Hofmaņa ceplis (Ķīnā pazīstams kā riteņu ceplis) ir cepļa veids, ko 1856. gadā izgudroja vācu inženieris Gustavs Hofmans nepārtrauktai ķieģeļu un flīžu apdedzināšanai. Galvenā konstrukcija sastāv no slēgta apļveida tuneļa, kas parasti tiek būvēts no apdedzinātiem ķieģeļiem. Lai atvieglotu ražošanu, uz cepļa sienām ir uzstādītas vairākas vienmērīgi izvietotas cepļa durvis. Vienam apdedzināšanas ciklam (vienai ugunsdzēsības galviņai) nepieciešamas 18 durvis. Lai uzlabotu darba apstākļus un dotu gatavajiem ķieģeļiem vairāk laika atdzist, tika uzbūvētas cepļi ar 22 vai 24 durvīm, kā arī divu ugunsdzēsības cepļi ar 36 durvīm. Kontrolējot gaisa aizbīdņus, ugunsdzēsības galviņu var vadīt kustībā, nodrošinot nepārtrauktu ražošanu. Kā siltumtehnikas cepļa veids, Hofmaņa ceplis ir sadalīts arī priekšsildīšanas, apdedzināšanas un dzesēšanas zonās. Tomēr atšķirībā no tuneļkrāsnīm, kur ķieģeļu sagataves tiek novietotas uz kustīgiem cepļa vagoniem, Hofmaņa ceplis darbojas pēc principa "sagatave kustas, uguns stāv uz vietas". Trīs darba zonas — priekšsildīšana, apdedzināšana un dzesēšana — paliek nekustīgas, kamēr ķieģeļu sagataves pārvietojas pa trim zonām, lai pabeigtu apdedzināšanas procesu. Hofmaņa ceplis darbojas citādi: ķieģeļu sagataves ir sakrautas cepļa iekšpusē un paliek nekustīgas, savukārt uguns galviņu virza gaisa aizbīdņi, ievērojot principu "uguns kustas, sagataves paliek nekustīgas". Tāpēc Hofmaņa ceplī priekšsildīšanas, apdedzināšanas un dzesēšanas zonas nepārtraukti mainās, uguns galviņai kustoties. Zona liesmas priekšā ir paredzēta priekšsildīšanai, pati liesma ir paredzēta apdedzināšanai, bet zona aiz liesmas ir paredzēta dzesēšanai. Darbības princips ietver gaisa aizbīdņa regulēšanu, lai vadītu liesmu tā, lai secīgi apdedzinātu cepļa iekšpusē sakrautos ķieģeļus.
I. Darbības procedūras:
Aizdedzināšanas sagatavošana: aizdedzināšanas materiāli, piemēram, malka un ogles. Ja izmanto iekšdedzes ķieģeļus, viena kilograma izejmateriāla sadedzināšanai līdz 800–950 °C ir nepieciešami aptuveni 1100–1600 kcal/kg siltuma. Aizdedzināšanas ķieģeļi var būt nedaudz augstāki, ar mitruma saturu ≤6%. Kvalificēti ķieģeļi jākrauj trīs vai četrās krāsns durvīs. Ķieģeļu kraušana notiek pēc principa “cieši augšā un brīvāk apakšā, ciešāk sānos un brīvāk pa vidu”. Starp ķieģeļu kaudzēm jāatstāj 15–20 cm plats uguns kanāls. Aizdedzināšanas darbības vislabāk veikt taisnās sekcijās, tāpēc aizdedzināšanas krāsns jābūvē pēc līkuma, pie otrajām vai trešajām krāsns durvīm. Aizdedzināšanas krāsnij ir kurtuve un pelnu izvadīšanas atvere. Ogļu padeves atveres un vēja necaurlaidīgās sienas uguns kanālos ir jānoslēdz, lai novērstu aukstā gaisa iekļūšanu.
Aizdedzināšana un karsēšana: Pirms aizdedzināšanas pārbaudiet krāsns korpusu un gaisa aizbīdņus, vai nav noplūžu. Ieslēdziet ventilatoru un noregulējiet to tā, lai aizdedzināšanas plītī rastos neliels negatīvs spiediens. Lai kontrolētu karsēšanas ātrumu, aizdedziniet malku un ogles kurtuvē. Cepiet uz nelielas uguns 24–48 stundas, žāvējot ķieģeļu sagataves un vienlaikus no krāsns izvadot mitrumu. Pēc tam nedaudz palieliniet gaisa plūsmu, lai paātrinātu karsēšanas ātrumu. Dažādiem ogļu veidiem ir atšķirīgas aizdegšanās temperatūras: brūnoglēm 300–400 °C, bitumena oglēm 400–550 °C un antracītam 550–700 °C. Kad temperatūra pārsniedz 400 °C, ķieģeļos esošās ogles sāk degt, un katrs ķieģelis kļūst par siltuma avotu, piemēram, ogļu lodi. Kad ķieģeļi sāk degt, gaisa plūsmu var vēl vairāk palielināt, lai sasniegtu normālu degšanas temperatūru. Kad krāsns temperatūra sasniedz 600 °C, gaisa aizbīdni var regulēt, lai novirzītu liesmu uz nākamo kameru, pabeidzot aizdegšanās procesu.
