હોફમેન ભઠ્ઠાની સંચાલન પ્રક્રિયાઓ અને મુશ્કેલીનિવારણ (શરૂઆત કરનારાઓ માટે વાંચવા જેવી)

હોફમેન ભઠ્ઠા (ચીનમાં વ્હીલ ભઠ્ઠા તરીકે ઓળખાય છે) એ એક પ્રકારનો ભઠ્ઠો છે જેની શોધ જર્મન એન્જિનિયર ગુસ્તાવ હોફમેન દ્વારા 1856 માં ઇંટો અને ટાઇલ્સના સતત ફાયરિંગ માટે કરવામાં આવી હતી. મુખ્ય માળખામાં એક બંધ ગોળાકાર ટનલ હોય છે, જે સામાન્ય રીતે ફાયરિંગ ઇંટોથી બનાવવામાં આવે છે. ઉત્પાદનને સરળ બનાવવા માટે, ભઠ્ઠાની દિવાલો પર બહુવિધ સમાન અંતરે ભઠ્ઠાના દરવાજા સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. એક જ ફાયરિંગ ચક્ર (એક ફાયરહેડ) માટે 18 દરવાજાની જરૂર પડે છે. કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓમાં સુધારો કરવા અને તૈયાર ઇંટોને ઠંડુ થવા માટે વધુ સમય આપવા માટે, 22 અથવા 24 દરવાજાવાળા ભઠ્ઠા બનાવવામાં આવ્યા હતા, અને 36 દરવાજાવાળા બે-ફાયર ભઠ્ઠા પણ બનાવવામાં આવ્યા હતા. એર ડેમ્પર્સને નિયંત્રિત કરીને, ફાયરહેડને ખસેડવા માટે માર્ગદર્શન આપી શકાય છે, જે સતત ઉત્પાદનને સક્ષમ બનાવે છે. થર્મલ એન્જિનિયરિંગ ભઠ્ઠાના એક પ્રકાર તરીકે, હોફમેન ભઠ્ઠાને પ્રીહિટિંગ, ફાયરિંગ અને કૂલિંગ ઝોનમાં પણ વિભાજિત કરવામાં આવે છે. જો કે, ટનલ ભઠ્ઠાઓથી વિપરીત, જ્યાં ઈંટના બ્લેન્ક ભઠ્ઠા કાર પર મૂકવામાં આવે છે જે ફરે છે, હોફમેન ભઠ્ઠા "ખાલી ફરે છે, આગ સ્થિર રહે છે" ના સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે. ત્રણ કાર્યકારી ક્ષેત્રો - પ્રીહિટીંગ, ફાયરિંગ અને કૂલિંગ - સ્થિર રહે છે, જ્યારે ઈંટના બ્લેન્ક્સ ફાયરિંગ પ્રક્રિયા પૂર્ણ કરવા માટે ત્રણ ઝોનમાંથી પસાર થાય છે. હોફમેન ભઠ્ઠા અલગ રીતે કાર્ય કરે છે: ઈંટના બ્લેન્ક્સ ભઠ્ઠાની અંદર સ્ટેક કરવામાં આવે છે અને સ્થિર રહે છે, જ્યારે ફાયરહેડને ખસેડવા માટે એર ડેમ્પર્સ દ્વારા માર્ગદર્શન આપવામાં આવે છે, "આગ ફરે છે, બ્લેન્ક્સ સ્થિર રહે છે" ના સિદ્ધાંતને અનુસરીને. તેથી, હોફમેન ભઠ્ઠામાં પ્રીહિટીંગ, ફાયરિંગ અને કૂલિંગ ઝોન ફાયરહેડ ફરે છે તેમ તેમ સતત સ્થાન બદલતા રહે છે. જ્યોતની સામેનો વિસ્તાર પ્રીહિટીંગ માટે છે, જ્યોત પોતે ફાયરિંગ માટે છે, અને જ્યોત પાછળનો વિસ્તાર ઠંડુ થવા માટે છે. કાર્યકારી સિદ્ધાંતમાં ભઠ્ઠાની અંદર સ્ટેક કરેલી ઇંટોને ક્રમિક રીતે ફાયર કરવા માટે જ્યોતને માર્ગદર્શન આપવા માટે એર ડેમ્પરને સમાયોજિત કરવાનો સમાવેશ થાય છે.

