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ボイラーの燃焼管理は、安全・効率・環境保全の三つを同時に満たすために行います。一級ボイラー技士試験では、最適空気比の概念・点火手順・消炎検出の仕組みが出題されます。
空気比と燃焼管理の基礎
空気比（m）とは、実際に供給した空気量を理論空気量（完全燃焼に必要な最小限の空気量）で割った値です。
- m = 1：理論通りの空気量で燃焼（実際には完全燃焼しにくい）
- m < 1：空気不足（不完全燃焼→一酸化炭素CO発生・スス増加）
- m > 1：空気過剰（完全燃焼はするが排ガス熱損失が増加・NOx増加）
重油ボイラーの適正空気比
重油燃焼では、一般に空気比1.1〜1.3の範囲が推奨されます（燃焼管理の技術的な目安であり、ボイラーの種類・燃料の性状によって異なります）。
| 空気比 | 状態 | 問題点 |
|---|---|---|
| 1.0以下 | 空気不足（不完全燃焼） | CO発生・スス増加・熱効率低下・煤煙増加 |
| 1.1〜1.3 | 適正燃焼（完全燃焼） | —（排ガス分析でO₂を確認しながら調整） |
| 1.5以上 | 空気過剰 | 排ガス損失増加・炉内温度低下・NOx増加 |
排ガス分析による空気比の確認
オルザット式ガス分析装置でCO₂・O₂・COを測定し、空気比を算出します。
- O₂が多い（5%以上）→空気過剰。空気量を絞る
- COが検出される（0.1%以上）→不完全燃焼。空気量を増やす
点火手順（油ボイラーの場合）
油ボイラーの点火手順は安全を確保する順序で行います。
- プレパージ（点火前換気）：ファンを回して炉内・煙道を強制換気し、残留未燃ガスを排出する。換気時間は設備によって異なるが、炉内容積を十分に入れ替える
- 燃料弁の開操作前確認：燃料フィルターの詰まり・燃料圧力の確認
- 点火操作：点火トーチ（パイロットバーナー）を先に点火し、次に主バーナーに点火する
- 着火確認：炎検出器（フレームアイ）が正常に着火を検知することを確認する
- 昇圧操作：燃焼量を徐々に増やして設定圧力まで昇圧する
消炎検出装置（フレームアイ・フレームロッド）
バーナーの火炎が消えた場合（消炎）を検出する装置です。消炎を検知した場合は、燃料を自動的に遮断します。
| 種類 | 原理 | 主な用途 |
|---|---|---|
| フレームアイ（光電式） | 火炎が発する紫外線・可視光を光電管（紫外線感知素子）で検出する | 油バーナー・ガスバーナー共用 |
| フレームロッド（電気式） | 火炎の整流作用を利用。交流電圧を印加したロッドと対電極の間で、炎がある場合は一方向に電流が流れることを検出する | 主にガスバーナー |
消炎時の処置（インターロック）
消炎検出装置が消炎を検知した場合：
- 燃料遮断弁が自動的に閉じ、燃料供給を停止する
- ポストパージ（消火後換気）を行い、炉内の残留未燃ガスを排出する
- アラームで警報を発する
- 原因調査後、ロックアウトリセットを行ってから再点火する
一級試験での出題傾向
- プレパージの目的（滞留未燃ガスの排出→炉内爆発防止）は最頻出
- 消炎検出後の自動燃料遮断の流れ
- フレームアイとフレームロッドの検出原理の違い
出典：ボイラー及び圧力容器安全規則（昭和47年労働省令第33号）・ボイラー構造規格（昭和47年労働省告示第33号）・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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