Instruções para forno Hoffman para fabricação de tijolos

I. Introdução:

O forno Hoffman (também conhecido como "forno circular" na China) foi inventado pelo alemão Friedrich Hoffmann em 1858. Antes da introdução do forno Hoffman na China, os tijolos de barro eram queimados em fornos de barro que só podiam operar intermitentemente. Esses fornos, em forma de yurts ou pães cozidos no vapor, eram comumente chamados de "fornos de pães cozidos no vapor". Uma fogueira era construída na parte inferior do forno; ao queimar os tijolos, os tijolos secos eram empilhados dentro e, após a queima, o fogo era desligado para isolamento e resfriamento antes de abrir a porta do forno para retirar os tijolos acabados. Levava de 8 a 9 dias para queimar um lote de tijolos em um único forno. Devido à baixa produção, vários fornos de pães cozidos no vapor eram conectados em série com chaminés interconectadas — após a queima de um forno, a chaminé do forno adjacente podia ser aberta para iniciar a queima. Esse tipo de forno era chamado de "forno dragão" na China. Embora o forno dragão tenha aumentado a produção, ainda não conseguia atingir a produção contínua e apresentava condições de trabalho adversas. Somente com a introdução do forno Hoffman na China é que o problema da queima contínua de tijolos de argila foi resolvido, e o ambiente de trabalho para a queima de tijolos melhorou relativamente.

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O forno Hoffman tem formato retangular, com um duto de ar principal e registros no meio; a posição móvel do fogo é ajustada controlando os registros. A parte interna consiste em câmaras circulares interconectadas, e múltiplas portas do forno são abertas na parede externa para facilitar o carregamento e descarregamento dos tijolos. A parede externa é de camada dupla, com material isolante preenchido entre elas. Durante a preparação para a queima dos tijolos, os tijolos secos são empilhados nas passagens do forno e poços de ignição são construídos. A ignição é feita com materiais inflamáveis; após a ignição estável, os registros são operados para guiar o movimento do fogo. Os tijolos empilhados nas passagens do forno são queimados em produtos acabados a uma temperatura de 800-1000 °C. Para garantir a queima contínua com uma única frente de chama, são necessárias 2 a 3 portas para a área de empilhamento de tijolos, 3 a 4 portas para a zona de pré-aquecimento, 3 a 4 portas para a zona de queima de alta temperatura, 2 a 3 portas para a zona de isolamento e 2 a 3 portas para a zona de resfriamento e descarga de tijolos. Portanto, um forno Hoffman com uma única frente de chama requer pelo menos 18 portas, e um com duas frentes de chama requer 36 ou mais portas. Para melhorar o ambiente de trabalho e evitar que os trabalhadores sejam expostos a temperaturas excessivamente altas dos tijolos acabados, geralmente são adicionadas algumas portas adicionais, de modo que um forno Hoffman com uma única frente de chama é frequentemente construído com 22 a 24 portas. Cada porta tem aproximadamente 7 metros de comprimento, com um comprimento total de cerca de 70 a 80 metros. A largura interna líquida do forno pode ser de 3 metros, 3,3 metros, 3,6 metros ou 3,8 metros (os tijolos padrão têm 240 mm ou 250 mm de comprimento), portanto, as variações na largura do forno são calculadas aumentando-se o comprimento de um tijolo. Diferentes larguras internas resultam em diferentes números de tijolos empilhados e, portanto, em produções ligeiramente diferentes. Um forno Hoffman de frente de chama única pode produzir aproximadamente 18 a 30 milhões de tijolos padrão (240 x 115 x 53 mm) por ano.

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II. Estrutura:

O forno Hoffman consiste nos seguintes componentes, de acordo com suas funções: fundação do forno, chaminé inferior do forno, sistema de dutos de ar, sistema de combustão, controle de registro, corpo do forno selado, isolamento do forno e dispositivos de observação/monitoramento. Cada câmara do forno é uma unidade independente e parte integrante do forno como um todo. À medida que a posição do fogo se move, suas funções no forno mudam (zona de pré-aquecimento, zona de sinterização, zona de isolamento, zona de resfriamento, zona de descarga de tijolos, zona de empilhamento de tijolos). Cada câmara do forno possui sua própria chaminé, duto de ar, registro e portas de observação (portas de alimentação de carvão) e portas de forno na parte superior.

Princípio de funcionamento:
Após os tijolos serem empilhados na câmara do forno, barreiras de papel devem ser coladas para selar cada câmara. Quando a posição de queima precisa ser movida, o registro dessa câmara é aberto para criar pressão negativa em seu interior, o que atrai a frente da chama para dentro da câmara e queima a barreira de papel. Em casos especiais, um gancho de fogo pode ser usado para rasgar a barreira de papel da câmara anterior. Cada vez que a posição de queima se move para uma nova câmara, as câmaras subsequentes entram na próxima etapa em sequência. Normalmente, quando um registro é aberto, a câmara entra na etapa de pré-aquecimento e elevação de temperatura; câmaras a 2 ou 3 portas de distância entram na etapa de queima de alta temperatura; câmaras a 3 ou 4 portas de distância entram na etapa de isolamento e resfriamento, e assim por diante. Cada câmara muda continuamente de função, formando uma produção cíclica contínua com uma frente de chama em movimento. A velocidade de deslocamento da chama é afetada pela pressão do ar, volume de ar e poder calorífico do combustível. Além disso, varia de acordo com a matéria-prima do tijolo (4 a 6 metros por hora para tijolos de xisto, 3 a 5 metros por hora para tijolos de argila). Portanto, a velocidade e a potência de queima podem ser ajustadas controlando a pressão e o volume do ar por meio de amortecedores e ajustando o suprimento de combustível. O teor de umidade dos tijolos também afeta diretamente a velocidade de deslocamento da chama: uma redução de 1% no teor de umidade pode aumentar a velocidade em cerca de 10 minutos. O desempenho de vedação e isolamento do forno afeta diretamente o consumo de combustível e a produção de tijolos acabados.

