JP3032204B1 - セメントクリンカの焼成方法及び装置 - Google Patents

セメントクリンカの焼成方法及び装置

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JP3032204B1
JP3032204B1 JP11128376A JP12837699A JP3032204B1 JP 3032204 B1 JP3032204 B1 JP 3032204B1 JP 11128376 A JP11128376 A JP 11128376A JP 12837699 A JP12837699 A JP 12837699A JP 3032204 B1 JP3032204 B1 JP 3032204B1
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Abstract

【要約】 【課題】 処理能力、造粒粒径等の操業変動に対し、分
級率を低下させることなく、所定のクリンカ排出量を確
保する。分級排出部における造粒物の付着を防止する。
安定した高品質のセメントクリンカを得る。 【解決手段】 1炉方式(又は2炉方式)のセメントク
リンカの焼成方法及び装置において、クリンカ落下口1
4に連なる排出シュート42の下部近傍に吹き込む2次
分級空気量又は/及び排出シュート42に連なる断面拡
大した流動層の下部近傍に吹き込む流動化兼冷却空気量
を分級粒子径に対応する分級溝部流速U1になるように
調整した後、2次分級空気又は/及び流動化兼冷却空気
の一部をバイパスさせて1次分級空気の一部として分級
溝部16上面に吹き込み、2次分級空気量又は/及び流
動化兼冷却空気量を所定の排出量に対応するクリンカ落
下口流速U0になるように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動層造粒・焼成
炉の1炉を使用するセメントクリンカの焼成方法及びこ
の方法を実施する焼成装置、又は流動層造粒炉と流動層
焼成炉との2炉を使用するセメントクリンカの焼成方法
及びこの方法を実施する焼成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セメントクリンカは、石灰石や珪砂等を
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。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。
【0003】例えば、特開平6−287043号公報に
は、流動層造粒炉と流動層焼成炉との2炉を使用するセ
メントクリンカの焼成装置において、流動層造粒炉のガ
ス分散板又はガス分散板上面の延長上に設けられた落下
口から造粒物を排出して流動層焼成炉に投入するととも
に、落下口に下方から吹き込むガスにより造粒物を分級
する構成が開示されている。特開平6−287043号
公報には、流動層造粒炉のガス分散板上面が水平である
装置、ガス分散板上面が落下口に向かって下降傾斜した
装置等が開示されている。また、特開平8−81245
号公報には、流動層造粒・焼成炉の1炉を使用するセメ
ントクリンカの焼成装置において、流動層造粒・焼成炉
のガス分散板又はガス分散板上面の延長上に設けられた
落下口から造粒・焼成物を排出して冷却器に投入すると
ともに、落下口に連なる排出シュートから吹き込むガス
により造粒・焼成物を分級・冷却する構成が開示されて
いる。
【0004】また、特開平10−259043号公報に
は、流動層造粒・焼成炉のガス分散板上面の延長上に設
けられた落下口から造粒・焼成物を排出して冷却器に投
入するとともに、落下口に連なる排出シュートから吹き
込むガスにより造粒・焼成物を分級・冷却する装置にお
いて、ガス分散板から落下口に至る分級排出溝部におけ
るガス流速が略一定になるように分級排出溝部上側の空
間の断面積を変化させ、底面を大塊が排出可能となるよ
うに10〜15度の角度で落下口に向かって下方に傾斜
させた構成が開示されている。すなわち、上記公報記載
の装置は、図13に示すように、流動層造粒・焼成炉1
0のガス分散板12上面の延長上にクリンカ落下口14
を設け、ガス分散板12からクリンカ落下口14に至る
分級溝部16の上側の1次分級部18において、各部の
ガス流速V0、V1、V2、V3が略等しくなるように、す
なわち、V0≒V1≒V2≒V3となるように、1次分級部
18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。また、分級溝部16の底面の
傾斜は、大塊排出のために、水平方向に対して10〜1
5度としている。なお、20は2次分級部、22は3次
分級部、24はクリンカ落下口の開口面積を調整するた
めのゲートである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開平6−28704
3号公報記載の2炉方式のセメントクリンカの焼成装置
において、流動層造粒炉のガス分散板上面が水平でその
延長上の落下口から造粒物を分級排出する構成では、落
下口への吹き出し流速を小さくしてクリンカ排出量を確
保するが、分級性能が悪く、落下口近傍への造粒物の付
着が多くなるという問題がある。また、ガス分散板上面
を落下口に向かって下降傾斜させた装置では、吹き出し
流速を小さくしなくてもクリンカ排出量が確保できるの
で、分級性能は改善されるが、流動層高(圧損)が一定
でないため(落下口に近づく程、吹き出し流速小)、流
動化異常となったり、造粒物の付着により排出不能に至
るおそれがある。また、特開平8−81245号公報記
載の1炉方式のセメントクリンカの焼成装置では、分級
排出部の構成について、上記の特開平6−287043
号公報記載の構成と同じ問題がある。
【0006】また、図13に示すような、特開平10−
259043号公報に記載された装置においても、所定
のクリンカ排出量を確保するためには、2次分級空気量
を減少させてクリンカ落下口流速を下げる必要があり、
このため、分級性能が不十分となり、分級溝部上面への
造粒物の付着が発生するおそれがある。分級溝部上面へ
の付着が多くなると、分級溝部の開口面積が減少し分級
溝部へのクリンカ流入量が減少するので、悪循環とな
り、そのまま放置しておくと場合によっては運転停止に
