Печь Хоффмана (известная как колесная печь в Китае) — тип печи, изобретенный немецким инженером Густавом Хоффманом в 1856 году для непрерывного обжига кирпича и плитки. Основная конструкция состоит из закрытого круглого туннеля, как правило, построенного из обожженного кирпича. Для облегчения производства на стенах печи установлено несколько равномерно расположенных печных дверей. Для одного цикла обжига (одна головка) требуется 18 дверей. Чтобы улучшить условия труда и дать готовым кирпичам больше времени для охлаждения, были построены печи с 22 или 24 дверями, а также двухогневые печи с 36 дверями. Управляя воздушными заслонками, можно направлять движение головки, что обеспечивает непрерывное производство. Как тип термотехнической печи, печь Хоффмана также разделена на зоны предварительного нагрева, обжига и охлаждения. Однако, в отличие от туннельных печей, где кирпичные заготовки размещаются на подвижных вагонетках, печь Хоффмана работает по принципу «заготовка движется, огонь неподвижен». Три рабочие зоны — предварительного нагрева, обжига и охлаждения — остаются неподвижными, в то время как кирпичные заготовки перемещаются по всем трём зонам для завершения процесса обжига. Печь Хоффмана работает иначе: кирпичные заготовки укладываются внутри печи и остаются неподвижными, а головка печи перемещается с помощью воздушных заслонок по принципу «огонь движется, заготовки неподвижны». Таким образом, зоны предварительного нагрева, обжига и охлаждения в печи Хоффмана непрерывно меняют положение по мере перемещения головки печи. Область перед пламенем предназначена для предварительного нагрева, само пламя — для обжига, а область за пламенем — для охлаждения. Принцип работы заключается в регулировке воздушной заслонки, которая направляет пламя для последовательного обжига кирпичей, уложенных в печь.
I. Рабочие процедуры:
Подготовка к розжигу: материалы для розжига, такие как дрова и уголь. При использовании кирпичей внутреннего сгорания для сжигания одного килограмма сырья до 800–950 °C требуется примерно 1100–1600 ккал/кг тепла. Запальные кирпичи могут быть немного выше, с содержанием влаги ≤6%. Подходящие кирпичи следует укладывать в три или четыре дверцы печи. Укладка кирпичей следует выполнять по принципу «плотнее вверху и свободнее внизу, плотнее по бокам и свободнее в середине». Оставляйте между штабелями кирпичей огневой канал шириной 15–20 см. Операции розжига лучше всего проводить на прямых участках, поэтому запальную печь следует строить после изгиба, у второй или третьей дверцы печи. Запальная печь имеет топочную камеру и отверстие для удаления золы. Отверстия для подачи угля и ветрозащитные стенки в огневых каналах должны быть герметизированы, чтобы предотвратить попадание холодного воздуха.
Розжиг и нагрев: Перед розжигом проверьте корпус печи и воздушные заслонки на герметичность. Включите вентилятор и отрегулируйте его, чтобы создать небольшое отрицательное давление в топке. Разожгите дрова и уголь в топке, чтобы контролировать скорость нагрева. Используйте небольшой огонь для обжига в течение 24–48 часов, просушивая кирпичные заготовки и удаляя влагу из печи. Затем немного увеличьте поток воздуха, чтобы ускорить скорость нагрева. Различные виды угля имеют разные температуры возгорания: бурый уголь 300–400 °C, каменный уголь 400–550 °C и антрацит 550–700 °C. Когда температура превышает 400 °C, уголь внутри кирпичей начинает гореть, и каждый кирпич становится источником тепла, как угольный шар. Как только кирпичи начнут гореть, поток воздуха можно дополнительно увеличить для достижения нормальной температуры обжига. Когда температура в печи достигает 600 °C, воздушную заслонку можно отрегулировать, чтобы перенаправить пламя в следующую камеру, завершая процесс зажигания.
Работа печи: Печь Хоффмана используется для обжига глиняного кирпича, скорость обжига составляет 4-6 камер в сутки. Поскольку головка печи постоянно движется, функция каждой камеры печи также непрерывно меняется. Перед головкой печи находится зона предварительного нагрева. При температуре ниже 600 °C воздушная заслонка обычно открыта на 60-70%, а разрежение находится в диапазоне от -20 до 50 Па. При удалении влаги необходимо соблюдать строгие меры предосторожности, чтобы предотвратить растрескивание кирпичных заготовок. Зона температур от 600 °C до 1050 °C является зоной обжига, где кирпичные заготовки претерпевают трансформацию. Под воздействием высоких температур глина претерпевает физические и химические изменения, превращаясь в готовый кирпич с керамическими свойствами. Если температура обжига не достигается из-за недостатка топлива, топливо необходимо добавлять порциями (угольный порошок ≤2 кг на отверстие каждый раз), обеспечивая достаточный приток кислорода (≥5%) для горения, при этом давление в печи должно быть слегка разреженным (-5…-10 Па). Поддерживайте постоянную высокую температуру в течение 4…6 часов для полного обжига кирпичных заготовок. После прохождения зоны обжига кирпичные заготовки превращаются в готовые кирпичи. Затем отверстия для подачи угля закрываются, и кирпичи поступают в зону изоляции и охлаждения. Скорость охлаждения не должна превышать 50 °C/ч, чтобы предотвратить растрескивание из-за быстрого охлаждения. Когда температура опускается ниже 200 °C, дверцу печи можно открыть поблизости, и после проветривания и охлаждения готовые кирпичи извлекают из печи, завершая процесс обжига.
