I. Inngangur:
Hoffman-ofninn (einnig þekktur sem „hringlaga ofninn“ í Kína) var fundinn upp af Þjóðverjanum Friedrich Hoffmann árið 1858. Áður en Hoffman-ofninn kom til Kína voru leirsteinar brenndir í jarðofnum sem gátu aðeins starfað með hléum. Þessir ofnar, sem voru lagaðir eins og jurtar eða gufusoðnir bollar, voru almennt kallaðir „gufusoðnir bolluofnar“. Eldgryfja var byggð neðst í ofninum; þegar múrsteinar voru brenndir voru þurrkaðir múrsteinar staflaðir inni í þeim og eftir brennslu var eldurinn slökktur til einangrunar og kælingar áður en ofnhurðin var opnuð til að taka út fullunnu múrsteinana. Það tók 8-9 daga að brenna eina lotu af múrsteinum í einum ofni. Vegna lítillar afkastagetu voru nokkrir gufusoðnir bolluofnar tengdir í röð með samtengdum reykrörum - eftir að einn ofn hafði verið brenndur var hægt að opna reykrör aðliggjandi ofns til að hefja brennslu. Þessi tegund af ofni var kölluð „drekaofn“ í Kína. Þó að drekaofninn auki afköstin gat hann samt ekki náð samfelldri framleiðslu og hafði erfiðar vinnuaðstæður. Það var ekki fyrr en Hoffman-ofninn var kynntur til Kína að vandamálið með samfellda leirsteinsbrennslu var leyst og vinnuumhverfið fyrir múrsteinsbrennslu tiltölulega batnaði.
Hoffman-ofninn er rétthyrndur að lögun, með aðalloftstokki og spjöldum í miðjunni; hreyfanleg eldstaða er stillt með því að stjórna spjöldunum. Innri hlutinn samanstendur af hringlaga, samtengdum ofnhólfum og margar ofnhurðir eru opnaðar á ytri veggnum til að auðvelda hleðslu og losun múrsteina. Ytri veggurinn er tvöfaldur með einangrunarefni fyllt á milli. Þegar múrsteinar eru undirbúnir eru þurrkuðum múrsteinum staflað í ofngöngunum og kveikjuholur eru byggðar. Kveikjan er gerð með eldfimum efnum; eftir stöðuga kveikju eru spjöldin stjórnað til að stýra hreyfingu eldsins. Múrsteinarnir sem eru staflaðir í ofngöngunum eru brenndir í fullunna vöru við hitastigið 800-1000°C. Til að tryggja samfellda brennslu með einni logaframhlið þarf að vera 2-3 hurðir fyrir múrsteinsstöflunarsvæðið, 3-4 hurðir fyrir forhitunarsvæðið, 3-4 hurðir fyrir háhitabrennslusvæðið, 2-3 hurðir fyrir einangrunarsvæðið og 2-3 hurðir fyrir kæli- og múrsteinslosunarsvæðið. Þess vegna þarf Hoffman-ofn með einni loga að minnsta kosti 18 hurðir, og einn með tveimur loga þarf 36 eða fleiri hurðir. Til að bæta vinnuumhverfið og koma í veg fyrir að starfsmenn verði fyrir of miklum hita frá fullunnum múrsteinum eru venjulega bætt við nokkrum hurðum í viðbót, þannig að Hoffman-ofn með einni loga er oft smíðaður með 22-24 hurðum. Hver hurð er um það bil 7 metra löng, með heildarlengd upp á um 70-80 metra. Nettó innri breidd ofnsins getur verið 3 metrar, 3,3 metrar, 3,6 metrar eða 3,8 metrar (staðlaðir múrsteinar eru 240 mm eða 250 mm að lengd), þannig að breytingar á breidd ofnsins eru reiknaðar með því að auka lengd eins múrsteins. Mismunandi innri breidd leiðir til mismunandi fjölda staflaðra múrsteina og þar með örlítið mismunandi afkösta. Hoffman-ofn með einni loga getur framleitt um það bil 18-30 milljónir staðlaðra múrsteina (240x115x53 mm) árlega.