至るおそれもある。
【0007】また、上記のような従来のセメントクリン
カの焼成装置においては、図14に示すように、流動層
造粒・焼成炉10の流動層26の高さを一定にするため
に、原料投入量に見合ったクリンカ排出量に調整する必
要があるが、クリンカ排出量は、クリンカ落下口14の
ガス流速U0と造粒物の平均粒径における終端速度Utと
により定まる。また、分級溝部16からクリンカ落下口
14へのクリンカ流入量は、落下口14の開口面積と1
次分級部18のガス流速U1とにより定まる。したがっ
て、造粒物が小径化した場合は、2次分級空気吹込管2
8からの2次分級空気量を減少させてクリンカ落下口流
速U0を下げ、クリンカ排出量を確保することになる。
しかしながら、2次分級空気量の減少により、分級溝部
16の上側の1次分級部18におけるガス流速U1が低
下し、分級性能が不十分となる。分級溝部流速U1の低
下により分級溝部16の上面に造粒物の付着(コーチン
グ)が発生し、分級溝部16へのクリンカの流入量及び
排出量が減少する。30は流動化兼冷却空気吹込管であ
り、他の符号は図13と同様である。このように、従来
のセメントクリンカの焼成装置では、クリンカの排出量
と分級性能とを同時に満足させることが困難で、かつ、
分級排出部(分級溝部)のコーチング(造粒物の付着)
による連続運転の阻害が避けられなかった。また、特
に、クリンカ中に0.5mm以下の微粒子が混入すると製
品品質が低下するので、分級排出部の改良が必要であ
る。
【0008】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、1炉方式又は2炉方式のセメント
クリンカの焼成方法及び装置において、流動層造粒・焼
成炉からの造粒・焼成物又は流動層造粒炉からの造粒物
の造粒粒径の変化に対応して高精度で分級性能を調整す
ると同時に、処理能力や造粒粒径等が変動しても所定の
クリンカ排出量を確保することができ、かつ、分級溝部
上面等への造粒物の付着(コーチング)を防止して安定
した連続運転が可能となるセメントクリンカの焼成方法
及び装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のセメントクリンカの焼成方法(1炉方
式)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排出し、ガス分散板か
らクリンカ落下口に至る分級溝部におけるガス流速が分
級粒子径に対応する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の下部近傍に
2次分級空気を吹き込んで、この2次分級空気と排出シ
ュートの下方から吹き上げてくる冷却空気とにより、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、排出シュートに連なる断面拡大した流動層の
下部近傍に流動化兼冷却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
るセメントクリンカの焼成方法であって、分級溝部上面
に空気を1次分級空気の一部として吹き込んで、分級溝
部におけるガス流速が分級粒子径に対応する分級溝部流
速U1になるように調整するとともに、2次分級空気量
又は/及び流動化兼冷却空気量を原料投入量に見合った
排出量に対応するクリンカ落下口流速U0になるように
調整するように構成されている(図1〜図5参照)。
【0010】上記の方法において、クリンカ落下口に連
なる排出シュートの下部近傍に吹き込む2次分級空気量
又は/及び排出シュートに連なる断面拡大した流動層の
下部近傍に吹き込む流動化兼冷却空気量を分級粒子径に
対応する分級溝部流速U1になるように調整した後、2
次分級空気又は/及び流動化兼冷却空気の一部をバイパ
スさせて1次分級空気の一部として分級溝部上面に吹き
込み、2次分級空気量又は/及び流動化兼冷却空気量を
原料投入量に見合った排出量に対応するクリンカ落下口
流速U0になるように調整することができる(図1、図
3〜図5参照)。 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10
00℃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。
【0011】また、本発明のセメントクリンカの焼成方
法(2炉方式)は、予熱されたセメント原料粉を流動層
造粒炉で造粒した後、造粒されたクリンカを流動層造粒
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
口から排出し、ガス分散板からクリンカ落下口に至る分
級溝部におけるガス流速が分級粒子径に対応する流速に
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2次分級空気を吹き込んで小粒子をガ
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、2次分級されたクリンカを気密排出手段を介して流
動層焼成炉へ導入して焼成し、ついで、冷却するセメン
トクリンカの焼成方法であって、分級溝部上面に空気を
1次分級空気の一部として吹き込んで、分級溝部におけ
るガス流速が分級粒子径に対応する分級溝部流速U1に
なるように調整するとともに、2次分級空気量を原料投
入量に見合った排出量に対応するクリンカ落下口流速U
0になるように調整することを特徴としている(図7〜
図9参照)。上記の方法において、クリンカ落下口に連
なる排出シュートに吹き込む2次分級空気量を分級粒子
径に対応する分級溝部流速U1になるように調整した
後、2次分級空気の一部をバイパスさせて1次分級空気
の一部として分級溝部上面に吹き込み、2次分級空気量
を原料投入量に見合った排出量に対応するクリンカ落下
口流速U0になるように調整することができる(図7、
図9参照)。
【0012】また、これらの方法において、1次分級で
は、ガス流速を、分級溝部上面に吹き込まれる空気とク
リンカ落下口から吹き出す空気と分級溝部に設けられた
ノズルから吹き出す空気とを合計したガスの流速とす
る。また、これらの方法において、ガス分散板上面を略
水平とし、クリンカの排出量が確保できるように、ガス
分散板からクリンカ落下口に至る分級溝部をクリンカ落