Krāsns darbība: Hoffmana krāsni izmanto māla ķieģeļu apdedzināšanai ar apdedzināšanas ātrumu 4–6 krāsns kameras dienā. Tā kā kurtuve pastāvīgi kustas, arī katras krāsns kameras funkcija nepārtraukti mainās. Kurtuves priekšā tā darbojas kā priekšsildīšanas zona, kurā temperatūra ir zem 600 °C, gaisa vārsts parasti ir atvērts pie 60–70 % un negatīvais spiediens ir no -20 līdz 50 Pa. Mitruma noņemšanas laikā jāievēro stingri piesardzības pasākumi, lai novērstu ķieģeļu sagatavju plaisāšanu. Temperatūras zona no 600 °C līdz 1050 °C ir apdedzināšanas zona, kurā ķieģeļu sagataves tiek pārveidotas. Augstās temperatūrās māls piedzīvo fizikālas un ķīmiskas izmaiņas, pārvēršoties par gataviem ķieģeļiem ar keramikas īpašībām. Ja apdedzināšanas temperatūra netiek sasniegta nepietiekama kurināmā dēļ, kurināmais jāpievieno partijās (ogļu pulveris ≤2 kg uz caurumu katru reizi), nodrošinot pietiekamu skābekļa padevi (≥5 %) degšanai, un krāsns spiedienu uztur nedaudz negatīvā spiedienā (-5 līdz -10 Pa). Lai pilnībā apdedzinātu ķieģeļu sagataves, 4–6 stundas jāuztur nemainīga augsta temperatūra. Pēc iziešanas cauri apdedzināšanas zonai ķieģeļu sagataves tiek pārveidotas par gataviem ķieģeļiem. Pēc tam ogļu padeves atveres tiek aizvērtas, un ķieģeļi nonāk izolācijas un dzesēšanas zonā. Dzesēšanas ātrums nedrīkst pārsniegt 50 °C/h, lai novērstu plaisāšanu straujas atdzišanas dēļ. Kad temperatūra nokrītas zem 200 °C, krāsns durvis var atvērt tuvumā, un pēc ventilācijas un atdzesēšanas gatavie ķieģeļi tiek izņemti no krāsns, pabeidzot apdedzināšanas procesu.
II. Svarīgas piezīmes
Ķieģeļu krāvums: “Trīs daļas apdedzinātas, septiņas daļas krāvums.” Apdedzināšanas procesā ķieģeļu krāvumam ir izšķiroša nozīme. Ir svarīgi panākt “saprātīgu blīvumu”, atrodot optimālu līdzsvaru starp ķieģeļu skaitu un atstarpēm starp tiem. Saskaņā ar Ķīnas nacionālajiem standartiem optimālais ķieģeļu krāvuma blīvums ir 260 gabali uz kubikmetru. Ķieģeļu krāvumam jāatbilst principiem “blīvs augšpusē, reti apakšā”, “blīvs sānos, reti vidū” un “atstāt vietu gaisa plūsmai”, vienlaikus izvairoties no nelīdzsvarotības, kur augšdaļa ir smaga, bet apakšdaļa – viegla. Horizontālajam gaisa vadam jābūt vienā līnijā ar izplūdes atveri, ar platumu 15–20 cm. Ķieģeļu kaudzes vertikālā novirze nedrīkst pārsniegt 2%, un jāveic stingri pasākumi, lai novērstu kaudzes sabrukšanu.
Temperatūras kontrole: Priekšsildīšanas zona jāuzsilda lēni; strauja temperatūras paaugstināšana ir stingri aizliegta (straujas temperatūras paaugstināšanas dēļ var izplūst mitrums un plaisāt ķieģeļu sagataves). Kvarca metamorfās fāzes laikā temperatūra jāuztur stabila. Ja temperatūra nokrītas zem nepieciešamās temperatūras un ogles jāpievieno ārēji, koncentrētas ogles pievienošana ir aizliegta (lai novērstu lokālu pārdegšanu). Ogles jāpievieno nelielās daudzumos vairākas reizes caur vienu caurumu, katrai partijai pievienojot 2 kg, un katra partija jāpievieno vismaz 15 minūšu intervālā.
