Hoffman-uuni (Kiinassa pyöräuunina tunnettu) on saksalaisen insinöörin Gustav Hoffmanin vuonna 1856 keksimä uunityyppi tiilien ja laattojen jatkuvaan polttoon. Päärakenne koostuu suljetusta pyöreästä tunnelista, joka on tyypillisesti rakennettu poltetuista tiilistä. Tuotannon helpottamiseksi uunin seiniin asennetaan useita tasaisin välein olevia uuninluukkuja. Yksi polttosykli (yksi tulipesä) vaatii 18 luukkua. Työolosuhteiden parantamiseksi ja valmiiden tiilien jäähtymisajan parantamiseksi rakennettiin 22- tai 24-luukkuisia uuneja ja myös 36-luukkuisia kaksipolttoisia uuneja. Ilmapeltejä ohjaamalla tulipesää voidaan ohjata liikkumaan, mikä mahdollistaa jatkuvan tuotannon. Lämpöteknisenä uunina Hoffman-uuni on jaettu myös esilämmitys-, poltto- ja jäähdytysvyöhykkeisiin. Toisin kuin tunneliuuneissa, joissa tiiliaihiot asetetaan liikkuville uunivaunuille, Hoffman-uuni toimii periaatteella "aihio liikkuu, tuli pysyy paikallaan". Kolme työvyöhykettä – esilämmitys, poltto ja jäähdytys – pysyvät paikallaan, kun taas tiiliaihiot liikkuvat kolmen vyöhykkeen läpi polttoprosessin loppuun saattamiseksi. Hoffmanin uuni toimii eri tavalla: tiiliaihiot pinotaan uunin sisään ja pysyvät paikoillaan, kun taas tulipäätä ohjataan ilmapeltien avulla liikkumaan periaatteen "tuli liikkuu, aihiot pysyvät paikallaan" mukaisesti. Siksi Hoffmanin uunin esilämmitys-, poltto- ja jäähdytysvyöhykkeet muuttavat jatkuvasti paikkaansa tulipään liikkuessa. Liekin edessä oleva alue on esilämmitystä varten, itse liekki polttoa varten ja liekin takana oleva alue jäähdytystä varten. Toimintaperiaatteeseen kuuluu ilmapellin säätäminen liekin ohjaamiseksi polttamaan uunin sisällä pinottuja tiiliä peräkkäin.
I. Toimintaohjeet:
Sytytyksen valmistelu: sytytysmateriaalit, kuten polttopuut ja hiili. Jos käytetään polttotiiliä, yhden raaka-ainekilon polttamiseen 800–950 °C:seen tarvitaan noin 1 100–1 600 kcal/kg lämpöä. Sytytystiilet voivat olla hieman korkeampia, joiden kosteuspitoisuus on ≤ 6 %. Laadukkaat tiilet tulee pinota kolmeen tai neljään uunin luukkuun. Tiilien pinoaminen noudattaa periaatetta "tiukempi ylhäältä ja löyhempi alhaalta, tiukempi sivuilta ja löyhempi keskeltä". Tiilipinojen väliin on jätettävä 15–20 cm:n palokanava. Sytytystyöt on parasta suorittaa suorilla osuuksilla, joten sytytysuuni tulisi rakentaa mutkan jälkeen toisen tai kolmannen uunin luukun kohdalle. Sytytysuunissa on tulipesä ja tuhkanpoistoaukko. Palokanavien hiilensyöttöreiät ja tuulenpitävät seinät on tiivistettävä kylmän ilman pääsyn estämiseksi.
Sytytys ja kuumennus: Ennen sytytystä tarkista uunin runko ja ilmapellit vuotojen varalta. Käynnistä tuuletin ja säädä sitä luomaan lievä alipaine sytytysuunissa. Sytytä puut ja hiili tulipesässä lämmitysnopeuden säätämiseksi. Käytä pientä tulta paistamiseen 24–48 tuntia, kuivaa tiiliaihioita samalla, kun poistat kosteutta uunista. Lisää sitten ilmavirtausta hieman lämmitysnopeuden kiihdyttämiseksi. Erilaisilla hiililajeilla on erilaiset syttymispisteet: ruskohiilellä 300–400 °C:ssa, bitumipitoisella kivihiilellä 400–550 °C:ssa ja antrasiitilla 550–700 °C:ssa. Kun lämpötila saavuttaa yli 400 °C, tiilien sisällä oleva hiili alkaa palaa ja jokaisesta tiilestä tulee lämmönlähde, kuten hiilipallo. Kun tiilet alkavat palaa, ilmavirtausta voidaan lisätä edelleen normaalin polttolämpötilan saavuttamiseksi. Kun uunin lämpötila saavuttaa 600 °C, ilmapeltiä voidaan säätää liekin ohjaamiseksi seuraavaan kammioon, jolloin sytytysprosessi on valmis.