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Projeto do forno:
Primeiro, com base na necessidade de produção, determine a largura interna líquida do forno. Diferentes larguras internas requerem diferentes volumes de ar. Com base na pressão e no volume de ar necessários, determine as especificações e os tamanhos das entradas de ar, condutas, registos, tubos de ar e dutos de ar principais do forno e calcule a largura total do forno. Em seguida, determine o combustível para a queima de tijolos — diferentes combustíveis requerem diferentes métodos de combustão. Para gás natural, as posições dos queimadores devem ser pré-reservadas; para óleo pesado (usado após o aquecimento), as posições dos bicos devem ser reservadas. Mesmo para carvão e madeira (serragem, casca de arroz, casca de amendoim e outros materiais combustíveis com valor calorífico), os métodos diferem: o carvão é triturado, portanto, os orifícios de alimentação de carvão podem ser menores; para facilitar a alimentação de madeira, os orifícios devem ser maiores de acordo. Após o projeto com base nos dados de cada componente do forno, construa os desenhos de construção do forno.

III. Processo de construção:

Selecione um local com base nos desenhos de projeto. Para reduzir custos, escolha um local com abundância de matéria-prima e transporte conveniente para os tijolos acabados. Toda a olaria deve estar centralizada em torno do forno. Após determinar a posição do forno, realize o tratamento da fundação:
① Levantamento geológico: Verifique a profundidade da camada de água subterrânea e a capacidade de suporte do solo (necessária ≥150 kPa). Para fundações macias, utilize métodos de substituição (fundação de entulho, fundação de estacas ou solo calcário compactado 3:7).
2 Após o tratamento da fundação, construa primeiro a conduta do forno e aplique medidas de impermeabilização e proteção contra umidade: coloque uma camada de argamassa impermeável de 20 mm de espessura e, em seguida, execute o tratamento impermeável.
3. A fundação do forno é feita de laje de concreto armado, com barras de aço φ14 fixadas em uma grade bidirecional de 200 mm. A largura é conforme os requisitos do projeto e a espessura é de aproximadamente 0,3 a 0,5 metros.
④ Juntas de dilatação: Disponha uma junta de dilatação (30 mm de largura) para cada 4-5 câmaras, preenchida com cânhamo asfaltado para vedação à prova d'água.
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Construção do corpo do forno:
① Preparação do material: Após a conclusão da fundação, nivele o terreno e prepare os materiais. Materiais do forno: As duas extremidades do forno Hoffman são semicirculares; tijolos com formatos especiais (tijolos trapezoidais, tijolos em leque) são usados nas curvas. Se o corpo interno do forno for construído com tijolos refratários, argila refratária é necessária, especialmente para tijolos arqueados (T38, T39, comumente chamados de "tijolos lâmina") usados nas entradas de ar e no topo dos arcos. Prepare a fôrma para o topo dos arcos com antecedência.
2. Implantação: Na fundação tratada, marque primeiro a linha central do forno e, em seguida, determine e marque as bordas das paredes e as posições das portas do forno com base nas posições da chaminé subterrânea e da entrada de ar. Marque seis linhas retas para o corpo do forno e linhas de arco para as curvas finais com base na largura interna líquida.
3 Alvenaria: Primeiro, construa as condutas de ar e as entradas de ar, depois coloque os tijolos da base (requerendo alvenaria de juntas escalonadas com argamassa completa, sem juntas contínuas, para garantir a vedação e evitar vazamentos de ar). A sequência é: construa paredes retas ao longo das linhas de fundação marcadas, fazendo a transição para as curvas, que são construídas com tijolos trapezoidais (erro admissível ≤ 3 mm). Conforme os requisitos do projeto, construa paredes de suporte de conexão entre as paredes interna e externa do forno e preencha com materiais isolantes. Quando as paredes retas forem construídas a uma certa altura, coloque tijolos em ângulo de arco (60°-75°) para iniciar a construção do topo do arco. Coloque a fôrma do arco (desvio de arco admissível ≤ 3 mm) e construa o topo do arco simetricamente de ambos os lados para o centro. Use tijolos em arco (T38, T39) para o topo do arco; se forem usados tijolos comuns, certifique-se de que haja um 贴合 próximo à fôrma. Ao construir os últimos 3 a 6 tijolos de cada anel, utilize tijolos de travamento em forma de cunha (com diferença de espessura de 10 a 15 mm) e martele-os firmemente com um martelo de borracha. Reserve portas de observação e portas de alimentação de carvão no topo do arco, conforme os requisitos do projeto.

IV. Controle de Qualidade:

a. Verticalidade: Verifique com um nível a laser ou fio de prumo; desvio permitido ≤5mm/m.
b. Planicidade: Verifique com uma régua de 2 metros; irregularidade permitida ≤3 mm.
c. Vedação: Após a conclusão da alvenaria do forno, realize um teste de pressão negativa (-50Pa); taxa de vazamento ≤0,5m³/h·m².

Horário da publicação: 05/08/2025