下口に向かって下方に傾斜させることが好ましい(図
1、図3〜図5、図7、図9参照)。この場合、分級溝
部を15〜45度、望ましくは20〜30度の角度でク
リンカ落下口に向かって下方に傾斜させる。
【0013】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、分級溝
部上面に吹き込む空気(1次分級空気の一部)の流量を
制御することが好ましい。また、これらの方法におい
て、分級溝部上面へのコーチング(造粒物の付着)の発
生が確実に防止できるように、分級溝部上面に沿って複
数箇所から空気を吹き込むことが好ましい(図1、図3
〜図5、図7、図9参照)。また、1次分級部におい
て、分級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、ク
リンカの排出量が制御できるように、クリンカ落下口の
開口面積を調整可能とすることが好ましい(図1、図3
〜図5、図7、図9参照)。
【0014】本発明のセメントクリンカの焼成装置(1
炉方式)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、造粒・焼成されたク
リンカを冷却器で冷却するようにしたセメントクリンカ
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、略水平なガス分
散板からクリンカ落下口に至る下方に傾斜した分級溝部
の上側の空間を、分級溝部上面に設けられた空気吹込管
から吹き出す1次分級空気の一部とクリンカ落下口から
吹き出す2次分級空気及び流動化兼冷却空気と分級溝部
に設けられたノズルから吹き出す空気とを合計したガス
の流速が分級粒子径に対応する分級溝部流速U1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
級空気吹込管を接続し、この2次分級空気と排出シュー
トの下方から吹き上げてくる流動化兼冷却空気とによ
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、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流動
化兼冷却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、2次分級空気吹
込管から吹き出す2次分級空気と流動化兼冷却空気吹込
管から吹き出す流動化兼冷却空気とを合計したガスの流
速が原料投入量に見合った排出量に対応するクリンカ落
下口流速U0になるように、2次分級部及び3次分級部
を形成し、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〜図5参照)。
【0015】上記の装置において、2次分級空気又は/
及び流動化兼冷却空気の一部をバイパスさせて1次分級
空気の一部として分級溝部上面に吹き込めるように、2
次分級空気吹込管又は/及び流動化兼冷却空気吹込管を
分岐させて分級溝部上面に設けられた空気吹込管に接続
することができる(図1、図3〜図5参照)。
【0016】また、本発明のセメントクリンカの焼成装
置(2炉方式)は、予熱されたセメント原料粉を流動層
造粒炉で造粒し、造粒されたクリンカを流動層焼成炉で
焼成した後、冷却器で冷却するようにしたセメントクリ
ンカの焼成装置において、流動層造粒炉のガス分散板上
面の延長上にクリンカ落下口を設け、略水平なガス分散
板からクリンカ落下口に至る下方に傾斜した分級溝部の
上側の空間を、分級溝部上面に設けられた空気吹込管か
ら吹き出す1次分級空気の一部とクリンカ落下口から吹
き出す2次分級空気と分級溝部に設けられたノズルから
吹き出す空気とを合計したガスの流速が分級粒子径に対
応する分級溝部流速U1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次分級空気吹込管を接続し、
この2次分級空気吹込管から吹き出す2次分級空気のガ
ス流速が原料投入量に見合った排出量に対応するクリン
カ落下口流速U0になるように、2次分級空気により小
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、2次分級部に気密排出手段を介して流動
層焼成炉を接続し、流動層焼成炉に冷却器を接続したこ
とを特徴としている(図7〜図9参照)。
【0017】上記の装置において、2次分級空気の一部
をバイパスさせて1次分級空気の一部として分級溝部上
面に吹き込めるように、2次分級空気吹込管を分岐させ
て分級溝部上面に設けられた空気吹込管に接続すること
ができる(図7、図9参照)。
【0018】また、これらの装置において、分級溝部を
クリンカ落下口に向けて15〜45度、望ましくは20
〜30度の角度で斜め下方向に傾斜させることが好まし
い。また、これらの装置において、分級溝部上面へのコ
ーチング(造粒物の付着)の発生が確実に防止できるよ
うに、分級溝部上面に沿って複数箇所に空気吹込管を設
けることが好ましい(図1、図3〜図5、図7、図9参
照)。また、これらの装置において、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
ることが好ましい(図1、図3〜図5、図7、図9参
照)。また、1次分級部において、分級溝部直上流速が
ガス分散板直上流速より大きくなるように、ノズルの開
口比を変えるような構成とすることが好ましい。また、
これらの装置において、クリンカ落下口の近傍に大塊排
出口を設けることが好ましい(図1、図2、図7、図8
参照)。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
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(1炉方式)の一例を示し、図2
は、図1のA−A線断面を示し(ただし、流動層を省略
している)、図6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6において、32はサイク
ロンC1〜C4を含むサスペンションプレヒータ、34は
仮焼炉、10は流動層造粒・焼成炉である。なお、仮焼
