Actualités - Instructions pour le four Hoffman pour la fabrication de briques

I. Introduction :

Le four Hoffman (aussi appelé « four circulaire » en Chine) a été inventé par l'Allemand Friedrich Hoffmann en 1858. Avant son introduction en Chine, les briques d'argile étaient cuites dans des fours en terre cuite fonctionnant par intermittence. Ces fours, en forme de yourtes ou de petits pains cuits à la vapeur, étaient communément appelés « fours à petits pains cuits à la vapeur ». Un foyer était aménagé au fond du four ; lors de la cuisson, les briques séchées étaient empilées à l'intérieur. Après la cuisson, le feu était éteint pour l'isolation et le refroidissement avant d'ouvrir la porte du four pour extraire les briques finies. Il fallait 8 à 9 jours pour cuire un lot de briques dans un seul four. En raison de la faible production, plusieurs fours à petits pains cuits à la vapeur étaient reliés en série par des conduits interconnectés ; après la cuisson d'un four, le conduit du four adjacent pouvait être ouvert pour démarrer la cuisson. Ce type de four était appelé « four dragon » en Chine. Bien que ce type de four ait permis d'augmenter la production, il ne permettait pas une production continue et les conditions de travail étaient difficiles. Ce n'est qu'avec l'introduction du four Hoffman en Chine que le problème de la cuisson continue des briques d'argile a été résolu et que les conditions de travail pour la cuisson des briques se sont améliorées.

Le four Hoffman est de forme rectangulaire, avec un conduit d'air principal et des registres en son centre ; la position du feu mobile est ajustée par le contrôle des registres. L'intérieur est constitué de chambres circulaires interconnectées, et plusieurs portes s'ouvrent sur la paroi extérieure pour faciliter le chargement et le déchargement des briques. La paroi extérieure est à double paroi et est intercalée d'un matériau isolant. Pour la préparation des briques, celles-ci sont empilées dans les couloirs du four et des puits d'allumage sont construits. L'allumage se fait avec des matériaux inflammables ; une fois l'allumage stable, les registres sont actionnés pour guider le mouvement du feu. Les briques empilées dans les couloirs du four sont cuites pour former des produits finis à une température de 800 à 1 000 °C. Pour assurer une cuisson continue avec un seul front de flamme, il faut prévoir 2 à 3 portes pour la zone d'empilage des briques, 3 à 4 pour la zone de préchauffage, 3 à 4 pour la zone de cuisson à haute température, 2 à 3 pour la zone d'isolation et 2 à 3 pour la zone de refroidissement et de déchargement des briques. Par conséquent, un four Hoffman à un seul front de flamme nécessite au moins 18 portes, et un four à deux fronts de flamme, 36 portes ou plus. Afin d'améliorer l'environnement de travail et d'éviter que les ouvriers ne soient exposés aux températures excessivement élevées des briques finies, on ajoute généralement quelques portes supplémentaires. Un four Hoffman à un seul front de flamme est donc souvent construit avec 22 à 24 portes. Chaque porte mesure environ 7 mètres de long, pour une longueur totale d'environ 70 à 80 mètres. La largeur intérieure nette du four peut être de 3, 3,3, 3,6 ou 3,8 mètres (les briques standard mesurent 240 ou 250 mm de longueur). Les variations de largeur sont donc calculées en augmentant la longueur d'une brique. Des largeurs intérieures différentes entraînent un nombre différent de briques empilées, et donc des rendements légèrement différents. Un four Hoffman à simple front de flamme peut produire environ 18 à 30 millions de briques standard (240 x 115 x 53 mm) par an.

II. Structure :

Le four Hoffman est composé des éléments suivants, selon leurs fonctions : fondation du four, conduit de fumée, système de conduits d'air, système de combustion, contrôle des registres, corps de four étanche, isolation du four et dispositifs d'observation/surveillance. Chaque chambre du four est à la fois une unité indépendante et un élément du four. Leur rôle dans le four change avec la position du feu (zone de préchauffage, zone de frittage, zone d'isolation, zone de refroidissement, zone de déchargement des briques, zone d'empilage des briques). Chaque chambre possède son propre conduit de fumée, son propre conduit d'air, son propre registre, ses propres hublots d'observation (orifices d'alimentation en charbon) et ses portes supérieures.

Principe de fonctionnement :
Une fois les briques empilées dans la chambre du four, des barrières en papier doivent être collées pour sceller chaque chambre. Lorsque la position de feu doit être modifiée, le registre de cette chambre est ouvert pour créer une dépression à l'intérieur, ce qui attire le front de flamme dans la chambre et brûle la barrière en papier. Dans des cas particuliers, un crochet à feu peut être utilisé pour déchirer la barrière en papier de la chambre précédente. Chaque changement de position de feu entraîne les chambres suivantes dans l'ordre. Généralement, à la simple ouverture d'un registre, la chambre entre en phase de préchauffage et de montée en température ; les chambres situées à 2 ou 3 portes de distance entrent en phase de cuisson à haute température ; les chambres situées à 3 ou 4 portes de distance entrent en phase d'isolation et de refroidissement, et ainsi de suite. Chaque chambre change continuellement de rôle, formant un cycle de production continu avec un front de flamme en mouvement. La vitesse de propagation de la flamme est influencée par la pression et le volume d'air, ainsi que par le pouvoir calorifique du combustible. De plus, elle varie selon les matières premières utilisées pour les briques (4 à 6 mètres par heure pour les briques de schiste, 3 à 5 mètres par heure pour les briques d'argile). Par conséquent, la vitesse et le rendement de cuisson peuvent être ajustés en contrôlant la pression et le volume d'air via des registres et en ajustant l'alimentation en combustible. La teneur en humidité des briques influence également directement la vitesse de propagation de la flamme : une diminution de 1 % de la teneur en humidité peut augmenter la vitesse d'environ 10 minutes. L'étanchéité et l'isolation du four influencent directement la consommation de combustible et le rendement en briques finies.

