二級ボイラー技士試験【附属品】エコノマイザ・空気予熱器・過熱器の仕組み

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ボイラーの本体部分に加え、排ガスの熱を有効活用する附属設備が「エコノマイザ」「空気予熱器」「過熱器」です。これらは試験の構造科目で繰り返し出題されるテーマで、それぞれの位置・役割・特徴を混同せず覚えることが求められます。

3つの附属設備の役割と設置位置

設備名	役割	設置場所	予熱するもの
過熱器	飽和蒸気を高温の過熱蒸気にする	燃焼室に近い側（排ガス温度が高い位置）	蒸気
エコノマイザ（節炭器）	排ガスの熱で給水を予熱する	過熱器より下流（排ガス温度が中程度）	給水
空気予熱器	排ガスの熱で燃焼用空気を予熱する	エコノマイザのさらに下流（最も排ガス温度が低い位置）	燃焼用空気

排ガスは温度が高い方（燃焼室側）から低い方（煙突側）へ流れます。各設備はその流れの中で、効率よく熱を回収するために適切な位置に配置されています。

ボイラー本体で発生する蒸気は「飽和蒸気」です。飽和蒸気は水と共存する状態にあり、湿り気を含んでいます。これをさらに加熱すると、水分が完全に蒸発した「過熱蒸気」になります。過熱蒸気はエネルギー密度が高く、タービン駆動・製造工程での熱源として利用されます。

過熱器はボイラー本体と煙道の間に配置され、燃焼室に近い側に設置します。排ガス温度が最も高い位置を利用して、蒸気を過熱します。

過熱器には安全弁を設けることが義務付けられています。設置位置は過熱器の出口側と定められています。出口側に設けることで、過熱蒸気の最高圧力を直接制御できます。

エコノマイザ（節炭器）は、ボイラーに送り込む給水を、ボイラーから排出される排ガスの熱で予熱する装置です。「節炭器」という名称は「燃料（炭）を節約する」という意味に由来します。

給水の温度が高いほど、ボイラー本体での蒸発に必要な熱量が減少し、燃料消費量を削減できます。ボイラー効率の向上に直接つながる設備です。

エコノマイザは排ガスの流れの中で、過熱器より下流側（排ガス温度が中程度の位置）に設置されます。過熱器が先に排ガスの熱を使い、残った熱でエコノマイザが給水を予熱します。

排ガスが冷えすぎると、硫黄分が水分と結合して硫酸が生成し、エコノマイザや煙道を腐食させる「低温腐食」が起きます。エコノマイザ出口の排ガス温度が給水温度に近づきすぎないよう管理することが必要です。

空気予熱器は、燃焼に使う空気を排ガスの熱で予熱する装置です。高温の燃焼用空気を供給することで、燃焼効率が高まり、燃料消費量が減少します。また、予熱された空気は燃焼室の温度を高め、より完全な燃焼を促進します。

空気予熱器は3つの中で最も下流側（排ガス温度が最も低い位置）に設置されます。エコノマイザが給水に熱を使った後の排ガスを利用して、燃焼用空気を予熱します。

エコノマイザと同様、空気予熱器も低温腐食のリスクがあります。特に燃料に硫黄分が多い場合、排ガスが露点以下に冷えると硫酸が生成されます。空気予熱器は最も下流側で排ガス温度が低いため、低温腐食対策が重要です。

排ガスが燃焼室から煙突に向かう流れの中での配置順序は以下のとおりです。

この順番は試験で直接問われます。「空気予熱器はエコノマイザより上流か・下流か」という問いに対して、「下流（排ガス温度が低い側）」と答えられることが必要です。

「予熱するのは何か」（蒸気・給水・空気）と「設置する位置の排ガス温度の高低」をセットで覚えると、混同を防ぎやすくなります。

出典：安全衛生技術試験協会公表試験問題・ボイラー及び圧力容器安全規則（e-Gov法令検索）
作成：fufumumu_design｜更新：2026年11月

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