De Hoffman-oven (in China ook wel wieloven genoemd) is een type oven dat in 1856 door de Duitse ingenieur Gustav Hoffman werd uitgevonden voor het continu stoken van bakstenen en dakpannen. De hoofdstructuur bestaat uit een gesloten, cirkelvormige tunnel, meestal gemaakt van gebakken bakstenen. Om de productie te vergemakkelijken, zijn er meerdere ovendeuren op gelijke afstand van elkaar aan de ovenwanden geplaatst. Voor één stookcyclus (één ovenkop) zijn 18 deuren nodig. Om de werkomstandigheden te verbeteren en de afgewerkte stenen meer tijd te geven om af te koelen, werden ovens met 22 of 24 deuren gebouwd, en ook ovens met twee ovens en 36 deuren. Door de luchtkleppen te regelen, kan de ovenkop in beweging worden gebracht, wat continu produceren mogelijk maakt. Als type warmtetechnische oven is de Hoffman-oven ook onderverdeeld in een voorverwarmings-, stook- en koelzone. In tegenstelling tot tunnelovens, waar de bakstenen op bewegende ovenwagens worden geplaatst, werkt de Hoffman-oven volgens het principe "de bakstenen bewegen, het vuur blijft stilstaan". De drie werkzones – voorverwarmen, bakken en afkoelen – blijven stilstaan, terwijl de bakstenen door de drie zones bewegen om het bakproces te voltooien. De Hoffman-oven werkt anders: de bakstenen worden in de oven gestapeld en blijven stilstaan, terwijl de vuurkop door luchtkleppen wordt geleid om te bewegen, volgens het principe "het vuur beweegt, de bakstenen blijven stilstaan". Daarom veranderen de voorverwarm-, bak- en afkoelzones in de Hoffman-oven continu van positie terwijl de vuurkop beweegt. Het gebied vóór de vlam is voor het voorverwarmen, de vlam zelf is voor het bakken en het gebied achter de vlam is voor het afkoelen. Het werkingsprincipe bestaat uit het verstellen van de luchtklep om de vlam te geleiden en de in de oven gestapelde bakstenen achter elkaar te bakken.
I. Bedieningsprocedures:
Voorbereiding voor de ontsteking: ontstekingsmaterialen zoals brandhout en kolen. Bij gebruik van verbrandingsstenen is ongeveer 1100–1600 kcal/kg warmte nodig om één kilogram grondstof te verbranden tot 800–950 °C. De ontstekingsstenen kunnen iets hoger zijn, met een vochtpercentage van ≤ 6%. Geschikte stenen moeten in drie of vier ovendeuren worden gestapeld. Het stapelen van stenen volgt het principe van "dichter aan de bovenkant en losser aan de onderkant, dichter aan de zijkanten en losser in het midden". Laat een vuurkanaal van 15-20 cm tussen de stenenstapels. Ontstekingswerkzaamheden kunnen het beste worden uitgevoerd op rechte stukken, dus de ontstekingskachel moet na de bocht worden gebouwd, bij de tweede of derde ovendeur. De ontstekingskachel heeft een ovenkamer en een asafvoeropening. De kolentoevoeropeningen en winddichte wanden in de vuurkanalen moeten worden afgedicht om te voorkomen dat koude lucht binnendringt.
Ontsteking en verhitting: Controleer vóór het ontsteken de oven en de luchtkleppen op lekkages. Zet de ventilator aan en stel deze zo in dat er een lichte onderdruk ontstaat bij de ontstekingshaard. Steek het hout en de kolen in de vuurkorf aan om de opwarmsnelheid te regelen. Bak 24-48 uur op een laag vuur, waarbij u de bakstenen droogt en het vocht uit de oven verwijdert. Verhoog vervolgens de luchtstroom iets om de opwarmsnelheid te versnellen. Verschillende soorten kolen hebben verschillende ontbrandingspunten: bruinkool bij 300-400 °C, bitumineuze kool bij 400-550 °C en antraciet bij 550-700 °C. Wanneer de temperatuur boven de 400 °C komt, begint de kool in de stenen te branden en wordt elke steen een warmtebron, zoals een kolenbal. Zodra de stenen beginnen te branden, kan de luchtstroom verder worden verhoogd om de normale stooktemperatuur te bereiken. Zodra de temperatuur in de oven 600°C bereikt, kan de luchtklep zo worden aangepast dat de vlam naar de volgende kamer wordt geleid, waarmee het ontstekingsproces wordt voltooid.
