ขั้นตอนการใช้งานเตาเผาฮอฟมันน์และการแก้ไขปัญหา (สิ่งที่ต้องอ่านสำหรับผู้เริ่มต้น)

เตาเผาฮอฟฟ์แมน (หรือที่รู้จักกันในชื่อเตาเผาแบบล้อในประเทศจีน) เป็นเตาเผาชนิดหนึ่งที่กุสตาฟ ฮอฟฟ์แมน วิศวกรชาวเยอรมัน ประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1856 สำหรับการเผาอิฐและกระเบื้องอย่างต่อเนื่อง โครงสร้างหลักประกอบด้วยอุโมงค์วงกลมปิด ซึ่งโดยทั่วไปสร้างจากอิฐที่ผ่านการเผาแล้ว เพื่ออำนวยความสะดวกในการผลิต จึงได้ติดตั้งประตูเตาเผาหลายบานที่มีระยะห่างเท่ากันบนผนังเตาเผา วงจรการเผาหนึ่งรอบ (หนึ่งหัวเตา) ต้องใช้ประตูถึง 18 ประตู เพื่อปรับปรุงสภาพการทำงานและให้อิฐสำเร็จรูปมีเวลาเย็นตัวมากขึ้น จึงได้สร้างเตาเผาที่มีประตู 22 หรือ 24 ประตู และเตาเผาแบบสองเตาที่มีประตู 36 ประตู สามารถควบคุมทิศทางของหัวเตาให้เคลื่อนที่ได้โดยการควบคุมแผ่นปิดอากาศ ทำให้สามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่อง เตาเผาฮอฟฟ์แมนเป็นเตาเผาวิศวกรรมความร้อนชนิดหนึ่ง โดยแบ่งออกเป็นโซนอุ่นเตา โซนเผา และโซนทำความเย็น อย่างไรก็ตาม เตาเผาฮอฟฟ์แมนแตกต่างจากเตาเผาแบบอุโมงค์ที่อิฐเปล่าจะถูกวางบนรถเตาเผาที่เคลื่อนที่ เตาเผาฮอฟฟ์แมนทำงานบนหลักการ “อิฐเปล่าเคลื่อนที่ ไฟหยุดนิ่ง” โซนทำงานสามโซน ได้แก่ โซนอุ่นเตา โซนเผา และโซนเย็นเตา จะยังคงอยู่กับที่ ขณะที่อิฐเปล่าจะเคลื่อนที่ผ่านโซนทั้งสามโซนเพื่อสิ้นสุดกระบวนการเผา เตาเผาฮอฟฟ์แมนทำงานแตกต่างออกไป อิฐเปล่าจะถูกวางซ้อนกันภายในเตาเผาและยังคงอยู่กับที่ ในขณะที่หัวเตาถูกควบคุมโดยแผ่นปิดอากาศให้เคลื่อนที่ ตามหลักการ “ไฟเคลื่อนที่ อิฐเปล่าจะนิ่ง” ดังนั้น โซนอุ่นเตา โซนเผา และโซนเย็นเตาเผาฮอฟฟ์แมนจึงเปลี่ยนตำแหน่งอย่างต่อเนื่องเมื่อหัวเตาเคลื่อนที่ พื้นที่ด้านหน้าเปลวไฟใช้สำหรับอุ่นเตา โซนเปลวไฟใช้สำหรับเผา และพื้นที่ด้านหลังเปลวไฟใช้สำหรับทำความเย็น หลักการทำงานคือการปรับแผ่นปิดอากาศเพื่อนำเปลวไฟไปเผาอิฐที่ซ้อนกันภายในเตาเผาตามลำดับ

I. ขั้นตอนการปฏิบัติงาน:

การเตรียมการก่อนการจุดไฟ: วัสดุสำหรับจุดไฟ เช่น ฟืนและถ่านหิน หากใช้อิฐเผาไหม้ภายใน ต้องใช้ความร้อนประมาณ 1,100–1,600 กิโลแคลอรี/กิโลกรัม เพื่อเผาวัตถุดิบหนึ่งกิโลกรัมที่อุณหภูมิ 800–950°C อิฐสำหรับจุดไฟอาจมีขนาดสูงกว่านี้เล็กน้อย โดยมีความชื้น ≤6% ควรวางอิฐที่มีคุณสมบัติเหมาะสมซ้อนกันในประตูเตาเผาสามหรือสี่บาน การเรียงอิฐเป็นไปตามหลักการ “ด้านบนแน่นกว่า ด้านล่างหลวมกว่า ด้านข้างแน่นกว่า และตรงกลางหลวมกว่า” เว้นช่องไฟไว้ระหว่างกองอิฐประมาณ 15-20 ซม. การจุดไฟที่ดีที่สุดคือการสร้างบนส่วนที่เป็นเส้นตรง ดังนั้นควรสร้างเตาจุดไฟหลังจากโค้งงอแล้ว ที่ประตูเตาเผาที่สองหรือสาม เตาจุดไฟมีห้องเตาเผาและช่องระบายขี้เถ้า ต้องปิดผนึกช่องป้อนถ่านหินและผนังกันลมในช่องไฟเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศเย็นเข้ามา

