最大出力600〔MW〕の重油専焼火力発電所がある。重油の発熱量は44000〔kJ/kg〕で、潜熱は無視するものとして、次の(a)及び(b)に答えよ。
最大出力で24時間運転した場合の発電端効率が40.0[%]であるとき、発生する二酸化炭素の量〔t〕として、最も近い値は次のうちどれか。
なお、重油の化学成分は重量比で炭素85.0[%],水素15.0〔%〕,原子量は炭素12, 酸素16とする。炭素の酸化反応は次のとおりである。
\[ C + O_{2} \rightarrow CO_{2} \]
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要点
正解は(4)。出力 \(P = 600\) MW、時間 \(t = 24\) h。発電電力量 \(W = 600 \times 24 = 14400\) MWh。
詳細解説
出力 \(P = 600\) MW、時間 \(t = 24\) h。
発電電力量 \(W = 600 \times 24 = 14400\) MWh。
必要投入熱量 \(Q_{in}\) は、効率 \(\eta = 0.40\) より、
\[
Q_{in} = \dfrac{14400 \times 10^3 \times 3600}{0.4} = 1.296 \times 10^{11} \, \text{kJ}
\]
必要燃料消費量 \(M_{fuel}\) は、
\[
M_{fuel} = \dfrac{1.296 \times 10^{11}}{44000} \approx 2.945 \times 10^6 \, \text{kg} = 2945 \, \text{t}
\]
燃料中の炭素量 \(M_C\) は、炭素含有率 85% より、
\[
M_C = 2945 \times 0.85 = 2503.25 \, \text{t}
\]
二酸化炭素 \(CO_2\) の生成反応 \(C + O_2 \rightarrow CO_2\) において、原子量は C=12, O=16, 分子量は \(CO_2 = 44\)。
したがって、炭素 1t から生成される \(CO_2\) は \(44/12\) t である。
\[
M_{CO2} = 2503.25 \times \dfrac{44}{12} \approx 9178.6 \, \text{t}
\]
指数表記で \(9.18 \times 10^3\) t となる。
