Hoffmanova peč (na Kitajskem znana kot kolesna peč) je vrsta peči, ki jo je leta 1856 izumil nemški inženir Gustav Hoffman za neprekinjeno žganje opeke in ploščic. Glavna konstrukcija je sestavljena iz zaprtega krožnega tunela, običajno zgrajenega iz žgane opeke. Za lažjo proizvodnjo je na stenah peči nameščenih več enakomerno razporejenih vrat peči. En sam cikel žganja (ena kuriščna glava) zahteva 18 vrat. Za izboljšanje delovnih pogojev in omogočanje daljšega hlajenja dokončanih opek so bile zgrajene peči z 22 ali 24 vrati, prav tako pa so bile zgrajene tudi peči z dvema ognjiščema in 36 vrati. Z nadzorom zračnih loput je mogoče kuriščno glavo premikati, kar omogoča neprekinjeno proizvodnjo. Hoffmanova peč je kot vrsta toplotnotehnične peči razdeljena tudi na cone predgrevanja, žganja in hlajenja. Vendar pa za razliko od tunelskih peči, kjer so surovci za opeko nameščeni na vozičke za peči, ki se premikajo, Hoffmanova peč deluje po načelu »surovec se premika, ogenj miruje«. Tri delovne cone – predgrevanje, žganje in hlajenje – ostanejo mirujoče, medtem ko se surovci za opeko premikajo skozi tri cone, da dokončajo postopek žganja. Hoffmanova peč deluje drugače: surovci za opeko so zloženi v peči in ostanejo mirujoči, medtem ko se glava ognja premika z zračnimi loputami po načelu »ogenj se premika, surovci mirujejo«. Zato cone predgrevanja, žganja in hlajenja v Hoffmanovi peči nenehno spreminjajo položaje, ko se glava ognja premika. Območje pred plamenom je namenjeno predgrevanju, plamen sam je namenjen žganju, območje za plamenom pa hlajenju. Načelo delovanja vključuje prilagajanje zračne lopute, ki usmerja plamen k zaporedno žganju opek, zloženih v peči.
I. Operativni postopki:
Priprava pred vžigom: materiali za vžig, kot sta drva in premog. Če uporabljate opeke z notranjim zgorevanjem, je za zgorevanje enega kilograma surovine na 800–950 °C potrebnih približno 1100–1600 kcal/kg toplote. Opeke za vžig so lahko nekoliko višje, z vsebnostjo vlage ≤ 6 %. Kvalificirane opeke je treba zložiti v tri ali štiri vrata peči. Zlaganje opek sledi načelu »zgoraj tesneje in spodaj rahleje, ob straneh tesneje in na sredini rahleje«. Med skladi opek pustite 15–20 cm dolg kurilni kanal. Vžigalne operacije je najbolje izvajati na ravnih odsekih, zato je treba vžigalno peč zgraditi za ovinkom, pri drugih ali tretjih vratih peči. Vžigalna peč ima kurišče in odprtino za odstranjevanje pepela. Odprtine za dovajanje premoga in vetrno odporne stene v kurilnih kanalih morajo biti zatesnjene, da se prepreči vdor hladnega zraka.
Vžig in segrevanje: Pred vžigom preverite ohišje peči in zračne lopute glede tesnjenja. Vklopite ventilator in ga nastavite tako, da ustvarite rahel podtlak na vžigalni peči. Za nadzor hitrosti segrevanja prižgite drva in premog na kurišču. Z majhnim ognjem pecite 24–48 ur, pri čemer sušite surovce opeke in hkrati odstranjujte vlago iz peči. Nato nekoliko povečajte pretok zraka, da pospešite hitrost segrevanja. Različne vrste premoga imajo različne točke vžiga: rjavi premog pri 300–400 °C, bituminozni premog pri 400–550 °C in antracit pri 550–700 °C. Ko temperatura doseže več kot 400 °C, premog v opekah začne goreti in vsaka opeka postane vir toplote, kot premogova krogla. Ko opeke začnejo goreti, lahko pretok zraka še povečate, da dosežete normalno temperaturo žganja. Ko temperatura peči doseže 600 °C, lahko nastavite zračno loputo, da plamen preusmeri v naslednjo komoro, s čimer se postopek vžiga zaključi.