II. Важные замечания
Укладка кирпича: «Три части обжига, семь частей укладки». В процессе обжига укладка кирпича имеет решающее значение. Важно добиться «разумной плотности», найдя оптимальный баланс между количеством кирпичей и зазорами между ними. Согласно китайским национальным стандартам, оптимальная плотность укладки кирпича составляет 260 штук на кубический метр. Укладка кирпича должна соответствовать принципам «плотно сверху, разреженно внизу», «плотно по бокам, разреженно в середине» и «оставлять пространство для циркуляции воздуха», избегая при этом дисбаланса, когда верх тяжелый, а низ легкий. Горизонтальный воздуховод должен быть совмещен с вытяжным вентиляционным отверстием, шириной 15–20 см. Вертикальное отклонение штабеля кирпича не должно превышать 2%, и должны быть приняты строгие меры для предотвращения обрушения штабеля.
Контроль температуры: Зона предварительного нагрева должна нагреваться медленно; резкое повышение температуры строго запрещено (резкое повышение температуры может привести к испарению влаги и растрескиванию кирпичных заготовок). В течение фазы метаморфизма кварца необходимо поддерживать стабильную температуру. Если температура опускается ниже требуемой и требуется добавление угля извне, концентрированная загрузка угля запрещена (во избежание локального пережога). Уголь следует добавлять небольшими порциями несколько раз через одно отверстие, по 2 кг за одну загрузку, с интервалом не менее 15 минут.
Безопасность: Печь Хоффмана также представляет собой относительно замкнутое пространство. При концентрации угарного газа более 24 ppm персонал должен быть эвакуирован, а вентиляция усилена. После спекания готовые кирпичи необходимо извлечь вручную. После открытия дверцы печи, прежде чем приступать к работе, измерьте содержание кислорода (содержание кислорода > 18%).
III. Распространенные неисправности и способы их устранения
Распространенные проблемы при производстве в печах Хоффмана: накопление влаги в зоне предварительного нагрева и обрушение штабелей влажных кирпичей, в первую очередь из-за высокого содержания влаги во влажных кирпичах и плохого отвода влаги. Метод отвода влаги: используйте сухие кирпичные заготовки (с остаточной влажностью менее 6%) и отрегулируйте воздушную заслонку для увеличения потока воздуха, повышая температуру примерно до 120 °C. Низкая скорость обжига: обычно называемая «огонь не разгорается», это в первую очередь из-за недостатка кислорода в горении. Решения для недостаточного потока воздуха: увеличьте отверстие заслонки, увеличьте скорость вентилятора, отремонтируйте зазоры корпуса печи и очистите скопившийся мусор из дымохода. Вкратце, обеспечьте подачу достаточного количества кислорода в камеру сгорания для достижения условий богатого кислородом сгорания и быстрого подъема температуры. Изменение цвета (пожелтение) корпуса кирпича из-за недостаточной температуры спекания: Решение: соответствующим образом увеличьте количество топлива и повысьте температуру обжига. Образование чёрной сердцевины кирпича может происходить по нескольким причинам: избыточное количество присадок для внутреннего сгорания, дефицит кислорода в печи, создающий восстановительную атмосферу (O₂ < 3%), или неполный обжиг кирпича. Решения: уменьшить количество топлива внутри печи, усилить вентиляцию для достаточного сгорания кислорода и соответствующим образом увеличить продолжительность высокотемпературного обжига, чтобы обеспечить полный обжиг кирпича. Деформация кирпича (пережог) в основном вызвана локальными высокими температурами. Решения включают открытие передней воздушной заслонки для продвижения пламени вперёд и открытие задней крышки топки для подачи холодного воздуха в печь и снижения температуры.
Печь Хоффмана используется уже 169 лет с момента своего изобретения и претерпела множество усовершенствований и инноваций. Одним из таких нововведений является установка воздуховода в нижней части печи для подачи сухого горячего воздуха (100–300 °C) в сушильную камеру во время процесса обжига в однокамерной печи. Ещё одним нововведением является использование кирпича внутреннего обжига, изобретенного китайцами. После измельчения уголь добавляется к сырью в соответствии с требуемой теплотворной способностью (для повышения температуры на 1 °C требуется около 1240 ккал/кг сырья, что эквивалентно 0,3 ккал). Загрузочный механизм кирпичного завода «Ванда» позволяет смешивать уголь и сырье в нужных пропорциях. Смеситель тщательно перемешивает угольный порошок с сырьем, обеспечивая отклонение теплотворной способности в пределах ±200 кДж/кг. Кроме того, установлены системы контроля температуры и ПЛК для автоматической регулировки расхода воздуха через заслонку и подачи угля. Это повышает уровень автоматизации, лучше обеспечивая три принципа стабильности работы печи Хоффмана: «стабильное давление воздуха, стабильная температура и стабильное движение пламени». Нормальная работа требует гибкой настройки в зависимости от условий внутри печи, а аккуратная эксплуатация позволяет получать качественные готовые кирпичи.
Время публикации: 21 июня 2025 г.