Instructies voor Hoffman-oven voor het maken van stenen

I. Inleiding:

De Hoffmann-oven (in China ook wel bekend als de "cirkeloven") werd in 1858 uitgevonden door de Duitser Friedrich Hoffmann. Vóór de introductie van de Hoffmann-oven in China werden de kleistenen gestookt in aarden ovens die slechts met tussenpozen konden werken. Deze ovens, in de vorm van yurts of gestoomde broodjes, werden gewoonlijk "gestoomde broodjesovens" genoemd. Onderin de oven werd een vuurplaats gebouwd; tijdens het bakken van stenen werden gedroogde stenen erin gestapeld, en na het bakken werd het vuur uitgezet voor isolatie en koeling voordat de ovendeur werd geopend om de afgewerkte stenen eruit te halen. Het bakken van één partij stenen in één oven duurde 8-9 dagen. Vanwege het lage rendement werden meerdere gestoomde broodjesovens in serie geschakeld met onderling verbonden rookkanalen. Nadat één oven was gestookt, kon het rookkanaal van de aangrenzende oven worden geopend om te beginnen met stoken. Dit type oven werd in China een "drakenoven" genoemd. Hoewel de drakenoven de productie verhoogde, kon hij nog steeds geen continue productie realiseren en waren de werkomstandigheden zwaar. Pas toen de Hoffman-oven in China werd geïntroduceerd, werd het probleem van het continu bakken van bakstenen opgelost en werd de werkomgeving voor het bakken van bakstenen relatief verbeterd.

1

De Hoffman-oven heeft een rechthoekige vorm, met een hoofdluchtkanaal en kleppen in het midden; de positie van het bewegende vuur wordt geregeld door de kleppen te bedienen. Het binnenste gedeelte bestaat uit cirkelvormige, onderling verbonden ovenkamers, en meerdere ovendeuren aan de buitenmuur zijn open voor het gemakkelijk laden en lossen van stenen. De buitenmuur is dubbelwandig en voorzien van isolatiemateriaal. Ter voorbereiding op het bakken van stenen worden gedroogde stenen in de ovenkanalen gestapeld en worden er ontstekingsputten gebouwd. De ontsteking gebeurt met brandbare materialen; na stabiele ontsteking worden de kleppen bediend om de vuurbeweging te sturen. De stenen die in de ovenkanalen zijn gestapeld, worden gebakken tot eindproducten bij een temperatuur van 800-1000 °C. Om continu stoken met één vlamfront te garanderen, zijn er 2-3 deuren nodig voor de stapelzone, 3-4 deuren voor de voorverwarmingszone, 3-4 deuren voor de hogetemperatuurstookzone, 2-3 deuren voor de isolatiezone en 2-3 deuren voor de koel- en loszone. Een Hoffman-oven met één vlamfront vereist daarom minimaal 18 deuren en een oven met twee vlamfronten 36 of meer deuren. Om de werkomgeving te verbeteren en te voorkomen dat werknemers worden blootgesteld aan te hoge temperaturen van afgewerkte stenen, worden meestal een paar deuren extra toegevoegd. Een Hoffman-oven met één vlamfront wordt daarom vaak gebouwd met 22-24 deuren. Elke deur is ongeveer 7 meter lang, met een totale lengte van ongeveer 70-80 meter. De netto binnenbreedte van de oven kan 3 meter, 3,3 meter, 3,6 meter of 3,8 meter zijn (standaardstenen zijn 240 mm of 250 mm lang). Wijzigingen in de ovenbreedte worden dus berekend door de lengte van één steen te vergroten. Verschillende binnenbreedtes resulteren in verschillende aantallen gestapelde stenen en dus licht verschillende opbrengsten. Een Hoffman-oven met één vlamfront kan jaarlijks ongeveer 18-30 miljoen standaardstenen (240 x 115 x 53 mm) produceren.

