تعليمات استخدام فرن هوفمان لصناعة الطوب

اخترع الألماني فريدريش هوفمان فرن هوفمان (المعروف أيضًا باسم "الفرن الدائري" في الصين) في عام 1858. قبل إدخال فرن هوفمان إلى الصين، كان يتم حرق الطوب الطيني باستخدام أفران ترابية لا يمكنها العمل إلا بشكل متقطع. كانت هذه الأفران، التي تشبه اليورت أو الكعك المطهو على البخار، تسمى عادةً "أفران الكعك المطهو على البخار". تم بناء حفرة نار في أسفل الفرن؛ عند حرق الطوب، تم تكديس الطوب المجفف بالداخل، وبعد الحرق، تم إيقاف النار للعزل والتبريد قبل فتح باب الفرن لإخراج الطوب النهائي. استغرق الأمر من 8 إلى 9 أيام لإطلاق دفعة واحدة من الطوب في فرن واحد. نظرًا لانخفاض الإنتاج، تم توصيل العديد من أفران الكعك المطهو على البخار على التوالي باستخدام مداخن مترابطة - بعد إطلاق فرن واحد، يمكن فتح مدخنة الفرن المجاور لبدء إطلاق النار. كان يُطلق على هذا النوع من الأفران في الصين اسم "فرن التنين". ورغم زيادة إنتاجه، إلا أنه لم يتمكن من تحقيق إنتاج مستمر، وكانت ظروف العمل قاسية. لم تُحل مشكلة حرق الطوب الطيني المستمر إلا بعد إدخال فرن هوفمان إلى الصين، وتحسنت بيئة العمل فيه نسبيًا.

فرن هوفمان مستطيل الشكل، مزود بقناة هواء رئيسية ومخمدات في المنتصف؛ ويتم ضبط موضع النار المتحركة عن طريق التحكم في المخمدات. يتكون الجزء الداخلي من حجرات دائرية متصلة، وتُفتح أبواب الفرن المتعددة على الجدار الخارجي لسهولة تحميل وتفريغ الطوب. الجدار الخارجي مزدوج الطبقات، مع مادة عازلة بينهما. عند التحضير لإشعال الطوب، يُرص الطوب المجفف في ممرات الفرن، وتُبنى حُفر الإشعال. يتم الإشعال باستخدام مواد قابلة للاشتعال؛ وبعد اشتعال مستقر، تُشغل المخمدات لتوجيه حركة النار. يُحرق الطوب المكدس في ممرات الفرن ليتحول إلى منتجات نهائية عند درجة حرارة تتراوح بين 800 و1000 درجة مئوية. لضمان استمرارية الاشتعال بواجهة لهب واحدة، يلزم وجود بابين أو ثلاثة أبواب لمنطقة تكديس الطوب، وثلاثة أو أربعة أبواب لمنطقة التسخين المسبق، وثلاثة أو أربعة أبواب لمنطقة الاشتعال عالية الحرارة، وثلاثة أو ثلاثة أبواب لمنطقة العزل، وثلاثة أو ثلاثة أبواب لمنطقة التبريد وتفريغ الطوب. لذلك، يتطلب فرن هوفمان ذو واجهة لهب واحدة 18 بابًا على الأقل، بينما يتطلب فرن ذو واجهتي لهب 36 بابًا أو أكثر. لتحسين بيئة العمل وتجنب تعرض العمال لدرجات حرارة عالية جدًا من الطوب النهائي، عادةً ما تُضاف بضعة أبواب إضافية، لذلك غالبًا ما يُبنى فرن هوفمان ذو واجهة لهب واحدة بـ 22-24 بابًا. يبلغ طول كل باب حوالي 7 أمتار، ويبلغ الطول الإجمالي حوالي 70-80 مترًا. يمكن أن يكون العرض الداخلي الصافي للفرن 3 أمتار، أو 3.3 أمتار، أو 3.6 أمتار، أو 3.8 أمتار (يبلغ طول الطوب القياسي 240 مم أو 250 مم)، لذا تُحسب التغيرات في عرض الفرن بزيادة طول الطوبة الواحدة. يؤدي اختلاف العرض الداخلي إلى اختلاف أعداد الطوب المكدس، وبالتالي اختلاف طفيف في المخرجات. يمكن لفرن هوفمان أحادي اللهب إنتاج ما يقارب 18-30 مليون طوبة قياسية (240 × 115 × 53 مم) سنويًا.