การจุดไฟและการให้ความร้อน: ก่อนการจุดไฟ ให้ตรวจสอบตัวเตาเผาและช่องระบายอากาศเพื่อหารอยรั่ว เปิดพัดลมและปรับให้แรงดันลบเล็กน้อยที่เตาเผา เผาไม้และถ่านหินบนเตาเผาเพื่อควบคุมอัตราการให้ความร้อน ใช้ไฟอ่อนอบเป็นเวลา 24–48 ชั่วโมง ทำให้อิฐเปล่าแห้งพร้อมกับกำจัดความชื้นออกจากเตาเผา จากนั้นเพิ่มการไหลเวียนของอากาศเล็กน้อยเพื่อเร่งอัตราการให้ความร้อน ถ่านหินแต่ละชนิดมีจุดติดไฟที่แตกต่างกัน ได้แก่ ถ่านหินสีน้ำตาลที่อุณหภูมิ 300-400°C ถ่านหินบิทูมินัสที่อุณหภูมิ 400-550°C และถ่านหินแอนทราไซต์ที่อุณหภูมิ 550-700°C เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 400°C ถ่านหินภายในอิฐจะเริ่มเผาไหม้ และอิฐแต่ละก้อนจะกลายเป็นแหล่งความร้อนเหมือนก้อนถ่านหิน เมื่ออิฐเริ่มเผาไหม้ สามารถเพิ่มการไหลเวียนของอากาศให้สูงขึ้นจนถึงอุณหภูมิการเผาปกติ เมื่ออุณหภูมิเตาเผาถึง 600°C สามารถปรับช่องระบายอากาศเพื่อเปลี่ยนทิศทางเปลวไฟไปยังห้องถัดไปได้ ทำให้กระบวนการจุดระเบิดเสร็จสมบูรณ์

การทำงานของเตาเผา: เตาเผาฮอฟฟ์แมนใช้สำหรับเผาอิฐดินเหนียว โดยมีอัตราการเผาที่ 4-6 ห้องเผาต่อวัน เนื่องจากหัวเตามีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา หน้าที่ของห้องเผาแต่ละห้องจึงเปลี่ยนแปลงไปอย่างต่อเนื่อง เมื่ออยู่ด้านหน้าหัวเตา หน้าที่ของเตาเผาคือบริเวณอุ่นเตา ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า 600°C ช่องระบายอากาศปกติจะเปิดอยู่ที่ 60-70% และความดันลบอยู่ระหว่าง -20 ถึง 50 ปาสกาล ขณะกำจัดความชื้น ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างเข้มงวดเพื่อป้องกันไม่ให้อิฐแตกร้าว บริเวณอุณหภูมิระหว่าง 600°C ถึง 1,050°C เป็นบริเวณเผา ซึ่งอิฐดินเหนียวจะผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูป ภายใต้อุณหภูมิสูง ดินเหนียวจะผ่านการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมี จนกลายเป็นอิฐสำเร็จรูปที่มีคุณสมบัติเป็นเซรามิก หากอุณหภูมิในการเผาไม่ถึงเกณฑ์เนื่องจากเชื้อเพลิงไม่เพียงพอ จำเป็นต้องเติมเชื้อเพลิงเป็นชุดๆ (ผงถ่านหิน ≤2 กิโลกรัมต่อหลุมในแต่ละครั้ง) เพื่อให้แน่ใจว่ามีออกซิเจนเพียงพอ (≥5%) สำหรับการเผาไหม้ โดยรักษาแรงดันเตาเผาไว้ที่แรงดันลบเล็กน้อย (-5 ถึง -10 Pa) รักษาอุณหภูมิสูงคงที่เป็นเวลา 4-6 ชั่วโมงเพื่อให้อิฐเปล่าเผาได้เต็มที่ หลังจากผ่านจุดเผาแล้ว อิฐเปล่าจะถูกเปลี่ยนเป็นอิฐสำเร็จรูป จากนั้นช่องป้อนถ่านหินจะถูกปิด และอิฐจะเข้าสู่บริเวณฉนวนและบริเวณทำความเย็น อัตราการทำความเย็นต้องไม่เกิน 50°C/ชม. เพื่อป้องกันการแตกร้าวเนื่องจากการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 200°C สามารถเปิดประตูเตาเผาที่อยู่ใกล้เคียงได้ และหลังจากการระบายอากาศและระบายความร้อนแล้ว อิฐสำเร็จรูปจะถูกนำออกจากเตาเผา เสร็จสิ้นกระบวนการเผา