II. Uppbygging:
Hoffman-ofninn samanstendur af eftirfarandi íhlutum byggt á virkni þeirra: grunni ofnsins, reykröri í botni ofnsins, loftstokkakerfi, brennslukerfi, stjórnbúnaði fyrir dempara, lokuðum ofnhluta, einangrun ofnsins og athugunar-/eftirlitsbúnaði. Hvert ofnhólf er bæði sjálfstæð eining og hluti af öllum ofninum. Þegar brunastaðurinn færist breytist hlutverk þeirra í ofninum (forhitunarsvæði, sintunarsvæði, einangrunarsvæði, kælisvæði, múrsteinslosunarsvæði, múrsteinsstöflunarsvæði). Hvert ofnhólf hefur sinn eigin reykrör, loftstokk, dempara og athugunarop (kolafóðrunarop) og ofnhurðir að ofan.
Vinnuregla:
Eftir að múrsteinar eru staflaðir í ofnhólfi þarf að líma pappírsþröskulda til að innsigla einstaka hólf. Þegar hreyfa þarf eldstöðuna er spjaldið í því hólfi opnað til að mynda neikvæðan þrýsting inni í því, sem dregur logaframhliðina inn í hólfið og brennir pappírsþröskuldinn. Í sérstökum tilfellum er hægt að nota eldkrók til að rífa pappírsþröskuldinn frá fyrra hólfinu. Í hvert skipti sem eldstaðan færist í nýtt hólf fara næstu hólf í næsta stig í röð. Venjulega, þegar spjald er rétt opnað, fer hólfið í forhitunar- og hitastigshækkunarstig; hólf 2-3 hurðir frá fara í háhitastig; hólf 3-4 hurðir frá fara í einangrunar- og kælingarstig, og svo framvegis. Hvert hólf breytir stöðugt hlutverki sínu og myndar samfellda hringrás með hreyfanlegri logaframhlið. Hraði logans er háður loftþrýstingi, loftmagni og eldsneytisorku. Að auki er hann breytilegur eftir hráefni múrsteinsins (4-6 metrar á klukkustund fyrir leirsteina, 3-5 metrar á klukkustund fyrir leirsteina). Þess vegna er hægt að stilla brennsluhraða og afköst með því að stjórna loftþrýstingi og rúmmáli með dempurum og stilla eldsneytisframboð. Rakainnihald múrsteina hefur einnig bein áhrif á hraða logans: 1% lækkun á rakainnihaldi getur aukið hraðann um 10 mínútur. Þéttingar- og einangrunargeta ofnsins hefur bein áhrif á eldsneytisnotkun og afköst fullunninna múrsteina.
Eftir að múrsteinar eru staflaðir í ofnhólfi þarf að líma pappírsþröskulda til að innsigla einstaka hólf. Þegar hreyfa þarf eldstöðuna er spjaldið í því hólfi opnað til að mynda neikvæðan þrýsting inni í því, sem dregur logaframhliðina inn í hólfið og brennir pappírsþröskuldinn. Í sérstökum tilfellum er hægt að nota eldkrók til að rífa pappírsþröskuldinn frá fyrra hólfinu. Í hvert skipti sem eldstaðan færist í nýtt hólf fara næstu hólf í næsta stig í röð. Venjulega, þegar spjald er rétt opnað, fer hólfið í forhitunar- og hitastigshækkunarstig; hólf 2-3 hurðir frá fara í háhitastig; hólf 3-4 hurðir frá fara í einangrunar- og kælingarstig, og svo framvegis. Hvert hólf breytir stöðugt hlutverki sínu og myndar samfellda hringrás með hreyfanlegri logaframhlið. Hraði logans er háður loftþrýstingi, loftmagni og eldsneytisorku. Að auki er hann breytilegur eftir hráefni múrsteinsins (4-6 metrar á klukkustund fyrir leirsteina, 3-5 metrar á klukkustund fyrir leirsteina). Þess vegna er hægt að stilla brennsluhraða og afköst með því að stjórna loftþrýstingi og rúmmáli með dempurum og stilla eldsneytisframboð. Rakainnihald múrsteina hefur einnig bein áhrif á hraða logans: 1% lækkun á rakainnihaldi getur aukið hraðann um 10 mínútur. Þéttingar- og einangrunargeta ofnsins hefur bein áhrif á eldsneytisnotkun og afköst fullunninna múrsteina.
