Istruzioni per il forno Hoffman per la fabbricazione di mattoni

I. Introduzione:

Il forno Hoffmann (noto anche come "forno circolare" in Cina) fu inventato dal tedesco Friedrich Hoffmann nel 1858. Prima dell'introduzione del forno Hoffmann in Cina, i mattoni d'argilla venivano cotti in forni di terra che potevano funzionare solo a intermittenza. Questi forni, a forma di yurta o di panini al vapore, erano comunemente chiamati "forni per panini al vapore". Sul fondo del forno veniva costruito un focolare; durante la cottura dei mattoni, quelli secchi venivano impilati all'interno e, dopo la cottura, il fuoco veniva spento per l'isolamento e il raffreddamento prima di aprire la porta del forno per estrarre i mattoni finiti. Ci volevano 8-9 giorni per cuocere un lotto di mattoni in un singolo forno. A causa della bassa produzione, diversi forni per panini al vapore venivano collegati in serie con canne fumarie interconnesse: dopo l'accensione di un forno, si poteva aprire la canna fumaria del forno adiacente per avviare la cottura. In Cina, questo tipo di forno era chiamato "forno a drago". Sebbene aumentasse la produzione, non riusciva comunque a garantire una produzione continua e richiedeva condizioni di lavoro difficili. Solo con l'introduzione in Cina del forno Hoffman, il problema della cottura continua dei mattoni di argilla fu risolto e l'ambiente di lavoro per la cottura dei mattoni migliorò relativamente.

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Il forno Hoffman è di forma rettangolare, con un condotto principale dell'aria e delle serrande al centro; la posizione del fuoco mobile viene regolata tramite le serrande. La parte interna è costituita da camere circolari interconnesse e diverse porte del forno si aprono sulla parete esterna per facilitare il carico e lo scarico dei mattoni. La parete esterna è a doppio strato con materiale isolante interposto. Durante la preparazione alla cottura dei mattoni, questi vengono impilati nei passaggi del forno e vengono costruite delle fosse di accensione. L'accensione avviene con materiali infiammabili; dopo un'accensione stabile, le serrande vengono azionate per guidare il movimento del fuoco. I mattoni impilati nei passaggi del forno vengono cotti fino a ottenere prodotti finiti a una temperatura di 800-1000 °C. Per garantire una cottura continua con un solo fronte di fiamma, sono necessarie 2-3 porte per l'area di accatastamento dei mattoni, 3-4 porte per la zona di preriscaldamento, 3-4 porte per la zona di cottura ad alta temperatura, 2-3 porte per la zona di isolamento e 2-3 porte per la zona di raffreddamento e scarico dei mattoni. Pertanto, un forno Hoffman con un solo fronte di fiamma richiede almeno 18 porte, mentre uno con due fronti di fiamma ne richiede 36 o più. Per migliorare l'ambiente di lavoro ed evitare che i lavoratori siano esposti a temperature eccessivamente elevate provenienti dai mattoni finiti, di solito vengono aggiunte alcune porte in più, quindi un forno Hoffman con un solo fronte di fiamma viene spesso costruito con 22-24 porte. Ogni porta è lunga circa 7 metri, per una lunghezza totale di circa 70-80 metri. La larghezza interna netta del forno può essere di 3 metri, 3,3 metri, 3,6 metri o 3,8 metri (i mattoni standard sono lunghi 240 mm o 250 mm), quindi le variazioni di larghezza del forno vengono calcolate aumentando la lunghezza di un mattone. Diverse larghezze interne comportano un numero diverso di mattoni impilati e quindi una produzione leggermente diversa. Un forno Hoffman a fiamma singola può produrre circa 18-30 milioni di mattoni standard (240x115x53 mm) all'anno.

