によっても違ってくるでしょう。エンジン以外ではバーナーの構造によっても変わると思います。
論文を探せば、日本語でも沢山あると思います。
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窒素酸化物 NOx、硫黄酸化物 SOx、炭素(いわゆる「煤」)、二酸化炭素を含む炭素酸化物、水、その他のさまざまな複合生成物がどの程度の量、比率で生成するかは、燃料の組成や燃焼温度、完全燃焼/不完全燃焼などで千差万別に変わるのではないでしょうか。

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> 石炭や石油を燃焼した時には、窒素酸化物が生成されます。


石炭は炭素の塊、石油類は水素と炭素の化合物です。
燃焼で発生するのは、水と二酸化炭素です。

空気比がどうのこうのではなく、
酸素成分が完全燃焼に必要な量か否か、と言う事になります。
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