Инструкция по использованию печи Хоффмана для производства кирпича

I. Введение:

Печь Хоффмана (также известная как «кольцевая печь» в Китае) была изобретена немцем Фридрихом Хоффманом в 1858 году. До появления печи Хоффмана в Китае глиняные кирпичи обжигали в земляных печах, которые могли работать только периодически. Эти печи, по форме напоминавшие юрты или паровые булочки, обычно назывались «паровыми булочными печами». Внизу печи сооружали очаг; при обжиге кирпичей внутрь укладывали высушенные кирпичи, а после обжига огонь выключали для изоляции и охлаждения, прежде чем открыть дверцу печи, чтобы вынуть готовые кирпичи. Обжиг одной партии кирпичей в одной печи занимал 8-9 дней. Из-за низкой производительности несколько паровых булочных печей были соединены последовательно с помощью взаимосвязанных дымоходов — после обжига одной печи дымоход соседней печи можно было открыть для начала обжига. В Китае этот тип печи назывался «драконьей печью». Хотя эта печь и увеличивала производительность, она всё ещё не могла обеспечить непрерывное производство и требовала тяжёлых условий работы. Только с появлением в Китае печи Хоффмана проблема непрерывного обжига глиняного кирпича была решена, и условия обжига кирпича относительно улучшились.

1

Печь Хоффмана имеет прямоугольную форму с главным воздуховодом и заслонками посередине; перемещение огня регулируется с помощью заслонок. Внутренняя часть состоит из круглых, соединённых между собой камер печи, а несколько печных дверей открываются на внешней стене для удобства загрузки и выгрузки кирпича. Внешняя стена двухслойная, с заполнением между слоями изоляционного материала. При подготовке к обжигу кирпича высушенные кирпичи укладываются в проходы печи и сооружаются очаги розжига. Розжиг производится с помощью горючих материалов; после достижения устойчивого розжига заслонки управляют движением огня. Кирпичи, уложенные в проходы печи, обжигаются до получения готовых изделий при температуре 800-1000 °C. Для обеспечения непрерывного обжига с одним фронтом пламени необходимо иметь 2-3 дверцы для зоны укладки кирпича, 3-4 дверцы для зоны предварительного нагрева, 3-4 дверцы для зоны высокотемпературного обжига, 2-3 дверцы для зоны изоляции и 2-3 дверцы для зоны охлаждения и выгрузки кирпича. Таким образом, для печи Хоффмана с одним фронтом пламени требуется не менее 18 дверец, а для печи с двумя фронтами пламени — 36 или более. Для улучшения условий труда и предотвращения воздействия чрезмерно высоких температур от готовых кирпичей обычно добавляют несколько дверец, поэтому печь Хоффмана с одним фронтом пламени часто строят с 22-24 дверцами. Длина каждой дверцы составляет около 7 метров, а общая длина — около 70-80 метров. Внутренняя ширина печи может составлять 3, 3,3, 3,6 или 3,8 метра (стандартная длина кирпича — 240 или 250 мм), поэтому изменение ширины печи рассчитывается путём увеличения длины одного кирпича. Различная внутренняя ширина приводит к разному количеству укладываемых кирпичей и, следовательно, к небольшому различию в производительности. Печь Хоффмана с одним пламенем может производить около 18–30 миллионов стандартных кирпичей (240 x 115 x 53 мм) в год.

2

II. Структура:

Печь Хоффмана состоит из следующих компонентов, в зависимости от их назначения: фундамент печи, дымоход нижней части печи, система воздуховодов, система сжигания, система управления заслонками, герметичный корпус печи, изоляция печи и устройства наблюдения/контроля. Каждая камера печи является как самостоятельным блоком, так и частью общей печи. По мере перемещения очага их функции в печи меняются (зона предварительного нагрева, зона спекания, зона изоляции, зона охлаждения, зона выгрузки кирпича, зона укладки кирпича). Каждая камера печи имеет свой дымоход, воздуховод, заслонку и смотровые окна (окна для подачи угля), а также дверцы печи в верхней части.

Принцип работы:
После укладки кирпичей в камеру печи необходимо заклеить бумажные барьеры для герметизации отдельных камер. При необходимости перемещения огневой позиции открывается задвижка этой камеры, создавая внутри отрицательное давление, которое втягивает фронт пламени внутрь камеры и сжигает бумажную преграду. В особых случаях можно использовать пожарный крюк для разрыва бумажной преграды предыдущей камеры. Каждый раз, когда огневая позиция перемещается в новую камеру, последующие камеры последовательно переходят на следующую стадию. Обычно, когда только открывается задвижка, камера переходит в стадию предварительного нагрева и повышения температуры; камеры, расположенные через 2-3 двери, переходят в стадию высокотемпературного обжига; камеры, расположенные через 3-4 двери, переходят в стадию изоляции и охлаждения и так далее. Каждая камера непрерывно меняет свою роль, образуя непрерывное циклическое производство с движущимся фронтом пламени. Скорость распространения пламени зависит от давления воздуха, его объема и теплотворной способности топлива. Кроме того, она варьируется в зависимости от сырья для производства кирпича (4-6 метров в час для сланцевого кирпича, 3-5 метров в час для глиняного кирпича). Таким образом, скорость и производительность обжига можно регулировать, регулируя давление и объём воздуха с помощью заслонок, а также подачу топлива. Влажность кирпича также напрямую влияет на скорость распространения пламени: снижение влажности на 1% может увеличить скорость примерно на 10 минут. Герметичность и теплоизоляция печи напрямую влияют на расход топлива и выход готового кирпича.

