دستورالعمل کوره هوفمن برای ساخت آجر

مقدمه:

کوره هوفمن (که در چین با نام «کوره دایره‌ای» نیز شناخته می‌شود) توسط فردریش هوفمن آلمانی در سال ۱۸۵۸ اختراع شد. قبل از معرفی کوره هوفمن به چین، آجرهای رسی با استفاده از کوره‌های خاکی که فقط می‌توانستند به صورت متناوب کار کنند، پخته می‌شدند. این کوره‌ها که به شکل یورت یا نان بخارپز بودند، معمولاً «کوره‌های نان بخارپز» نامیده می‌شدند. یک گودال آتش در پایین کوره ساخته می‌شد. هنگام پخت آجر، آجرهای خشک شده در داخل انباشته می‌شدند و پس از پخت، آتش برای عایق‌بندی و خنک شدن خاموش می‌شد و سپس درب کوره را باز می‌کردند تا آجرهای آماده شده را بیرون بیاورند. پخت یک دسته آجر در یک کوره ۸ تا ۹ روز طول می‌کشید. به دلیل خروجی کم، چندین کوره نان بخارپز به صورت سری با دودکش‌های به هم پیوسته به هم متصل می‌شدند - پس از پخت یک کوره، دودکش کوره مجاور می‌توانست باز شود تا پخت شروع شود. این نوع کوره در چین «کوره اژدها» نامیده می‌شد. اگرچه کوره اژدها خروجی را افزایش داد، اما هنوز نمی‌توانست به تولید مداوم دست یابد و شرایط کاری سختی داشت. تا زمانی که کوره هافمن به چین معرفی نشد، مشکل پخت مداوم آجر رسی حل نشد و محیط کار برای پخت آجر نسبتاً بهبود یافت.

۱

کوره هوفمن به شکل مستطیل است و یک مجرای هوای اصلی و دمپرهایی در وسط آن قرار دارد. موقعیت آتش متحرک با کنترل دمپرها تنظیم می‌شود. قسمت داخلی از محفظه‌های کوره دایره‌ای متصل به هم تشکیل شده است و چندین درب کوره روی دیوار بیرونی برای بارگیری و تخلیه آسان آجرها باز می‌شود. دیوار بیرونی دو لایه است و بین آنها با مواد عایق پر شده است. هنگام آماده‌سازی برای پخت آجر، آجرهای خشک در راهروهای کوره چیده می‌شوند و گودال‌های احتراق ساخته می‌شوند. احتراق با مواد قابل اشتعال انجام می‌شود. پس از احتراق پایدار، دمپرها برای هدایت حرکت آتش به کار می‌افتند. آجرهای چیده شده در راهروهای کوره در دمای ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد به محصولات نهایی تبدیل می‌شوند. برای اطمینان از پخت مداوم با یک شعله، باید ۲ تا ۳ در برای منطقه انباشت آجر، ۳ تا ۴ در برای منطقه پیش گرمایش، ۳ تا ۴ در برای منطقه پخت با دمای بالا، ۲ تا ۳ در برای منطقه عایق بندی و ۲ تا ۳ در برای منطقه خنک کننده و تخلیه آجر وجود داشته باشد. بنابراین، یک کوره هافمن با یک شعله به حداقل ۱۸ در و کوره ای با دو شعله به ۳۶ در یا بیشتر نیاز دارد. برای بهبود محیط کار و جلوگیری از قرار گرفتن کارگران در معرض دمای بیش از حد بالا ناشی از آجرهای پرداخت شده، معمولاً چند در دیگر اضافه می شود، بنابراین یک کوره هافمن تک شعله اغلب با ۲۲ تا ۲۴ در ساخته می شود. هر در تقریباً ۷ متر طول دارد و طول کل آن حدود ۷۰ تا ۸۰ متر است. عرض داخلی خالص کوره می‌تواند ۳ متر، ۳.۳ متر، ۳.۶ متر یا ۳.۸ متر باشد (آجرهای استاندارد ۲۴۰ میلی‌متر یا ۲۵۰ میلی‌متر طول دارند)، بنابراین تغییرات در عرض کوره با افزایش طول یک آجر محاسبه می‌شود. عرض‌های داخلی مختلف منجر به تعداد متفاوتی از آجرهای چیده شده و در نتیجه خروجی‌های کمی متفاوت می‌شود. یک کوره هوفمن تک شعله می‌تواند سالانه تقریباً ۱۸ تا ۳۰ میلیون آجر استاندارد (۲۴۰x۱۱۵x۵۳ میلی‌متر) تولید کند.

