JP2898611B2 - セメントクリンカの焼成方法及び焼成装置 - Google Patents
セメントクリンカの焼成方法及び焼成装置Info
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Description
炉の1炉を使用して、セメントクリンカを焼成する方法
の改良、及びこの方法を実施する焼成装置の改良に関す
るものである。
配合・粉砕した原料粉を予熱し、予熱及び一部仮焼され
た原料粉を造粒し、それを焼成した後、冷却することに
よって製造されるが、近年、その製造には、噴流層造粒
炉又は流動層造粒炉と流動層焼成炉との2炉を備える焼
成装置がよく使用される(例えば、特開平2−2297
45号公報参照)。なお、この特開平2−229745
号公報記載のセメントクリンカの製造装置は、さらに1
次冷却器及び2次冷却器を備えている。また、近年、造
粒と焼成とを一つの流動層炉で実施するようにしたセメ
ントクリンカの焼成装置も知られている(例えば、特開
昭58−115047号公報参照)。
ントクリンカの焼成装置においては、噴流層造粒炉で造
粒し、流動層焼成炉で焼成し、1次流動層冷却装置で急
冷した後、2次流動層冷却装置で冷却するとともに熱回
収している。このように、噴流層造粒炉と流動層焼成炉
との2炉としたことにより、高温焼成が可能となり、き
わめて高品質のセメントクリンカを焼成できるが、装置
数が多い上にランニングコストも増加するという問題点
がある。このため、コンパクトな設備で、熱消費・電力
消費を大幅に低減し得る焼成装置の開発が望まれてい
た。
載のセメントクリンカの焼成装置においては、焼成炉か
らの排出シュート内に複数の風速の異なる分級ゾーンを
形成するように、冷却器排気を排出シュートに導入して
いるが、各ダクトの通風量は差圧で決まるので、排出シ
ュートへの造粒物の落下状況等により変動し、所定の風
速に制御することが困難であった。また、一度シュート
内に落下したら、シュート内での分散は悪いので、小粒
子を流動層に戻す分級効果も少ない。従って、クリンカ
粒度分布が広くなり品質が低下する(小粒子は焼成不十
分)。また、層内の粒度分布も広くなるので、造粒物同
士の付着が進行しすぎる、いわゆるアグロメレーション
という不都合な現象が生じ易くなり、十分焼成温度を上
げられず、高品質のセメントクリンカを得ることができ
ないという問題があった。
は、特開平8−81245号公報に示すように、きわめ
て簡単な1炉構造の設備で、少ないランニングコストで
高品質のセメントクリンカを焼成することができる方法
及び装置を提案している。
カの焼成方法及び焼成装置は、図8及び図9に示すよう
に、予熱されたセメント原料粉を流動層造粒・焼成炉で
造粒・焼成した後、造粒・焼成されたクリンカを冷却器
に導入するセメントクリンカの焼成方法及び焼成装置に
おいて、流動層造粒・焼成炉10のガス分散板12の延
長上に設けられたクリンカ落下口14からクリンカを排
出するとともに、流動層16の差圧が一定になるように
この落下口14の開口面積をゲート18で調整し、この
落下口14に連なる排出シュート20にクリンカを分級
・冷却するための空気を吹き込むとともに、落下口14
から吹き出す空気流速が前記ガス分散板12のノズル2
2を通って流入する空気流速と異なるように吹込空気量
を調節し、分級・冷却空気吹込位置より下方の気密排出
手段24を経てクリンカを冷却器26に導入するように
構成されている。28は排出溝部、30は排出溝部のノ
ズル、32は大塊排出口、34は1次分級部、36はゲ
ートの駆動手段、38は2次分級部、40はゲート、4
2は駆動手段、44は空気吹込管、46はエジェクタ
ー、48はバーナ、50はスロート、52は絞り部、5
