Hoffman-ovnen (kjent som en hjulovn i Kina) er en type ovn oppfunnet av den tyske ingeniøren Gustav Hoffman i 1856 for kontinuerlig brenning av murstein og fliser. Hovedstrukturen består av en lukket sirkulær tunnel, vanligvis konstruert av brente murstein. For å lette produksjonen er det installert flere jevnt fordelte ovnsdører på ovnsveggene. En enkelt brennsyklus (ett ildhode) krever 18 dører. For å forbedre arbeidsforholdene og gi ferdige murstein mer tid til å kjøles ned, ble det konstruert ovner med 22 eller 24 dører, og det ble også bygget to-brannsovner med 36 dører. Ved å kontrollere luftspjeldene kan ildhodet styres til å bevege seg, noe som muliggjør kontinuerlig produksjon. Som en type termisk ingeniørovn er Hoffman-ovnen også delt inn i forvarmings-, brennings- og kjølesoner. I motsetning til tunnelovner, der mursteinsemnene plasseres på ovnsvogner som beveger seg, fungerer Hoffman-ovnen imidlertid etter prinsippet om at "emnet beveger seg, ilden forblir stille." De tre arbeidssonene – forvarming, brenning og kjøling – forblir stasjonære, mens mursteinsemnene beveger seg gjennom de tre sonene for å fullføre brenningsprosessen. Hoffman-ovnen fungerer annerledes: mursteinsemnene er stablet inne i ovnen og forblir stasjonære, mens ildhodet styres av luftspjeld for å bevege seg, etter prinsippet om at «ilden beveger seg, emnene forblir stille». Derfor endrer forvarmings-, fyrings- og kjølesonene i Hoffman-ovnen kontinuerlig posisjon etter hvert som ildhodet beveger seg. Området foran flammen er for forvarming, selve flammen er for fyring, og området bak flammen er for kjøling. Arbeidsprinsippet innebærer å justere luftspjeldet for å styre flammen til å sekvensielt fyre mursteinene som er stablet inne i ovnen.
I. Driftsprosedyrer:
Forberedelse før tenning: tennmaterialer som ved og kull. Ved bruk av forbrenningsstein kreves det omtrent 1100–1600 kcal/kg varme for å forbrenne ett kilo råmateriale til 800–950 °C. Tennsteinene kan være litt høyere, med et fuktighetsinnhold på ≤6 %. Kvalifiserte steiner bør stables i tre eller fire ovnsdører. Stabling av stein følger prinsippet om «strammere øverst og løsere nederst, tettere på sidene og løsere i midten». La det være en ildkanal på 15–20 cm mellom steinstablene. Tenningsoperasjoner utføres best på rette seksjoner, så tennovnen bør bygges etter bøyen, ved den andre eller tredje ovnsdøren. Tennovnen har et ovnskammer og en askeuttaksport. Kulltilførselshullene og vindtette vegger i ildkanalene må forsegles for å forhindre at kald luft kommer inn.
Tenning og oppvarming: Før tenning, kontroller ovnshuset og luftspjeldene for lekkasjer. Slå på viften og juster den for å skape et lite negativt trykk ved tenningsovnen. Tenn ved og kull på brennkammeret for å kontrollere oppvarmingshastigheten. Bruk en liten ild til å bake i 24–48 timer, tørk mursteinsstykkene mens du fjerner fuktighet fra ovnen. Øk deretter luftstrømmen litt for å akselerere oppvarmingshastigheten. Ulike typer kull har forskjellige tenningspunkter: brunkull ved 300–400 °C, bituminøst kull ved 400–550 °C og antrasitt ved 550–700 °C. Når temperaturen når over 400 °C, begynner kullet inni mursteinene å brenne, og hver murstein blir en varmekilde som en kullkule. Når mursteinene begynner å brenne, kan luftstrømmen økes ytterligere for å nå normal brenntemperatur. Når ovnstemperaturen når 600 °C, kan luftspjeldet justeres for å omdirigere flammen til neste kammer, og dermed fullføre tenningsprosessen.
Ovnsdrift: Hoffman-ovnen brukes til å brenne leirstein, med en brennhastighet på 4–6 ovnkamre per dag. Siden ildhodet er i konstant bevegelse, endres også funksjonen til hvert ovnskammer kontinuerlig. Når den er foran ildhodet, er funksjonen forvarmingssonen, med temperaturer under 600 °C, luftspjeldet vanligvis åpent ved 60–70 %, og undertrykket varierer fra -20 til 50 Pa. Ved fjerning av fuktighet må strenge forholdsregler tas for å forhindre at mursteinsstykkene sprekker. Temperatursonen mellom 600 °C og 1050 °C er brennesonen, hvor mursteinsstykkene gjennomgår transformasjon. Under høye temperaturer gjennomgår leiren fysiske og kjemiske endringer, og omdannes til ferdige murstein med keramiske egenskaper. Hvis brenntemperaturen ikke nås på grunn av utilstrekkelig brensel, må brensel tilsettes i omganger (kullpulver ≤2 kg per hull hver gang), slik at tilstrekkelig oksygentilførsel (≥5 %) for forbrenning sikres, med ovnstrykket holdt på et svakt undertrykk (-5 til -10 Pa). Oppretthold en konstant høy temperatur i 4–6 timer for å brenne mursteinsstykkene helt. Etter at de har passert gjennom brenningssonen, omdannes mursteinsstykkene til ferdige murstein. Kullfôringshullene lukkes deretter, og mursteinene går inn i isolasjons- og kjølesonen. Kjølehastigheten må ikke overstige 50 °C/t for å forhindre sprekkdannelse på grunn av rask avkjøling. Når temperaturen synker under 200 °C, kan ovnsdøren åpnes i nærheten, og etter ventilasjon og avkjøling fjernes de ferdige mursteinene fra ovnen, slik at brenningsprosessen fullføres.