炉34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32及び仮焼炉34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26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。36はエジェク
ター、38はバーナである。
【0020】図1及び図2に示すように、流動層造粒・
焼成炉10の多孔板型のガス分散板12の上面の延長上
に、複数のノズル(開口)40を有する分級溝部(排出
通路)16を介してクリンカ落下口14が設けられてい
る。そして、この分級溝部16の上側の空間を、後述す
る空気吹込管66、クリンカ落下口14及び分級溝部1
6に設けられたノズル40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26に向かって断面を徐々
に拡大して、1次分級部18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42の下部近傍に、
2次分級空気吹込管28が接続され、この管28から吹
き込まれた2次分級空気と、排出シュート42の下方か
ら吹き上げてくる冷却空気(後述)とにより、小粒子を
ガス分散板上側の流動層26に吹き戻すための2次分級
部20が形成されている。2次分級空気吹込管28に吹
き込まれる2次分級空気の一部は、分級溝部16上面に
複数(図1では、一例として3個)設けられた空気吹込
管66にバイパスされ、1次分級空気の一部として1次
分級部18に吹き込まれる。この詳細については後述す
る。なお、2次分級空気又は下記の流動化兼冷却空気を
バイパスさせることなく、別ルートで空気吹込管66に
1次分級空気の一部を吹き込むことも可能である。
【0021】排出シュート42には、横断面が拡大され
た流動層冷却器44が連結され、この流動層冷却器44
の下部近傍に流動化兼冷却空気吹込管30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10の流動層26に戻すた
めの3次分級部22が形成されている。この3次分級部
22に充填層部46及び気密排出手段(例えば、Lバル
ブ)48を介して冷却器50が接続されている。この気
密排出手段48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50に払い出すように構成されたも
のである。52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24が設けられている。56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24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58
が設けられている。60はガス分散板12のノズル、6
2はスロートである。図1においては、気密排出手段4
8としてLバルブを用いているが、充填層部46の排出
シュート64の下端にロータリバルブなどの弁を設け、
排出シュート64内に一定量の造粒物が溜まるように、
ロータリバルブの排出量を調整することにより、造粒物
を冷却器50内に導入するように構成することもでき
る。
【0022】図3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(1炉方式)の他の例の要部
を示している。図3に示すように、流動層造粒・焼成炉
10の多孔板型のガス分散板12からクリンカ落下口1
4に至る分級溝部(排出通路)16上側の1次分級部1
8で1次分級(例えば、0.5mm以下の微粒子を流動層
26に吹き戻す)を行う場合、2次分級空気吹込管28
から吹き込む2次分級空気量を分級粒子径(例えば、
0.5mm)に対応する分級溝部流速U1になるように調
整した後、バイパス管68を介して2次分級空気の一部
をバイパスさせ、1次分級空気の一部として空気吹込管
66から分級溝部16上面に吹き込んで、2次分級空気
量と流動化兼冷却空気吹込管30からの流動化兼冷却空
気量との合計量を原料投入量に見合った所定の排出量に
対応するクリンカ落下口流速U0になるように調整す
る。他の構成及び作用は図1及び図2の場合と同様であ
る。流動層造粒・焼成炉10の流動層26の高さを一定
にするために、原料投入量に見合ったクリンカ排出量に
調整する必要があるが、クリンカ排出量は、クリンカ落
下口14のガス流速U0と造粒物の平均粒径における終
端速度Utとにより定まる。一方、分級率(=1−(排
出物の微粒子割合/層内粒子の微粒子割合))は、1次
分級部18のガス流速U1によりほぼ決まる。上記のよ
うに構成することにより、造粒物が小径化した場合で
も、クリンカ落下口流速U0を下げてクリンカ排出量を
確保すると同時に、分級溝部流速U1を分級粒子径に対
応するガス流速に維持することができる。
【0023】つぎに、分級溝部底面の傾斜角度を変えて
クリンカ排出量を測定した結果を図11に示す。図11
に示すように、分級溝部底面の傾斜を大きくすると同一
ガス流速でもクリンカ排出量を増加させることができ、
本実施形態では、ガス分散板12上面を略水平とし、分
級溝部16の傾斜角度を水平に対して15〜45度、望
ましくは20〜30度傾斜させる。分級溝部16の傾斜
角度を上記の範囲に設定することにより、クリンカ排出
量を確保することができる。具体的には、U0/Ut≒
0.4付近以下でクリンカ排出量の調整が困難になる
が、分級溝部底面の傾斜角度が15度以上あれば、U0
/Ut≒0.5以上でクリンカ排出量を確保することが
できる。また、分級溝部底面の傾斜角度が45度あれ
ば、U0を低下させた場合でもクリンカ排出量を確保す
ることができる。なお、ゲート24で落下口面積を調整
することにより、クリンカ排出量を制御することも可能
である。前述したように、分級率(=1−(排出物の微
粒子割合/層内粒子の微粒子割合))は、1次分級部の
ガス流速U1によりほぼ決まり、図12に示すような結
果が得られる。
【0024】図11及び図12の結果から、例えば、造
粒物の平均粒径1.5mm、分級粒径0.5mmとすると、
U0/Ut=0.5としてもU0が0.5mm粒子の終端速
度より大きいので、分級率はほとんど悪化しない。ま
