燃焼ガス分析（オルザット式・CO₂・O₂・CO・空気比の計算）

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燃焼ガス分析はボイラーの燃焼状態を確認し、空気比を適正に管理するための基本技術です。一級ボイラー技士試験ではオルザット式ガス分析装置の操作手順・各成分の意味・空気比の計算が頻出です。

燃焼ガスの成分

炭化水素系燃料（重油・天然ガス等）を燃焼させると、排ガスには次の成分が含まれます。

成分	記号	意味
二酸化炭素	CO₂	完全燃焼の生成物。多いほど燃焼効率が良い
酸素	O₂	過剰空気の指標。多いほど空気が余分に入っている
一酸化炭素	CO	不完全燃焼の指標。COが多いと燃焼不良・熱損失が大きい
窒素	N₂	燃焼には直接寄与しない。残部として計算で求める
水蒸気	H₂O	水素の燃焼生成物。乾燥ベース分析では含まれない

オルザット式ガス分析装置は乾燥燃焼ガスを3種類の吸収液で順次吸収し、体積変化から各成分の容積百分率を求める化学分析装置です。

必ず次の順序で分析します。

分析後に残るガスがN₂（＋その他不活性ガス）です。

操作は室温を一定に保ち、液温変化の影響を排除します。

空気比（m）は実際に供給した空気量と理論空気量の比です。

m = 実際の空気量 / 理論空気量

排ガス中にCOがない（完全燃焼）場合、次の近似式が使えます（炭化水素系燃料の場合）。

m ≈ N₂% / (N₂% - 3.76 × O₂%)

または簡略式として：

m ≈ 1 + O₂% / (21 - O₂%) × 0.9  （近似）

排ガス分析結果：CO₂=12%、O₂=5%、CO=0%、N₂=83% のとき：

m ≈ 83 / (83 - 3.76 × 5)
  = 83 / (83 - 18.8)
  = 83 / 64.2
  ≈ 1.29

空気比1.29は重油燃焼の適正範囲（1.1〜1.3）のほぼ上限で、やや過剰空気です。

CO₂maxとは、ある燃料を理論空気量（m=1）で完全燃焼させたときに得られるCO₂の最大体積割合です。

実際の排ガスCO₂量とCO₂maxを比較することで燃焼効率を直感的に把握できます。

COが検出された場合は不完全燃焼が起きていることを示します。CO濃度が高い状態では熱損失が増大するほか、一酸化炭素中毒の危険もあります。適切な空気比を維持してCO≒0を保つことが重要です。

出典：ボイラー及び圧力容器安全規則・ボイラー構造規格・JIS B 8223・安全衛生技術試験協会公表試験問題
作成：fufumumu_design｜更新：2026年11月

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