Uunin toiminta: Hoffman-uunissa poltetaan savitiiliä, ja polttonopeus on 4–6 uunikammiota päivässä. Koska tulipää liikkuu jatkuvasti, myös kunkin uunikammion tehtävä muuttuu jatkuvasti. Tulipään edessä oleva uuni toimii esilämmitysalueena, jossa lämpötila on alle 600 °C, ilmapelti on normaalisti auki 60–70 % ja alipaine on -20–50 Pa. Kosteutta poistettaessa on noudatettava tiukkoja varotoimia tiilien halkeilun estämiseksi. Lämpötila-alue 600–1050 °C on polttoalue, jossa tiilet muuttuvat. Korkeissa lämpötiloissa savi muuttuu fysikaalisesti ja kemiallisesti valmiiksi tiiliksi, joilla on keraamisia ominaisuuksia. Jos polttolämpötilaa ei saavuteta riittämättömän polttoaineen vuoksi, polttoainetta on lisättävä erissä (hiilijauhetta ≤2 kg reikää kohden kerrallaan) varmistaen riittävä hapen saanti (≥5 %) palamista varten ja pitäen uunin paineen lievässä alipaineessa (-5–-10 Pa). Pidä tiiliaihiot korkeassa lämpötilassa 4–6 tuntia, jotta ne poltetaan kokonaan. Polttovyöhykkeen läpi kulkemisen jälkeen tiiliaihiot muuttuvat valmiiksi tiiliksi. Hiilensyöttöreiät suljetaan, ja tiilet siirtyvät eristys- ja jäähdytysvyöhykkeeseen. Jäähdytysnopeus ei saa ylittää 50 °C/h, jotta vältetään halkeilu nopean jäähtymisen vuoksi. Kun lämpötila laskee alle 200 °C:n, uunin luukku voidaan avata lähellä, ja tuuletuksen ja jäähdytyksen jälkeen valmiit tiilet poistetaan uunista, jolloin polttoprosessi on valmis.
II. Tärkeitä huomioita
Tiilien ladonnassa: ”Kolme osaa poltettuna, seitsemän osaa ladottua.” Polttoprosessissa tiilien ladonnassa on ratkaisevan tärkeää saavuttaa ”kohtuullinen tiheys” ja löytää optimaalinen tasapaino tiilien lukumäärän ja niiden välisten rakojen välillä. Kiinan kansallisten standardien mukaan optimaalinen tiilien ladointitiheys on 260 kappaletta kuutiometrissä. Tiilien ladonnassa on noudatettava periaatteita ”tiheä päältä, harva alhaalta”, ”tiheä sivuilta, harva keskeltä” ja ”jätä tilaa ilmavirralle”, samalla kun vältetään epätasapainoa, jossa yläosa on painava ja alaosa kevyt. Vaakasuoran ilmakanavan tulee olla linjassa poistoilmaventtiilin kanssa, leveyden ollessa 15–20 cm. Tiilikasan pystysuuntainen poikkeama ei saa ylittää 2 %, ja kasan romahtamisen estämiseksi on ryhdyttävä tiukkoihin toimenpiteisiin.
Lämpötilan säätö: Esilämmitysvyöhyke tulee lämmittää hitaasti; nopeat lämpötilan nousut ovat ehdottomasti kiellettyjä (nopeat lämpötilan nousut voivat aiheuttaa kosteuden karkaamisen ja tiiliaihioiden halkeilun). Kvartsin metamorfisen vaiheen aikana lämpötila on pidettävä vakaana. Jos lämpötila laskee vaaditun lämpötilan alapuolelle ja hiiltä on lisättävä ulkopuolelta, väkevöidyn hiilen lisääminen on kielletty (paikallisen ylipalamisen estämiseksi). Hiiltä tulee lisätä pieninä määrinä useita kertoja yhden reiän kautta, kukin lisäys 2 kg erää kohden, ja jokaisen erän lisäysten välillä on oltava vähintään 15 minuutin aikaväli.