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II. Struttura:

Il forno Hoffman è costituito dai seguenti componenti, in base alle loro funzioni: fondamenta del forno, condotto di scarico sul fondo del forno, sistema di condotti dell'aria, sistema di combustione, controllo della serranda, corpo del forno sigillato, isolamento del forno e dispositivi di osservazione/monitoraggio. Ogni camera del forno è sia un'unità indipendente che parte dell'intero forno. Con lo spostamento della posizione del fuoco, i loro ruoli nel forno cambiano (zona di preriscaldamento, zona di sinterizzazione, zona di isolamento, zona di raffreddamento, zona di scarico dei mattoni, zona di accatastamento dei mattoni). Ogni camera del forno è dotata di un proprio condotto di scarico, condotto dell'aria, serranda e porte di osservazione (porte di alimentazione del carbone) e porte del forno sulla parte superiore.

Principio di funzionamento:
Dopo che i mattoni sono stati impilati nella camera del forno, è necessario incollare delle barriere di carta per sigillare ogni singola camera. Quando la posizione di fuoco deve spostarsi, la valvola di quella camera viene aperta per creare una pressione negativa all'interno, che attira il fronte di fiamma nella camera e brucia la barriera di carta. In casi particolari, è possibile utilizzare un gancio di fuoco per strappare la barriera di carta della camera precedente. Ogni volta che la posizione di fuoco si sposta in una nuova camera, le camere successive entrano in sequenza nella fase successiva. Di solito, quando una valvola viene appena aperta, la camera entra nella fase di preriscaldamento e aumento della temperatura; le camere a 2-3 porte di distanza entrano nella fase di cottura ad alta temperatura; le camere a 3-4 porte di distanza entrano nella fase di isolamento e raffreddamento, e così via. Ogni camera cambia continuamente il suo ruolo, formando una produzione ciclica continua con un fronte di fiamma in movimento. La velocità di propagazione della fiamma è influenzata dalla pressione dell'aria, dal volume dell'aria e dal potere calorifico del combustibile. Inoltre, varia a seconda delle materie prime dei mattoni (4-6 metri all'ora per i mattoni di scisto, 3-5 metri all'ora per i mattoni di argilla). Pertanto, la velocità di cottura e la potenza possono essere regolate controllando la pressione e il volume dell'aria tramite valvole e regolando l'alimentazione del combustibile. Anche il contenuto di umidità dei mattoni influisce direttamente sulla velocità di propagazione della fiamma: una diminuzione dell'1% del contenuto di umidità può aumentare la velocità di circa 10 minuti. Le prestazioni di tenuta e isolamento del forno influiscono direttamente sul consumo di combustibile e sulla produzione di mattoni finiti.

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Progettazione del forno:
Innanzitutto, in base al fabbisogno di potenza, determinare la larghezza interna netta del forno. Diverse larghezze interne richiedono volumi d'aria diversi. In base alla pressione e al volume d'aria richiesti, determinare le specifiche e le dimensioni delle prese d'aria, dei camini, delle valvole, dei tubi dell'aria e dei condotti principali del forno e calcolare la larghezza totale del forno. Quindi, determinare il combustibile per la cottura dei mattoni: combustibili diversi richiedono metodi di combustione diversi. Per il gas naturale, è necessario riservare le posizioni per i bruciatori; per l'olio pesante (utilizzato dopo il riscaldamento), è necessario riservare le posizioni degli ugelli. Anche per carbone e legna (segatura, lolla di riso, gusci di arachidi e altri materiali combustibili con potere calorifico), i metodi differiscono: il carbone viene frantumato, quindi i fori di alimentazione del carbone possono essere più piccoli; per facilitare l'alimentazione della legna, i fori devono essere di conseguenza più grandi. Dopo aver progettato il forno in base ai dati di ciascun componente, redigere i disegni costruttivi del forno.