Ofnhönnun:
Fyrst skal ákvarða nettó innri breidd ofnsins út frá afköstum. Mismunandi innri breidd krefst mismunandi loftmagns. Byggt á loftþrýstingi og rúmmáli sem krafist er skal ákvarða forskriftir og stærðir loftinntaka, reykröra, lokunarloka, loftpípa og aðalloftstokka ofnsins og reikna út heildarbreidd ofnsins. Síðan skal ákvarða eldsneytið fyrir múrsteinsbrennslu - mismunandi eldsneyti krefst mismunandi brennsluaðferða. Fyrir jarðgas verður að panta staðsetningar fyrir brennara fyrirfram; fyrir þunga olíu (notaða eftir upphitun) verður að panta staðsetningar stúta. Jafnvel fyrir kol og við (sag, hrísgrjónahýði, jarðhnetuskeljar og önnur eldfim efni með varmagildi) eru aðferðirnar mismunandi: kol eru mulin, þannig að kolainnsetningargöt geta verið minni; til að auðvelda viðarinnsetningu ættu götin að vera stærri í samræmi við það. Eftir hönnun út frá gögnum hvers íhlutar ofnsins skal smíða ofnbyggingarteikningar.
Fyrst skal ákvarða nettó innri breidd ofnsins út frá afköstum. Mismunandi innri breidd krefst mismunandi loftmagns. Byggt á loftþrýstingi og rúmmáli sem krafist er skal ákvarða forskriftir og stærðir loftinntaka, reykröra, lokunarloka, loftpípa og aðalloftstokka ofnsins og reikna út heildarbreidd ofnsins. Síðan skal ákvarða eldsneytið fyrir múrsteinsbrennslu - mismunandi eldsneyti krefst mismunandi brennsluaðferða. Fyrir jarðgas verður að panta staðsetningar fyrir brennara fyrirfram; fyrir þunga olíu (notaða eftir upphitun) verður að panta staðsetningar stúta. Jafnvel fyrir kol og við (sag, hrísgrjónahýði, jarðhnetuskeljar og önnur eldfim efni með varmagildi) eru aðferðirnar mismunandi: kol eru mulin, þannig að kolainnsetningargöt geta verið minni; til að auðvelda viðarinnsetningu ættu götin að vera stærri í samræmi við það. Eftir hönnun út frá gögnum hvers íhlutar ofnsins skal smíða ofnbyggingarteikningar.
III. Byggingarferli:
Veldu staðsetningu út frá hönnunarteikningum. Til að lækka kostnað skaltu velja staðsetningu með miklu hráefni og þægilegum flutningum fyrir fullunna múrsteina. Öll múrsteinsverksmiðjan ætti að vera miðuð við ofninn. Eftir að staðsetning ofnsins hefur verið ákveðin skal framkvæma grunnvinnslu:
① Jarðfræðileg könnun: Kannið dýpt grunnvatnslagsins og burðarþol jarðvegsins (þarf að vera ≥150 kPa). Fyrir mjúkar undirstöður skal nota aðferðir til að skipta um undirstöður (grjótgrunnur, staurgrunnur eða þjappaðan kalk-jarðveg í hlutföllunum 3:7).
② Eftir undirstöðumeðhöndlun skal fyrst byggja reykrör ofnsins og beita vatnsheldum og rakaþéttum ráðstöfunum: Setjið 20 mm þykkt vatnsheld múrlag og framkvæmið síðan vatnshelda meðhöndlun.
③ Grunnurinn að ofninum er úr járnbentri steinsteypuplötu með φ14 stálstöngum sem eru bundnar saman í 200 mm tvíátta rist. Breiddin er samkvæmt hönnunarkröfum og þykktin er um það bil 0,3-0,5 metrar.
④ Þenslusamskeyti: Setjið eina þenslusamskeyti (30 mm breitt) fyrir hver 4-5 hólf, fyllt með asfalthömpum til að tryggja vatnsheldni.
① Jarðfræðileg könnun: Kannið dýpt grunnvatnslagsins og burðarþol jarðvegsins (þarf að vera ≥150 kPa). Fyrir mjúkar undirstöður skal nota aðferðir til að skipta um undirstöður (grjótgrunnur, staurgrunnur eða þjappaðan kalk-jarðveg í hlutföllunum 3:7).