Drošība: Hofmaņa krāsns ir arī relatīvi slēgta telpa. Kad oglekļa monoksīda koncentrācija pārsniedz 24 PPM, personāls ir jāevakuē un jāuzlabo ventilācija. Pēc saķepināšanas gatavie ķieģeļi ir jāizņem manuāli. Pēc krāsns durvju atvēršanas pirms ieiešanas darbā vispirms izmēriet skābekļa saturu (skābekļa saturs > 18%).
III. Biežāk sastopamās kļūmes un to novēršana
Bieži sastopamas problēmas Hofmaņa cepļa ražošanā: mitruma uzkrāšanās priekšsildīšanas zonā un mitru ķieģeļu krāvumu sabrukšana, galvenokārt augsta mitruma satura mitrajos ķieģeļos un sliktas mitruma drenāžas dēļ. Mitruma drenāžas metode: izmantojiet sausas ķieģeļu sagataves (ar atlikušo mitruma saturu zem 6%) un noregulējiet gaisa aizbīdni, lai palielinātu gaisa plūsmu, paaugstinot temperatūru līdz aptuveni 120°C. Lēns apdedzināšanas ātrums: To parasti dēvē par "uguns neaizdegsies", un tas galvenokārt ir saistīts ar skābekļa deficītu sadegšanā. Risinājumi nepietiekamas gaisa plūsmas gadījumā: palieliniet aizbīdņa atvērumu, palieliniet ventilatora ātrumu, salabojiet cepļa korpusa spraugas un iztīriet dūmvadu no uzkrātajiem gružiem. Rezumējot, nodrošiniet pietiekamu skābekļa piegādi sadegšanas kamerai, lai panāktu ar skābekli bagātu sadegšanu un strauju temperatūras paaugstināšanos. Ķieģeļu korpusa krāsas maiņa (dzeltenošana) nepietiekamas saķepināšanas temperatūras dēļ: Risinājums: atbilstoši palieliniet degvielas daudzumu un paaugstiniet apdedzināšanas temperatūru. Melnsirdīgi ķieģeļi var veidoties vairāku iemeslu dēļ: pārmērīgas iekšdedzes piedevas, skābekļa deficīts ceplī, kas rada reducējošu atmosfēru (O₂ < 3%), vai ķieģeļi, kas nav pilnībā apdedzināti. Risinājumi: Samaziniet iekšējā degvielas saturu, palieliniet ventilāciju, lai nodrošinātu pietiekamu skābekļa sadegšanu, un atbilstoši pagariniet augstās temperatūras un nemainīgas temperatūras ilgumu, lai nodrošinātu ķieģeļu pilnīgu apdegšanu. Ķieģeļu deformāciju (pārdedzināšanu) galvenokārt izraisa lokalizēta augsta temperatūra. Risinājumi ietver priekšējā gaisa vārsta atvēršanu, lai virzītu liesmu uz priekšu, un aizmugurējā uguns vāka atvēršanu, lai krāsnī ievadītu vēsu gaisu un pazeminātu temperatūru.
Hoffmana krāsns tiek izmantota jau 169 gadus kopš tās izgudrošanas un ir piedzīvojusi daudzus uzlabojumus un inovācijas. Viens no šādiem jauninājumiem ir krāsns apakšējā gaisa vada pievienošana, lai vienas apdedzināšanas riteņu krāsns procesa laikā žāvēšanas kamerā ievadītu sausu karstu gaisu (100°C–300°C). Vēl viens jauninājums ir iekšēji apdedzinātu ķieģeļu izmantošana, ko izgudroja ķīnieši. Pēc ogļu sasmalcināšanas tās tiek pievienotas izejvielām atbilstoši nepieciešamajai siltumspējai (lai paaugstinātu temperatūru par 1°C, nepieciešamas aptuveni 1240 kcal/kg izejvielu, kas atbilst 0,3 kcal). Ķieģeļu rūpnīcas “Wanda” padeves iekārta var sajaukt ogles un izejvielas pareizās proporcijās. Maisītājs rūpīgi sajauc ogļu pulveri ar izejvielām, nodrošinot, ka siltumspējas novirze tiek kontrolēta ±200 kJ/kg robežās. Turklāt ir uzstādītas temperatūras kontroles un PLC sistēmas, lai automātiski regulētu gaisa vārsta plūsmas ātrumu un ogļu padeves ātrumu. Tas paaugstina automatizācijas līmeni, labāk nodrošinot trīs Hofmaņa krāsns darbības stabilitātes principus: “stabils gaisa spiediens, stabila temperatūra un stabila liesmas kustība”. Normālai darbībai ir nepieciešamas elastīgas pielāgošanas, pamatojoties uz apstākļiem krāsns iekšpusē, un rūpīga darbība var radīt kvalificētus gatavos ķieģeļus.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 21. jūnijs