III. Processo di costruzione:

Selezionare un sito in base ai disegni di progetto. Per ridurre i costi, scegliere un luogo con materie prime abbondanti e un trasporto comodo per i mattoni finiti. L'intera fabbrica di mattoni dovrebbe essere centrata attorno al forno. Dopo aver determinato la posizione del forno, eseguire il trattamento delle fondamenta:
① Indagine geologica: accertare la profondità della falda freatica e la capacità portante del suolo (che deve essere ≥150 kPa). Per le fondazioni soffici, utilizzare metodi di sostituzione (fondazioni in pietrisco, fondazioni su pali o terreno calcareo compattato 3:7).
2 Dopo il trattamento delle fondamenta, costruire prima la canna fumaria del forno e applicare misure impermeabili e anti-umidità: applicare uno strato di malta impermeabile di 20 mm di spessore, quindi eseguire il trattamento impermeabilizzante.
3. La fondazione del forno è realizzata con una soletta in cemento armato, con barre d'acciaio φ14 legate in una griglia bidirezionale da 200 mm. La larghezza è conforme ai requisiti di progetto e lo spessore è di circa 0,3-0,5 metri.
④ Giunti di dilatazione: predisporre un giunto di dilatazione (largo 30 mm) ogni 4-5 camere, riempito con canapa asfaltata per la sigillatura impermeabile.
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Costruzione del corpo del forno:
① Preparazione del materiale: Una volta completate le fondamenta, livellare il sito e preparare i materiali. Materiali del forno: Le due estremità del forno Hoffman sono semicircolari; in corrispondenza delle curve vengono utilizzati mattoni di forma speciale (mattoni trapezoidali, mattoni a ventaglio). Se il corpo interno del forno è costruito con mattoni refrattari, è necessaria argilla refrattaria, in particolare per i mattoni ad arco (T38, T39, comunemente chiamati "mattoni a lama") utilizzati per le prese d'aria e la sommità degli archi. Preparare in anticipo la cassaforma per la sommità degli archi.
2. Tracciamento: sulla fondazione trattata, segnare prima la linea centrale del forno, quindi determinare e segnare i bordi delle pareti del forno e le posizioni della porta del forno in base alla posizione del camino interrato e della presa d'aria. Tracciare sei linee rette per il corpo del forno e linee ad arco per le curve finali in base alla larghezza interna netta.
3. Muratura: per prima cosa, costruire i condotti e le prese d'aria, quindi posare i mattoni inferiori (che richiedono una muratura a giunti sfalsati con malta piena, senza giunti continui, per garantire la tenuta e prevenire perdite d'aria). La sequenza è la seguente: costruire muri dritti lungo le linee di fondazione segnate, passando alle curve, che sono costruite con mattoni trapezoidali (errore consentito ≤3 mm). Secondo i requisiti di progettazione, costruire muri di supporto di collegamento tra le pareti interne ed esterne del forno e riempirli con materiali isolanti. Quando i muri dritti sono costruiti fino a una certa altezza, posare mattoni angolari ad arco (60°-75°) per iniziare a costruire la parte superiore dell'arco. Posizionare la cassaforma ad arco (deviazione dell'arco consentita ≤3 mm) e costruire la parte superiore dell'arco simmetricamente da entrambi i lati verso il centro. Utilizzare mattoni ad arco (T38, T39) per la parte superiore dell'arco; se si utilizzano mattoni ordinari, assicurarsi che i mattoni siano a contatto con la cassaforma. Per costruire gli ultimi 3-6 mattoni di ogni anello, utilizzare mattoni di bloccaggio a forma di cuneo (con una differenza di spessore di 10-15 mm) e fissarli saldamente con un martello di gomma. Riservare le porte di osservazione e le porte di alimentazione del carbone sulla sommità dell'arco, secondo i requisiti di progetto.

IV. Controllo di qualità:

a. Verticalità: verificare con una livella laser o un filo a piombo; deviazione consentita ≤5 mm/m.
b. Planarità: verificare con un righello da 2 metri; irregolarità ammissibile ≤3 mm.
c. Sigillatura: una volta completata la muratura del forno, effettuare un test di pressione negativa (-50 Pa); tasso di perdita ≤0,5 m³/h·m².

Data di pubblicazione: 05-08-2025