4は移動層、56は部分流動層である。
び図9に示す従来のセメントクリンカの焼成装置におい
ては、つぎのような問題点がある。 (1) 1次分級部34は、排出溝部28とクリンカ落
下口14の直上で小粒子を流動層16に吹き戻すことを
目的としているが、ここでの分級が不十分で、排出シュ
ート20に小粒子が落下・混入する問題がある。 (2) 排出シュート20に落下した小粒子は、2次分
級部38ではほとんど分級(流動層16に吹き戻すこ
と)できず、冷却器26に排出され、セメントクリンカ
の品質の低下に至る。 (3) 分級・冷却用空気と落下クリンカとの熱交換の
場(空間)及び時間が不十分なため、熱消費量が増加
し、急冷不十分によるセメントクリンカの品質低下に至
る。 (4) したがって、分級・冷却用空気量を増加するこ
とができず、2次分級部の濃度(クリンカkg/空気N
m3 )が高くなり、分級性能がそれ程良くない。
で、本発明の目的は、流動層造粒・焼成炉からセメント
クリンカを排出し、冷却器に投入するまでの間の分級・
冷却性能を飛躍的に向上させ、熱消費量及び電力消費量
をさらに低減でき、運転操作も簡単になり、より高品質
のセメントクリンカ製品を得ることができるセメントク
リンカの焼成方法及び焼成装置を提供することにある。
めに、本発明のセメントクリンカの焼成方法は、予熱さ
れたセメント原料粉を流動層造粒・焼成炉の1つの炉で
造粒・焼成した後、造粒・焼成されたクリンカを冷却器
に導入するセメントクリンカの焼成方法において、流動
層造粒・焼成炉のガス分散板上面の延長上に設けられた
クリンカ落下口からクリンカを排出し、ガス分散板から
クリンカ落下口に至る排出溝部におけるガス流速が略一
定流速になるようにして1次分級を行い、クリンカ落下
口に連なる排出シュートにおいて、この排出シュートの
下部近傍に2次分級用空気を吹き込み、この2次分級用
空気と排出シュートの下方から吹き上げてくる冷却用空
気とにより、小粒子をガス分散板上側の流動層に吹き戻
すための2次分級を行い、この排出シュートに連なる断
面拡大した流動層において、この流動層の下部近傍に冷
却用兼流動化空気を吹き込んで造粒・焼成されたクリン
カを急冷するとともに、小粒子を分級し流動層造粒・焼
成炉に戻すための3次分級を行い、3次分級されたクリ
ンカを気密排出手段を介して冷却器へ導入するように構
成されている(図1及び図2参照)。
ガス流速が、クリンカ落下口から吹き出すガスと排出溝
部に設けられたノズルから吹き出すガスとを合計したガ
スの流速であるようにすることが好ましい。また、上記
の方法において、3次分級の際に、クリンカを1100
℃以下、望ましくは1000℃以下に急冷する。このよ
うに急冷することにより、高品質のセメントクリンカを
得ることができる。また、1次分級部において、排出溝
部直上流速を、ガス分散板直上流速より大きくすること
が好ましい。また、これらの方法において、ガス分散板
の上側の流動層差圧が略一定範囲になるように、クリン
カ落下口の開口面積を調整することが好ましい。
予熱されたセメント原料粉を流動層造粒・焼成炉の1つ
の炉で造粒・焼成し、造粒・焼成されたクリンカを冷却
器で冷却するセメントクリンカの焼成装置において、流
動層造粒・焼成炉のガス分散板上面の延長上にクリンカ
落下口を設け、ガス分散板からクリンカ落下口に至る排
出溝部の上側の空間を、クリンカ落下口から吹き出すガ
スと排出溝部に設けられたノズルから吹き出すガスとを
合計したガスの流速が略一定流速になるように、クリン
カ落下口からガス分散板上側の流動層に向かって断面を
徐々に拡大して1次分級部を形成し、クリンカ落下口に
連なる排出シュートの下部近傍に2次分級用空気吹込管
を接続し、この2次分級用空気と排出シュートの下方か
ら吹き上げてくる冷却用空気とにより、小粒子をガス分
