JP2011120969A

JP2011120969A - 燃焼装置におけるＮ２ＯおよびＮＯｘの排出抑制方法

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Publication number: JP2011120969A
Application number: JP2009278451A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Sonoyama; 希園山; Tadaaki Shimizu; 忠明清水
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Niigata University NUC
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Niigata University NUC
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-08
Also published as: JP5555913B2

Abstract

【課題】Ｎ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を同時に抑制できるアルミナ含有物触媒、流動層燃焼炉、燃焼方法、及び、容易にアルミナ含有物触媒を選定するアルミナ含有物触媒の選定方法を提供する。
【解決手段】
アルミナ含有物触媒は、ＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、式（数１）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満である。
Ｉ_ＮＯｘ＝（Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２））・・・（数１）
（式（数１）において、Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、模擬流動層燃焼装置にアルミナ含有物触媒を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。また、式（数１）において、Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）は、模擬流動層燃焼装置に石英砂を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミナ含有物触媒、流動層燃焼炉、燃焼方法、及び、アルミナ含有物触媒の選定方法に関する。

流動層燃焼炉は、低温で運転するため窒素酸化物の排出量が少なく、脱硝設備を省略することができる利点を有する。しかし、低温運転であるため、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の排出濃度が高くなることが知られている。Ｎ_２Ｏは、温暖化係数が３１０もある温室効果ガスであり、二酸化炭素と同様にＮ_２Ｏの削減が求められる。
例えば、流動層燃焼炉の温度を高温化することにより、Ｎ_２Ｏを削減することは可能となる。しかし、ＮＯ_ｘなどの窒素酸化物が増加するため、脱硝設備を必要としない流動層燃焼炉の利点が失われる。
そこで、脱硝設備を必要としないでＮ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を同時に抑制する技術として、燃焼用空気量を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、流動層燃焼炉にアルミナを充填して、Ｎ_２Ｏ等の排出を抑制する技術も提案されている（例えば、特許文献３〜５参照）。特許文献５では、アルミナにＳＯ_３が３．８％含有された構成が開示されている。

特開平５−３４０５０９号公報特開平７−３３２６１３号公報特開平６−１２３４０６号公報特開平１０−３３７４７２号公報特開２００４−８２１１１号公報

しかしながら、特許文献１、２のような燃焼用空気量を調整する技術では、燃料の性状にあわせて空気量の調整など、運転調整をする必要があり、燃料の性状が安定しない場合、その都度運転の調整が必要になる。また、燃焼用空気量を調整する場合、炉内脱硫を同時に行おうとすると、１次空気比の低減あるいは全空気比の低減により脱硫反応が阻害されてＳＯ_２排出が増加することがある。また、炉内脱硫時に脱硫剤粒子が硫化物を形成し、灰の埋め立て処理の際に水と反応して硫化水素を生成する可能性もある。
一方、特許文献３〜５に記載のようなアルミナには、Ｎ_２Ｏを除去できる能力が低かったり（特許文献４）、Ｎ_２ＯとＮＯ_xを共に除去できる触媒を示唆開示しているわけではない（特許文献３，５）。
さらに、化学組成や比表面積など従来の評価手法では、流動層燃焼炉内で起こっている反応および燃焼条件を考慮することができないため、選択したアルミナがＮ_２ＯやＮＯ_ｘなどの窒素酸化物の排出を同時に抑制できるかを判断することはできない。そのため、実際の流動層燃焼炉を使用して排出ガス中のＮ_２Ｏ及びＮＯ_ｘを測定しなければアルミナを評価することができず、困難である。したがって、Ｎ_２Ｏ及びＮＯ_ｘの排出を同時に抑制することができるアルミナの評価手法の確立も求められている。

そこで、本発明の目的は、Ｎ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を同時に抑制できるアルミナ含有物触媒、流動層燃焼炉、燃焼方法の提供、及び、容易にアルミナ含有物触媒を選定できるアルミナ含有物触媒の選定方法を提供することである。

（１）本発明のアルミナ含有物触媒は、流動層燃焼装置にて発生した燃焼ガスに含有されるＮ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を抑制するアルミナ含有物触媒であって、ＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、下記式（数１）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であることを特徴とする。
Ｉ_ＮＯｘ＝（Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２））・・・（数１）
式（数１）において、Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、式（数２）で得られ、模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）−１０３Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋７１１・・・（数２）
式（数２）において、Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＮＯとＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給し、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを燃焼させた状態で、供給したＮＯと排出されたＮＯ_ｘの差分で与えられるポリエチレン単位質量当たりのＮＯの還元量である。
式（数２）において、Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）［％］は、式（数３）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＮＨ_３とＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給して加熱した状態でＮＨ_３がＮＯ_ｘに酸化される割合であり、［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、前記模擬流動層燃焼装置に供給されるＮＨ_３の濃度であり、［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの濃度である。
Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）・・・（数３）
式（数２）において、Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＨ_２Ｏ及びＯ_２を含有する混合ガスを供給した状態で、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを熱分解させた場合に当該アルミナ含有物触媒上に析出した炭素のポリエチレン単位質量当たりの析出量である。
式（数１）において、Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）は、式（数４）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、石英砂を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）−１０３Ｄ_ｃ（ＳｉＯ_２）＋７１１・・・（数４）
式（数４）において、Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＮＯとＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給し、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを燃焼させた状態で、供給したＮＯと排出されたＮＯ_ｘの差分で与えられるポリエチレン単位質量当たりのＮＯの還元量である。
式（数４）において、Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）［％］は、式（数５）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＮＨ_３とＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給して加熱した状態でＮＨ_３がＮＯ_ｘに酸化される割合であり、［ＮＨ_３］_ｉｎ（ＳｉＯ_２）は、前記模擬流動層燃焼装置に供給されるＮＨ_３の濃度であり、［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（ＳｉＯ_２）は、前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの濃度である。
Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（ＳｉＯ_２）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（ＳｉＯ_２）・・・（数５）
式（数４）において、Ｄ_ｃ（ＳｉＯ_２）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＨ_２Ｏ及びＯ_２を含有する混合ガスを供給した状態で、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを熱分解させた場合に前記石英砂上に析出した炭素のポリエチレン単位質量当たりの析出量である。