II. Viktige merknader
Mursteinsstabling: «Tre deler brenning, syv deler stabling.» I brenneprosessen er mursteinsstabling avgjørende. Det er viktig å oppnå «rimelig tetthet», og finne den optimale balansen mellom antall murstein og mellomrommene mellom dem. I henhold til kinesiske nasjonale standarder er den optimale stablingstettheten for murstein 260 stykker per kubikkmeter. Mursteinsstabling må følge prinsippene «tett på toppen, sparsom på bunnen», «tett på sidene, sparsom i midten» og «la det være plass til luftstrøm», samtidig som man unngår en ubalanse der toppen er tung og bunnen er lett. Den horisontale luftkanalen skal være på linje med avtrekksventilen, med en bredde på 15–20 cm. Det vertikale avviket fra mursteinshaugen må ikke overstige 2 %, og det må iverksettes strenge tiltak for å forhindre at haugen kollapser.
Temperaturkontroll: Forvarmingssonen bør varmes opp sakte; raske temperaturøkninger er strengt forbudt (raske temperaturøkninger kan føre til at fuktighet slipper ut og sprekker i mursteinsblankettene). Under kvartsmetamorfe fasen må temperaturen holdes stabil. Hvis temperaturen faller under ønsket temperatur og kull må tilsettes eksternt, er konsentrert kulltilsetning forbudt (for å forhindre lokal overbrenning). Kull bør tilsettes i små mengder flere ganger gjennom et enkelt hull, med 2 kg per tilsetning per porsjon, og med minst 15 minutters mellomrom mellom hver porsjon.
Sikkerhet: Hoffman-ovnen er også et relativt lukket rom. Når karbonmonoksidkonsentrasjonen overstiger 24 PPM, må personell evakuere, og ventilasjonen må forbedres. Etter sintring må ferdige murstein fjernes manuelt. Etter at ovnsdøren er åpnet, må du først måle oksygeninnholdet (oksygeninnhold > 18 %) før du går inn i arbeidet.
III. Vanlige feil og feilsøking
Vanlige problemer i Hoffman-ovnsproduksjon: fuktighetsoppbygging i forvarmingssonen og kollaps av våte mursteinsstabler, hovedsakelig på grunn av høyt fuktighetsinnhold i våte murstein og dårlig fuktighetsdrenering. Fuktighetsdreneringsmetode: bruk tørre mursteinsemner (med restfuktighetsinnhold under 6 %) og juster luftspjeldet for å øke luftstrømmen, slik at temperaturen økes til omtrent 120 °C. Lav brennhastighet: Vanligvis referert til som at «ilden ikke vil ta», dette skyldes hovedsakelig oksygenmangel på forbrenning. Løsninger for utilstrekkelig luftstrøm: Øk spjeldåpningen, øk viftehastigheten, reparer sprekker i ovnshuset og rengjør oppsamlet rusk fra røykrøret. Oppsummert, sørg for at det tilføres tilstrekkelig oksygen til forbrenningskammeret for å oppnå oksygenrik forbrenning og raske temperaturstigningsforhold. Misfarging (gulning) av mursteinshuset på grunn av utilstrekkelig sintringstemperatur: Løsning: Øk drivstoffmengden på passende måte og øk brenntemperaturen. Svarthjertede murstein kan dannes av flere årsaker: for mye forbrenningstilsetninger, oksygenmangel i ovnen som skaper en reduserende atmosfære (O₂ < 3 %), eller murstein som ikke blir fullstendig brent. Løsninger: Reduser det interne brenselinnholdet, øk ventilasjonen for tilstrekkelig oksygenforbrenning, og forleng varigheten av den konstante temperaturen ved høy temperatur på passende måte for å sikre at mursteinene er fullstendig brent. Deformasjon av murstein (overbrenning) skyldes primært lokaliserte høye temperaturer. Løsninger inkluderer å åpne det fremre luftspjeldet for å bevege flammen fremover og åpne det bakre ilddekselet for å introdusere kald luft inn i ovnen for å senke temperaturen.
Hoffman-ovnen har vært i bruk i 169 år siden den ble oppfunnet, og har gjennomgått en rekke forbedringer og innovasjoner. En slik innovasjon er tillegget av en luftkanal i ovnens bunn for å føre inn tørr, varm luft (100 °C–300 °C) i tørkekammeret under prosessen med enkeltbrennende hjulovn. En annen innovasjon er bruken av internt brente murstein, som ble oppfunnet av kineserne. Etter at kullet er knust, tilsettes det råmaterialene i henhold til ønsket brennverdi (omtrent 1240 kcal/kg råmateriale er nødvendig for å øke temperaturen med 1 °C, tilsvarende 0,3 kcal). Matemaskinen til mursteinsfabrikken «Wanda» kan blande kull og råmaterialer i riktige proporsjoner. Blanderen blander kullpulveret grundig med råmaterialene, og sikrer at brennverdiavviket kontrolleres innenfor ±200 kJ/kg. I tillegg er temperaturkontroll- og PLS-systemer installert for automatisk å justere luftspjeldets strømningshastighet og kullmatingshastigheten. Dette forbedrer automatiseringsnivået og sikrer bedre de tre stabilitetsprinsippene for Hoffman-ovnens drift: «stabilt lufttrykk, stabil temperatur og stabil flammebevegelse.» Normal drift krever fleksible justeringer basert på forholdene inne i ovnen, og nøye drift kan produsere kvalifiserte ferdige murstein.
Publisert: 21. juni 2025