El horno Hoffman (conocido como horno de rueda en China) es un tipo de horno inventado por el ingeniero alemán Gustav Hoffman en 1856 para la cocción continua de ladrillos y tejas. La estructura principal consiste en un túnel circular cerrado, generalmente construido con ladrillos cocidos. Para facilitar la producción, se instalan múltiples puertas de horno uniformemente espaciadas en las paredes del horno. Un solo ciclo de cocción (una cabeza de fuego) requiere 18 puertas. Para mejorar las condiciones de trabajo y permitir que los ladrillos terminados se enfríen más tiempo, se construyeron hornos con 22 o 24 puertas, y también hornos de dos fuegos con 36 puertas. Al controlar las compuertas de aire, se puede guiar el movimiento de la cabeza de fuego, lo que permite una producción continua. Como tipo de horno de ingeniería térmica, el horno Hoffman también se divide en zonas de precalentamiento, cocción y enfriamiento. Sin embargo, a diferencia de los hornos de túnel, donde los ladrillos en bruto se colocan en vagonetas móviles, el horno Hoffman funciona según el principio de "el ladrillo en bruto se mueve, el fuego se queda quieto". Las tres zonas de trabajo (precalentamiento, cocción y enfriamiento) permanecen fijas, mientras que los ladrillos en bruto se mueven por ellas para completar el proceso de cocción. El horno Hoffman funciona de forma diferente: los ladrillos en bruto se apilan dentro del horno y permanecen fijos, mientras que el cabezal de combustión se mueve mediante compuertas de aire, siguiendo el principio de "el fuego se mueve, los ladrillos en bruto se quedan quietos". Por lo tanto, las zonas de precalentamiento, cocción y enfriamiento del horno Hoffman cambian de posición continuamente a medida que se mueve el cabezal de combustión. El área delante de la llama se utiliza para el precalentamiento, la llama en sí misma se utiliza para la cocción y el área detrás de ella se utiliza para el enfriamiento. El principio de funcionamiento consiste en ajustar la compuerta de aire para guiar la llama y cocer secuencialmente los ladrillos apilados dentro del horno.
I. Procedimientos operativos:
Preparación previa al encendido: materiales de ignición como leña y carbón. Si se utilizan ladrillos de combustión interna, se requieren aproximadamente 1100–1600 kcal/kg de calor para quemar un kilogramo de materia prima a 800–950 °C. Los ladrillos de ignición pueden ser ligeramente más altos, con un contenido de humedad ≤6 %. Los ladrillos calificados deben apilarse en tres o cuatro puertas del horno. El apilamiento de ladrillos sigue el principio de "más apretado en la parte superior y más suelto en la inferior, más apretado a los lados y más suelto en el medio". Deje un canal de fuego de 15-20 cm entre las pilas de ladrillos. Las operaciones de ignición se realizan mejor en secciones rectas, por lo que la estufa de ignición debe construirse después de la curva, en la segunda o tercera puerta del horno. La estufa de ignición tiene una cámara de horno y un puerto de eliminación de cenizas. Los orificios de alimentación de carbón y las paredes a prueba de viento en los canales de fuego deben sellarse para evitar la entrada de aire frío.
Encendido y calentamiento: Antes del encendido, inspeccione el cuerpo del horno y las compuertas de aire para detectar fugas. Encienda el ventilador y ajústelo para crear una ligera depresión en la estufa de encendido. Encienda la leña y el carbón en la cámara de combustión para controlar la velocidad de calentamiento. Use un fuego pequeño para hornear durante 24 a 48 horas, secando los ladrillos en bruto mientras se elimina la humedad del horno. Luego, aumente ligeramente el flujo de aire para acelerar la velocidad de calentamiento. Los diferentes tipos de carbón tienen diferentes puntos de ignición: lignito a 300-400 °C, carbón bituminoso a 400-550 °C y antracita a 550-700 °C. Cuando la temperatura supera los 400 °C, el carbón dentro de los ladrillos comienza a arder, y cada ladrillo se convierte en una fuente de calor, como una bola de carbón. Una vez que los ladrillos comienzan a arder, se puede aumentar aún más el flujo de aire para alcanzar la temperatura normal de cocción. Cuando la temperatura del horno alcanza los 600°C, se puede ajustar la compuerta de aire para redirigir la llama a la siguiente cámara, completando así el proceso de encendido.