（２）また、本発明のアルミナ含有物触媒は、前記排出指標Ｉ_ＮＯｘは、０．５以下であることが好ましい。

（３）本発明の流動層燃焼炉は、（１）又は（２）に記載のアルミナ含有物触媒と、元素としての窒素を含有する燃料と、前記アルミナ含有物触媒及び前記燃料を投入される炉本体と、を備えることを特徴とする。

（４）本発明の燃焼方法は、流動媒体を使用して元素としての窒素を含有する燃料を流動層燃焼装置にて燃焼させることにより発生した燃焼ガスに含有されるＮ_２ＯとＮＯ_ｘを除去する燃焼方法であって、前記流動媒体の一部又は全量が（１）又は（２）に記載のアルミナ含有物触媒であることを特徴とする。

（５）本発明のアルミナ含有物触媒の選択方法は、流動層燃焼装置にて発生した燃焼ガスに含有されるＮ_２ＯとＮＯ_ｘを除去するアルミナ含有物触媒を選定するアルミナ含有物触媒の選定方法であって、ＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、前記式（数１）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であることを特徴とする。

本発明のアルミナ含有物触媒によれば、ＳＯ_３の含有量が特定値以下であり、かつ、式（数１）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であるため、容易にＮ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を同時に抑制できる。したがって、流動層燃焼炉及び燃焼方法に使用する触媒として好適に採用することができる。さらに、アルミナ含有物触媒の選定方法によれば、ＳＯ_３の含有量が特定値以下であり、かつ、式（数１）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘを１未満とすることにより、Ｎ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を同時に抑制するアルミナ含有物触媒を容易に選定することができる。

本発明に係るアルミナ含有物触媒がＮＯの還元を促進する性能を評価するための還元試験装置を示す図。本発明に係るアルミナ含有物触媒がＮＨ_３の酸化を抑制する性能を評価するための酸化試験装置を示す図。本発明に係るアルミナ含有物触媒が炭素を保持する性能を評価するための炭素析出試験装置を示す図。本発明に係る流動層燃焼炉を示す図。本発明の燃焼方法を模擬的に実施するための実験装置の概略図。

以下、本発明を実施するための形態について詳述する。
［アルミナ含有物触媒］
本発明のアルミナ含有物触媒は、流動層燃焼装置内に配置され、Ｎ_２Ｏと、ＮＯやＮＯ_２などのＮＯ_ｘの排出を同時に抑制する。
アルミナ含有物触媒は、流動化粒子であり、元素としてＮを含む燃料とともに流動層を形成する。燃料は、例えば、石炭、重油、石油コークス、バイオマス、汚泥、産業廃棄物などである。これらの燃料が燃焼すると、Ｎ_２Ｏ、ＮＯやＮＯ_２などのＮＯ_ｘ、及びＮＨ_３などのガスが発生する。

アルミナ含有物触媒は、アルミナの含有量が７０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。アルミナの含有量が７０％未満であると、Ｎ_２Ｏ及びＮＯ_ｘの排出を良好に抑制できるアルミナ成分が少なすぎて性能が不十分な場合がある。
アルミナ含有物触媒は、不純物として、ＳＯ_３、酸化ナトリウム（Ｎａ_２０）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などを含んでいる。
ここで、不純物としてのＳＯ_３の含有量は２質量％以下であり、好ましくは、１質量％下である。ＳＯ_３の含有量が２質量％を超える場合には、Ｎ_２Ｏの排出を良好に抑制できない。

アルミナ含有物触媒は、排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であり、好ましくは０．５以下である。排出指標Ｉ_ＮＯｘが１以上であると、ＮＯ_ｘに対して不活性な石英砂（ＳｉＯ_２）よりもＮＯ_ｘの排出を抑制できない。
排出指標Ｉ_ＮＯｘは、下記式（数６）で得られる。

Ｉ_ＮＯｘ＝（Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２））・・・（数６）

式（数６）において、Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、模擬流動層燃焼装置にアルミナ含有物触媒が配置された場合、模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
一方、式（数６）において、Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）は、模擬流動層燃焼装置に石英砂が配置された場合、模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は式（数７）で得られる。

Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）−１０３Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋７１１・・・（数７）

式（数７）において、Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］はＮＯ還元試験により得られ、Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）［％］はＮＨ_３酸化試験により得られ、Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］は炭素析出試験により得られる。

［ＮＯ還元試験］
ＮＯ還元試験は、図１に示すような模擬流動層燃焼装置としての還元試験装置１Ａを使用して実施される。
還元試験装置１Ａは、気泡流動層反応装置であり、装置本体２と、供給部３と、排出部４と、測定部５と、図示しない電気炉とを備える。
装置本体２は、管状であり、底部に供給された流動用混合ガスを分散するための分散板２１を備える。分散板２１は、金網や多孔質板から形成されており、この分散板２１上には、アルミナ含有物触媒及び擬似燃料としてのポリエチレンペレット（以下、「ＰＥ」と略記する）が充填される。これらアルミナ含有物触媒及びＰＥにより流動層２２が形成される。
ＰＥはチャーが出ないため、チャーによるＮＯ_ｘ還元の影響を受けず、アルミナ含有物触媒のＮＯ_ｘ還元効果を正確に評価できる。ＰＥであればペレットに限らず、粒子状でもよい。

供給部３は、装置本体２の底部に接続され、分散板２１を介して装置本体２内にＮＯとＨ_２ＯとＯ_２とＮ_２からなる流動用混合ガスを供給する。
ＮＯの濃度は、５００〜１０００ｐｐｍであり、好ましくは７００ｐｐｍである。
ＮＯの濃度が５００〜１０００ｐｐｍであるため、上記燃料が燃焼した場合に発生するＮＯの濃度に近い濃度とすることができる。

排出部４は、装置本体２の頂部に接続され、装置本体２から排出された排出ガスを測定部５に導入する。
電気炉は、装置本体２の周囲に配置されアルミナ含有物触媒及びＰＥを加熱して、所定の温度に保持する。
測定部５は、ＮＯ_２還元触媒を備え、このＮＯ_２還元触媒によりＮ_２ＯをＮＯに還元して測定する。そのため、測定部５では、装置本体２から排出されるＮＯ量とＮＯ_２量を合計したＮＯ_ｘ量を測定する。

次に、還元試験装置１Ａを使用してＮＯ還元試験を実施する方法について説明する。
まず、アルミナ含有物触媒を装置本体２に充填し、電気炉によりアルミナ含有物触媒を加熱して８００〜９００℃に、好ましくは８５０℃に保持する。アルミナ含有触媒を充填する静止層高は５〜１５ｃｍに、好ましくは１０ｃｍとする。そして、分散板２１を介して流動用混合ガスを装置本体２内に供給し、ＰＥを装置本体２内に投下する。
供給されたＮＯは、装置本体２内にてＮＯ_ｘなどの窒素酸化物に酸化されるか、又は、ＮＨ_３やＮ_２に還元される。
ここで、Ｏ_２の濃度は５〜２０％であり、好ましくは１４％である。また、Ｈ_２Ｏの濃度は、５〜１５％であり、好ましくは１０％である。Ｏ_２の濃度が５〜２０％であり、Ｈ_２Ｏの濃度が５〜１５％であるため、実際の流動層燃焼装置に供給される燃焼用空気に近い組成とすることができる。
また、空塔速度は１０〜５０ｃｍ／ｓで、好ましくは２２ｃｍ/ｓであることが好ましい。このＮＯ還元試験方法で、空塔速度が前記範囲を外れると、本発明の、Ｎ_２ＯとＮＯ_ｘ排出を抑制できるアルミナ含有触媒を選択する方法に適用できないか、精度が低下する恐れがある。
これにより、アルミナ含有物触媒とＰＥを流動状態とし、ＰＥを熱分解させる。
そして、測定部５は、装置本体２から排出された排出ガス中に含まれるＮＯｘ量を測定する。
この得られたＮＯ_ｘ量と供給したＮＯ量との差分を算出し、この差分のＰＥ単位質量当たりのＮＯ還元量を算出する。この算出された値がＲ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］である。
このＲ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）により、燃焼中に発生したＮＯに対するアルミナ含有物触媒の還元促進性能を評価することができる。すなわち、Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）が大きいほど、アルミナ含有物触媒はＮＯの還元を促進する性能が高いため、燃焼装置からのＮＯ_ｘ排出を抑制することができる。

［ＮＨ_３酸化試験］
ＮＨ_３酸化試験は、図２に示すような模擬流動層燃焼装置としての酸化試験装置１Ｂを使用して実施される。
この酸化試験装置１Ｂは、図１に示すような還元試験装置１Ａと同様に、装置本体２、供給部３、排出部４、測定部５及び図示しない電気炉を備える。さらに、酸化試験装置１Ｂは、側壁にＮＨ_３を含有するＮＨ_３含有ガスを供給するためのＮＨ_３供給部３１を備える。実際の流動層燃焼装置では、流動層２２の底部近傍でＮＨ_３が多く発生するため、ＮＨ_３供給部３１は、分散板２１よりも上側１ｃｍの位置で流動層２２にＮＨ_３を供給する。ＮＨ_３含有ガスは、ＮＨ_３と希釈用の不活性ガスからなる。

酸化試験装置１Ｂでは、分散板２１上にアルミナ含有物触媒のみが充填される。
供給部３は、Ｏ_２とＨ_２ＯとＮ_２からなる流動用混合ガスを装置本体２に供給する。Ｏ_２の濃度は、ＮＯ還元試験と同様に５〜２０％であり、好ましくは１４％である。Ｈ_２Ｏの濃度も、ＮＯ還元試験と同様に５〜１５％であり、好ましくは１０％である。

次に、酸化試験装置１Ｂを使用してＮＨ_３酸化試験を実施する方法について説明する。
装置本体２にアルミナ含有物触媒を充填し、電気炉によりアルミナ含有物触媒を加熱して８００〜９００℃に、好ましくは８５０℃に保持する。アルミナ含有触媒を充填する静止層高は5〜１５cmに、好ましくは１０ｃｍとする。そして、分散板２１を介して流動用混合ガスを装置本体２内に供給するとともに、ＮＨ_３供給部３１からもＮＨ_３含有ガスを供給する。
ここで、ＮＨ_３の濃度は、５００〜２０００ｐｐｍであり、好ましくは９００ｐｐｍである。ＮＨ_３の濃度が５００〜２０００ｐｐｍであるため、実際の流動層燃焼装置内において発生するＮＨ_３の濃度に近い濃度となる。また、空塔速度は１０〜５０ｃｍ／ｓで、好ましくは２２ｃｍ/ｓであることが好ましい。
ＮＨ_３供給部３１から供給されるＮＨ_３の濃度を［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）とする。
そして、測定部５では、排出されたＮＯ_ｘの濃度［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）を測定する。
得られた［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）と［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）と式（数８）を用いてＧ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）［％］を得る。

Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）・・・（数８）

このＧ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）により、燃焼中に発生したＮＨ_３に対するアルミナ含有物触媒の酸化抑制性能を評価することができる。すなわち、Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）が小さいほどアルミナ含有物触媒はＮＨ_３の酸化を抑制する性能が高いため、ＮＯ_ｘの生成を抑制することができる。

［炭素析出試験］
炭素析出試験は、図３に示すような模擬流動層燃焼装置としての炭素析出試験装置１Ｃを使用して実施される。
この炭素析出試験装置１Ｃは、図１に示すような還元試験装置１Ａと同様に、装置本体２と、供給部３と、排出部４と、図示しない電気炉とを備える。さらに、この炭素析出試験装置１Ｃは、側壁にＯ_２を供給する酸素供給部３２を備える。
酸素供給部３２は、流動層２２の上部の空間であるフリーボード部２３にＯ_２を供給する。
炭素析出試験装置１Ｃでは、分散板２１上にアルミナ含有物触媒とＰＥが充填される。
供給部３は、Ｈ_２ＯとＮ_２からなる流動用混合ガスを装置本体２内に供給する。

次に炭素析出試験装置１Ｃを使用して炭素析出試験を実施する方法について説明する。
炭素析出試験装置１Ｃに、アルミナ含有物触媒を充填し、電気炉によりアルミナ含有物触媒を加熱して８００〜９００℃に、好ましくは８５０℃に保持する。アルミナ含有触媒を充填する静止層高は５〜１５ｃｍに、好ましくは１０ｃｍとする。
そして、分散板２１を介して流動用混合ガスを装置本体２内に供給し、Ｏ_２供給部３からもフリーボード部２３にＯ_２を供給する。
ここで、供給されるＨ_２Ｏの濃度は、ＮＯ還元試験と同様に、５〜１５％であり、好ましくは１０％である。ここで、流動用混合ガスにＯ_２が含まれないようにする。Ｏ_２が含まれる場合、アルミナ含有物触媒に析出した炭素が燃焼して消失するおそれがある。また、空塔速度は１０〜５０ｃｍ／ｓで、好ましくは２２ｃｍ/ｓであることが好ましい。
その後、装置本体２内にＰＥを投下し、アルミナ含有物触媒とＰＥを流動状態とし、ＰＥを分解させる。
排ガス中のＣＯ及びＣＯ_２濃度が安定した後、フリーボード部２３へのＯ_２の供給を停止し、流動用混合ガスとともにＯ_２を供給する。
そして、析出した炭素が燃焼して生成したＣＯ及びＣＯ_２濃度を測定することで、アルミナ含有物触媒上に析出した炭素のＰＥ単位質量当たりの析出量Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］を得る。

この析出量Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）により、アルミナ含有物触媒がＰＥ熱分解時に生成する熱分解ガス中の炭素を保持する性能を評価することができる。すなわち、析出量Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）が大きいほどアルミナ含有物触媒は細孔内に炭素を良好に保持する。したがって、アルミナ含有物触媒は、細孔内でＮＯの直接還元を促進して、ＮＯ_ｘの生成を抑制することができる。また、細孔内では酸素濃度が低いため、ＮＯ_ｘの生成を抑制することもできる。

そして、上記試験により得られたＲ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）とＧ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）とＤ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）と式（数２）によりＣ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）が得られる。流動層燃焼装置内の流動層のうち特に粒子密度が高い底部近傍の濃厚層では、ＮＯ_ｘの生成過程が複雑であるため、ＮＯ_ｘの排出特性を評価することは容易ではなかったが、Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）により、アルミナ含有物触媒を用いた場合に流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出特性を評価することができる。

［Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）］
式（数６）で示したＣ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）は、式（数７）と同様に、下記式（数９）で得られる。

Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）−１０３Ｄ_ｃ（ＳｉＯ_２）＋７１１・・・（数９）

式（数９）において、Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］、Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）、及びＤ_ｃ（ＳｉＯ_２）は、Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）、Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）、及びＤ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）を得る際に充填したアルミナ含有物触媒の代わりに石英砂を充填することにより得ることができる。
Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）［％］については、式（数８）と同様に、式（数１０）により算出することができる。

Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（ＳｉＯ_２）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（ＳｉＯ_２）・・・（数１０）

そして、Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）とＧ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）とＤ_ｃ（ＳｉＯ_２）と式（数４）によりＣ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）を得る。

［排出指標Ｉ_ＮＯｘ］
得られたＣ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）とＣ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）を用い、式（数６）より排出指標Ｉ_ＮＯｘを得る。排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満の場合、アルミナ含有物触媒は石英砂（ＳｉＯ_２）よりもＮＯ_ｘの排出を良好に抑制できる。