۲

دوم. ساختار:

کوره هافمن بر اساس عملکردشان از اجزای زیر تشکیل شده است: فونداسیون کوره، دودکش کف کوره، سیستم کانال‌های هوا، سیستم احتراق، کنترل دمپر، بدنه کوره آب‌بندی شده، عایق کوره و دستگاه‌های مشاهده/نظارت. هر محفظه کوره هم یک واحد مستقل و هم بخشی از کل کوره است. با تغییر موقعیت آتش، نقش آنها در کوره تغییر می‌کند (منطقه پیش گرمایش، منطقه پخت، منطقه عایق، منطقه خنک کننده، منطقه تخلیه آجر، منطقه انباشت آجر). هر محفظه کوره دارای دودکش، کانال هوا، دمپر و دریچه‌های مشاهده (دریچه‌های تغذیه زغال سنگ) و درهای کوره در بالا است.

اصل کار:
پس از چیده شدن آجرها در محفظه کوره، باید موانع کاغذی برای آب‌بندی محفظه جداگانه چسبانده شوند. هنگامی که موقعیت آتش نیاز به حرکت دارد، دمپر آن محفظه باز می‌شود تا فشار منفی در داخل ایجاد شود که جبهه شعله را به داخل محفظه می‌کشد و مانع کاغذی را می‌سوزاند. در موارد خاص، می‌توان از قلاب آتش برای پاره کردن مانع کاغذی محفظه قبلی استفاده کرد. هر بار که موقعیت آتش به محفظه جدیدی منتقل می‌شود، محفظه‌های بعدی به ترتیب وارد مرحله بعدی می‌شوند. معمولاً وقتی یک دمپر تازه باز می‌شود، محفظه وارد مرحله پیش‌گرمایش و افزایش دما می‌شود؛ محفظه‌های ۲-۳ در آن طرف‌تر وارد مرحله پخت با دمای بالا می‌شوند؛ محفظه‌های ۳-۴ در آن طرف‌تر وارد مرحله عایق‌بندی و خنک‌سازی می‌شوند و غیره. هر محفظه به طور مداوم نقش خود را تغییر می‌دهد و یک تولید چرخه‌ای مداوم با جبهه شعله متحرک تشکیل می‌دهد. سرعت حرکت شعله تحت تأثیر فشار هوا، حجم هوا و ارزش حرارتی سوخت قرار می‌گیرد. علاوه بر این، با مواد اولیه آجر متفاوت است (۴-۶ متر در ساعت برای آجرهای شیل، ۳-۵ متر در ساعت برای آجرهای رسی). بنابراین، سرعت پخت و خروجی را می‌توان با کنترل فشار و حجم هوا از طریق دمپرها و تنظیم سوخت تنظیم کرد. رطوبت آجرها نیز مستقیماً بر سرعت حرکت شعله تأثیر می‌گذارد: کاهش ۱٪ در رطوبت می‌تواند سرعت را حدود ۱۰ دقیقه افزایش دهد. عملکرد آب‌بندی و عایق‌بندی کوره مستقیماً بر مصرف سوخت و خروجی آجر نهایی تأثیر می‌گذارد.

۳

طراحی کوره:
ابتدا، بر اساس نیاز خروجی، عرض داخلی خالص کوره را تعیین کنید. عرض‌های داخلی مختلف به حجم هوای متفاوتی نیاز دارند. بر اساس فشار و حجم هوای مورد نیاز، مشخصات و اندازه‌های ورودی‌های هوای کوره، دودکش‌ها، دمپرها، لوله‌های هوا و کانال‌های اصلی هوا را تعیین کنید و عرض کل کوره را محاسبه کنید. سپس، سوخت مورد نیاز برای پخت آجر را تعیین کنید - سوخت‌های مختلف به روش‌های احتراق متفاوتی نیاز دارند. برای گاز طبیعی، موقعیت مشعل‌ها باید از قبل رزرو شده باشد؛ برای نفت سنگین (که پس از گرم شدن استفاده می‌شود)، موقعیت نازل‌ها باید رزرو شده باشد. حتی برای زغال سنگ و چوب (خاک اره، پوسته برنج، پوسته بادام زمینی و سایر مواد قابل احتراق با ارزش حرارتی)، روش‌ها متفاوت هستند: زغال سنگ خرد می‌شود، بنابراین سوراخ‌های تغذیه زغال سنگ می‌توانند کوچکتر باشند. برای تغذیه آسان چوب، سوراخ‌ها باید بر این اساس بزرگتر باشند. پس از طراحی بر اساس داده‌های هر جزء کوره، نقشه‌های ساخت کوره را بسازید.

