Hoffman-ofninn (þekktur sem hjólofn í Kína) er tegund ofns sem þýski verkfræðingurinn Gustav Hoffman fann upp árið 1856 fyrir samfellda brennslu múrsteina og flísar. Aðalbyggingin samanstendur af lokuðum hringlaga göngum, yfirleitt smíðuðum úr brenndum múrsteinum. Til að auðvelda framleiðslu eru margar jafnt dreifðar ofnhurðir settar upp á veggi ofnsins. Ein brennsluhringrás (einn eldhaus) krefst 18 hurða. Til að bæta vinnuskilyrði og gefa fullunnum múrsteinum meiri tíma til að kólna voru smíðaðir ofnar með 22 eða 24 hurðum og einnig voru smíðaðir tveggja brennsluofnar með 36 hurðum. Með því að stjórna loftdælunum er hægt að stýra eldhausnum til hreyfingar, sem gerir samfellda framleiðslu mögulega. Sem tegund af varmaverkfræðiofni er Hoffman-ofninn einnig skipt í forhitunar-, brennslu- og kælisvæði. Hins vegar, ólíkt gönguofnum, þar sem múrsteinsblettirnir eru settir á ofnvagna sem hreyfast, starfar Hoffman-ofninn á meginreglunni „bletturinn hreyfist, eldurinn helst kyrrstæður“. Þrjú vinnusvæðin - forhitun, brennsla og kæling - haldast kyrr, á meðan múrsteinsblettirnir hreyfast í gegnum þrjú svæðin til að ljúka brennsluferlinu. Hoffman-ofninn virkar á annan hátt: múrsteinsblettirnir eru staflaðir inni í ofninum og haldast kyrrir, en eldhausinn er stýrt af loftdeyfum til hreyfingar, samkvæmt meginreglunni „eldurinn hreyfist, blettirnir standa kyrrir.“ Þess vegna breytast forhitunar-, brennslu- og kælisvæðin í Hoffman-ofninum stöðugt um stöðu þegar eldhausinn hreyfist. Svæðið fyrir framan logann er til forhitunar, loginn sjálfur er til brennslu og svæðið fyrir aftan logann er til kælingar. Virknisreglan felst í því að stilla loftdeyfinn til að stýra loganum til að kveikja í múrsteinunum sem eru staflaðir inni í ofninum í röð.
I. Verklagsreglur:
Undirbúningur fyrir kveikju: kveikiefni eins og eldiviður og kol. Ef notaðir eru brennslusteinar þarf um það bil 1.100–1.600 kcal/kg af hita til að brenna eitt kílógramm af hráefni í 800–950°C. Kveikjusteinarnir geta verið örlítið hærri, með rakainnihald ≤6%. Hæfir steinar ættu að vera staflaðir í þremur eða fjórum ofnhurðum. Múrsteinsstaflan fylgir meginreglunni „þéttari efst og lausari neðst, þéttari á hliðunum og lausari í miðjunni.“ Skiljið eftir 15-20 cm eldrás milli múrsteinsstaflanna. Kveikjuaðgerðir eru best framkvæmdar á beinum köflum, þannig að kveikjuofninn ætti að vera byggður eftir beygjuna, við aðra eða þriðju ofnhurðina. Kveikjuofninn er með ofnhólfi og öskufjarlægingarop. Kolafóðrunargöt og vindheldir veggir í eldrásunum verða að vera þéttaðir til að koma í veg fyrir að kalt loft komist inn.
Kveikju og upphitun: Áður en kveikt er í ofninum skal athuga hvort leki sé í ofninum og loftdælunum. Kveikið á viftunni og stillið hana þannig að hún búi til vægan neikvæðan þrýsting við kveikjuofninn. Kveikið í viðnum og kolunum á brennsluhólfinu til að stjórna upphitunarhraðanum. Notið lítinn eld til að baka í 24–48 klukkustundir, þurrkaðu múrsteinsblettina á meðan raki er fjarlægður úr ofninum. Aukið síðan loftstreymið örlítið til að flýta fyrir upphitunarhraðanum. Mismunandi gerðir af kolum hafa mismunandi kveikjupunkta: brúnkol við 300-400°C, bitumenkol við 400-550°C og antrasít við 550-700°C. Þegar hitastigið nær yfir 400°C byrjar kolið inni í múrsteinunum að brenna og hver múrsteinn verður að hitagjafa eins og kolakúla. Þegar múrsteinarnir byrja að brenna er hægt að auka loftstreymið enn frekar til að ná venjulegum brennsluhita. Þegar ofnhitastigið nær 600°C er hægt að stilla loftdæluna til að beina loganum í næsta hólf og ljúka þannig kveikjuferlinu.