I. સંચાલન પ્રક્રિયાઓ:

ઇગ્નીશન પહેલાંની તૈયારી: ઇગ્નીશન સામગ્રી જેમ કે લાકડા અને કોલસો. જો આંતરિક દહન ઇંટોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો એક કિલોગ્રામ કાચા માલને 800-950°C સુધી બાળવા માટે આશરે 1,100–1,600 kcal/kg ગરમીની જરૂર પડે છે. ઇગ્નીશન ઇંટો થોડી ઊંચી હોઈ શકે છે, જેમાં ભેજનું પ્રમાણ ≤6% હોય છે. લાયક ઇંટો ત્રણ કે ચાર ભઠ્ઠાના દરવાજામાં સ્ટેક કરવી જોઈએ. ઇંટોનું સ્ટેકિંગ "ટોચ પર કડક અને તળિયે ઢીલું, બાજુઓ પર કડક અને મધ્યમાં ઢીલું" ના સિદ્ધાંતને અનુસરે છે. ઇંટોના સ્ટેક વચ્ચે 15-20 સે.મી. ફાયર ચેનલ છોડી દો. ઇગ્નીશન કામગીરી સીધા વિભાગો પર શ્રેષ્ઠ રીતે કરવામાં આવે છે, તેથી ઇગ્નીશન સ્ટોવ વળાંક પછી, બીજા કે ત્રીજા ભઠ્ઠાના દરવાજા પર બનાવવો જોઈએ. ઇગ્નીશન સ્ટોવમાં ફર્નેસ ચેમ્બર અને રાખ દૂર કરવાનો બંદર છે. ઠંડી હવાને પ્રવેશતી અટકાવવા માટે ફાયર ચેનલોમાં કોલસાના ખોરાકના છિદ્રો અને પવનરોધક દિવાલો સીલ કરવી આવશ્યક છે.

ઇગ્નીશન અને હીટિંગ: ઇગ્નીશન પહેલાં, ભઠ્ઠીના શરીર અને એર ડેમ્પર્સનું લીકેજ માટે નિરીક્ષણ કરો. પંખો ચાલુ કરો અને ઇગ્નીશન સ્ટવ પર થોડો નકારાત્મક દબાણ બનાવવા માટે તેને ગોઠવો. હીટિંગ રેટને નિયંત્રિત કરવા માટે ફાયરબોક્સ પર લાકડું અને કોલસો સળગાવો. 24-48 કલાક માટે શેકવા માટે નાની આગનો ઉપયોગ કરો, ઈંટના બ્લેન્ક્સને સૂકવીને ભઠ્ઠામાંથી ભેજ દૂર કરો. પછી, ગરમીના દરને વેગ આપવા માટે હવાના પ્રવાહમાં થોડો વધારો કરો. વિવિધ પ્રકારના કોલસામાં વિવિધ ઇગ્નીશન બિંદુઓ હોય છે: 300-400°C પર ભૂરા કોલસો, 400-550°C પર બિટ્યુમિનસ કોલસો અને 550-700°C પર એન્થ્રાસાઇટ. જ્યારે તાપમાન 400°C થી વધુ પહોંચે છે, ત્યારે ઇંટોની અંદરનો કોલસો બળવા લાગે છે, અને દરેક ઇંટ કોલસાના ગોળાની જેમ ગરમીનો સ્ત્રોત બની જાય છે. એકવાર ઇંટો બળવા લાગે છે, ત્યારે સામાન્ય ફાયરિંગ તાપમાન સુધી પહોંચવા માટે હવાના પ્રવાહને વધુ વધારી શકાય છે. જ્યારે ભઠ્ઠાનું તાપમાન 600°C સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ઇગ્નીશન પ્રક્રિયા પૂર્ણ કરીને, જ્યોતને આગામી ચેમ્બરમાં રીડાયરેક્ટ કરવા માટે એર ડેમ્પરને ગોઠવી શકાય છે.