散板上側の流動層に吹き戻すための2次分級部を形成
し、この排出シュートに断面拡大した流動層冷却器を連
結し、この流動層冷却器の下部近傍に冷却用兼流動化空
気吹込管を接続し、造粒・焼成されたクリンカを急冷す
るとともに、小粒子を分級し流動層造粒・焼成炉に戻す
ための3次分級部を形成し、この3次分級部に気密排出
手段を介して冷却器を接続したことを特徴としている
(図1及び図2参照)。
に、この落下口の開口面積を調整可能なゲートを設ける
ことが好ましい(図1及び図2参照)。また、排出溝部
をクリンカ落下口に向けて斜め下方向に傾斜させること
が好ましい(図4参照)。また、1次分級部において、
排出溝部直上流速がガス分散板直上流速より大きくなる
ように、ノズルの開口比を変えるように構成することが
好ましい。さらに、クリンカ落下口の近傍に大塊排出口
を設けて、大塊が排出シュートに落下する前に排出する
ように構成することが好ましい(図1及び図2参照)。
気吹込による移動層を有し、この移動層の上側に部分流
動層が形成されるように、冷却器本体上部の横断面積が
選択された構造とすることが好ましい。例えば、冷却器
本体上部に絞り部を設けて、この部分の空気流速を大き
くして、部分流動層を形成させ、粒子の偏析をなくすよ
うにする。
・焼成炉の流動層に投入され造粒・焼成される。造粒・
焼成されたクリンカはガス分散板上面側方の排出溝部及
び落下口直上で、排出シュートから吹き上げられてくる
空気により1次分級され、小粒子は排出シュート内にほ
とんど落下しない。すなわち、バックミキシングがなく
なる。また、排出シュート内に落下した粒子は、空気に
より効率よく2次分級・冷却される。2次分級されたク
リンカは、さらに断面拡大された流動層冷却器で分級さ
れるとともに、急冷される。さらに、スロートの温度が
低くなり、分散板下面のコーチングがなくなる。また、
流動層造粒・焼成炉内の粒度分布が狭くなり、アグロメ
レーションを防止することができるとともに、焼成温度
を上げることができる。
するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるも
のではなく、適宜変更して実施することが可能なもので
ある。図1は本発明の実施の第1形態によるセメントク
リンカの焼成装置を示し、図2はA−A線断面を示し
(ただし、流動層を省略している)、図3は流動層造粒
・焼成炉及びこの炉の上流側の機器を示している。図3
において、58はサイクロンC1 〜C4 を含むサスペン
ションプレヒータ、60は仮焼炉、10は流動層造粒・
焼成炉である。なお、仮焼炉60は必ずしも必要ではな
く、設置されない場合もある。サスペンションプレヒー
タ58及び仮焼炉60で予熱及び一部仮焼されたセメン
ト原料粉は、流動層造粒・焼成炉10の流動層16に導
入され、ここで下方の冷却器からスロート及びガス分散
板12を経て送られる空気により流動化しつつ造粒・焼
成される。46はエジェクターである。
焼成炉10のガス分散板12の上面の延長上に、複数の
ノズル(開口)30を有する排出溝部28を介してクリ
ンカ落下口14が設けられている。そして、この排出溝
部28の上側の空間を、クリンカ落下口14及び排出溝
部28に設けられたノズル30から吹き出すガス量に対
応して略一定流速になるように、クリンカ落下口14か
らガス分散板12の上側の流動層16に向かって断面を
徐々に拡大して、1次分級部61が形成されている。ク
リンカ落下口14に連なる排出シュート20の下部近傍
に、2次分級用空気吹込管64が接続され、この管64
から吹き込まれた2次分級用空気と、排出シュート20
の下方から吹き上げてくる冷却用空気(後述)とによ
り、小粒子をガス分散板上側の流動層16に吹き戻すた