Delovanje peči: Hoffmanova peč se uporablja za žganje glinenih opek, s hitrostjo žganja 4-6 komor peči na dan. Ker se peč nenehno premika, se tudi funkcija vsake komore peči nenehno spreminja. Ko je peč pred pečjo, deluje kot območje predgrevanja, pri temperaturah pod 600 °C je zračna loputa običajno odprta pri 60-70 %, negativni tlak pa se giblje od -20 do 50 Pa. Med odstranjevanjem vlage je treba upoštevati stroge previdnostne ukrepe, da se prepreči razpokanje opečnih surovcev. Temperaturno območje med 600 °C in 1050 °C je območje žganja, kjer se opečni surovci preoblikujejo. Pri visokih temperaturah se glina fizikalno in kemijsko spreminja ter se preoblikuje v končne opeke s keramičnimi lastnostmi. Če temperatura žganja ni dosežena zaradi nezadostne količine goriva, je treba gorivo dodajati v serijah (premogov prah ≤2 kg na luknjo vsakič), pri čemer je treba zagotoviti zadosten dovod kisika (≥5 %) za zgorevanje, pri čemer se tlak v peči vzdržuje na rahlem negativnem tlaku (-5 do -10 Pa). Vzdržujte konstantno visoko temperaturo 4–6 ur, da se surovci opeke popolnoma žgejo. Po prehodu skozi območje žganja se surovci opeke spremenijo v dokončane opeke. Odprtine za dovajanje premoga se nato zaprejo, opeke pa vstopijo v območje izolacije in hlajenja. Hitrost hlajenja ne sme presegati 50 °C/h, da se prepreči razpoke zaradi hitrega hlajenja. Ko temperatura pade pod 200 °C, se lahko vrata peči odprejo v bližini in po prezračevanju in hlajenju se dokončane opeke odstranijo iz peči, s čimer se postopek žganja zaključi.
II. Pomembne opombe
Zlaganje opeke: »Trije deli žganja, sedem delov zlaganja.« Pri žganju je zlaganje opeke ključnega pomena. Pomembno je doseči »razumno gostoto«, pri čemer je treba najti optimalno ravnovesje med številom opek in razmiki med njimi. V skladu s kitajskimi nacionalnimi standardi je optimalna gostota zlaganja opeke 260 kosov na kubični meter. Zlaganje opeke mora upoštevati načela »gosto zgoraj, redko spodaj«, »gosto ob straneh, redko na sredini« in »pustiti prostor za pretok zraka«, pri čemer se je treba izogibati neravnovesju, kjer je vrh težak in dno lahek. Vodoravni zračni kanal mora biti poravnan z izpušno odprtino, širine 15–20 cm. Navpični odklon kupa opeke ne sme presegati 2 % in sprejeti je treba stroge ukrepe, da se prepreči zrušitev kupa.
Nadzor temperature: Območje predgrevanja je treba segrevati počasi; hitro naraščanje temperature je strogo prepovedano (hitro naraščanje temperature lahko povzroči uhajanje vlage in razpoke v opečnih surovcih). Med fazo metamorfoze kremena je treba temperaturo vzdrževati stabilno. Če temperatura pade pod zahtevano temperaturo in je treba premog dodati od zunaj, je dodajanje koncentriranega premoga prepovedano (da se prepreči lokalno prekomerno zgorevanje). Premog je treba dodajati v majhnih količinah večkrat skozi eno samo luknjo, pri čemer je vsak dodatek 2 kg na serijo, posamezne serije pa so razporejene vsaj 15 minut narazen.