② Eftir undirstöðumeðhöndlun skal fyrst byggja reykrör ofnsins og beita vatnsheldum og rakaþéttum ráðstöfunum: Setjið 20 mm þykkt vatnsheld múrlag og framkvæmið síðan vatnshelda meðhöndlun.
③ Grunnurinn að ofninum er úr járnbentri steinsteypuplötu með φ14 stálstöngum sem eru bundnar saman í 200 mm tvíátta rist. Breiddin er samkvæmt hönnunarkröfum og þykktin er um það bil 0,3-0,5 metrar.
④ Þenslusamskeyti: Setjið eina þenslusamskeyti (30 mm breitt) fyrir hver 4-5 hólf, fyllt með asfalthömpum til að tryggja vatnsheldni.
Smíði ofns:
① Efnisundirbúningur: Eftir að grunnurinn er tilbúinn skal slétta svæðið og undirbúa efnin. Ofnefni: Báðir endar Hoffman-ofnsins eru hálfhringlaga; sérstök múrsteinar (trapisulaga múrsteinar, viftulaga múrsteinar) eru notaðir í beygjurnar. Ef innri hluti ofnsins er smíðaður úr eldföstum múrsteinum þarf eldföst leir, sérstaklega fyrir bogamúrsteina (T38, T39, almennt kallaðir „blaðmúrsteinar“) sem notaðir eru við loftinntök og bogatoppa. Undirbúið mót fyrir bogatoppinn fyrirfram.
② Útsetning: Merktu fyrst miðlínu ofnsins á meðhöndluðu undirlagi, ákvarðaðu síðan og merktu brúnir ofnveggja og staðsetningu ofnhurðarinnar út frá neðanjarðar reykröri og loftinntaki. Merktu sex beinar línur fyrir ofninn og bogalínur fyrir beygjur enda út frá nettó innri breidd.
③ Múrverk: Byrjið á að byggja reykrör og loftinntök, síðan leggið neðri múrsteina (þarf að nota stigskipta múrverk með fullri múrsteypu, engar samfelldar samskeyti, til að tryggja þéttingu og koma í veg fyrir loftleka). Röðin er: Byggið beinar veggi meðfram merktum grunnlínum, færið ykkur að beygjunum, sem eru byggðar með trapisulaga múrsteinum (leyfilegt frávik ≤3 mm). Samkvæmt hönnunarkröfum skal byggja tengiveggi milli innri og ytri veggja ofnsins og fylla með einangrunarefni. Þegar beinir veggir eru byggðir í ákveðna hæð skal leggja bogahornsmúrsteina (60°-75°) til að hefja smíði bogatoppsins. Setjið bogamótið (leyfilegt frávik ≤3 mm) og byggið bogatoppinn samhverft frá báðum hliðum að miðju. Notið bogamúrsteina (T38, T39) fyrir bogatoppinn; ef venjulegir múrsteinar eru notaðir skal tryggja að þeir séu þéttir við mótið. Þegar síðustu 3-6 múrsteinarnir í hverjum hring eru smíðaðir skal nota fleyglaga læsimúrsteina (10-15 mm þykktarmunur) og hamra þá fasta með gúmmíhamri. Geymið athugunarop og kolagjafarop efst á boganum samkvæmt hönnunarkröfum.
IV. Gæðaeftirlit:
a. Lóðrétting: Athugið með leysigeisla eða lóði; leyfilegt frávik ≤5 mm/m.
b. Flatleiki: Athugið með 2 metra rekki; leyfilegur ójöfni ≤3 mm.
c. Þétting: Eftir að múrverk er lokið skal framkvæma neikvæða þrýstingsprófun (-50Pa); lekahraði ≤0,5 m³/klst·m².
b. Flatleiki: Athugið með 2 metra rekki; leyfilegur ójöfni ≤3 mm.
c. Þétting: Eftir að múrverk er lokið skal framkvæma neikvæða þrýstingsprófun (-50Pa); lekahraði ≤0,5 m³/klst·m².
Birtingartími: 5. ágúst 2025