Rekstur ofns: Hoffman-ofninn er notaður til að brenna leirsteina, þar sem brennsluhraðinn er 4-6 ofnhólf á dag. Þar sem eldhausinn er í stöðugri hreyfingu breytist virkni hvers ofnhólfs einnig stöðugt. Þegar ofninn er fyrir framan eldhausinn er virknin forhitunarsvæði, þar sem hitastig er undir 600°C, loftlokinn opnast venjulega við 60-70% og neikvæður þrýstingur er á bilinu -20 til 50 Pa. Við fjarlægingu raka verður að gera strangar varúðarráðstafanir til að koma í veg fyrir að múrsteinshlutar springi. Hitasvæðið á milli 600°C og 1050°C er brennslusvæðið, þar sem múrsteinshlutar umbreytast. Við hátt hitastig breytist leirinn eðlisfræðilega og efnafræðilega og umbreytist í fullunna múrsteina með keramikeiginleikum. Ef brennsluhitastigið næst ekki vegna ófullnægjandi eldsneytis verður að bæta við eldsneyti í skömmtum (kolduft ≤2 kg í hvert gat í hvert skipti), tryggja nægilegt súrefnisframboð (≥5%) fyrir bruna, með ofnþrýstingnum haldið við vægan neikvæðan þrýsting (-5 til -10 Pa). Haldið stöðugum háum hita í 4-6 klukkustundir til að brenna múrsteinsblettina að fullu. Eftir að hafa farið í gegnum brennslusvæðið eru múrsteinsblettirnir umbreyttir í fullunna múrsteina. Kolafóðrunaropin eru síðan lokuð og múrsteinarnir fara inn í einangrunar- og kælisvæðið. Kælingarhraðinn má ekki fara yfir 50°C/klst til að koma í veg fyrir sprungur vegna hraðrar kælingar. Þegar hitastigið fer niður fyrir 200°C er hægt að opna ofnhurðina í nágrenninu og eftir loftræstingu og kælingu eru fullunninir múrsteinar teknir úr ofninum, sem lýkur brennsluferlinu.
II. Mikilvægar athugasemdir
Múrsteinsuppbygging: „Þriggja hlutar brennsla, sjö hlutar uppbygging.“ Í brennsluferlinu er múrsteinsuppbygging lykilatriði. Mikilvægt er að ná „hæfilegri þéttleika“ og finna besta jafnvægið milli fjölda múrsteina og bilsins á milli þeirra. Samkvæmt kínverskum landsstöðlum er besti uppbyggingarþéttleiki múrsteina 260 stykki á rúmmetra. Uppbygging múrsteina verður að fylgja meginreglunum „þéttur að ofan, dreifður að neðan“, „þéttur á hliðunum, dreifður í miðjunni“ og „skilja eftir pláss fyrir loftflæði“, en forðast skal ójafnvægi þar sem toppurinn er þungur og botninn léttur. Lárétt loftrás ætti að vera í takt við útblástursopið, 15-20 cm breið. Lóðrétt frávik múrsteinshrúgunnar má ekki vera meira en 2% og strangar ráðstafanir verða að vera gerðar til að koma í veg fyrir að hrúgan hrynji.
Hitastýring: Forhitunarsvæðið ætti að vera hitað hægt; hraðar hitahækkanir eru stranglega bannaðar (hraðar hitahækkanir geta valdið því að raki sleppi og sprungur myndist í múrsteinsblettunum). Á meðan kvarsmyndbreytingin stendur yfir verður að halda hitastiginu stöðugu. Ef hitastigið fellur niður fyrir tilskilinn hita og kol þarf að bæta við utanaðkomandi kolum er bönnuð viðbót við þéttan kol (til að koma í veg fyrir staðbundna ofbruna). Kolum ætti að bæta við í litlu magni margoft í gegnum eitt gat, þar sem hver viðbót er 2 kg á hverja lotu og með að minnsta kosti 15 mínútna millibili milli hverrar lotu.