Funcionamiento del horno: El horno Hoffman se utiliza para cocer ladrillos de arcilla, con una velocidad de cocción de 4 a 6 cámaras al día. Dado que el cabezal de cocción está en constante movimiento, la función de cada cámara del horno también cambia continuamente. Frente al cabezal de cocción, la función es la zona de precalentamiento, con temperaturas inferiores a 600 °C, la compuerta de aire normalmente abierta al 60-70 % y una presión negativa de entre -20 y 50 Pa. Al eliminar la humedad, se deben tomar precauciones estrictas para evitar el agrietamiento de los ladrillos en bruto. La zona de temperatura entre 600 °C y 1050 °C es la zona de cocción, donde los ladrillos en bruto experimentan una transformación. A altas temperaturas, la arcilla sufre cambios físicos y químicos, transformándose en ladrillos terminados con propiedades cerámicas. Si no se alcanza la temperatura de cocción debido a la insuficiencia de combustible, se debe añadir combustible en tandas (polvo de carbón ≤2 kg por orificio cada vez), asegurando un suministro adecuado de oxígeno (≥5 %) para la combustión, con la presión del horno mantenida a una ligera presión negativa (-5 a -10 Pa). Mantenga una temperatura alta constante durante 4-6 horas para cocer completamente los ladrillos en bruto. Después de pasar por la zona de cocción, los ladrillos en bruto se transforman en ladrillos terminados. A continuación, se cierran los orificios de alimentación de carbón y los ladrillos entran en la zona de aislamiento y enfriamiento. La velocidad de enfriamiento no debe superar los 50 °C/h para evitar el agrietamiento debido al enfriamiento rápido. Cuando la temperatura desciende por debajo de los 200 °C, se puede abrir la puerta del horno en las inmediaciones y, después de la ventilación y el enfriamiento, se retiran los ladrillos terminados del horno, completando así el proceso de cocción.
II. Notas importantes
Apilamiento de ladrillos: “Tres partes de cocción, siete partes de apilamiento”. En el proceso de cocción, el apilamiento de ladrillos es crucial. Es importante lograr una densidad razonable, buscando el equilibrio óptimo entre la cantidad de ladrillos y los espacios entre ellos. Según las normas nacionales chinas, la densidad óptima de apilamiento de ladrillos es de 260 piezas por metro cúbico. El apilamiento de ladrillos debe cumplir con los principios de “denso arriba, escaso abajo”, “denso a los lados, escaso en el centro” y “dejar espacio para la circulación del aire”, evitando un desequilibrio donde la parte superior sea pesada y la inferior ligera. El conducto de aire horizontal debe estar alineado con la salida de aire, con un ancho de 15-20 cm. La desviación vertical de la pila de ladrillos no debe superar el 2%, y se deben tomar medidas estrictas para evitar que la pila se derrumbe.
Control de Temperatura: La zona de precalentamiento debe calentarse lentamente; se prohíbe estrictamente el aumento brusco de temperatura (puede provocar la pérdida de humedad y agrietar los ladrillos). Durante la fase metamórfica del cuarzo, la temperatura debe mantenerse estable. Si la temperatura desciende por debajo de la requerida y es necesario añadir carbón externamente, se prohíbe la adición de carbón concentrado (para evitar una sobrecombustión localizada). El carbón debe añadirse en pequeñas cantidades varias veces a través de un solo orificio, con una adición de 2 kg por lote, y con un intervalo de al menos 15 minutos entre cada lote.