2

II. Structuur:

De Hoffman-oven bestaat, afhankelijk van hun functie, uit de volgende componenten: ovenfundering, ovenbodem, luchtkanaal, verbrandingssysteem, klepregeling, gesloten ovenbehuizing, ovenisolatie en observatie-/bewakingsapparatuur. Elke ovenkamer is zowel een onafhankelijke eenheid als onderdeel van de gehele oven. Naarmate de vuurpositie verandert, veranderen hun rollen in de oven (voorverwarmingszone, sinterzone, isolatiezone, afkoelzone, zone voor het lossen van stenen, zone voor het stapelen van stenen). Elke ovenkamer heeft een eigen rookkanaal, luchtkanaal, klep, observatiepoorten (kolentoevoerpoorten) en ovendeuren aan de bovenkant.

Werkingsprincipe:
Nadat de stenen in een ovenkamer zijn gestapeld, moeten er papieren barrières worden aangebracht om de afzonderlijke kamers af te sluiten. Wanneer de vuurpositie moet worden verplaatst, wordt de klep van die kamer geopend om een onderdruk te creëren, waardoor het vlamfront de kamer in wordt getrokken en de papieren barrière verbrandt. In speciale gevallen kan een vuurhaak worden gebruikt om de papieren barrière van de vorige kamer te scheuren. Elke keer dat de vuurpositie naar een nieuwe kamer wordt verplaatst, gaan de volgende kamers in volgorde de volgende fase in. Normaal gesproken, wanneer een klep net wordt geopend, gaat de kamer de voorverwarmings- en temperatuurstijgingsfase in; kamers 2-3 deuren verderop gaan de hogetemperatuurstookfase in; kamers 3-4 deuren verderop gaan de isolatie- en koelfase in, enzovoort. Elke kamer verandert continu van rol en vormt een continue cyclische productie met een bewegend vlamfront. De vlamsnelheid wordt beïnvloed door de luchtdruk, het luchtvolume en de calorische waarde van de brandstof. Bovendien varieert deze afhankelijk van de gebruikte grondstoffen (4-6 meter per uur voor schaliestenen, 3-5 meter per uur voor kleistenen). Daarom kunnen de stooksnelheid en het rendement worden aangepast door de luchtdruk en het volume via dempers te regelen en de brandstoftoevoer aan te passen. Het vochtgehalte van stenen heeft ook direct invloed op de vlamsnelheid: een verlaging van het vochtgehalte met 1% kan de snelheid met ongeveer 10 minuten verhogen. De afdichtings- en isolatieprestaties van de oven hebben een directe invloed op het brandstofverbruik en de uiteindelijke productie van stenen.

3

Ovenontwerp:
Bepaal eerst, op basis van de outputvereisten, de netto interne breedte van de oven. Verschillende interne breedtes vereisen verschillende luchtvolumes. Bepaal op basis van de vereiste luchtdruk en het volume de specificaties en afmetingen van de luchtinlaten, rookkanalen, kleppen, luchtleidingen en hoofdluchtkanalen van de oven en bereken de totale breedte van de oven. Bepaal vervolgens de brandstof voor het stoken met bakstenen – verschillende brandstoffen vereisen verschillende verbrandingsmethoden. Voor aardgas moeten posities voor branders vooraf worden gereserveerd; voor zware olie (gebruikt na verhitting) moeten posities voor de sproeiers worden gereserveerd. Zelfs voor kolen en hout (zaagsel, rijstvliezen, pindadoppen en andere brandbare materialen met een warmtewaarde) verschillen de methoden: kolen worden vermalen, waardoor de gaten voor de kolentoevoer kleiner kunnen zijn; voor een gemakkelijke houttoevoer moeten de gaten dienovereenkomstig groter zijn. Maak na het ontwerp op basis van de gegevens van elk ovenonderdeel de constructietekeningen van de oven.