［アルミナ含有物触媒の選定方法］
本発明のアルミナ含有物触媒は、公知のアルミナ含有物、例えばアルミナの中から下記の選定方法により得ることができる。
本発明のアルミナ含有物触媒の選定方法は、流動層燃焼装置内にてＮ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を同時に抑制するアルミナ含有物触媒を選定する方法である。
具体的には、アルミナ含有物触媒のＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、式（数６）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であるアルミナ含有物触媒を選定する。
排出指標Ｉ_ＮＯｘは上述したように式（数７）〜（数１０）を用いることにより得る。
尚、公知のアルミナだけをとっても、市販品、試供品、論文等に記載されているアルミナは無数にある。しかし、アルミナの製造時に、出発原料または中間原料に硫酸アルミニウ等の硫黄化合物を用いていない物を前記選定方法にかけると、比較的効率よく本願発明のアルミナを選定できる。また、アルミナの製造時に、出発原料または中間原料に硫酸アルミニウ等の硫黄化合物を用いている物であってもアルミナ製造後に粒子から硫酸根を除去したものを前記選定方法にかけると、比較的効率よく本願発明のアルミナを選定できる

［燃焼方法］
まず、流動層燃焼装置としての流動層燃焼炉について説明する。
流動層燃焼炉１は、図４に示すように、炉本体１１と、燃料供給部１２と、空気供給部１３と、ガス排出部１４と、図示しない加熱部とを備える。
炉本体１１は、管状に形成され、内部にアルミナ含有物触媒及び燃料を収納する。炉本体１１は、底部に金網状あるいは多孔板状の分散板１１１を備え、この分散板１１１の上に流動層１１２が形成されるようになっている。また、流動層１１２の上方には、フリーボード部１１３が設けられている。
燃料供給部１２は、炉本体１１に燃料を供給する。空気供給部１３は、炉本体１１内に流動用空気を供給し、ガス排出部１４は、炉本体１１から排出ガスを排出する。加熱部は、アルミナ含有物触媒及び燃料を加熱して所定の温度に保持する。

次に、上記流動層燃焼炉を使用した本発明の燃焼方法について説明する。
まず、炉本体１１内に、流動媒体の一部または全部としてのアルミナ含有物触媒を充填して加熱部により加熱して８００〜９００℃に、好ましくは８５０℃に保持する。そして、空気供給部１３から流動用空気を供給する。その後、燃料供給部１２により石炭などの元素としてＮを含有する燃料を炉本体１１に投下し、アルミナ含有物触媒と燃料を流動させ、燃料を燃焼させる。
そして、ガス排出部１４により炉本体１１内の排出ガスを排出する。
炉本体１１内では、Ｎ_２ＯとＮＯ_ｘが発生するが、アルミナ含有物触媒によりＮ_２ＯとＮＯｘの排出を良好に抑制することができる。

［実施形態の効果］
アルミナ含有物触媒は、ＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、上記式（数６）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満である。したがって、アルミナ含有物触媒は、流動層燃焼装置において、石炭などの燃料を燃焼させた際、Ｎ_２Ｏ及びＮＯ_ｘなどの窒素酸化物の排出を良好に抑制できる。
また、アルミナ含有物触媒によれば、Ｎ_２Ｏ及びＮＯ_ｘなどの窒素酸化物の排出を良好に抑制できるため、脱硝設備を設けたり既存の設備を改造する必要も無く、また、燃料の性状にあわせて運転調整をする必要も無い。

さらに、アルミナ含有物触媒の排出指標Ｉ_ＮＯｘは、０．５以下である。したがって、アルミナ含有物触媒は、さらにＮＯ_ｘの排出を良好に抑制できる。

流動層燃焼炉は、アルミナ含有物触媒を備える。そのため、Ｎ_２Ｏ及びＮＯ_ｘなどの窒素酸化物の排出を良好に抑制できる。

流動層燃焼装置本体内に、ＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、式（数６）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満のアルミナ含有物触媒を流動媒体として充填して、燃料を燃焼させる。これにより、Ｎ_２Ｏ及びＮＯｘなどの窒素酸化物の排出を良好に抑制できる。

流動層燃焼装置に充填する触媒としてＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、式（数６）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であるアルミナ含有物触媒を選定する。これにより、流動層燃焼装置において、Ｎ_２Ｏ及びＮＯ_ｘなどの窒素酸化物の排出を良好に抑制するアルミナ含有物触媒を、実際の流動層燃焼装置を使用することなく容易に選定することができる。

［実施形態の変形］
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記実施形態では、流動層燃焼装置は気泡流動層式でも循環流動層式でもよく、常圧式でも加圧式でもよい。
また、流動層燃焼装置において、アルミナ含有物触媒を、流動用媒体の一部として使用してもよい。例えば、アルミナ含有物触媒を石英砂や石灰石と混合して使用してもよい。
さらに、流動層燃焼装置では、脱硫剤とともにアルミナ含有物触媒を使用してもよい。本発明のアルミナ含有物触媒を使用する場合、燃焼用空気量を調整する必要がないので、炉内脱硫を同時に行ってもＳＯ_２排出が増加しない。また、灰の埋め立て処理の際に水と反応して硫化水素を生成する可能性も低減できる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。
［実施例１、比較例１〜３］
実施例１、比較例１〜３では、表１に記載の粒子を流動媒体として使用して上記ＮＯ還元試験、ＮＨ_３酸化試験、及び炭素析出試験と、Ｎ_２Ｏ排出試験とを実施した。