た、分級溝部底面の傾斜角度が45度であっても、クリ
ンカ排出量が不足しないように、2次分級空気量又は/
及び流動化兼冷却空気量を減少させる必要があるが、2
次分級空気又は/及び流動化兼冷却空気をバイパスさせ
て1次分級部に導入すれば、クリンカ排出量を増加させ
るためにU0を低下させてもU1は一定に保てるので、分
級率は悪化しない。また、図3においては、1次、2次
分級用空気の合計量を一定として、ガス分散板12の上
側の流動層差圧が略一定範囲になるように、空気吹込管
66から分級溝部16上面に吹き込むバイパス空気量
(1次分級空気の一部)を制御する。また、分級溝部1
6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、分級溝部のノズル径を
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。また、1次分級
空気の一部(バイパス空気)を分級溝部16上面に導入
することにより、該部が冷却され造粒物の付着(コーチ
ング)が防止される。この場合、図3に示すように、分
級溝部16上面に沿って複数箇所(図3では、一例とし
て3箇所)から空気を吹き込むことにより、より確実に
造粒物の付着(コーチング)が防止できる。
【0025】図4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(1炉方式)の他の例の要部
を示している。図4は、2次分級空気吹込管28から排
出シュート42の下部近傍に2次分級空気を吹き込む手
前で2次分級空気の一部をバイパス管68aを介してバ
イパスさせ、1次分級空気の一部として空気吹込管66
から分級溝部16上面に空気を吹き込む構成である。こ
の構成では、分級溝部16上面に導入される空気が、図
3の場合よりも低温であるので、造粒物の付着(コーチ
ング)を防止する効果が大きい。他の構成及び作用は図
1〜図3の場合と同様である。また、図5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(1
炉方式)のさらに他の例の要部を示している。図5は、
流動化兼冷却空気吹込管30から吹き込まれる流動化兼
冷却空気の一部をバイパス管68bを介してバイパスさ
せて、1次分級空気の一部として空気吹込管66から分
級溝部16上面に空気を吹き込む構成である。他の構成
及び作用は図1〜図3の場合と同様である。なお、図3
〜図5に示すバイパスの構成を、適宜組み合わせて実施
することも可能である。また、別ルートで空気吹込管6
6から1次分級空気の一部を導入することも可能であ
る。
【0026】図7は、本発明の実施の第2形態によるセ
メントクリンカの焼成装置(2炉方式)の一例を示し、
図8は、図7のB−B線断面を示し(ただし、流動層を
省略している)、図10は流動層造粒炉及びこの炉の上
流側の機器を示している。図10において、32はサイ
クロンC1〜C4を含むサスペンションプレヒータ、34
は仮焼炉、70は流動層造粒炉である。なお、仮焼炉3
4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32及び仮焼炉34で予熱及
び一部仮焼されたセメント原料粉は、流動層造粒炉70
の流動層72に導入され、ここで下方の流動層焼成炉9
4からガス分散板74を経て送られる空気により流動化
しつつ造粒される。36はエジェクター、38はバーナ
である。
【0027】図7及び図8に示すように、流動層造粒炉
70のガス分散板74の上面の延長上に、複数のノズル
(開口)76を有する分級溝部(排出通路)78を介し
てクリンカ落下口80が設けられている。そして、この
分級溝部78の上側の空間を、後述する空気吹込管8
2、クリンカ落下口80及び分級溝部78に設けられた
ノズル76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80からガス分散板74の
上側の流動層72に向かって断面を徐々に拡大して、1
次分級部84が形成されている。クリンカ落下口80に
連なる排出シュート86に、2次分級空気吹込管88が
接続され、この管88から吹き込まれた2次分級空気に
より、小粒子をガス分散板上側の流動層72に吹き戻す
ための2次分級部90が形成されている。2次分級空気
吹込管88に吹き込まれる2次分級空気は、分級溝部7
8上面に複数(図7では、一例として3個)設けられた
空気吹込管82にバイパス管68aを介してバイパスさ
れ、1次分級空気の一部として1次分級部84に吹き込
まれる。この詳細については後述する。なお、2次分級
空気をバイパスさせることなく、別ルートで空気吹込管
82に1次分級空気の一部を吹き込むことも可能であ
る。
【0028】排出シュート86には、気密排出手段(例
えば、Lバルブ)92を介して流動層焼成炉94(詳細
な説明は省略)が接続されている。気密排出手段92
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、造粒物を流
動層焼成炉94に払い出すように構成されたものであ
る。96は圧縮空気供給管である。クリンカ落下口80
の近傍には、この落下口80の開口面積を調整可能なゲ
ート24が設けられている。また、クリンカ落下口80
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58が設けられている。98はガス分散
板74のノズルである。他の構成及び作用は図1及び図
2の場合と同様である。
【0029】図9は、本発明の実施の第2形態によるセ
メントクリンカの焼成装置(2炉方式)の他の例の要部
を示している。図9に示すように、流動層造粒炉70の
多孔板型のガス分散板74からクリンカ落下口80に至
る分級溝部(排出通路)78上側の1次分級部84で1
次分級(例えば、0.5mm以下の微粒子を流動層72に
吹き戻す)を行う場合、2次分級空気吹込管88から吹
き込む2次分級空気量を分級粒子径(例えば、0.5m
m)に対応する分級溝部流速U1になるように調整した
後、2次分級空気の一部をバイパス管68aを介してバ
イパスさせ、1次分級空気の一部として空気吹込管82
から分級溝部78上面に吹き込んで、2次分級空気量を
原料投入量に見合った所定の排出量に対応するクリンカ
落下口流速U0になるように調整する。他の構成及び作