めの2次分級部62が形成されている。
た流動層冷却器66が連結され、この流動層冷却器66
の下部近傍に冷却用兼流動化空気吹込管68が接続さ
れ、造粒・焼成されたクリンカを急冷するとともに、小
粒子を分級し流動層造粒・焼成炉の流動層16に戻すた
めの3次分級部63が形成されている。この3次分級部
63に充填層部70及び気密排出手段(例えば、Lバル
ブ)24を介して冷却器26が接続されている。この気
密排出手段24は、造粒物を一旦内部に堆積させ、その
造粒物自身によるマテリアルシール作用で通気を遮断す
るとともに、圧縮空気や機械的手段で押し出すことによ
り、造粒物を冷却器26に払い出すように構成されたも
のである。72は圧縮空気供給管である。クリンカ落下
口14の近傍には、この落下口14の開口面積を調整可
能なゲート18が設けられている。36は駆動手段で、
油圧シリンダ、空気圧シリンダ、モータシリンダなどに
よりゲート18を水平方向に移動できるように構成され
ている。また、クリンカ落下口14の近傍に、コーチン
グの剥離物などの大塊を排出するための大塊排出口32
が設けられている。22はガス分散板12のノズル、4
8はバーナ、50はスロートである。
示している。排出溝部28の上側の1次分級部61にお
いて、各部の流速u0 、u1 、u2 、u3 が略等しくな
るように、すなわち、u0 ≒u1 ≒u2 ≒u3 となるよ
うに、1次分級部61のガス流れ方向に直交する方向の
断面を落下口14に向かって縮小している。このように
構成することにより分級効率が向上する。また、排出溝
部28の底面の傾斜は、大塊排出のために、水平方向に
対して10〜15°とすることが好ましい。傾斜が10
°未満の場合は大塊がスムースに排出されないことがあ
り、15°を超えると粒子が排出され過ぎて、分級効率
が低下するおそれがある。また、排出溝部28の直上の
流速が、ガス分散板12の直上の流速より大きくなるよ
うに、ノズルの開口比を変えている。ノズルの開口比を
変える手段としては、排出溝部のノズル径を大きくした
り、ノズル数を増やしたり、ノズルのピッチを小さくし
たりすることが採用される。
る流動化開始速度(umf)及び終端速度(ut )との間
には、表1に示すような関係がある。この表1をグラフ
化すると図5のようになる。表1及び図5から、落下口
14における流速u0 は、目標とする分級粒径(例え
ば、0.5〜1.0mm)の終端速度(ut )よりやや大
きい値で、かつ、排出粒子(例えば、平均粒径2〜3m
m)の流動化開始速度(umf)の2〜3倍以上となるよ
うに設定される。
る排出シュート20からなり、冷却空気量が特開平8−
81245号公報に示す従来方式の2〜3倍(3次分級
部の説明で後述)になるので、2次分級部62の濃度
(クリンカkg/空気Nm3 )が1/2〜1/3となり、さ
らに2次分級用空気が加わるので、2次分級部62の分
級効率が大幅に向上する。なお、濃度が下がると分級効
率が向上する。
の造粒・焼成されたクリンカを少なくとも1100℃以
下、好ましくは1000℃以下に急冷する流動層冷却器
としている(急冷すると品質が向上する)。そのために
は、必要な冷却空気量及び流動層寸法が選ばれる。例え
ば、生産量5t /h のクリンカを1350℃から100
0〜1100℃に冷却するためには、冷却空気量はヒー
トバランスより約1300〜900Nm3 /h となる。ま
た、粒径2〜3mmのクリンカの冷却時間(滞留時間)は
2〜4min 、3次分級部における空気流速を3〜5m /
s とすると、流動層冷却器66の寸法は、約650mm
角、層高約500mmとなる。このように設計すると、ク
リンカを確実に冷却することができ、冷却用空気量は特
開平8−81245号公報に示す従来方式(1200℃