Ovenwerking: De Hoffman-oven wordt gebruikt voor het bakken van bakstenen met een stooksnelheid van 4-6 ovenkamers per dag. Omdat de vuurkop constant beweegt, verandert ook de functie van elke ovenkamer continu. Wanneer de oven zich voor de vuurkop bevindt, is de functie de voorverwarmingszone, met temperaturen onder de 600 °C, de luchtklep normaal open op 60-70% en een onderdruk variërend van -20 tot 50 Pa. Tijdens het verwijderen van vocht moeten strikte voorzorgsmaatregelen worden genomen om scheuren in de bakstenen te voorkomen. De temperatuurzone tussen 600 °C en 1050 °C is de stookzone, waar de bakstenen een transformatie ondergaan. Bij hoge temperaturen ondergaat de klei fysische en chemische veranderingen, waardoor deze transformeert tot afgewerkte bakstenen met keramische eigenschappen. Als de stooktemperatuur niet wordt bereikt door onvoldoende brandstof, moet er in porties brandstof worden toegevoegd (steenkoolpoeder ≤ 2 kg per gat per keer). Zorg voor voldoende zuurstoftoevoer (≥ 5%) voor de verbranding, terwijl de ovendruk op een lichte onderdruk (-5 tot -10 Pa) wordt gehouden. Houd gedurende 4-6 uur een constante hoge temperatuur aan om de bakstenen volledig te bakken. Nadat de bakstenen de stookzone hebben gepasseerd, worden ze omgezet in afgewerkte bakstenen. De kolentoevoergaten worden vervolgens gesloten en de bakstenen gaan de isolatie- en koelzone in. De afkoelsnelheid mag niet hoger zijn dan 50 °C/u om scheuren door snelle afkoeling te voorkomen. Wanneer de temperatuur onder de 200 °C daalt, kan de ovendeur in de buurt worden geopend. Na ventilatie en afkoeling worden de afgewerkte bakstenen uit de oven gehaald, waarmee het stookproces is voltooid.
II. Belangrijke opmerkingen
Het stapelen van stenen: "Drie delen bakken, zeven delen stapelen." Tijdens het bakproces is het stapelen van stenen cruciaal. Het is belangrijk om een "redelijke dichtheid" te bereiken, door de optimale balans te vinden tussen het aantal stenen en de tussenruimte. Volgens de Chinese nationale normen is de optimale stapeldichtheid voor stenen 260 stenen per kubieke meter. Het stapelen van stenen moet voldoen aan de principes van "dicht aan de bovenkant, dun aan de onderkant", "dicht aan de zijkanten, dun in het midden" en "ruimte laten voor luchtstroom", waarbij een onbalans moet worden vermeden waar de bovenkant zwaar is en de onderkant licht. Het horizontale luchtkanaal moet uitgelijnd zijn met de afvoeropening, met een breedte van 15-20 cm. De verticale afwijking van de stapel stenen mag niet meer dan 2% bedragen en er moeten strikte maatregelen worden genomen om instorting van de stapel te voorkomen.
Temperatuurregeling: De voorverwarmingszone moet langzaam worden verwarmd; snelle temperatuurstijgingen zijn ten strengste verboden (snelle temperatuurstijgingen kunnen leiden tot vochtontsnapping en scheuren in de bakstenen). Tijdens de metamorfosefase van het kwarts moet de temperatuur stabiel worden gehouden. Als de temperatuur onder de vereiste temperatuur daalt en er extern steenkool moet worden toegevoegd, is geconcentreerde toevoeging van steenkool verboden (om plaatselijke oververbranding te voorkomen). Steenkool moet meerdere keren in kleine hoeveelheden via één gat worden toegevoegd, met elke toevoeging 2 kg per batch, en met een tussenpoos van minimaal 15 minuten.