用は図7及び図8の場合と同様である。流動層造粒炉7
0の流動層72の高さを一定にするために、原料投入量
に見合ったクリンカ排出量に調整する必要があるが、ク
リンカ排出量は、クリンカ落下口80のガス流速U0と
造粒物の平均粒径における終端速度Utとにより定ま
る。一方、分級率(=1−(排出物の微粒子割合/層内
粒子の微粒子割合))は、1次分級部84のガス流速U
1によりほぼ決まる。上記のように構成することによ
り、造粒物が小径化した場合でも、クリンカ落下口流速
U0を下げてクリンカ排出量を確保すると同時に、分級
溝部流速U1を分級粒子径に対応するガス流速に維持す
ることができる。
【0030】また、本実施形態では、ガス分散板74上
面を略水平とし、分級溝部78の傾斜角度を水平に対し
て15〜45度、望ましくは20〜30度傾斜させる。
分級溝部78の傾斜角度を上記の範囲に設定することに
より、クリンカ排出量を確保することができる。具体的
には、U0/Ut≒0.4付近以下でクリンカ排出量の調
整が困難になるが、分級溝部底面の傾斜角度が15度以
上あれば、U0/Ut≒0.5以上でクリンカ排出量を確
保することができる(前述の図11参照)。また、分級
溝部底面の傾斜角度が45度あれば、U0を低下させた
場合でもクリンカ排出量を確保することができる。な
お、ゲート24で落下口面積を調整することにより、ク
リンカ排出量を制御することも可能である。また、例え
ば、造粒物の平均粒径1.5mm、分級粒径0.5mmとす
ると、U0/Ut=0.5としてもU0が0.5mm粒子の
終端速度より大きいので、分級率はほとんど悪化しない
(前述の図11、図12参照)。また、分級溝部底面の
傾斜角度が45度であっても、クリンカ排出量が不足し
ないように、2次分級空気量を減少させる必要がある
が、2次分級空気をバイパスさせて1次分級部に導入す
れば、クリンカ排出量を増加させるためにU0を低下さ
せてもU1は一定に保てるので、分級率は悪化しない。
【0031】また、図9においては、1次、2次分級用
空気の合計量を一定として、ガス分散板74の上側の流
動層差圧が略一定範囲になるように、空気吹込管82か
ら分級溝部78上面に吹き込むバイパス空気量(1次分
級空気の一部)を制御する。また、分級溝部78の直上
の流速が、ガス分散板74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、分級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。また、1次分級空気の一
部(バイパス空気)を分級溝部78上面に導入すること
により、該部が冷却され造粒物の付着(コーチング)が
防止される。この場合、図9に示すように、分級溝部7
8上面に沿って複数箇所(図9では、一例として3箇
所)から空気を吹き込むことにより、より確実に造粒物
の付着(コーチング)が防止できる。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。
【0032】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 流動層造粒・焼成炉からの造粒・焼成物又は流
動層造粒炉からの造粒物の造粒粒径の変化に対応して高
精度で分級性能を調整すると同時に、処理能力や造粒粒
径等が変動しても所定のクリンカ排出量を確保すること
ができる。 (2) クリンカ排出量が不足しないように2次分級の
空気量を減少させても、2次分級に用いる空気の一部を
バイパスさせて1次分級部に導入することにより分級溝
部流速が確保されるので、分級率は低下しない。 (3) 1次分級空気の一部を分級溝部上面に導入する
ことにより、該部が冷却され造粒物の付着(コーチン
グ)が防止される。この場合、分級溝部上面に沿って複
数箇所から空気を吹き込むことにより、より確実に造粒
物の付着(コーチング)が防止できる。 (4) 上記の(1)〜(3)の効果により、装置の運
転及び保守等が容易になり、安定した連続運転が可能に
なるとともに、安定した高品質のセメントクリンカを得
ることができる。 (5) 分級溝部の上側の空間(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、分級溝部直上流速を
ガス分散板直上流速より大きく(例えば、1.2〜2
倍)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。 (6) 1炉方式のセメントクリンカの焼成装置の場
合、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1000〜1100
℃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。 (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。
【図面の簡単な説明】
【図1】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(1炉方式)の一例を示す縦断面図であ
る。
【図2】図1におけるA−A線断面説明図である(ただ
し、流動層を省略している)。
【図3】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(1炉方式)の他の例の要部を示す拡大断
面図である。
【図4】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(1炉方式)の他の例の要部を示す拡大断
面図である。
【図5】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(1炉方式)のさらに他の例の要部を示す
拡大断面図である。
【図6】本発明の実施の第1形態の装置における流動層
造粒・焼成炉及び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。
【図7】本発明の実施の第2形態によるセメントクリン
カの焼成装置(2炉方式)の一例を示す縦断面図であ
る。
【図8】図7におけるB−B線断面説明図である(ただ
し、流動層を省略している)。
【図9】本発明の実施の第2形態によるセメントクリン