يتكون فرن هوفمان من المكونات التالية، حسب وظائفها: قاعدة الفرن، مدخنة قاع الفرن، نظام قنوات الهواء، نظام الاحتراق، نظام التحكم بالمخمدات، هيكل الفرن المحكم، عزل الفرن، وأجهزة المراقبة. كل غرفة فرن هي وحدة مستقلة وجزء من الفرن بأكمله. مع تغير موضع النار، تتغير أدوارها في الفرن (منطقة التسخين المسبق، منطقة التلبيد، منطقة العزل، منطقة التبريد، منطقة تفريغ الطوب، منطقة تكديس الطوب). تحتوي كل غرفة فرن على مدخنة خاصة بها، قناة هواء، مخمد، ومنافذ مراقبة (منافذ تغذية الفحم) وأبواب فرن علوية.

مبدأ العمل:
بعد تكديس الطوب في غرفة الفرن، يجب لصق حواجز ورقية لإغلاق كل غرفة على حدة. عند الحاجة إلى تحريك موضع اللهب، يُفتح مخمد اللهب في تلك الغرفة لتوليد ضغط سلبي داخلها، مما يجذب واجهة اللهب إلى الغرفة ويحرق حاجز الورق. في حالات خاصة، يمكن استخدام خطاف نار لتمزيق حاجز الورق من الغرفة السابقة. في كل مرة ينتقل فيها موضع اللهب إلى غرفة جديدة، تدخل الغرف اللاحقة المرحلة التالية بالتسلسل. عادةً، بمجرد فتح المخمد، تدخل الغرفة مرحلة التسخين المسبق ورفع درجة الحرارة؛ وتدخل الغرف التي تبعد بابين أو ثلاثة أبواب مرحلة الحرق عالي الحرارة؛ وتدخل الغرف التي تبعد ثلاثة أو أربعة أبواب مرحلة العزل والتبريد، وهكذا. تتغير وظيفة كل غرفة باستمرار، مما يُشكل إنتاجًا دوريًا مستمرًا مع واجهة لهب متحركة. تتأثر سرعة انتقال اللهب بضغط الهواء وحجمه والقيمة الحرارية للوقود. بالإضافة إلى ذلك، تختلف السرعة باختلاف مواد الطوب الخام (4-6 أمتار في الساعة للطوب الصخري، و3-5 أمتار في الساعة للطوب الطيني). لذلك، يمكن تعديل سرعة الاشتعال وإنتاجيته من خلال التحكم في ضغط الهواء وحجمه عبر المخمدات وضبط إمداد الوقود. كما يؤثر محتوى الرطوبة في الطوب بشكل مباشر على سرعة انتقال اللهب: فانخفاض نسبة الرطوبة بنسبة 1% يمكن أن يزيد السرعة بحوالي 10 دقائق. ويؤثر أداء العزل والختم في الفرن بشكل مباشر على استهلاك الوقود وإنتاجية الطوب النهائي.

تصميم الفرن:
أولاً، بناءً على متطلبات الإنتاج، حدد العرض الداخلي الصافي للفرن. تتطلب العروض الداخلية المختلفة أحجام هواء مختلفة. بناءً على ضغط الهواء والحجم المطلوبين، حدد مواصفات وأحجام مداخل هواء الفرن والمداخن والمخمدات وأنابيب الهواء وقنوات الهواء الرئيسية، واحسب العرض الإجمالي للفرن. بعد ذلك، حدد الوقود المستخدم في إشعال الطوب - تتطلب أنواع الوقود المختلفة طرق احتراق مختلفة. بالنسبة للغاز الطبيعي، يجب حجز مواضع الشعلات مسبقًا؛ بالنسبة للزيت الثقيل (المستخدم بعد التسخين)، يجب حجز مواضع الفوهات. حتى بالنسبة للفحم والخشب (نشارة الخشب وقشور الأرز وقشور الفول السوداني والمواد القابلة للاحتراق الأخرى ذات القيمة الحرارية)، تختلف الطرق: يتم سحق الفحم، لذلك يمكن أن تكون فتحات تغذية الفحم أصغر؛ لتسهيل تغذية الخشب، يجب أن تكون الفتحات أكبر وفقًا لذلك. بعد التصميم بناءً على بيانات كل مكون من مكونات الفرن، قم بإنشاء رسومات بناء الفرن.

ثالثًا: عملية البناء: