Hoffmani ahi (Hiinas tuntud kui ratasahi) on ahjutüüp, mille leiutas saksa insener Gustav Hoffman 1856. aastal telliste ja plaatide pidevaks põletamiseks. Põhikonstruktsioon koosneb suletud ringikujulisest tunnelist, mis on tavaliselt ehitatud põletatud tellistest. Tootmise hõlbustamiseks on ahju seintele paigaldatud mitu ühtlaselt paigutatud ahjuust. Üks põletustsükkel (üks tulepea) nõuab 18 ust. Töötingimuste parandamiseks ja valmis telliste jahtumiseks rohkem aega andmiseks ehitati 22 või 24 uksega ahjud ning ka 36 uksega kahe tulega ahjud. Õhuklappide juhtimise abil saab tulepead liigutada, mis võimaldab pidevat tootmist. Soojustehnika ahju tüübina on Hoffmani ahi jagatud ka eelsoojendus-, põletus- ja jahutustsoonideks. Erinevalt tunnelahjudest, kus telliskivitoorikud asetatakse liikuvatele ahjuvagunitele, töötab Hoffmani ahi põhimõttel "toorik liigub, tuli seisab". Kolm töötsooni – eelsoojendus, põletus ja jahutus – jäävad paigale, samal ajal kui telliskivitoorikud liiguvad läbi kolme tsooni, et põletusprotsess lõpule viia. Hoffmani ahi töötab erinevalt: telliskivitoorikud on ahju sees virnastatud ja jäävad paigale, samal ajal kui tulepead juhitakse õhuklappide abil liikumiseks, järgides põhimõtet „tuli liigub, toorikud jäävad paigale“. Seetõttu muudavad Hoffmani ahju eelsoojendus-, põletus- ja jahutustsoonid tulepea liikumise ajal pidevalt asukohta. Leegi ees olev ala on eelsoojenduseks, leek ise on süütamiseks ja leegi taga olev ala on jahutamiseks. Tööpõhimõte hõlmab õhuklappi reguleerimist, et juhtida leeki ahjus virnastatud telliste järjestikku põletamiseks.
I. Tööprotseduurid:
Süüteeelne ettevalmistus: süütematerjalid, näiteks küttepuud ja kivisüsi. Sisepõlemistelliste kasutamisel on ühe kilogrammi tooraine põletamiseks temperatuurini 800–950 °C vaja ligikaudu 1100–1600 kcal/kg soojust. Süütetellised võivad olla veidi kõrgemad, niiskusesisaldusega ≤6%. Kvalifitseeritud tellised tuleks laduda kolme või nelja ahjuukse vahele. Telliskivide ladumine järgib põhimõtet „tihedam ülevalt ja lõdvem alt, tihedam külgedelt ja lõdvem keskelt“. Tellistevirnade vahele tuleb jätta 15–20 cm laiune tulekanal. Süütetoiminguid on kõige parem teha sirgetel lõikudel, seega tuleks süüteahi ehitada pärast painutust, teise või kolmanda ahjuukse juurde. Süüteahjul on koldekamber ja tuha eemaldamise ava. Tulekanalite söe etteandeavad ja tuulekindlad seinad tuleb sulgeda, et vältida külma õhu sisenemist.
Süütamine ja kuumutamine: Enne süütamist kontrollige ahju korpust ja õhusiibreid lekete suhtes. Lülitage ventilaator sisse ja reguleerige seda nii, et tekiks süütekoldes kerge negatiivne rõhk. Süüdake koldes olevad puud ja süsi, et kontrollida kuumutamiskiirust. Kasutage väikest tuld, et küpsetada tellistoorikuid 24–48 tundi, kuivatades samal ajal ahjust niiskust. Seejärel suurendage õhuvoolu veidi, et kiirendada kuumutamiskiirust. Erinevat tüüpi söel on erinevad süttimispunktid: pruunsüsi 300–400 °C, bituumensöel 400–550 °C ja antratsiit 550–700 °C. Kui temperatuur tõuseb üle 400 °C, hakkab telliste sees olev süsi põlema ja igast tellisest saab soojusallikas nagu söepall. Kui tellised hakkavad põlema, saab õhuvoolu veelgi suurendada, et saavutada normaalne põlemistemperatuur. Kui ahju temperatuur jõuab 600 °C-ni, saab õhusiibrit reguleerida, et suunata leek järgmisse kambrisse, lõpetades süüteprotsessi.
Ahju töö: Hoffmani ahju kasutatakse savitelliste põletamiseks, põletamiskiirusega 4–6 ahjukambrit päevas. Kuna koldepea liigub pidevalt, muutub ka iga ahjukambri funktsioon pidevalt. Koldepea ees on eelsoojendustsoon, kus temperatuur on alla 600 °C, õhusiiber on tavaliselt avatud 60–70% juures ja negatiivne rõhk on vahemikus -20 kuni 50 Pa. Niiskuse eemaldamisel tuleb tellistooriku pragunemise vältimiseks võtta rangeid ettevaatusabinõusid. Temperatuuritsoon 600 °C ja 1050 °C vahel on põletamistsoon, kus tellistoorikud muutuvad. Kõrge temperatuuri all toimuvad savis füüsikalised ja keemilised muutused, muutudes keraamiliste omadustega valmistellisteks. Kui põletustemperatuuri ei saavutata ebapiisava kütuse tõttu, tuleb kütust lisada partiidena (söepulber ≤2 kg augu kohta iga kord), tagades põlemiseks piisava hapnikuvarustuse (≥5%), hoides ahju rõhku kergelt negatiivsel rõhul (-5 kuni -10 Pa). Telliskivitoorikute täielikuks põletamiseks hoidke 4–6 tundi konstantset kõrget temperatuuri. Pärast põletustsooni läbimist muudetakse telliskivitoorikud valmis tellisteks. Seejärel suletakse söe etteandeavad ja tellised sisenevad isolatsiooni- ja jahutustsooni. Jahutuskiirus ei tohi ületada 50 °C/h, et vältida kiire jahtumise tõttu tekkivat pragunemist. Kui temperatuur langeb alla 200 °C, saab ahjuukse lähedal avada ning pärast ventileerimist ja jahutamist eemaldatakse valmis tellised ahjust, viies põletusprotsessi lõpule.
II. Olulised märkused
Telliskivide ladumine: „Kolm osa põletamist, seitse osa ladumist.“ Põletamisprotsessis on telliskivide ladumine ülioluline. Oluline on saavutada „mõistlik tihedus“, leida optimaalne tasakaal telliste arvu ja nendevaheliste vahede vahel. Hiina riiklike standardite kohaselt on telliste optimaalne ladumistihedus 260 tükki kuupmeetri kohta. Telliste ladumine peab järgima põhimõtteid „tihe pealt, hõre alt“, „tihe külgedelt, hõre keskelt“ ja „jäta ruumi õhuvooluks“, vältides samal ajal tasakaalustamatust, kus ülemine osa on raske ja alumine kerge. Horisontaalne õhukanal peaks olema joondatud väljalaskeavaga, laiusega 15–20 cm. Telliskivide virna vertikaalne hälve ei tohi ületada 2% ja virna kokkuvarisemise vältimiseks tuleb võtta ranged meetmed.
Temperatuuri kontroll: Eelsoojendustsooni tuleks kuumutada aeglaselt; kiire temperatuuri tõus on rangelt keelatud (kiire temperatuuri tõus võib põhjustada niiskuse väljapääsu ja tellistooriku pragunemist). Kvartsi metamorfse faasi ajal tuleb temperatuuri hoida stabiilsena. Kui temperatuur langeb alla nõutava temperatuuri ja kivisütt on vaja lisada väljastpoolt, on kontsentreeritud kivisöe lisamine keelatud (et vältida lokaalset ülepõlemist). Kivisütt tuleks lisada väikestes kogustes mitu korda läbi ühe augu, iga lisamise kogus on 2 kg partii kohta ja iga partii lisamise vahel on vähemalt 15 minutit.
Ohutus: Hoffmani ahi on suhteliselt suletud ruum. Kui süsinikmonooksiidi kontsentratsioon ületab 24 PPM, tuleb personal evakueerida ja ventilatsiooni tuleb parandada. Pärast paagutamist tuleb valmis tellised käsitsi eemaldada. Pärast ahjuukse avamist tuleb enne tööle sisenemist mõõta hapnikusisaldust (hapnikusisaldus > 18%).
III. Levinumad rikked ja tõrkeotsing
Hoffmani ahju tootmisel esinevad levinud probleemid: niiskuse kogunemine eelsoojendustsooni ja märgade telliskivivirnade kokkuvarisemine, mis on peamiselt tingitud märgade telliste kõrgest niiskusesisaldusest ja halvast niiskuse äravoolust. Niiskuse äravoolu meetod: kasutage kuivi tellistoorikuid (jääkniiskusesisaldusega alla 6%) ja reguleerige õhusiibrit õhuvoolu suurendamiseks, tõstes temperatuuri umbes 120 °C-ni. Aeglane põlemiskiirus: seda nimetatakse tavaliselt "tuli ei sütti", mis on peamiselt tingitud hapnikuvaegusest põlemisest. Ebapiisava õhuvoolu lahendused: suurendage siibri ava, tõstke ventilaatori kiirust, parandage ahju korpuse vahed ja puhastage korstnast kogunenud praht. Kokkuvõttes veenduge, et põlemiskambrisse tarnitakse piisavalt hapnikku, et saavutada hapnikurikas põlemine ja kiire temperatuuri tõus. Telliskeha värvimuutus (kollaseks muutumine) ebapiisava paagutamistemperatuuri tõttu: lahendus: suurendage kütuse kogust ja tõstke põlemistemperatuuri. Musta südamega tellised võivad tekkida mitmel põhjusel: liigsed sisepõlemislisandid, hapnikuvaegus ahjus, mis loob redutseeriva atmosfääri (O₂ < 3%), või tellised, mis ei ole täielikult põletatud. Lahendused: vähendage sisemise kütusesisalduse hulka, suurendage ventilatsiooni piisava hapniku põlemise tagamiseks ja pikendage kõrgel temperatuuril püsiva temperatuuri kestust, et tagada telliste täielik põlemine. Telliskivi deformatsiooni (ülepõlemise) põhjustavad peamiselt lokaalsed kõrged temperatuurid. Lahenduste hulka kuuluvad eesmise õhusiibri avamine leegi edasiliikumiseks ja tagumise tulekatte avamine, et juhtida ahju jahedat õhku temperatuuri alandamiseks.
Hoffmani ahi on oma leiutamisest saadik olnud kasutusel 169 aastat ning on läbinud arvukalt täiustusi ja uuendusi. Üks selline uuendus on ahju põhja õhukanali lisamine, et juhtida ühepõletuslise ratasahju protsessi ajal kuiva kuuma õhku (100 °C–300 °C) kuivatuskambrisse. Teine uuendus on hiinlaste leiutatud sisemiselt põletatud telliste kasutamine. Pärast söe purustamist lisatakse see toorainele vastavalt vajalikule kütteväärtusele (temperatuuri tõstmiseks 1 °C võrra on vaja umbes 1240 kcal/kg tooraine kohta, mis vastab 0,3 kcal-le). Telliskivivabriku „Wanda” etteandemasin suudab söe ja toorainet õiges vahekorras segada. Segisti segab söepulbri põhjalikult toorainega, tagades, et kütteväärtuse hälve kontrollitakse ±200 kJ/kg piires. Lisaks on paigaldatud temperatuuri reguleerimise ja PLC-süsteemid, mis reguleerivad automaatselt õhu siibri voolukiirust ja söe etteandekiirust. See suurendab automatiseerituse taset, tagades paremini Hoffmani ahju töö kolme stabiilsuspõhimõtte: „stabiilne õhurõhk, stabiilne temperatuur ja stabiilne leegi liikumine“. Normaalne töö nõuab paindlikke kohandusi, mis põhinevad ahju sisetingimustel, ja hoolikas töö võimaldab toota kvalifitseeritud valmistelliseid.
Postituse aeg: 21. juuni 2025