Varnost: Hoffmanova peč je tudi relativno zaprt prostor. Ko koncentracija ogljikovega monoksida preseže 24 ppm, se mora osebje evakuirati in izboljšati prezračevanje. Po sintranju je treba dokončane opeke ročno odstraniti. Po odprtju vrat peči najprej izmerite vsebnost kisika (vsebnost kisika > 18 %), preden vstopite v delo.
III. Pogoste napake in odpravljanje težav
Pogoste težave pri proizvodnji v Hoffmanovi peči: kopičenje vlage v območju predgrevanja in zrušitev mokrih opek, predvsem zaradi visoke vsebnosti vlage v mokrih opekah in slabega odvajanja vlage. Metoda odvajanja vlage: uporabite suhe opečne surovce (z vsebnostjo preostale vlage pod 6 %) in prilagodite zračno loputo, da povečate pretok zraka, s čimer se temperatura zviša na približno 120 °C. Počasna hitrost žganja: Pogosto imenovana »ogenj se ne bo zagnal«, je to predvsem posledica zgorevanja s pomanjkanjem kisika. Rešitve za nezadosten pretok zraka: Povečajte odprtino lopute, povečajte hitrost ventilatorja, popravite reže v telesu peči in očistite nakopičene ostanke iz dimnika. Skratka, zagotovite zadosten dotok kisika v zgorevalno komoro, da dosežete zgorevanje, bogato s kisikom, in hiter dvig temperature. Razbarvanje telesa opeke (porumenelost) zaradi nezadostne temperature sintranja: Rešitev: Ustrezno povečajte količino goriva in zvišajte temperaturo žganja. Črne opeke se lahko oblikujejo iz več razlogov: prekomerni dodatki za notranje zgorevanje, pomanjkanje kisika v peči, ki ustvarja redukcijsko atmosfero (O₂ < 3 %), ali opeke, ki niso popolnoma žgane. Rešitve: Zmanjšajte notranjo vsebnost goriva, povečajte prezračevanje za zadostno zgorevanje kisika in ustrezno podaljšajte trajanje visoke temperature pri konstantni temperaturi, da zagotovite popolno žganje opek. Deformacijo opek (prežganje) povzročajo predvsem lokalizirane visoke temperature. Rešitve vključujejo odpiranje sprednje lopute za zrak, da se plamen premakne naprej, in odpiranje zadnjega pokrova kurišča, da se v peč dovaja hladen zrak in zniža temperatura.
Hoffmanova peč je v uporabi že 169 let od svojega izuma in je doživela številne izboljšave in inovacije. Ena takšnih inovacij je dodatek zračnega kanala na dnu peči, ki med postopkom enojnega kurjenja v sušilno komoro dovaja suh vroč zrak (100 °C–300 °C). Druga inovacija je uporaba notranje žganih opek, ki so jih izumili Kitajci. Po drobljenju premoga se ta doda surovinam glede na zahtevano kalorično vrednost (za dvig temperature za 1 °C je potrebnih približno 1240 kcal/kg surovine, kar ustreza 0,3 kcal). Dozirni stroj opekarne »Wanda« lahko meša premog in surovine v pravilnih razmerjih. Mešalnik temeljito zmeša premogov prah s surovinami, kar zagotavlja, da je odstopanje kalorične vrednosti nadzorovano znotraj ±200 kJ/kg. Poleg tega so nameščeni sistemi za nadzor temperature in PLC, ki samodejno prilagajajo pretok zraka v loputi in hitrost dovajanja premoga. To izboljša raven avtomatizacije in bolje zagotavlja tri načela stabilnosti delovanja Hoffmanove peči: »stabilen zračni tlak, stabilna temperatura in stabilno gibanje plamena«. Normalno delovanje zahteva prilagodljive prilagoditve glede na pogoje v peči, skrbno delovanje pa lahko zagotovi kakovostne končne opeke.
Čas objave: 21. junij 2025