カの焼成装置(2炉方式)の他の例の要部を示す拡大断
面図である。
【図10】本発明の実施の第2形態の装置における流動
層造粒炉及び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。
【図11】分級溝部の傾斜角度を変化させた場合におけ
るU0/Utとクリンカ排出量との関係を示すグラフであ
る。
【図12】U1/Utと分級率との関係を示すグラフであ
る。
【図13】従来のセメントクリンカの焼成装置の分級排
出部まわりの一例を示す拡大断面図である。
【図14】従来のセメントクリンカの焼成装置の分級排
出部まわりの他の例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
10 流動層造粒・焼成炉 12、74 ガス分散板 14、80 クリンカ落下口 16、78 分級溝部 18、84 1次分級部 20、90 2次分級部 22 3次分級部 24 ゲート 26、72 流動層 28、88 2次分級空気吹込管 30 流動化兼冷却空気吹込管 32 サスペンションプレヒータ 34 仮焼炉 36 エジェクター 38 バーナ 40、60、76、98 ノズル 42、64、86 排出シュート 44 流動層冷却器 46 充填層部 48、92 気密排出手段 50 冷却器 52、96 圧縮空気供給管 56 駆動手段 58 大塊排出口 62 スロート 66、82 空気吹込管 68、68a、68b バイパス管 70 流動層造粒炉 94 流動層焼成炉
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 7/45

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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排出し、ガス分
    散板からクリンカ落下口に至る分級溝部におけるガス流
    速が分級粒子径に対応する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の下部
    近傍に2次分級空気を吹き込んで、この2次分級空気と
    排出シュートの下方から吹き上げてくる冷却空気とによ
    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、排出シュートに連なる断面拡大した流
    動層の下部近傍に流動化兼冷却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
    導入するセメントクリンカの焼成方法であって、 分級溝部上面に空気を1次分級空気の一部として吹き込
    んで、分級溝部におけるガス流速が分級粒子径に対応す
    る分級溝部流速U1になるように調整するとともに、2
    次分級空気量又は/及び流動化兼冷却空気量を原料投入
    量に見合った排出量に対応するクリンカ落下口流速U0
    になるように調整することを特徴とするセメントクリン
    カの焼成方法。
  2. 【請求項2】 クリンカ落下口に連なる排出シュートの
    下部近傍に吹き込む2次分級空気量又は/及び排出シュ
    ートに連なる断面拡大した流動層の下部近傍に吹き込む
    流動化兼冷却空気量を分級粒子径に対応する分級溝部流
    速U1になるように調整した後、2次分級空気又は/及
    び流動化兼冷却空気の一部をバイパスさせて1次分級空
    気の一部として分級溝部上面に吹き込み、2次分級空気
    量又は/及び流動化兼冷却空気量を原料投入量に見合っ
    た排出量に対応するクリンカ落下口流速U0になるよう
    に調整する請求項1記載のセメントクリンカの焼成方
    法。
  3. 【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。
  4. 【請求項4】 予熱されたセメント原料粉を流動層造粒
    炉で造粒した後、造粒されたクリンカを流動層造粒炉の
    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
    ら排出し、ガス分散板からクリンカ落下口に至る分級溝
    部におけるガス流速が分級粒子径に対応する流速になる
    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2次分級空気を吹き込んで小粒子をガス分
    散板上側の流動層に吹き戻すための2次分級を行い、2
    次分級されたクリンカを気密排出手段を介して流動層焼
    成炉へ導入して焼成し、ついで、冷却するセメントクリ
    ンカの焼成方法であって、 分級溝部上面に空気を1次分級空気の一部として吹き込
    んで、分級溝部におけるガス流速が分級粒子径に対応す
    る分級溝部流速U1になるように調整するとともに、2
    次分級空気量を原料投入量に見合った排出量に対応する
    クリンカ落下口流速U0になるように調整することを特
    徴とするセメントクリンカの焼成方法。
  5. 【請求項5】 クリンカ落下口に連なる排出シュートに
    吹き込む2次分級空気量を分級粒子径に対応する分級溝
    部流速U1になるように調整した後、2次分級空気の一
    部をバイパスさせて1次分級空気の一部として分級溝部
    上面に吹き込み、2次分級空気量を原料投入量に見合っ
    た排出量に対応するクリンカ落下口流速U0になるよう
    に調整する請求項4記載のセメントクリンカの焼成方
    法。
  6. 【請求項6】 1次分級において、ガス流速が、分級溝
    部上面に吹き込まれる空気とクリンカ落下口から吹き出
    す空気と分級溝部に設けられたノズルから吹き出す空気
    とを合計したガスの流速である請求項1〜5のいずれか
    に記載のセメントクリンカの焼成方法。
  7. 【請求項7】 ガス分散板上面を略水平とし、クリンカ
    の排出量が確保できるように、ガス分散板からクリンカ
    落下口に至る分級溝部をクリンカ落下口に向かって下方
    に傾斜させる請求項1〜6のいずれかに記載のセメント
    クリンカの焼成方法。
  8. 【請求項8】 分級溝部を15〜45度の角度でクリン