Seguridad: El horno Hoffman es un espacio relativamente cerrado. Cuando la concentración de monóxido de carbono supere las 24 ppm, el personal debe evacuar y se debe mejorar la ventilación. Tras la sinterización, los ladrillos terminados deben retirarse manualmente. Tras abrir la puerta del horno, mida el contenido de oxígeno (contenido de oxígeno > 18 %) antes de comenzar a trabajar.
III. Fallos comunes y solución de problemas
Problemas comunes en la producción de hornos Hoffman: acumulación de humedad en la zona de precalentamiento y colapso de las pilas de ladrillos húmedos, principalmente debido al alto contenido de humedad en los ladrillos húmedos y al drenaje deficiente de la humedad. Método de drenaje de humedad: utilice ladrillos secos en bruto (con un contenido de humedad residual inferior al 6 %) y ajuste la compuerta de aire para aumentar el flujo de aire, elevando la temperatura a aproximadamente 120 °C. Velocidad de cocción lenta: Comúnmente conocida como "el fuego no prende", esto se debe principalmente a la combustión deficiente en oxígeno. Soluciones para el flujo de aire insuficiente: Aumente la apertura de la compuerta, aumente la velocidad del ventilador, repare las grietas en el cuerpo del horno y limpie los residuos acumulados en el conducto de humos. En resumen, asegúrese de que haya suficiente oxígeno en la cámara de combustión para lograr una combustión rica en oxígeno y un rápido aumento de la temperatura. Decoloración del cuerpo del ladrillo (amarillento) debido a una temperatura de sinterización insuficiente: Solución: Aumente adecuadamente la cantidad de combustible y eleve la temperatura de cocción. Los ladrillos con núcleo negro pueden formarse por varias razones: exceso de aditivos de combustión interna, deficiencia de oxígeno en el horno que crea una atmósfera reductora (O₂ < 3 %), o ladrillos que no se cuecen completamente. Soluciones: Reducir el contenido interno de combustible, aumentar la ventilación para una combustión de oxígeno suficiente y prolongar adecuadamente el tiempo de cocción a alta temperatura constante para asegurar la cocción completa de los ladrillos. La deformación de los ladrillos (sobrecocción) se debe principalmente a altas temperaturas localizadas. Las soluciones incluyen abrir la compuerta de aire frontal para mover la llama hacia adelante y abrir la tapa trasera del horno para introducir aire frío en el horno y reducir la temperatura.
El horno Hoffman lleva 169 años en uso desde su invención y ha experimentado numerosas mejoras e innovaciones. Una de ellas es la incorporación de un conducto de aire en el fondo del horno para introducir aire caliente seco (100 °C–300 °C) en la cámara de secado durante el proceso de horno de rueda de monococción. Otra innovación es el uso de ladrillos de cocción interna, inventados por los chinos. Tras la trituración del carbón, se añade a las materias primas según el valor calorífico requerido (se necesitan aproximadamente 1240 kcal/kg de materia prima para aumentar la temperatura en 1 °C, lo que equivale a 0,3 kcal). La máquina de alimentación de la fábrica de ladrillos "Wanda" puede mezclar el carbón y las materias primas en las proporciones correctas. La mezcladora mezcla a fondo el polvo de carbón con las materias primas, garantizando que la desviación del valor calorífico se controle con una precisión de ±200 kJ/kg. Además, se han instalado sistemas de control de temperatura y PLC para ajustar automáticamente el caudal de la compuerta de aire y la velocidad de alimentación del carbón. Esto mejora el nivel de automatización, garantizando así los tres principios de estabilidad del funcionamiento del horno Hoffman: presión de aire estable, temperatura estable y movimiento de llama estable. El funcionamiento normal requiere ajustes flexibles según las condiciones internas del horno, y una operación cuidadosa puede producir ladrillos terminados de calidad.
Hora de publicación: 21 de junio de 2025