（実施例１）
（ＮＯ還元試験）
図１に示すような還元試験装置１Ａは、内径５３ｍｍ、高さ１．３ｍの気泡流動層反応装置であり、分散板２１上に、層の高さが１０ｃｍとなるように、表１に記載のＰＡ−Ｄを充填した。そして、電気炉によりＰＡ−Ｄを加熱して８５０℃に保持した。その後、流動用混合ガスを供給し、ＰＥ０．１３ｇを装置本体２内に投下した。流動用混合ガスは、空塔速度が２２ｃｍ／ｓとなるように供給した。
流動用混合ガスとしては、ＮＯとＨ_２ＯとＯ_２とＮ_２からなる混合ガスを使用した。ＮＯの濃度は７００ｐｐｍ、Ｈ_２Ｏの濃度は１０％、Ｏ_２の濃度は１４％とした。
そして、測定部５として減圧化学発光式（柳本ＥＣＬ３０）により、排出されたＮＯ_ｘの濃度を測定し、Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）を得た。その結果を表１、２に示す。

（ＮＨ_３酸化試験）
図２に示すように、還元試験装置１Ａと同様の内径及び高さを有する酸化試験装置１Ｂを使用した。具体的には、分散板２１上に、層の高さが１０ｃｍとなるように、ＰＡ−Ｄを充填した。電気炉によりＰＡ−Ｄを加熱して８５０℃に保持した。
次に、分散板２１を介してＨ_２ＯとＯ_２とＮ_２の流動用混合ガスを供給した。Ｈ_２Ｏの濃度は１０％、Ｏ_２の濃度は１４％とした。
また、流動層２２の分散板２１上１ｃｍの位置からＮＨ_３をＨｅとＮ_２で希釈したＮＨ_３含有ガスを供給した。ＮＨ_３の濃度は９００ｐｐｍとした。
そして、測定部５としての減圧化学発光式（柳本ＥＣＬ３０）により排出されたＮＯ_ｘの濃度を測定し、Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）を算出した。その結果を表１に示す。なお、そのとき北川式検知管により測定ガス中にＮＨ_３が残存しないことを確認した。

（炭素析出試験）
図３に示すように、還元試験装置１Ａと同様の内径及び高さを有する炭素析出試験装置１Ｃを使用した。具体的には、装置本体２の分散板２１上に、層の高さが１０ｃｍとなるように、ＰＡ−Ｄを充填し電気炉によりＰＡ−Ｄを加熱して８５０℃に保持した。
そして、分散板２１を介してＨ_２ＯとＮ_２の流動用混合ガスを供給し、ＰＥ０．１３ｇを装置本体２内に投下した。Ｈ_２Ｏの濃度は１０％とした。また、フリーボード部２３にはＯ_２を供給した。
そして、排ガス中のＣＯ及びＣＯ_２濃度が安定した後、フリーボード部２３へのＯ_２の供給を停止し、流動用混合ガスとともに分散板２１を介してＯ_２を供給するように切り替えた。ここでＰＡ−Ｄ上に析出した炭素が燃焼してＣＯ及びＣＯ_２となってガス中に移行するので、非分散赤外線吸収式（株式会社島津製作所製、ＣＧＴ−１０１）装置を使用してこれらの濃度を測定し、その濃度の時間積分値とガス流量からＰＡ−Ｄ上に析出した炭素量を測定し、炭素析出量Ｄｃを得た。その結果を表１に示す。

（排出係数）
ＮＯ還元試験、ＮＨ_３酸化試験及び炭素析出試験により得られたＲ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）とＧ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）とＤ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）と式（数２）によりＣ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）を算出した。また、下記比較例１にて得られたＣ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）を用いて、式（数１）より_ｘ排出指数（Ｉ_ＮＯｘ）を算出した。その結果を表２に示す。

（ＳＯ_３の含有量）
PANalytical社製Axios蛍光Ｘ線分析装置により、実施例１のＰＡ−Ｄに含有されるＳＯ_３の含有量を測定した。その結果、検出下限未満であったため、表１にはＳＯ_３の含有量について「０」と記載した。

（Ｎ_２Ｏ排出試験）
図１に示すような還元試験装置１Ａと同様のＮ_２Ｏ試験装置を使用した。具体的には、ＰＡ−Ｄを層高１０ｃｍになるように装置本体２内に充填し、電気炉によりＰＡ−Ｄを加熱して８５０℃に保持した。そして、装置本体２に流動用空気を供給した後、石炭（炭種：ジェリンバイースト炭）を供給し、排出ガスの中のＯ_２濃度が４％になるように石炭供給量を調節し、装置本体２内に投下した。そして、熱伝導度検出器付ガスクロマトグラフ(Varian株式会社製 CP4900)を使用してＮ_２Ｏ濃度を測定した。その結果を表２に示す。

（比較例１〜４）
比較例１〜４については、ＰＡ−Ｄに代えて表１に示す粒子を使用した以外は実施例１と同様に実施した。その結果を表１、２に示す。
なお、比較例１のＳｉＯ_２はアルミナ含有物ではないため、ＳＯ_３量については測定していない。
また、比較例２で使用したＦＭ−ＰＡは、硝酸鉄溶液で実施例１のＰＡ−Ｄに酸化鉄を担持したものである。
比較例２で使用したＦＭ−ＰＡに含まれるＳＯ_３量についても、実施例１のＰＡ−Ｄと同様に検出下限未満であったため、「０」と記載した。