Turvallisuus: Hoffmanin uuni on myös suhteellisen suljettu tila. Kun hiilimonoksidipitoisuus ylittää 24 PPM, henkilöstö on evakuoitava ja ilmanvaihtoa on tehostettava. Sintrauksen jälkeen valmiit tiilet on poistettava manuaalisesti. Avattuasi uunin oven mittaa ensin happipitoisuus (happipitoisuus > 18 %) ennen töihin menoa.
III. Yleisiä vikoja ja vianetsintä
Yleisiä ongelmia Hoffman-uunin tuotannossa: kosteuden kertyminen esilämmitysvyöhykkeelle ja märkien tiilipinojen romahtaminen, mikä johtuu pääasiassa märkien tiilien korkeasta kosteuspitoisuudesta ja huonosta kosteuden poistumisesta. Kosteudenpoistomenetelmä: käytä kuivia tiiliaihioita (jonka jäännöskosteuspitoisuus on alle 6 %) ja säädä ilmapeltiä ilmavirran lisäämiseksi, nostaen lämpötilan noin 120 °C:een. Hidas polttonopeus: Yleisesti "tuli ei syty" -ilmiöstä puhutaan, ja tämä johtuu pääasiassa happivajeesta palamisesta. Ratkaisuja riittämättömään ilmavirtaukseen: Lisää pellin aukkoa, nosta puhaltimen nopeutta, korjaa uunin rungon raot ja puhdista kertynyt roska savuhormista. Yhteenvetona on varmistettava, että palotilaan syötetään riittävästi happea, jotta saavutetaan happirikas palaminen ja nopea lämpötilan nousu. Tiilen rungon värjäytyminen (kellastuminen) riittämättömän sintrauslämpötilan vuoksi: Ratkaisu: Lisää polttoaineen määrää ja nosta polttolämpötilaa asianmukaisesti. Mustasydämisiä tiiliä voi muodostua useista syistä: liialliset palamislisäaineet, uunin hapenpuute, joka luo pelkistävän ilmakehän (O₂ < 3 %), tai tiilet, jotka eivät ole täysin poltettuja. Ratkaisut: Vähennä sisäisen polttoaineen määrää, lisää ilmanvaihtoa riittävän happipalamisen varmistamiseksi ja pidennä korkean lämpötilan ja vakiolämpötilan kestoa asianmukaisesti, jotta tiilet palavat täysin. Tiilen muodonmuutos (ylipoltto) johtuu pääasiassa paikallisista korkeista lämpötiloista. Ratkaisuja ovat etuilmapellin avaaminen liekin siirtämiseksi eteenpäin ja takaosan palokannen avaaminen viileän ilman johtamiseksi uuniin lämpötilan alentamiseksi.
Hoffman-uuni on ollut käytössä 169 vuotta keksintönsä jälkeen, ja siihen on tehty lukuisia parannuksia ja innovaatioita. Yksi tällainen innovaatio on uunin pohjaan lisätty ilmakanava, joka syöttää kuivaa kuumaa ilmaa (100–300 °C) kuivauskammioon yksipolttoisen pyöräuunin prosessin aikana. Toinen innovaatio on kiinalaisten keksimien sisäpoltettujen tiilien käyttö. Kun kivihiili on murskattu, se lisätään raaka-aineisiin vaaditun lämpöarvon mukaisesti (lämpötilan nostamiseksi 1 °C:lla tarvitaan noin 1240 kcal/kg raaka-ainetta, mikä vastaa 0,3 kcal). Wanda-tiilitehtaan syöttökone pystyy sekoittamaan kivihiilen ja raaka-aineet oikeissa suhteissa. Sekoitin sekoittaa kivihiilijauheen perusteellisesti raaka-aineisiin varmistaen, että lämpöarvon poikkeama pysyy ±200 kJ/kg:n tarkkuudella. Lisäksi on asennettu lämpötilan säätö- ja PLC-järjestelmät, jotka säätävät automaattisesti ilmapellin virtausnopeutta ja kivihiilen syöttönopeutta. Tämä parantaa automaation tasoa ja varmistaa paremmin Hoffman-uunin toiminnan kolme vakausperiaatetta: "vakaa ilmanpaine, vakaa lämpötila ja vakaa liekin liike". Normaali toiminta vaatii joustavia säätöjä uunin sisäisten olosuhteiden perusteella, ja huolellinen käyttö voi tuottaa laadukkaita valmiita tiiliä.
Julkaisun aika: 21. kesäkuuta 2025