III. Bouwproces:

Selecteer een locatie op basis van de ontwerptekeningen. Om kosten te besparen, kiest u een locatie met voldoende grondstoffen en gemakkelijk transport voor de afgewerkte stenen. De gehele steenfabriek moet rond de oven worden gecentreerd. Nadat u de locatie van de oven hebt bepaald, voert u de funderingsbehandeling uit:
① Geologisch onderzoek: Bepaal de diepte van de grondwaterlaag en het draagvermogen van de bodem (vereist ≥ 150 kPa). Gebruik bij zachte funderingen vervangingsmethoden (puinfundering, paalfundering of verdichte 3:7 kalkgrond).
2. Bouw na de funderingsbehandeling eerst de ovenrookgasafvoer en breng waterdichte en vochtwerende maatregelen aan: Breng een 20 mm dikke waterdichte mortellaag aan en voer vervolgens een waterdichte behandeling uit.
③ De ovenfundering bestaat uit een gewapend betonnen vloerplaat met stalen staven van φ14, bevestigd in een bidirectioneel raster van 200 mm. De breedte is conform de ontwerpeisen en de dikte is ongeveer 0,3-0,5 meter.
4 Dilatatievoegen: Breng per 4-5 kamers één dilatatievoeg (30 mm breed) aan, gevuld met geasfalteerd hennep voor waterdichte afdichting.
4

Constructie van de ovenbehuizing:
1 Materiaalvoorbereiding: Nadat de fundering is voltooid, egaliseert u de locatie en bereidt u de materialen voor. Ovenmaterialen: De twee uiteinden van de Hoffman-oven zijn halfrond; in de bochten worden stenen met een speciale vorm (trapeziumvormige stenen, waaiervormige stenen) gebruikt. Als de oven met vuurvaste stenen is gebouwd, is vuurvaste klei vereist, met name voor boogstenen (T38, T39, ook wel "bladstenen" genoemd) die bij de luchtinlaten en boogtoppen worden gebruikt. Bereid de bekisting voor de boogtop van tevoren voor.
2 Uitzetten: Markeer eerst de middenlijn van de oven op de behandelde fundering. Bepaal en markeer vervolgens de randen van de ovenwand en de positie van de ovendeur op basis van de posities van de ondergrondse rookgasafvoer en luchtinlaat. Markeer zes rechte lijnen voor de ovenromp en booglijnen voor de eindbochten op basis van de netto binnenbreedte.
③ Metselwerk: Bouw eerst de rookkanalen en luchtinlaten en leg vervolgens de onderste stenen (vereist metselwerk met verspringende voegen en volle mortel, geen doorlopende voegen, om afdichting te garanderen en luchtlekkage te voorkomen). De volgorde is: bouw rechte muren langs de gemarkeerde funderingslijnen, overgaand in de bochten, die gebouwd zijn met trapeziumvormige stenen (toegestane fout ≤ 3 mm). Bouw, conform de ontwerpeisen, verbindingsmuren tussen de binnen- en buitenmuren van de oven en vul deze met isolatiemateriaal. Wanneer rechte muren tot een bepaalde hoogte gebouwd zijn, leg dan booghoekstenen (60°-75°) om te beginnen met de bouw van de boogtop. Plaats de boogbekisting (toegestane boogafwijking ≤ 3 mm) en bouw de boogtop symmetrisch van beide zijden naar het midden. Gebruik boogstenen (T38, T39) voor de boogtop; zorg bij gebruik van gewone stenen voor een goede aansluiting met de bekisting. Gebruik bij het bouwen van de laatste 3-6 stenen van elke ring wigvormige sluitstenen (dikteverschil 10-15 mm) en sla ze vast met een rubberen hamer. Reserveer observatiepoorten en kolentoevoerpoorten op de boogtop volgens de ontwerpvereisten.

IV. Kwaliteitscontrole:

a. Verticaliteit: controleer met een laserwaterpas of schietlood; toegestane afwijking ≤ 5 mm/m.
b. Vlakheid: Controleer met een liniaal van 2 meter; toegestane oneffenheid ≤3 mm.
c. Afdichting: Nadat het metselwerk in de oven is voltooid, voert u een negatieve druktest uit (-50 Pa); lekkagepercentage ≤0,5 m³/h·m².

Plaatsingstijd: 5 augustus 2025