벽돌 제작용 호프만 가마에 대한 지침

I. 서론:

호프만 가마(중국에서는 "원형 가마"라고도 함)는 1858년 독일의 프리드리히 호프만이 발명했습니다. 호프만 가마가 중국에 도입되기 전에는 점토 벽돌을 간헐적으로만 작동할 수 있는 흙 가마를 사용하여 구웠습니다. 유르트나 찐빵처럼 생긴 이 가마는 일반적으로 "찐빵 가마"라고 불렸습니다. 가마 바닥에 불 구덩이를 만들고 벽돌을 구울 때는 말린 벽돌을 안에 쌓아 두었다가 구운 후 단열과 냉각을 위해 불을 끈 다음 가마 문을 열어 완성된 벽돌을 꺼냈습니다. 한 가마에서 벽돌 한 묶음을 구우는 데 8~9일이 걸렸습니다. 생산량이 적어서 여러 개의 찐빵 가마를 연통이 연결된 가마로 직렬로 연결했습니다. 한 가마에서 구운 후 인접한 가마의 연통을 열어 구움을 시작할 수 있었습니다. 이러한 유형의 가마를 중국에서는 "용가마(龍窯)"라고 불렀습니다. 용가마는 생산량을 늘렸지만, 여전히 연속 생산이 불가능했고 작업 환경도 열악했습니다. 호프만 가마가 중국에 도입된 후에야 점토 벽돌을 연속으로 굽는 문제가 해결되었고, 벽돌 굽기 작업 환경도 비교적 개선되었습니다.

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호프만 가마는 직사각형 모양이며, 중앙에 주 공기 덕트와 댐퍼가 있습니다. 이동식 불의 위치는 댐퍼를 조절하여 조절합니다. 내부는 원형으로 연결된 가마 챔버로 구성되어 있으며, 외벽에는 여러 개의 가마 문이 열려 벽돌을 쉽게 넣고 꺼낼 수 있습니다. 외벽은 이중으로 되어 있으며, 그 사이에 단열재가 채워져 있습니다. 벽돌 소성을 준비할 때는 건조된 벽돌을 가마 통로에 쌓고 점화구를 설치합니다. 점화는 가연성 물질로 이루어지며, 안정적인 점화 후 댐퍼가 작동하여 불의 이동을 유도합니다. 가마 통로에 쌓인 벽돌은 800~1000°C의 온도에서 완제품으로 소성됩니다. 하나의 화염면으로 연속 소성을 보장하려면 벽돌 적재 구역에 2~3개의 문, 예열 구역에 3~4개의 문, 고온 소성 구역에 3~4개의 문, 단열 구역에 2~3개의 문, 냉각 및 벽돌 하역 구역에 2~3개의 문이 필요합니다. 따라서 화염면이 하나인 호프만 가마에는 최소 18개의 문이 필요하고, 화염면이 두 개인 호프만 가마에는 36개 이상의 문이 필요합니다. 작업 환경을 개선하고 작업자가 완성된 벽돌에서 과도한 고온에 노출되는 것을 방지하기 위해 일반적으로 문을 몇 개 더 추가하므로 단일 화염면 호프만 가마는 종종 22~24개의 문으로 제작됩니다. 각 문의 길이는 약 7m이며 총 길이는 약 70~80m입니다. 가마의 순 내부 폭은 3m, 3.3m, 3.6m 또는 3.8m(표준 벽돌의 길이는 240mm 또는 250mm)입니다. 따라서 가마 폭의 변화는 벽돌 한 개의 길이를 늘려 계산합니다. 내부 폭이 다르면 쌓이는 벽돌의 개수가 달라지고, 결과적으로 생산량도 약간씩 달라집니다. 단일 화염 전면 호프만 가마는 연간 약 1,800만~3,000만 개의 표준 벽돌(240x115x53mm)을 생산할 수 있습니다.

