一級ボイラー技士の試験対策なら、こちらのアプリをご利用ください。
▶ 一級ボイラー技士 過去問・AI問題集（無料）
過熱器と再熱器は水管ボイラーの付属装置で、飽和蒸気をさらに加熱して過熱蒸気にする設備です。一級ボイラー技士試験では構造・設置位置・過熱蒸気の特性が出題されます。
過熱器の役割と目的
飽和蒸気（飽和温度の蒸気）は同圧力の水分と共存できるため、蒸気中に水分が含まれやすい状態です。この蒸気を過熱器でさらに加熱することで「過熱蒸気」となり、
- 蒸気のエンタルピーが増加してタービン効率が向上する
- 蒸気中の水分がゼロになり、配管・タービン翼の浸食が防止される
- 蒸気の比体積が大きくなり、同質量でも多くの仕事ができる
過熱器の構造
過熱器はボイラーの燃焼ガス流路中に設置された多数の伝熱管（鋼管）から構成されます。蒸気ドラムからの飽和蒸気が管内を通り、管外の燃焼ガスから熱を受けて過熱されます。
設置位置による分類
| 種類 | 設置位置 | 特徴 |
|---|---|---|
| 輻射形過熱器 | 炉壁・火炉内（燃焼室直近） | 輻射熱を受ける。高温域での伝熱効率が高い。負荷増加で蒸気温度低下傾向 |
| 対流形過熱器 | 煙道内（ガス流路） | 燃焼ガス流の対流熱を受ける。負荷増加で蒸気温度上昇傾向 |
| 輻射・対流複合形 | 炉出口付近（輻射と対流の境界） | 温度特性が安定する設計。大型ボイラーで一般的 |
蒸気流路による分類
- 並流型：蒸気とガスが同方向に流れる。蒸気入口側の管壁温度が低く、出口側が高い
- 向流型：蒸気とガスが逆方向に流れる。熱交換効率が高いが、蒸気出口側（最高温度）とガス入口側（最高温度）が一致するため管壁温度が最高値に
- 混流型：並流と向流を組み合わせた設計
過熱蒸気温度の制御
過熱蒸気温度が高すぎると管壁のクリープ（高温長時間変形）が起こり、低すぎると熱効率が低下します。温度制御には以下の方法があります：
- スプレー減温器（噴水式）：過熱蒸気に給水を直接噴霧して冷却する。応答が速い
- 表面式減温器：蒸気管を給水が流れる外管で冷却する。給水が蒸気と混合しない
- バイパス制御：ガス量を調整して過熱器への熱量を変える
再熱器
再熱器は高圧タービンを通過して仕事をした蒸気を再加熱する装置です。主に大型発電用ボイラーに設置されます。
再熱の目的
- 高圧タービン出口の蒸気は膨張で温度・エンタルピーが下がり、湿り気が増す
- これを再加熱して低圧タービンへ送ることで、タービン効率と出力を向上させる
- 蒸気の湿り度を低下させ、タービン翼の浸食を防止する
設置位置
再熱器は過熱器と燃焼ガス流路内で並列または直列に設置されます。再熱蒸気の圧力は高圧タービン出口圧力（過熱蒸気より低圧）なので、管の設計圧力が過熱器とは異なります。
過熱器管の材料と管理
- 高温・高圧にさらされる過熱器管には耐熱鋼・合金鋼が使用される
- 過熱器管の肉厚はボイラー構造規格の計算式で決定される
- 過熱器管壁のスケール（酸化スケール）は熱伝導を妨げ、過熱の原因になる
- 過熱器出口温度の急上昇は管の過熱・クリープの予兆となる
試験ポイント
- 過熱器は飽和蒸気→過熱蒸気。タービン効率向上・水分除去が目的
- 輻射形：負荷増大で温度低下。対流形：負荷増大で温度上昇
- スプレー減温器は蒸気に給水を直接噴霧して冷却
- 再熱器は高圧タービン後の蒸気を再加熱する（大型発電用）
出典：ボイラー及び圧力容器安全規則・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
一級ボイラー技士の試験対策なら、こちらのアプリをご利用ください。
▶ 一級ボイラー技士 過去問・AI問題集（無料）
コメント