Conception du four :
Tout d'abord, en fonction des besoins de production, déterminez la largeur intérieure nette du four. Des largeurs intérieures différentes nécessitent des volumes d'air différents. En fonction de la pression et du volume d'air requis, déterminez les spécifications et les dimensions des entrées d'air, des conduits de fumée, des registres, des conduits d'air et des conduits d'air principaux, puis calculez la largeur totale du four. Ensuite, déterminez le combustible pour la cuisson des briques : chaque combustible nécessite des méthodes de combustion différentes. Pour le gaz naturel, des emplacements pour les brûleurs doivent être réservés à l'avance ; pour le fioul lourd (utilisé après chauffage), des emplacements pour les buses doivent être réservés. Même pour le charbon et le bois (sciure, balles de riz, coques d'arachide et autres combustibles à pouvoir calorifique), les méthodes diffèrent : le charbon étant broyé, les orifices d'alimentation en charbon peuvent être plus petits ; pour faciliter l'alimentation en bois, les orifices doivent être plus grands en conséquence. Après la conception, basée sur les données de chaque composant du four, établissez les plans de construction du four.

III. Processus de construction :

Sélectionnez un site en fonction des plans. Pour réduire les coûts, privilégiez un emplacement disposant de matières premières abondantes et d'un transport aisé pour les briques finies. L'ensemble de la briqueterie doit être centré autour du four. Après avoir déterminé l'emplacement du four, procédez aux travaux de fondation :
1 Étude géologique : déterminer la profondeur de la nappe phréatique et la capacité portante du sol (≥ 150 kPa). Pour les fondations souples, utiliser des méthodes de remplacement (fondations en moellons, fondations sur pieux ou sol calcaire compacté 3:7).
2. Après le traitement des fondations, construisez d'abord le conduit de fumée du four et appliquez des mesures d'étanchéité et de résistance à l'humidité : une couche de mortier imperméable de 20 mm d'épaisseur, puis effectuez un traitement d'étanchéité.
③ La fondation du four est constituée d'une dalle radier en béton armé, avec des barres d'acier φ14 fixées selon une grille bidirectionnelle de 200 mm. La largeur est conforme aux exigences de conception et l'épaisseur est d'environ 0,3 à 0,5 mètre.
④ Joints de dilatation : Prévoir un joint de dilatation (30 mm de large) pour 4 à 5 chambres, rempli de chanvre asphalté pour une étanchéité optimale.

Construction du corps du four :
1. Préparation des matériaux : Une fois les fondations terminées, nivelez le terrain et préparez les matériaux. Matériaux du four : Les deux extrémités du four Hoffman sont semi-circulaires ; des briques de forme spéciale (briques trapézoïdales, briques en éventail) sont utilisées aux coudes. Si le corps intérieur du four est construit en briques réfractaires, de l'argile réfractaire est nécessaire, en particulier pour les briques en arc (T38, T39, communément appelées « briques à lames ») utilisées pour les entrées d'air et les sommets des arches. Préparez le coffrage pour le sommet des arches à l'avance.
2. Implantation : Sur la fondation traitée, tracez d'abord l'axe du four, puis déterminez et marquez les bords des parois et la position des portes en fonction de la position du conduit de fumée et de l'entrée d'air souterrains. Tracez six lignes droites pour le corps du four et des arcs pour les coudes d'extrémité en fonction de la largeur intérieure nette.
3. Maçonnerie : Construisez d'abord les conduits de fumée et les entrées d'air, puis posez les briques du fond (nécessitant une maçonnerie à joints décalés avec du mortier plein, sans joints continus, pour assurer l'étanchéité et empêcher les fuites d'air). La séquence est la suivante : construisez des murs droits le long des lignes de fondation marquées, en passant par les coudes, qui sont construits avec des briques trapézoïdales (erreur admissible ≤ 3 mm). Conformément aux exigences de conception, construisez des murs de soutènement de liaison entre les parois intérieures et extérieures du four et remplissez-les de matériaux isolants. Lorsque les murs droits sont construits à une certaine hauteur, posez des briques d'angle d'arc (60°-75°) pour commencer la construction du sommet de l'arc. Placez le coffrage de l'arc (écart d'arc admissible ≤ 3 mm) et construisez le sommet de l'arc symétriquement des deux côtés vers le centre. Utilisez des briques d'arc (T38, T39) pour le sommet de l'arc ; si des briques ordinaires sont utilisées, assurez-vous que 贴合 avec le coffrage. Pour la construction des 3 à 6 dernières briques de chaque anneau, utilisez des briques de verrouillage en forme de coin (différence d'épaisseur de 10 à 15 mm) et martelez-les fermement avec un marteau en caoutchouc. Prévoyez des hublots d'observation et des orifices d'alimentation en charbon sur le sommet de l'arche, conformément aux exigences de conception.

IV. Contrôle de la qualité :

a. Verticalité : Vérifier avec un niveau laser ou un fil à plomb ; écart admissible ≤ 5 mm/m.
b. Planéité : Vérifier avec une règle de 2 mètres ; irrégularité admissible ≤ 3 mm.
c. Étanchéité : Une fois la maçonnerie du four terminée, effectuez un test de pression négative (-50 Pa) ; taux de fuite ≤ 0,5 m³/h·m².

Date de publication : 05/08/2025