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II. 구조:

호프만 킬른은 기능에 따라 킬른 기초, 킬른 하부 연도, 공기 덕트 시스템, 연소 시스템, 댐퍼 제어 장치, 밀폐형 킬른 본체, 킬른 단열재, 그리고 관측/모니터링 장치로 구성됩니다. 각 킬른 챔버는 독립적인 단위이자 전체 킬른의 일부입니다. 연소 위치가 이동함에 따라 킬른 내에서의 역할(예열 영역, 소결 영역, 단열 영역, 냉각 영역, 벽돌 하역 영역, 벽돌 적재 영역)이 변경됩니다. 각 킬른 챔버에는 자체 연도, 공기 덕트, 댐퍼, 관측구(석탄 공급구) 및 상부 킬른 도어가 있습니다.

작동 원리:
벽돌을 가마에 쌓은 후에는 각 방을 밀봉하기 위해 종이 장벽을 붙여야 합니다. 불의 위치를 이동해야 할 때는 해당 방의 댐퍼를 열어 내부에 음압을 형성하고, 이 음압이 화염면을 방 안으로 끌어들여 종이 장벽을 태웁니다. 특별한 경우에는 화로를 사용하여 이전 방의 종이 장벽을 찢을 수 있습니다. 불의 위치가 새로운 방으로 이동할 때마다 다음 방은 순차적으로 다음 단계로 진입합니다. 일반적으로 댐퍼가 열리면 방은 예열 및 승온 단계로 진입하고, 2~3층 떨어진 방은 고온 소성 단계로 진입하며, 3~4층 떨어진 방은 단열 및 냉각 단계로 진입합니다. 각 방은 끊임없이 역할을 변경하며, 화염면이 움직이는 연속적인 순환 생산 과정을 형성합니다. 화염 이동 속도는 공기압, 공기량, 연료 발열량의 영향을 받습니다. 또한 벽돌 원료에 따라서도 달라집니다(셰일 벽돌의 경우 시간당 4~6미터, 점토 벽돌의 경우 시간당 3~5미터). 따라서 댐퍼를 통해 공기압과 유량을 조절하고 연료 공급량을 조절하여 소성 속도와 출력을 조절할 수 있습니다. 벽돌의 수분 함량 또한 화염 이동 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 수분 함량이 1% 감소하면 화염 이동 속도가 약 10분 증가할 수 있습니다. 가마의 밀봉 및 단열 성능은 연료 소비량과 완성된 벽돌 생산량에 직접적인 영향을 미칩니다.

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가마 설계:
먼저, 출력 요구량을 기준으로 가마의 순 내부 폭을 결정합니다. 내부 폭에 따라 필요한 공기량이 다릅니다. 필요한 공기압과 공기량을 기준으로 가마의 공기 유입구, 연도, 댐퍼, 공기관, 주 공기 덕트의 사양과 크기를 결정하고 가마의 전체 폭을 계산합니다. 그런 다음 벽돌 소성용 연료를 결정합니다. 연료에 따라 연소 방식이 다릅니다. 천연가스의 경우 버너 위치를 미리 예약해야 하며, 중유(가열 후 사용)의 경우 노즐 위치를 예약해야 합니다. 석탄과 나무(톱밥, 벼 껍질, 땅콩 껍질, 기타 발열량이 있는 가연성 물질)의 경우에도 연소 방식이 다릅니다. 석탄은 분쇄되므로 석탄 공급 구멍을 더 작게 할 수 있고, 나무를 쉽게 공급하려면 구멍을 더 크게 해야 합니다. 각 가마 구성 요소의 데이터를 기반으로 설계한 후 가마 시공 도면을 작성합니다.