に冷却できる量)の2〜3倍にすることができ、濃度
(クリンカkg/空気Nm3 )が1/2〜1/3に低減でき
る。また、3次分級部63の流動層は公知の通り、分級
機能を有するので、0.5〜1.0mm以下の小粒子を流
動層造粒・焼成炉10に吹き戻すことができる。
Lバルブを用いているが、図6に示すように、充填層部
70の排出シュート74の下端にロータリバルブ76な
どの弁を設け、排出シュート74内に一定量の造粒物が
溜まるように、このロータリバルブ76の排出量を調整
することにより、造粒物を冷却器26内に導入するよう
に構成することもできる。
ントクリンカの焼成装置を示している。本実施形態にお
いては、冷却器26は、冷却器本体内に冷却空気吹込に
よる移動層54を有し、この移動層54の上側に部分流
動層56が形成されるように、冷却器本体上部の横断面
積が選択された構造を有している。図7では、一例とし
て、冷却器本体上部に絞り部52を設け、移動層54を
形成するクリンカで加熱され膨張した空気が絞り部52
でさらに流速を上げ、部分流動層56を形成する構成を
示している。このように構成することにより、移動層5
4の上側に部分流動層56が形成され、クリンカが流動
化して偏析を少なくし空気の偏流を少なくすることがで
きるという利点がある。他の構成及び作用は実施の第1
形態の場合と同様である。
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 排出溝部の上側の空間(1次分級部)のガス流
速を略一定とすることにより、1次分級部の分級性能を
向上させることができる。さらに、排出溝部直上流速を
ガス分散板直上流速より大きく(例えば、2倍以上)と
する場合は、1次分級部の分級性能を大幅に向上させる
ことができる。 (2) 2次分級部の濃度を従来方式より少なくするこ
とにより(例えば、1/2以下、即ち5kgクリンカ/Nm
3 空気以下)、分級性能を向上させることができる。 (3) 落下口に連なる排出シュート下部の断面拡大さ
れた流動層冷却器で、確実にクリンカを1000〜11
00℃以下に急冷することができ、高品質の製品を得る
ことができる。 (4) 1次〜3次分級部でクリンカは完全に分級さ
れ、小粒子の排出がなくなるので、高品質のセメントク
リンカが得られる。 (5) 排出溝部を落下口に向けて下向きに傾斜させる
場合は、大塊を円滑に排出することができるとともに、
分級効率がさらに向上する。 (6) 移動層冷却器の層上部が流動化するように冷却
器上部の断面積を選ぶ場合は、さらに熱消費量を低減さ
せることができ、冷却器を小型化することができる。 (7) 装置を大型化しても分級性能はそれ程変わら
ず、大型化が容易となる。
カの焼成装置の縦断面図である。
流動層を省略している)。
サスペンションプレヒータなどを示す全体系統図であ
る。
断面図である。
おける流動化開始速度(umf)及び終端速度(ut )と
の関係を示すグラフである。
を示す断面図である。
カの焼成装置の縦断面図である。
である。
流動層を省略している)。
Claims (12)
- 【請求項1】 予熱されたセメント原料粉を流動層造粒
・焼成炉の1つの炉で造粒・焼成した後、造粒・焼成さ
れたクリンカを冷却器に導入するセメントクリンカの焼
成方法において、 流動層造粒・焼成炉のガス分散板上面の延長上に設けら
れたクリンカ落下口からクリンカを排出し、 ガス分散板からクリンカ落下口に至る排出溝部における
ガス流速が略一定流速になるようにして1次分級を行
い、 クリンカ落下口に連なる排出シュートにおいて、この排
出シュートの下部近傍に2次分級用空気を吹き込み、こ
の2次分級用空気と排出シュートの下方から吹き上げて
くる冷却用空気とにより、小粒子をガス分散板上側の流