ભઠ્ઠાનું સંચાલન: હોફમેન ભઠ્ઠાનો ઉપયોગ માટીની ઇંટો બાળવા માટે થાય છે, જેમાં દરરોજ 4-6 ભઠ્ઠા ચેમ્બરનો ફાયરિંગ દર હોય છે. ફાયરહેડ સતત ગતિશીલ હોવાથી, દરેક ભઠ્ઠા ચેમ્બરનું કાર્ય પણ સતત બદલાતું રહે છે. જ્યારે ફાયરહેડની સામે હોય છે, ત્યારે કાર્ય પ્રીહિટીંગ ઝોન હોય છે, જ્યાં તાપમાન 600°C થી ઓછું હોય છે, ત્યારે એર ડેમ્પર સામાન્ય રીતે 60-70% પર ખુલે છે, અને નકારાત્મક દબાણ -20 થી 50 Pa સુધી હોય છે. ભેજ દૂર કરતી વખતે, ઈંટના બ્લેન્ક્સને તિરાડ ન પડે તે માટે કડક સાવચેતી રાખવી જોઈએ. 600°C અને 1050°C વચ્ચેનું તાપમાન ઝોન ફાયરિંગ ઝોન છે, જ્યાં ઈંટના બ્લેન્ક રૂપાંતરમાંથી પસાર થાય છે. ઊંચા તાપમાને, માટી ભૌતિક અને રાસાયણિક ફેરફારોમાંથી પસાર થાય છે, જે સિરામિક ગુણધર્મો ધરાવતી ફિનિશ્ડ ઇંટોમાં રૂપાંતરિત થાય છે. જો અપૂરતા બળતણને કારણે ફાયરિંગ તાપમાન સુધી પહોંચવામાં ન આવે, તો બળતણ બેચમાં ઉમેરવું જોઈએ (દર વખતે કોલસા પાવડર ≤2 કિગ્રા પ્રતિ છિદ્ર), દહન માટે પૂરતો ઓક્સિજન પુરવઠો (≥5%) સુનિશ્ચિત કરવો જોઈએ, ભઠ્ઠાનું દબાણ થોડું નકારાત્મક દબાણ (-5 થી -10 Pa) પર જાળવવામાં આવે છે. ઈંટોના ખાલી ભાગોને સંપૂર્ણપણે સળગાવવા માટે 4-6 કલાક સુધી સતત ઉચ્ચ તાપમાન જાળવી રાખો. ફાયરિંગ ઝોનમાંથી પસાર થયા પછી, ઈંટોના ખાલી ભાગો તૈયાર ઈંટોમાં રૂપાંતરિત થાય છે. કોલસાના ખોરાક માટેના છિદ્રો પછી બંધ કરવામાં આવે છે, અને ઈંટો ઇન્સ્યુલેશન અને ઠંડક ક્ષેત્રમાં પ્રવેશ કરે છે. ઝડપી ઠંડકને કારણે તિરાડો અટકાવવા માટે ઠંડક દર 50°C/કલાકથી વધુ ન હોવો જોઈએ. જ્યારે તાપમાન 200°C થી નીચે જાય છે, ત્યારે ભઠ્ઠાનો દરવાજો નજીકમાં ખોલી શકાય છે, અને વેન્ટિલેશન અને ઠંડક પછી, તૈયાર ઈંટોને ભઠ્ઠામાંથી દૂર કરવામાં આવે છે, જેનાથી ફાયરિંગ પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય છે.

II. મહત્વપૂર્ણ નોંધો

ઈંટોનું સ્ટેકીંગ: "ત્રણ ભાગ ફાયરિંગ, સાત ભાગ સ્ટેકીંગ." ફાયરિંગ પ્રક્રિયામાં, ઈંટોનું સ્ટેકીંગ મહત્વપૂર્ણ છે. "વાજબી ઘનતા" પ્રાપ્ત કરવી મહત્વપૂર્ણ છે, જે ઈંટોની સંખ્યા અને તેમની વચ્ચેના અંતર વચ્ચે શ્રેષ્ઠ સંતુલન શોધે છે. ચીની રાષ્ટ્રીય ધોરણો અનુસાર, ઈંટો માટે શ્રેષ્ઠ સ્ટેકીંગ ઘનતા પ્રતિ ઘન મીટર 260 ટુકડાઓ છે. ઈંટ સ્ટેકીંગ "ઉપર ગાઢ, નીચે છૂટાછવાયા," "બાજુઓ પર ગાઢ, મધ્યમાં છૂટાછવાયા," અને "હવાના પ્રવાહ માટે જગ્યા છોડો" ના સિદ્ધાંતોનું પાલન કરવું જોઈએ, જ્યારે ટોચ ભારે અને નીચે હલકું હોય ત્યાં અસંતુલન ટાળવું જોઈએ. આડી હવા નળી એક્ઝોસ્ટ વેન્ટ સાથે સંરેખિત હોવી જોઈએ, જેની પહોળાઈ 15-20 સે.મી. હોવી જોઈએ. ઈંટના ઢગલાનું ઊભી વિચલન 2% થી વધુ ન હોવું જોઈએ, અને ઢગલા તૂટી પડતા અટકાવવા માટે કડક પગલાં લેવા જોઈએ.