Veiligheid: De Hoffman-oven is ook een relatief afgesloten ruimte. Wanneer de koolmonoxideconcentratie hoger is dan 24 ppm, moet het personeel geëvacueerd worden en moet de ventilatie worden verbeterd. Na het sinteren moeten de afgewerkte stenen handmatig worden verwijderd. Meet na het openen van de ovendeur eerst het zuurstofgehalte (zuurstofgehalte > 18%) voordat u aan het werk gaat.
III. Veelvoorkomende fouten en probleemoplossing
Veelvoorkomende problemen bij de productie van Hoffman-ovens: vochtophoping in de voorverwarmingszone en instorting van natte bakstenen schoorstenen, voornamelijk door een hoog vochtgehalte in natte bakstenen en slechte vochtafvoer. Methode voor vochtafvoer: gebruik droge bakstenen (met een restvochtgehalte van minder dan 6%) en stel de luchtklep in om de luchtstroom te verhogen, waardoor de temperatuur stijgt tot ongeveer 120 °C. Lage stooksnelheid: Dit wordt vaak aangeduid als "het vuur slaat niet aan", dit komt voornamelijk door zuurstofgebrek bij de verbranding. Oplossingen voor onvoldoende luchtstroom: vergroot de klepopening, verhoog de ventilatorsnelheid, repareer openingen in de oven en verwijder opgehoopt vuil uit het rookkanaal. Kortom, zorg voor voldoende zuurstoftoevoer naar de verbrandingskamer om een zuurstofrijke verbranding en snelle temperatuurstijging te bereiken. Verkleuring (vergeling) van de bakstenen door een te lage sintertemperatuur: Oplossing: verhoog de brandstofhoeveelheid en verhoog de stooktemperatuur. Zwarte stenen kunnen om verschillende redenen ontstaan: overmatige toevoegingen aan de verbrandingskamer, zuurstofgebrek in de oven waardoor een reducerende atmosfeer ontstaat (O₂ < 3%), of stenen die niet volledig gebakken zijn. Oplossingen: verlaag het interne brandstofgehalte, verhoog de ventilatie voor voldoende zuurstofverbranding en verleng de duur van de constante hoge temperatuur op de juiste manier om ervoor te zorgen dat de stenen volledig gebakken zijn. Vervorming van stenen (oververhitting) wordt voornamelijk veroorzaakt door lokale hoge temperaturen. Oplossingen zijn onder andere het openen van de voorste luchtklep om de vlam naar voren te verplaatsen en het openen van de achterste vuurkap om koele lucht in de oven te brengen en de temperatuur te verlagen.
De Hoffman-oven is al 169 jaar in gebruik sinds zijn uitvinding en heeft talloze verbeteringen en innovaties ondergaan. Een van die innovaties is de toevoeging van een luchtkanaal onderin de oven om droge, hete lucht (100°C–300°C) in de droogkamer te brengen tijdens het ovenproces met één oven met een radbrander. Een andere innovatie is het gebruik van intern gebakken stenen, een uitvinding van de Chinezen. Nadat de steenkool is vermalen, wordt deze toegevoegd aan de grondstoffen op basis van de gewenste calorische waarde (ongeveer 1240 kcal/kg grondstof is nodig om de temperatuur met 1°C te verhogen, wat overeenkomt met 0,3 kcal). De toevoermachine van de steenfabriek "Wanda" kan de steenkool en de grondstoffen in de juiste verhoudingen mengen. De menger mengt het steenkoolpoeder grondig met de grondstoffen, waardoor de calorische waardeafwijking binnen ±200 kJ/kg blijft. Daarnaast zijn er temperatuurregel- en PLC-systemen geïnstalleerd om het debiet van de luchtklep en de toevoersnelheid van de steenkool automatisch aan te passen. Dit verhoogt de automatiseringsgraad en waarborgt beter de drie stabiliteitsprincipes van de werking van de Hoffman-oven: "stabiele luchtdruk, stabiele temperatuur en stabiele vlambeweging". Normaal gebruik vereist flexibele aanpassingen op basis van de omstandigheden in de oven, en zorgvuldige bediening kan gekwalificeerde, afgewerkte stenen opleveren.
Plaatsingstijd: 21-06-2025