動層に吹き戻すための2次分級を行い、 この排出シュートに連なる断面拡大した流動層におい
て、この流動層の下部近傍に冷却用兼流動化空気を吹き
込んで造粒・焼成されたクリンカを急冷するとともに、
小粒子を分級し流動層造粒・焼成炉に戻すための3次分
級を行い、 3次分級されたクリンカを気密排出手段を介して冷却器
へ導入することを特徴とするセメントクリンカの焼成方
法。 - 【請求項2】 1次分級において、ガス流速が、クリン
カ落下口から吹き出すガスと排出溝部に設けられたノズ
ルから吹き出すガスとを合計したガスの流速である請求
項1記載のセメントクリンカの焼成方法。 - 【請求項3】 3次分級の際に、クリンカを1100℃
以下に急冷する請求項1又は2記載のセメントクリンカ
の焼成方法。 - 【請求項4】 1次分級部において、排出溝部直上流速
をガス分散板直上流速より大きくする請求項1、2又は
3記載のセメントクリンカの焼成方法。 - 【請求項5】 ガス分散板の上側の流動層差圧が略一定
範囲になるように、クリンカ落下口の開口面積を調整す
る請求項1〜4のいずれかに記載のセメントクリンカの
焼成方法。 - 【請求項6】 予熱されたセメント原料粉を流動層造粒
・焼成炉の1つの炉で造粒・焼成し、造粒・焼成された
クリンカを冷却器で冷却するセメントクリンカの焼成装
置において、 流動層造粒・焼成炉のガス分散板上面の延長上にクリン
カ落下口を設け、 ガス分散板からクリンカ落下口に至る排出溝部の上側の
空間を、クリンカ落下口から吹き出すガスと排出溝部に
設けられたノズルから吹き出すガスとを合計したガスの
流速が略一定流速になるように、クリンカ落下口からガ
ス分散板上側の流動層に向かって断面を徐々に拡大して
1次分級部を形成し、 クリンカ落下口に連なる排出シュートの下部近傍に2次
分級用空気吹込管を接続し、この2次分級用空気と排出
シュートの下方から吹き上げてくる冷却用空気とによ
り、小粒子をガス分散板上側の流動層に吹き戻すための
2次分級部を形成し、 この排出シュートに断面拡大した流動層冷却器を連結
し、この流動層冷却器の下部近傍に冷却用兼流動化空気
吹込管を接続し、造粒・焼成されたクリンカを急冷する
とともに、小粒子を分級し流動層造粒・焼成炉に戻すた
めの3次分級部を形成し、 この3次分級部に気密排出手段を介して冷却器を接続し
たことを特徴とするセメントクリンカの焼成装置。 - 【請求項7】 クリンカ落下口近傍に、この落下口の開
口面積を調整可能なゲートを設けた請求項6記載のセメ
ントクリンカの焼成装置。 - 【請求項8】 排出溝部をクリンカ落下口に向けて斜め
下方向に傾斜させた請求項6又は7記載のセメントクリ
ンカの焼成装置。 - 【請求項9】 1次分級部において、排出溝部直上流速
がガス分散板直上流速より大きくなるように、ノズルの
開口比を変えるようにした請求項6、7又は8記載のセ
メントクリンカの焼成装置。 - 【請求項10】 クリンカ落下口の近傍に大塊排出口を
設けた請求項6〜9のいずれかに記載のセメントクリン
カの焼成装置。 - 【請求項11】 冷却器が、冷却器本体内に冷却用空気
吹込による移動層を有し、この移動層の上側に部分流動
層が形成されるように、冷却器本体上部の横断面積が選
択された構造である請求項6〜10のいずれかに記載の
セメントクリンカの焼成装置。 - 【請求項12】 冷却器本体上部に絞り部が設けられた
請求項11記載のセメントクリンカの焼成装置。
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JPH10259043A JPH10259043A (ja) | 1998-09-29 |
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