તાપમાન નિયંત્રણ: પ્રીહિટીંગ ઝોન ધીમે ધીમે ગરમ થવો જોઈએ; તાપમાનમાં ઝડપી વધારો સખત પ્રતિબંધિત છે (તાપમાનમાં ઝડપી વધારો ભેજને બહાર કાઢી શકે છે અને ઈંટના ખાલી ભાગોમાં તિરાડ પાડી શકે છે). ક્વાર્ટઝ મેટામોર્ફિક તબક્કા દરમિયાન, તાપમાન સ્થિર રાખવું આવશ્યક છે. જો તાપમાન જરૂરી તાપમાનથી નીચે આવે અને કોલસો બાહ્ય રીતે ઉમેરવાની જરૂર હોય, તો કેન્દ્રિત કોલસો ઉમેરવા પર પ્રતિબંધ છે (સ્થાનિક રીતે વધુ પડતો બર્ન થતો અટકાવવા માટે). કોલસો એક જ છિદ્ર દ્વારા ઘણી વખત નાની માત્રામાં ઉમેરવો જોઈએ, દરેક ઉમેરા પ્રતિ બેચ 2 કિલો હોવો જોઈએ, અને દરેક બેચ ઓછામાં ઓછા 15 મિનિટના અંતરે હોવો જોઈએ.

સલામતી: હોફમેન ભઠ્ઠા પણ પ્રમાણમાં બંધ જગ્યા છે. જ્યારે કાર્બન મોનોક્સાઇડનું પ્રમાણ 24 PPM કરતાં વધી જાય, ત્યારે કર્મચારીઓને ખાલી કરાવવું જોઈએ, અને વેન્ટિલેશન વધારવું જોઈએ. સિન્ટરિંગ પછી, તૈયાર ઇંટોને મેન્યુઅલી દૂર કરવી જોઈએ. ભઠ્ઠાનો દરવાજો ખોલ્યા પછી, કામ પર પ્રવેશતા પહેલા ઓક્સિજનનું પ્રમાણ (ઓક્સિજનનું પ્રમાણ > 18%) માપો.

III. સામાન્ય ખામીઓ અને મુશ્કેલીનિવારણ

હોફમેન ભઠ્ઠાના ઉત્પાદનમાં સામાન્ય સમસ્યાઓ: પ્રીહિટીંગ ઝોનમાં ભેજનું સંચય અને ભીની ઈંટોના ઢગલા તૂટી પડવા, મુખ્યત્વે ભીની ઈંટોમાં ભેજનું પ્રમાણ વધુ હોવાને કારણે અને ભેજનું નિકાલ ન થવાને કારણે. ભેજ નિકાલ પદ્ધતિ: સૂકા ઈંટના ખાલી જગ્યાઓનો ઉપયોગ કરો (6% થી ઓછી શેષ ભેજ સાથે) અને હવાના પ્રવાહને વધારવા માટે એર ડેમ્પરને સમાયોજિત કરો, જેનાથી તાપમાન આશરે 120°C સુધી વધે. ધીમી ફાયરિંગ ગતિ: સામાન્ય રીતે "આગ પકડશે નહીં" તરીકે ઓળખાય છે, આ મુખ્યત્વે ઓક્સિજન-ઉણપવાળા દહનને કારણે છે. અપૂરતા એરફ્લો માટે ઉકેલો: ડેમ્પર ઓપનિંગ વધારો, પંખાની ગતિ વધારો, ભઠ્ઠાના શરીરના ગાબડાઓનું સમારકામ કરો અને ફ્લૂમાંથી સંચિત કાટમાળ સાફ કરો. સારાંશમાં, ખાતરી કરો કે ઓક્સિજન-સમૃદ્ધ દહન અને ઝડપી તાપમાનમાં વધારો થવાની સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે દહન ચેમ્બરમાં પૂરતો ઓક્સિજન પૂરો પાડવામાં આવે છે. અપૂરતા સિન્ટરિંગ તાપમાનને કારણે ઈંટના શરીરનું વિકૃતિકરણ (પીળું પડવું): ઉકેલ: યોગ્ય રીતે બળતણનું પ્રમાણ વધારવું અને ફાયરિંગ તાપમાન વધારવું. બ્લેક-હાર્ટેડ ઇંટો ઘણા કારણોસર બની શકે છે: અતિશય આંતરિક દહન ઉમેરણો, ભઠ્ઠામાં ઓક્સિજનની ઉણપ ઘટાડતા વાતાવરણ (O₂ < 3%) બનાવે છે, અથવા ઇંટો સંપૂર્ણપણે ફાયર થતી નથી. ઉકેલો: આંતરિક બળતણનું પ્રમાણ ઘટાડવું, પૂરતા પ્રમાણમાં ઓક્સિજન દહન માટે વેન્ટિલેશન વધારવું, અને ઇંટો સંપૂર્ણપણે બળી જાય તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે ઉચ્ચ-તાપમાન સતત-તાપમાન અવધિને યોગ્ય રીતે લંબાવો. ઇંટોનું વિકૃતિકરણ (ઓવરફાયરિંગ) મુખ્યત્વે સ્થાનિક ઉચ્ચ તાપમાનને કારણે થાય છે. ઉકેલોમાં જ્યોતને આગળ ખસેડવા માટે આગળનો એર ડેમ્પર ખોલવો અને તાપમાન ઘટાડવા માટે ભઠ્ઠામાં ઠંડી હવા દાખલ કરવા માટે પાછળનો ફાયર કવર ખોલવાનો સમાવેશ થાય છે.