（実験装置の構成）
次に、図５に示すような実験装置１Ｄを使用して、７００℃及び６５０℃での実施例１のＰＡ−Ｄ及び比較例４のＭＳ−１ＢのＮ_２Ｏ除去率を測定した。
図５は、本発明の燃焼方法を模擬的に実施するための実験装置の概略図である。
図５に示すように、実験装置１Ｄは、Ｎ_２Ｏガスを貯留するガス貯留部１１Ｄと、ガス貯留部１１Ｄに連結されたガス導入管１２Ｄと、ガス導入管１２Ｄが底部に連結された内径６ｍｍの石英管１３Ｄと、石英管１３Ｄの頂部に連結されたガス排出管１４Ｄとを備える。また、石英管１３Ｄの軸方向の略中央部には、石英管１３Ｄの周囲を包囲して粒子を加熱する電気炉１５Ｄを備える。ガス導入管１２Ｄの略中央部には、ガス流量計１２１Ｄが配置され、ガス排出管１４Ｄの略中央部には、記録計１４２Ｄが接続されたＮ_２Ｏ分析計１４１Ｄが配置されている。

石英管１３Ｄに、充填長が１００ｍｍとなるように実施例及び比較例に係る粒子を充填して粒子層２１Ｄを形成した。粒子の充填量は１ｇであり、粒径が０．２５〜０．５ｍｍであった。
粒子層２１Ｄの上端には、薄い石英ウール層２２Ｄ１、充填長３０ｍｍの石英砂層２３Ｄ１及び薄い石英ウール層２２Ｄ２からなる上部３層充填体を形成した。また、粒子層２１Ｄの下端には、同様に、薄い石英ウール層２２Ｄ３、充填長３０ｍｍの石英砂層２３Ｄ２及び薄い石英ウール層２２Ｄ４からなる下部３層充填体を形成した。これら上部３層充填体及び下部３層充填体により粒子層２１Ｄを保持固定している。

（実験方法）
窒素で希釈されてＮ_２Ｏ濃度が５００ｐｐｍとなったＮ_２Ｏガスを、ガス導入管１２Ｄからガス流量計１２１Ｄ経由で流量１リットル／分（常温、常圧）の割合で石英管１３Ｄの底部に供給した。そして、電気炉１５Ｄで粒子層２１Ｄの温度を変化させながら、粒子層２１ＤにＮ_２Ｏガスを通過させた。そして石英管１３Ｄの頂部からガス排出管１４Ｄに排出された排ガスをＮ２Ｏ分析計１４１Ｄに導き、ここで排ガス中のＮ_２Ｏ濃度を分析して実施例１のＰＡ−Ｄ及び比較例４のＭＳ−１ＢについてのＮ_２Ｏ除去率を測定した。なお、Ｎ_２Ｏ除去率の測定には、上記熱伝導度検出器付ガスクロマトグラフを使用した。その結果を表３に示す。

表１、２から、実施例１と比較例１〜３とを比較すると、実施例１では、ＳＯ_３の含有率が２質量％以下であり、かつ、排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であったため、Ｎ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を同時に抑制することができた。
一方、比較例２，３では、排出指標Ｉ_ＮＯｘが１以上であったため、比較例２，３のアルミナでは、ＮＯ_ｘの排出を抑制する性能が低いことが分かった。
また、表３に示すように、比較例４では、排出指標Ｉ_ＮＯｘは小さいがＳＯ_３が多いため、Ｎ_２Ｏ除去性能が実施例１よりは悪いことが分かった。

本発明は、流動層燃焼炉内にアルミナ含有物触媒を充填してＮ_２Ｏ及びＮＯｘの排出を抑制する流動層燃焼炉及び燃焼方法に利用できる。また、燃焼ガス中のＮ_２Ｏ及びＮＯｘの排出を抑制するアルミナ含有物触媒の選定方法として利用できる。

１流動層燃焼炉
１１炉本体
１Ａ模擬流動層燃焼装置としての還元試験装置
１Ｂ模擬流動層燃焼装置としての酸化試験装置
１Ｃ模擬流動層燃焼装置としての炭素析出試験装置