    カ落下口に向かって下方に傾斜させる請求項7記載のセ
    メントクリンカの焼成方法。
  9. 【請求項9】 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、分級溝部上面に吹き込む空気の流量
    を制御する請求項1〜8のいずれかに記載のセメントク
    リンカの焼成方法。
  10. 【請求項10】 分級溝部上面へのコーチングの発生が
    確実に防止できるように、分級溝部上面に沿って複数箇
    所から空気を吹き込む請求項1〜9のいずれかに記載の
    セメントクリンカの焼成方法。
  11. 【請求項11】 1次分級部において、分級溝部直上流
    速をガス分散板直上流速より大きくする請求項1〜10
    のいずれかに記載のセメントクリンカの焼成方法。
  12. 【請求項12】 クリンカの排出量が制御できるよう
    に、クリンカ落下口の開口面積を調整可能とする請求項
    1〜11のいずれかに記載のセメントクリンカの焼成方
    法。
  13. 【請求項13】 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ようにしたセメントクリ
    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、 略水平なガス分散板からクリンカ落下口に至る下方に傾
    斜した分級溝部の上側の空間を、分級溝部上面に設けら
    れた空気吹込管から吹き出す1次分級空気の一部とクリ
    ンカ落下口から吹き出す2次分級空気及び流動化兼冷却
    空気と分級溝部に設けられたノズルから吹き出す空気と
    を合計したガスの流速が分級粒子径に対応する分級溝部
    流速U1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
    分級空気吹込管を接続し、この2次分級空気と排出シュ
    ートの下方から吹き上げてくる流動化兼冷却空気とによ
    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、 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流動化兼冷却空気吹込管を
    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、 2次分級空気吹込管から吹き出す2次分級空気と流動化
    兼冷却空気吹込管から吹き出す流動化兼冷却空気とを合
    計したガスの流速が原料投入量に見合った排出量に対応
    するクリンカ落下口流速U0になるように、2次分級部
    及び3次分級部を形成し、 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。
  14. 【請求項14】 2次分級空気又は/及び流動化兼冷却
    空気の一部をバイパスさせて1次分級空気の一部として
    分級溝部上面に吹き込めるように、2次分級空気吹込管
    又は/及び流動化兼冷却空気吹込管を分岐させて分級溝
    部上面に設けられた空気吹込管に接続した請求項13記
    載のセメントクリンカの焼成装置。
  15. 【請求項15】 予熱されたセメント原料粉を流動層造
    粒炉で造粒し、造粒されたクリンカを流動層焼成炉で焼
    成した後、冷却器で冷却するようにしたセメントクリン
    カの焼成装置において、 流動層造粒炉のガス分散板上面の延長上にクリンカ落下
    口を設け、 略水平なガス分散板からクリンカ落下口に至る下方に傾
    斜した分級溝部の上側の空間を、分級溝部上面に設けら
    れた空気吹込管から吹き出す1次分級空気の一部とクリ
    ンカ落下口から吹き出す2次分級空気と分級溝部に設け
    られたノズルから吹き出す空気とを合計したガスの流速
    が分級粒子径に対応する分級溝部流速U1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
    分級空気吹込管を接続し、この2次分級空気吹込管から
    吹き出す2次分級空気のガス流速が原料投入量に見合っ
    た排出量に対応するクリンカ落下口流速U0になるよう
    に、2次分級空気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、 2次分級部
    に気密排出手段を介して流動層焼成炉を接続し、流動層
    焼成炉に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。
  16. 【請求項16】 2次分級空気の一部をバイパスさせて
    1次分級空気の一部として分級溝部上面に吹き込めるよ
    うに、2次分級空気吹込管を分岐させて分級溝部上面に
    設けられた空気吹込管に接続した請求項15記載のセメ
    ントクリンカの焼成装置。
  17. 【請求項17】 分級溝部をクリンカ落下口に向けて1
    5〜45度の角度で斜め下方向に傾斜させた請求項13
    〜16のいずれかに記載のセメントクリンカの焼成装
    置。
  18. 【請求項18】 分級溝部上面へのコーチングの発生が
    確実に防止できるように、分級溝部上面に沿って複数箇
    所に空気吹込管を設けた請求項13〜17のいずれかに
    記載のセメントクリンカの焼成装置。
  19. 【請求項19】 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13〜18
    のいずれかに記載のセメントクリンカの焼成装置。
  20. 【請求項20】 1次分級部において、分級溝部直上流
    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13〜19のいずれ
    かに記載のセメントクリンカの焼成装置。
  21. 【請求項21】 クリンカ落下口の近傍に大塊排出口を
    設けた請求項13〜20のいずれかに記載のセメントク
    リンカの焼成装置。
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