3

Конструкция печи:
Сначала, исходя из требуемой производительности, определите чистую внутреннюю ширину печи. Различная внутренняя ширина требует разного расхода воздуха. Исходя из требуемого давления и расхода воздуха, определите характеристики и размеры воздухозаборников, дымоходов, заслонок, воздуховодов и основных воздуховодов печи, а также рассчитайте общую ширину печи. Затем определите топливо для обжига кирпича — разные виды топлива требуют разных методов сжигания. Для природного газа необходимо заранее зарезервировать места для горелок; для мазута (используемого после нагрева) необходимо зарезервировать места для сопел. Даже для угля и древесины (опилок, рисовой шелухи, арахисовой скорлупы и других горючих материалов с теплотворной способностью) методы различаются: уголь измельчается, поэтому отверстия для подачи угля могут быть меньше; для удобства подачи древесины отверстия должны быть соответственно больше. После проектирования на основе данных каждого компонента печи, составьте строительные чертежи печи.

III. Процесс строительства:

Выберите площадку на основе проектных чертежей. Для снижения затрат выберите место с обильным сырьем и удобным транспортом для готового кирпича. Весь кирпичный завод должен быть сосредоточен вокруг печи. После определения местоположения печи выполните подготовку фундамента:
① Геологические изыскания: определить глубину залегания грунтовых вод и несущую способность грунта (должно быть ≥150 кПа). Для слабых фундаментов используйте методы замены (бутовый фундамент, свайный фундамент или уплотнённый известковый грунт 3:7).
② После обработки фундамента сначала постройте дымоход печи и примите меры по обеспечению водонепроницаемости и влагоизоляции: нанесите слой водонепроницаемого раствора толщиной 20 мм, затем выполните водонепроницаемую обработку.
③ Фундамент печи представляет собой железобетонную плиту с арматурой φ14, уложенной в сетку с шагом 200 мм. Ширина соответствует проектным требованиям, а толщина составляет примерно 0,3–0,5 метра.
④ Деформационные швы: на каждые 4–5 камер необходимо сделать один деформационный шов (шириной 30 мм), заполнить его асфальтированной пенькой для обеспечения водонепроницаемости.
4

Конструкция корпуса печи:
① Подготовка материалов: После завершения фундамента выровняйте площадку и подготовьте материалы. Материалы для печи: Оба торца печи Хоффмана имеют полукруглую форму; на изгибах используются кирпичи специальной формы (трапециевидные, веерообразные). Если внутренняя часть печи выложена огнеупорным кирпичом, требуется огнеупорная глина, особенно для арочных кирпичей (T38, T39, обычно называемых «лопастными кирпичами»), используемых для воздухозаборников и вершин арок. Заранее подготовьте опалубку для вершины арок.
② Разметка: На подготовленном фундаменте сначала отметьте осевую линию печи, затем определите и разметьте края стен печи и положение дверцы печи с учётом расположения подземного дымохода и воздухозаборника. Проведите шесть прямых линий для корпуса печи и дуговые линии для концевых изгибов, исходя из чистой внутренней ширины.
③ Кладка: сначала постройте дымоходы и воздухозаборники, затем уложите нижние кирпичи (требуется кладка со смещенными швами с полным раствором, без сплошных швов, чтобы обеспечить герметизацию и предотвратить утечку воздуха). Последовательность такова: постройте прямые стены вдоль отмеченных линий фундамента, переходя к изгибам, которые строятся из трапециевидных кирпичей (допустимая погрешность ≤3 мм). В соответствии с требованиями проекта постройте соединительные опорные стенки между внутренней и внешней стенками печи и заполните их изоляционными материалами. Когда прямые стены будут построены до определенной высоты, уложите угловые кирпичи арки (60°-75°), чтобы начать строить верх арки. Установите опалубку арки (допустимое отклонение дуги ≤3 мм) и постройте верх арки симметрично с обеих сторон к центру. Используйте арочные кирпичи (T38, T39) для верха арки; если используете обычные кирпичи, убедитесь, что они плотно прилегают к опалубке. При укладке последних 3–6 кирпичей каждого кольца используйте клиновидные замковые кирпичи (разница в толщине 10–15 мм) и плотно прибейте их резиновым молотком. Наверху арки зарезервируйте смотровые окна и отверстия для подачи угля в соответствии с проектными требованиями.

IV. Контроль качества:

а. Вертикальность: проверьте лазерным уровнем или отвесом; допустимое отклонение ≤5 мм/м.
б. Ровность: проверьте 2-метровой линейкой; допустимая неровность ≤3 мм.
в. Герметизация: После завершения кладки печи проведите испытание на отрицательное давление (-50 Па); скорость утечки ≤0,5 м³/ч·м².

Время публикации: 05 августа 2025 г.