Öryggi: Hoffman-ofninn er einnig tiltölulega lokað rými. Þegar kolmónoxíðstyrkur fer yfir 24 PPM verður starfsfólk að rýma rýmið og bæta loftræstingu. Eftir sintrun verður að fjarlægja fullunna múrsteina handvirkt. Eftir að ofnhurðin hefur verið opnuð skal fyrst mæla súrefnisinnihaldið (súrefnisinnihald > 18%) áður en farið er til vinnu.
III. Algengar bilanir og úrræðaleit
Algeng vandamál í framleiðslu Hoffman-ofna: rakamyndun í forhitunarsvæðinu og hrun blautra múrsteinsstöngla, aðallega vegna mikils rakainnihalds í blautum múrsteinum og lélegrar rakafrennslis. Aðferð við rakafrennsli: Notið þurra múrsteinshluta (með afgangsrakainnihaldi undir 6%) og stillið loftspjaldið til að auka loftflæði, hækka hitastigið í um það bil 120°C. Hægur brennsluhraði: Algengt er að „eldurinn kvikni ekki“, þetta er aðallega vegna súrefnisskorts í bruna. Lausnir við ófullnægjandi loftflæði: Aukið opnun spjaldsins, aukið viftuhraðann, lagið eyður í ofnhúsinu og hreinsið uppsafnað rusl úr reykrörinu. Í stuttu máli, tryggið að nægilegt súrefni sé veitt brunahólfinu til að ná súrefnisríkri bruna og hraðri hækkun hitastigs. Mislitun múrsteinshússins (gulnun) vegna ófullnægjandi sintrunarhita: Lausn: Aukið eldsneytismagn á viðeigandi hátt og hækkað brennsluhitastig. Svarthjarta múrsteinar geta myndast af nokkrum ástæðum: of mikið af innri brunaaukefnum, súrefnisskortur í ofninum sem skapar minnkandi andrúmsloft (O₂ < 3%) eða múrsteinar sem eru ekki fullbrenndir. Lausnir: Minnkaðu innra eldsneytisinnihald, aukið loftræstingu til að tryggja nægilega súrefnisbrennslu og lengdu viðeigandi háhitastigstímann til að tryggja að múrsteinarnir séu fullbrenndir. Aflögun múrsteina (ofbrennsla) stafar aðallega af staðbundnum háum hita. Lausnir fela í sér að opna fremri loftspjaldið til að færa logann áfram og opna aftari eldhlífina til að blása köldu lofti inn í ofninn til að lækka hitastigið.
Hoffman-ofninn hefur verið í notkun í 169 ár síðan hann var fundinn upp og hefur gengið í gegnum fjölmargar endurbætur og nýjungar. Ein slík nýjung er viðbót loftstokks á botni ofnsins til að leiða þurrt heitt loft (100°C–300°C) inn í þurrkhólfið í einbrennsluofnsferlinu. Önnur nýjung er notkun innbrenndra múrsteina, sem Kínverjar fundu upp. Eftir að kolum hefur verið mulið er því bætt við hráefnið í samræmi við nauðsynlegt hitagildi (um það bil 1240 kcal/kg af hráefni þarf til að hækka hitastigið um 1°C, sem jafngildir 0,3 kcal). Fóðrunarvél múrsteinsverksmiðjunnar „Wanda“ getur blandað kolum og hráefnum í réttum hlutföllum. Blandarinn blandar kolduftinu vandlega saman við hráefnið og tryggir að frávik hitagildisins sé stjórnað innan ±200 kJ/kg. Að auki eru hitastýringar- og PLC-kerfi sett upp til að stilla sjálfkrafa loftrennslishraða loftdeyfisins og kolafóðrunarhraða. Þetta eykur sjálfvirkni og tryggir betur þrjár stöðugleikareglur Hoffman-ofnsins: „stöðugur loftþrýstingur, stöðugur hiti og stöðug logahreyfing.“ Eðlileg notkun krefst sveigjanlegrar aðlögunar miðað við aðstæður inni í ofninum og vandleg notkun getur framleitt hæfa, fullunna múrsteina.
Birtingartími: 21. júní 2025