Claims

流動層燃焼装置にて発生した燃焼ガスに含有されるＮ_２ＯとＮＯ_ｘの排出を抑制するアルミナ含有物触媒であって、
ＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、下記式（数１）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であることを特徴とするアルミナ含有物触媒。
Ｉ_ＮＯｘ＝（Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２））・・・（数１）
式（数１）において、Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、式（数２）で得られ、模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）−１０３Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋７１１・・・（数２）
式（数２）において、Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＮＯとＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給し、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを燃焼させた状態で、供給したＮＯと排出されたＮＯ_ｘの差分で与えられるポリエチレン単位質量当たりのＮＯの還元量である。
式（数２）において、Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）［％］は、式（数３）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＮＨ_３とＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給して加熱した状態でＮＨ_３がＮＯ_ｘに酸化される割合であり、［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、前記模擬流動層燃焼装置に供給されるＮＨ_３の濃度であり、［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの濃度である。
Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）・・・（数３）
式（数２）において、Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＨ_２Ｏ及びＯ_２を含有する混合ガスを供給した状態で、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを熱分解させた場合に当該アルミナ含有物触媒上に析出した炭素のポリエチレン単位質量当たりの析出量である。
式（数１）において、Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）は、式（数４）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、石英砂を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）−１０３Ｄ_ｃ（ＳｉＯ_２）＋７１１・・・（数４）
式（数４）において、Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＮＯとＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給し、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを燃焼させた状態で、供給したＮＯと排出されたＮＯ_ｘの差分で与えられるポリエチレン単位質量当たりのＮＯの還元量である。
式（数４）において、Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）［％］は、式（数５）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＮＨ_３とＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給して加熱した状態でＮＨ_３がＮＯ_ｘに酸化される割合であり、［ＮＨ_３］_ｉｎ（ＳｉＯ_２）は、前記模擬流動層燃焼装置に供給されるＮＨ_３の濃度であり、［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（ＳｉＯ_２）は、前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの濃度である。
Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（ＳｉＯ_２）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（ＳｉＯ_２）・・・（数５）
式（数４）において、Ｄ_ｃ（ＳｉＯ_２）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＨ_２Ｏ及びＯ_２を含有する混合ガスを供給した状態で、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを熱分解させた場合に前記石英砂上に析出した炭素のポリエチレン単位質量当たりの析出量である。
請求項１に記載のアルミナ含有物触媒において、
前記排出指標Ｉ_ＮＯｘは、０．５以下である
ことを特徴とするアルミナ含有物触媒。
請求項１又は２に記載のアルミナ含有物触媒と、
元素としての窒素を含有する燃料と、
前記アルミナ含有物触媒及び前記燃料を投入される炉本体と、を備える
ことを特徴とする流動層燃焼炉。
流動媒体を使用して元素としての窒素を含有する燃料を流動層燃焼装置にて燃焼させることにより発生した燃焼ガスに含有されるＮ_２ＯとＮＯ_ｘを除去する燃焼方法であって、
前記流動媒体の一部又は全量が請求項１又は２に記載のアルミナ含有物触媒であることを特徴とする燃焼方法。
流動層燃焼装置にて発生した燃焼ガスに含有されるＮ_２ＯとＮＯ_ｘを除去するアルミナ含有物触媒を選定するアルミナ含有物触媒の選定方法であって、
ＳＯ_３の含有量が２質量％以下、かつ、下記式（数６）で得られる排出指標Ｉ_ＮＯｘが１未満であることを特徴とするアルミナ含有物触媒の選定方法。
Ｉ_ＮＯｘ＝（Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）／Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２））・・・（数６）
式（数６）において、Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、式（数７）で得られ、模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
Ｃ_ＮＯｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）−１０３Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）＋７１１・・・（数７）
式（数７）において、Ｒ_ＮＯ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＮＯとＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給し、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを燃焼させた状態で、供給したＮＯと排出されたＮＯｘの差分で与えられるポリエチレン単位質量当たりのＮＯの還元量である。
式（数７）において、Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）［％］は、式（数８）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＮＨ_３とＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給して加熱した状態でＮＨ_３がＮＯ_ｘに酸化される割合であり、［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、前記模擬流動層燃焼装置に供給されるＮＨ_３の濃度であり、［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの濃度である。
Ｇ_ＮＨ３（Ａｌ_２Ｏ_３）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（Ａｌ_２Ｏ_３）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（Ａｌ_２Ｏ_３）・・・（数８）
式（数７）において、Ｄ_ｃ（Ａｌ_２Ｏ_３）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、当該アルミナ含有物触媒を配置してＨ_２Ｏ及びＯ_２を含有する混合ガスを供給した状態で、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを熱分解させた場合に当該アルミナ含有物触媒上に析出した炭素のポリエチレン単位質量当たりの析出量である。
式（数６）において、Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）は、式（数４）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、石英砂を配置した場合に前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの排出係数である。
Ｃ_ＮＯｘ（ＳｉＯ_２）＝−１２３３Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）＋１０．８Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）−１０３Ｄ_ｃ（ＳｉＯ_２）＋７１１・・・（数９）
式（数９）において、Ｒ_ＮＯ（ＳｉＯ_２）［ｍｏｌ−ＮＯ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＮＯとＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給し、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを燃焼させた状態で、供給したＮＯと排出されたＮＯ_ｘの差分で与えられるポリエチレン単位質量当たりのＮＯの還元量である。
式（数９）において、Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）［％］は、式（数１０）で得られ、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＮＨ_３とＨ_２ＯとＯ_２を含む混合ガスを供給して加熱した状態でＮＨ_３がＮＯ_ｘに酸化される割合であり、［ＮＨ_３］_ｉｎ（ＳｉＯ_２）は、前記模擬流動層燃焼装置に供給されるＮＨ_３の濃度であり、［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（ＳｉＯ_２）は、前記模擬流動層燃焼装置から排出されるＮＯ_ｘの濃度である。
Ｇ_ＮＨ３（ＳｉＯ_２）＝１００×［ＮＯ_ｘ］_ｏｕｔ（ＳｉＯ_２）／［ＮＨ_３］_ｉｎ（ＳｉＯ_２）・・・（数１０）
式（数９）において、Ｄ_ｃ（ＳｉＯ_２）［ｍｏｌ−Ｃ／ｋｇ−ＰＥ］は、前記模擬流動層燃焼装置に、前記石英砂を配置してＨ_２Ｏ及びＯ_２を含有する混合ガスを供給した状態で、前記模擬流動層燃焼装置内でポリエチレンを熱分解させた場合に前記石英砂上に析出した炭素のポリエチレン単位質量当たりの析出量である。