エンジニアのための熱技術情報誌

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知っておくと役立つ燃料の種類と特徴
燃料とは燃焼反応により化学エネルギーを熱エネルギーとして取り出すことのできる物質、製品です。燃料には、核燃料、バイオ燃料なども含まれますが、ここでは製造分野で一般的な化石燃料をメインに解説します。
燃料は常圧時の物質の状態によって、固体燃料、液体燃料、気体燃料に大別されます。

固体燃料とは
March
2020
Vol.

84

固体燃料は保管や燃焼に特別な設備が不要なことから、もっとも古くから使われてきました。
ひきだしに保管できるろうそく、設備がない野外でも使える木炭などをイメージすると分かりやすいでしょう。化石燃料
では石炭に代表されるように安価で埋蔵量も多いことから、主に火力発電や製鉄に使われています。気体燃料のように圧力調整、電磁弁など複雑な燃焼機器が必要ない一方、燃焼量の微調整は難しいです。ただし、石炭を粉末化させて用いる微粉炭バーナでは気体燃料のように使用することも可能となります。ごみ処理などにも使われる火格子炉（ストーカ炉）も固体燃料の燃焼炉の一つです。

液体燃料とは90%放射率

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液体燃料はガソリン、軽油、灯油などに代表され、一般的にも身近な燃料です。
理科の授業で使ったアルコールランプ、トウモロコシから作るバイオエタノールなども液体燃料の 1 つです。常圧で液体なので貯蔵、運搬が容易で、燃焼調整もしやすいので、乗り物・家庭用暖房など広く使われています。
（カセットボンベなども一見液体燃料のようですが、加圧して液体にしているものは気体燃料に分類されます）
高効率燃焼のためには噴霧、気化など特殊なプロセスで気体状にして空気と混合させる必要があります。

気体燃料とはMAINTENANCE

定期メンテナンス
日本全国 500 社以上の実績。
燃焼機器の定期メンテナンス
北は北海道から南は九州まで、日本全国 500 社
以上のお客様から信頼を得て、定期メンテナンスや突発的な不具合に対応する緊急メンテナンスを行っています。確かな技術力と誇りをもって、他社製のバーナもしっかりメンテナンスいたします。

内容に つ い て の お問い合わせは

ecom@ecom-jp.co.jp

メリット

気体燃料は都市ガス、LNG（液化天然ガス）、LPG（液化石油ガス）など常圧で気体の燃料です。
空気との混合が容易で高効率燃焼がしやすく、環境汚染物質も少ないためもっともクリーンな燃料とされます。常圧での体積が膨大で、貯蔵・運搬には加圧が必要なため設備コストが大きく、また燃料自体も高価です。目には見えず、また広範囲に拡散しやすいため爆発のリスクが大きく、安全対策が必要となります。最近注目されている水素ガス、製鉄業での副産ガスであるコークス炉ガス、高炉ガスなどもあります。

デメリット

化石燃料の種類と用途

固体燃料 保管、燃焼に特別な装置が不要

燃焼調整が難しい
環境汚染物質が出やすい

石炭（微粉炭）液体燃料 貯蔵、運搬が容易
発熱量が高い

燃焼に噴霧、気化など特殊なプロセスが必要

気体燃料 燃焼効率が良く、高価。貯蔵、運搬が難しい。
環境汚染物質も少ない。 漏れ時に爆発の危険性が大きい
燃焼調整がしやすい

その他の燃料

火力発電、
製鉄

木炭

ガソリン

自動車燃料

アルコール

軽油

ディーゼル燃料

植物油

重油

ボイラー燃料

灯油
都市ガス
（13A）
LNG
LPG

暖房器具

ロウ

水素ガス
各種燃焼機器

コークス
炉ガス
高炉ガス

主な燃料の総発熱量

注目

主成分

MJ/Nm³kcal/Nm³

MJ/kg

都市ガス（13A） メタン

45※1

10750

-

LNG に LPG を添加し発熱量を調整したもの。メタン組成約 90％

LNG

メタン / エタン40※2

9550

55

産出地により主成分のメタン組成は 80 〜 99％程度の幅がある

LPG

プロパン / ブタン

100※3

24000

51

家庭用はプロパン、工業用はブタンが主成分※1 ガス会社により発熱量は異なる※2 産出地により発熱量は異なる※3 家庭用と工業用で発熱量は異なる

現在『標準熱量制』により、都市ガスの発熱量は 45MJ/Nm³ と定められている。しかし、ガス小売り自由化や原料ガスの低発熱量化にともない、一定の熱量範囲（バンド）内に収まるようであれば認める『熱量バンド制』が検討されている。

各成分の発熱量
物質名

化学式

発熱量
MJ/Nm³

密度kg/m³

発熱量
MJ/kg

水素H₂12.80.0899

142.38メタン

CH₄39.70.7167

55.39

プロパン

C₃H₈99.0

2.01

49.25

ブタン

C₄H₁₀128.4

2.7646.52

空気（主に N₂）-

1.293-エ コ ム 出 荷 装 置 で の ガス種内訳

LPG

空気よりも密度が大きいガスは下へ、小さいガスは上へと流れるため、メタンを主成分とする都市ガスや LNGは上部、プロパン・ブタンを主成分とする LPG は下部にガス漏れ検知器を設置する必要があります。

都市ガス

その年の燃焼装置出荷総数（電気炉は除く）を 100 としたときの割合 ※過去 5 年0%201520162017

2018

2019

エコムでの燃焼炉の出荷数をみると、都市ガスを利用した装置が多い傾向にあります。地域性などもありますが、都市ガスの方がCO₂削減に効果があることから、環境負荷、省エネを考慮して都市ガスを選択されることも多いです。また、ガス小売り自由化に伴い、LPG から都市ガスへの燃料転換を考えるお客様も増えています。

エコムで燃料転換といえば LPG から都市ガスへの転換を指します。
工業炉バーナの燃料転換における注意点としては、基本的にはLPG で使用していた時の熱量と同等の熱量が発生するよう都市ガス瞬時流量を調整すればよいのですが、ガス種によって燃焼速度や自然発火温度が異なるため調整の際には注意が必要となります。
また、ガスの単位発熱量が異なることによるバーナノズルの変更や、メーカによっては電磁弁・圧力調整器を専用のものに変更する必要があるなど、改造が伴う場合があります。ガスを単純に切り替えただけでは工業炉バーナは使えないので注意が必要です。
燃料転換とは大気汚染対策などの理由により汚染物質発生のより少ない燃料に切り替えることを言います。SOx による大気汚染対策では、低硫黄重油、LPG などへの切り替えが行われ、NOx 対策では、石炭より石油、石油より天然ガスへの転換が行われました。

※あくまでエコム出荷装置の割合で、必ずしも世間のトレンドと一致するわけではありません

例題

燃料転換について注目

100%

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次の文章の□の中に入る適切な単位を解答群から選び、その記号を答えよ。
3 種類の気体燃料、水素（H₂)、メタン（CH₄)、プロパン（C₃H₈) の低発熱量を比較したとき、単位体積当たりの発熱量が最も大きいのは (1 ①) 、最も小さいのは位質量当たりの発熱量が最も大きいのは②(2) である。単(3) であり、他の③二種類はほぼ同程度である。

解答群

エコム公式 WEB 解答ページ
http://www.ecom-jp.co.jp/url/index.php?
u=54

ア：H₂
イ：CH₄
ウ：C₃H₈

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