III. فرآیند ساخت و ساز:

بر اساس نقشه‌های طراحی، مکانی را انتخاب کنید. برای کاهش هزینه‌ها، مکانی را انتخاب کنید که مواد اولیه فراوان و حمل و نقل آسان برای آجرهای آماده داشته باشد. کل کارخانه آجر باید در اطراف کوره متمرکز باشد. پس از تعیین موقعیت کوره، عملیات فونداسیون را انجام دهید:
۱. بررسی زمین‌شناسی: عمق لایه آب زیرزمینی و ظرفیت باربری خاک (که باید ≥۱۵۰ کیلوپاسکال باشد) را مشخص کنید. برای پی‌های نرم، از روش‌های جایگزینی (پی سنگی، پی شمعی یا خاک آهکی متراکم با نسبت ۳:۷) استفاده کنید.
② پس از عملیات زیرسازی، ابتدا دودکش کوره را بسازید و اقدامات ضد آب و ضد رطوبت را انجام دهید: یک لایه ملات ضد آب به ضخامت 20 میلی‌متر روی آن بریزید، سپس عملیات ضد آب را انجام دهید.
③ فونداسیون کوره از یک دال بتنی مسلح با میلگردهای فولادی φ14 که در یک شبکه دو طرفه 200 میلی‌متری محصور شده‌اند، استفاده می‌کند. عرض مطابق با الزامات طراحی و ضخامت تقریباً 0.3-0.5 متر است.
④ درزهای انبساط: برای هر ۴-۵ محفظه، یک درز انبساط (به عرض ۳۰ میلی‌متر) قرار دهید که برای آب‌بندی ضد آب با کنف آسفالت‌شده پر شده باشد.
۴

ساختار بدنه کوره:
① آماده‌سازی مصالح: پس از تکمیل فونداسیون، محل را تراز کرده و مصالح را آماده کنید. مصالح کوره: دو انتهای کوره هوفمن به شکل نیم‌دایره هستند؛ در خم‌ها از آجرهای با شکل خاص (آجر ذوزنقه‌ای، آجرهای بادبزنی شکل) استفاده می‌شود. اگر بدنه داخلی کوره با آجر نسوز ساخته شده باشد، به خاک نسوز نیاز است، به خصوص برای آجرهای قوسی (T38، T39 که معمولاً "آجر تیغه‌ای" نامیده می‌شوند) که در ورودی‌های هوا و بالای قوس‌ها استفاده می‌شوند. قالب‌بندی بالای قوس را از قبل آماده کنید.
② چیدمان: روی فونداسیون عملیات حرارتی شده، ابتدا خط مرکزی کوره را علامت بزنید، سپس لبه‌های دیوار کوره و موقعیت درب کوره را بر اساس موقعیت دودکش زیرزمینی و ورودی هوا تعیین و علامت بزنید. شش خط مستقیم برای بدنه کوره و خطوط قوس برای خم‌های انتهایی بر اساس عرض داخلی خالص علامت بزنید.
③ بنایی: ابتدا دودکش‌ها و ورودی‌های هوا را بسازید، سپس آجرهای پایینی را بچینید (برای اطمینان از آب‌بندی و جلوگیری از نشت هوا، به سنگ‌تراشی با بندکشی پلکانی با ملات کامل و بدون بندکشی پیوسته نیاز است). ترتیب کار عبارت است از: ساخت دیوارهای صاف در امتداد خطوط فونداسیون مشخص شده، به سمت خمیدگی‌ها، که با آجرهای ذوزنقه‌ای (خطای مجاز ≤3 میلی‌متر) ساخته شده‌اند. طبق الزامات طراحی، دیوارهای نگهدارنده اتصال بین دیوارهای داخلی و خارجی کوره را بسازید و با مواد عایق پر کنید. هنگامی که دیوارهای صاف تا ارتفاع مشخصی ساخته شدند، آجرهای زاویه‌دار قوسی (60 تا 75 درجه) را برای شروع ساخت بالای قوس قرار دهید. قالب قوسی (انحراف مجاز قوس ≤3 میلی‌متر) را قرار دهید و بالای قوس را به صورت متقارن از دو طرف به مرکز بسازید. از آجرهای قوسی (T38، T39) برای بالای قوس استفاده کنید. اگر از آجرهای معمولی استفاده می‌شود، از نزدیک بودن قالب با قالب اطمینان حاصل کنید. هنگام ساخت ۳ تا ۶ آجر آخر هر حلقه، از آجرهای قفل شونده گوه‌ای شکل (با اختلاف ضخامت ۱۰ تا ۱۵ میلی‌متر) استفاده کنید و آنها را با چکش لاستیکی محکم کنید. دریچه‌های مشاهده و دریچه‌های تغذیه زغال سنگ را طبق الزامات طراحی روی بالای قوس قرار دهید.

چهارم. کنترل کیفیت:

الف. میزان عمودی بودن: با تراز لیزری یا شاقول بررسی کنید؛ انحراف مجاز ≤5 میلی‌متر بر متر.
ب. صافی: با یک خط‌کش ۲ متری بررسی کنید؛ ناهمواری مجاز ≤۳ میلی‌متر.
ج. آب‌بندی: پس از تکمیل سنگ‌تراشی کوره، آزمایش فشار منفی (-50Pa) انجام دهید؛ میزان نشتی ≤0.5m³/h·m² باشد.

زمان ارسال: 5 آگوست 2025