હોફમેન ભઠ્ઠાનો ઉપયોગ તેની શોધ પછી 169 વર્ષથી થઈ રહ્યો છે અને તેમાં અનેક સુધારા અને નવીનતાઓ થઈ છે. આવી જ એક નવીનતા એ છે કે સિંગલ-ફાયરિંગ વ્હીલ ભઠ્ઠા પ્રક્રિયા દરમિયાન સૂકવણી ચેમ્બરમાં સૂકી ગરમ હવા (100°C–300°C) દાખલ કરવા માટે ભઠ્ઠાના તળિયાના હવાના નળીનો ઉમેરો. બીજી નવીનતા એ છે કે આંતરિક રીતે ફાયર કરેલી ઇંટોનો ઉપયોગ, જેની શોધ ચીનીઓ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. કોલસાને કચડી નાખ્યા પછી, તેને જરૂરી કેલરીફિક મૂલ્ય અનુસાર કાચા માલમાં ઉમેરવામાં આવે છે (તાપમાન 1°C વધારવા માટે આશરે 1240 kcal/kg કાચા માલની જરૂર પડે છે, જે 0.3 kcal ની સમકક્ષ છે). "વાંડા" ઈંટ ફેક્ટરીનું ફીડિંગ મશીન કોલસા અને કાચા માલને યોગ્ય પ્રમાણમાં ભેળવી શકે છે. મિક્સર કોલસાના પાવડરને કાચા માલ સાથે સંપૂર્ણપણે મિશ્રિત કરે છે, ખાતરી કરે છે કે કેલરીફિક મૂલ્ય વિચલન ±200 kJ/kg ની અંદર નિયંત્રિત થાય છે. વધુમાં, એર ડેમ્પર ફ્લો રેટ અને કોલસા ફીડિંગ રેટને આપમેળે ગોઠવવા માટે તાપમાન નિયંત્રણ અને PLC સિસ્ટમ્સ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે. આ ઓટોમેશનનું સ્તર વધારે છે, હોફમેન ભઠ્ઠાના સંચાલનના ત્રણ સ્થિરતા સિદ્ધાંતોને વધુ સારી રીતે સુનિશ્ચિત કરે છે: "સ્થિર હવાનું દબાણ, સ્થિર તાપમાન અને સ્થિર જ્યોત ગતિ." સામાન્ય કામગીરી માટે ભઠ્ઠાની અંદરની પરિસ્થિતિઓના આધારે લવચીક ગોઠવણોની જરૂર પડે છે, અને કાળજીપૂર્વક કામગીરી યોગ્ય ફિનિશ્ડ ઇંટો ઉત્પન્ન કરી શકે છે.