III. 시공 과정:

설계 도면을 바탕으로 부지를 선정하십시오. 비용 절감을 위해 완제품 벽돌의 풍부한 원자재와 운송이 편리한 위치를 선택하십시오. 벽돌 공장 전체는 가마를 중심으로 배치되어야 합니다. 가마 위치를 결정한 후, 기초 처리를 수행하십시오.
① 지질 조사: 지하수층의 깊이와 토양 지지력(150kPa 이상)을 확인합니다. 연약지반의 경우, 대체 공법(잡석기초, 파일기초 또는 3:7 석회-토양 다짐)을 사용합니다.
② 기초처리 후 가마 연도를 먼저 시공하고 방수, 방습 조치를 취한다. 방수 모르타르층을 20mm 두께로 시공한 후 방수처리를 실시한다.
③ 가마 기초는 철근 콘크리트 래프트 슬래브를 사용하며, φ14 철근을 200mm 양방향 격자로 연결했습니다. 폭은 설계 요구 사항에 따라 결정되었으며, 두께는 약 0.3~0.5m입니다.
④ 팽창 조인트: 4~5개의 챔버마다 팽창 조인트(폭 30mm)를 하나씩 설치하고 방수 밀봉을 위해 아스팔트 대마로 채웁니다.
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가마 본체 구조:
① 자재 준비: 기초 공사가 완료되면 부지를 평평하게 하고 자재를 준비합니다. 가마 자재: 호프만 가마의 양 끝은 반원형이며, 굽은 부분에는 특수 형상의 벽돌(사다리꼴 벽돌, 부채꼴 벽돌)을 사용합니다. 가마 내부가 내화벽돌로 시공되는 경우, 특히 공기 유입구와 아치 상부에 사용되는 아치 벽돌(T38, T39, 흔히 "블레이드 벽돌"이라고 함)의 경우 내화 점토가 필요합니다. 아치 상부 거푸집은 미리 준비합니다.
② 설치: 처리된 기초 위에 먼저 가마 중심선을 표시한 후, 지하 연도와 공기 유입 위치를 기준으로 가마 벽 가장자리와 가마 문 위치를 결정하고 표시합니다. 순 내부 너비를 기준으로 가마 본체에는 6개의 직선을, 끝 굽힘부에는 호선을 표시합니다.
③ 조적: 먼저 연도와 공기 흡입구를 설치한 후, 바닥 벽돌을 쌓습니다(밀폐 및 공기 누출 방지를 위해 전체 모르타르를 사용한 엇갈린 줄눈 조적 필요, 연속된 줄눈 없음). 순서는 다음과 같습니다. 표시된 기초선을 따라 직선 벽을 쌓고, 굽은 부분으로 넘어가는 부분은 사다리꼴 벽돌(허용 오차 ≤3mm)로 쌓습니다. 설계 요건에 따라 가마 내벽과 외벽 사이에 연결 지지벽을 설치하고 단열재를 채웁니다. 직선 벽을 일정 높이까지 쌓은 후, 아치형 벽돌(60°~75°)을 깔고 아치 상판 시공을 시작합니다. 아치 거푸집(허용 호 편차 ≤3mm)을 설치하고 아치 상판을 양쪽에서 중앙까지 대칭으로 쌓습니다. 아치 상판에는 아치형 벽돌(T38, T39)을 사용하고, 일반 벽돌을 사용하는 경우 거푸집과 밀착되도록 합니다. 각 링의 마지막 벽돌 3~6개를 쌓을 때는 쐐기 모양의 잠금 벽돌(두께 차이 10~15mm)을 사용하여 고무 망치로 단단히 두드려 고정합니다. 설계 요건에 따라 아치 꼭대기에 관측창과 석탄 공급창을 남겨둡니다.

IV. 품질 관리:

a. 수직성: 레이저 레벨이나 수직추로 확인; 허용 편차 ≤5mm/m.
b. 평탄도: 2m 직선자로 검사합니다. 허용 불균일도는 ≤3mm입니다.
c. 밀봉: 가마벽돌 시공이 완료된 후 음압 시험(-50Pa)을 실시합니다. 누출률 ≤0.5m³/h·m².

게시 시간: 2025년 8월 5일