II. หมายเหตุสำคัญ

การเรียงซ้อนอิฐ: “เผาสามส่วน เรียงซ้อนเจ็ดส่วน” ในกระบวนการเผา การเรียงซ้อนอิฐมีความสำคัญอย่างยิ่ง สิ่งสำคัญคือต้องได้ “ความหนาแน่นที่เหมาะสม” โดยการหาสมดุลที่เหมาะสมระหว่างจำนวนอิฐและช่องว่างระหว่างอิฐ ตามมาตรฐานแห่งชาติจีน ความหนาแน่นที่เหมาะสมในการเรียงซ้อนอิฐคือ 260 ชิ้นต่อลูกบาศก์เมตร การเรียงซ้อนอิฐต้องยึดหลักการ “ด้านบนหนา ด้านล่างบาง” “ด้านข้างหนา ตรงกลางบาง” และ “เว้นช่องว่างให้อากาศไหลผ่าน” โดยหลีกเลี่ยงความไม่สมดุลที่ด้านบนหนักและด้านล่างเบา ท่อลมแนวนอนควรอยู่ในแนวเดียวกับช่องระบายอากาศ โดยมีความกว้าง 15-20 ซม. ความเบี่ยงเบนในแนวตั้งของเสาอิฐต้องไม่เกิน 2% และต้องมีมาตรการที่เข้มงวดเพื่อป้องกันไม่ให้เสาอิฐพังทลาย

การควบคุมอุณหภูมิ: ควรค่อยๆ อุ่นบริเวณอุ่นล่วงหน้า ห้ามเพิ่มอุณหภูมิอย่างรวดเร็วโดยเด็ดขาด (การเพิ่มอุณหภูมิอย่างรวดเร็วอาจทำให้ความชื้นระเหยออกและทำให้อิฐแตกร้าวได้) ในระยะการแปรสภาพของควอตซ์ ต้องรักษาอุณหภูมิให้คงที่ หากอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนดและจำเป็นต้องเติมถ่านหินจากภายนอก ห้ามเติมถ่านหินเข้มข้น (เพื่อป้องกันการเผาไหม้มากเกินไปเฉพาะจุด) ควรเติมถ่านหินทีละน้อยหลายๆ ครั้งผ่านรูเดียว โดยเติมครั้งละ 2 กิโลกรัมต่อชุด และแต่ละชุดเว้นระยะห่างกันอย่างน้อย 15 นาที

ความปลอดภัย: เตาเผาฮอฟฟ์แมนเป็นพื้นที่ปิดที่ค่อนข้างปิด เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์เกิน 24 PPM เจ้าหน้าที่ต้องอพยพและเพิ่มการระบายอากาศ หลังจากการเผาแล้ว อิฐที่เสร็จแล้วต้องนำออกด้วยมือ หลังจากเปิดประตูเตาเผาแล้ว ให้วัดปริมาณออกซิเจน (ปริมาณออกซิเจนมากกว่า 18%) ก่อนเข้าทำงาน

III. ข้อผิดพลาดทั่วไปและการแก้ไขปัญหา

ปัญหาที่พบบ่อยในการผลิตเตาเผาฮอฟฟ์แมน ได้แก่ ความชื้นสะสมในบริเวณอุ่นเตาและการพังทลายของกองอิฐเปียก ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากความชื้นสูงในอิฐเปียกและการระบายความชื้นที่ไม่ดี วิธีการระบายความชื้น: ใช้อิฐเปล่าแห้ง (มีความชื้นตกค้างต่ำกว่า 6%) และปรับแผ่นปิดช่องลมเพื่อเพิ่มการไหลเวียนของอากาศ โดยเพิ่มอุณหภูมิเป็นประมาณ 120°C ความเร็วในการเผาช้า: มักเรียกกันว่า "ไฟไม่ติด" ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการเผาไหม้ที่ขาดออกซิเจน วิธีแก้ไขสำหรับการไหลเวียนของอากาศที่ไม่เพียงพอ: เพิ่มช่องเปิดของแผ่นปิดช่องลม เพิ่มความเร็วพัดลม ซ่อมแซมช่องว่างของเตาเผา และทำความสะอาดเศษวัสดุที่สะสมอยู่ในปล่องควัน สรุปคือ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการจ่ายออกซิเจนไปยังห้องเผาไหม้อย่างเพียงพอเพื่อให้เกิดการเผาไหม้ที่มีออกซิเจนสูงและอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนสีของตัวอิฐ (เหลือง) เนื่องจากอุณหภูมิการเผาไม่เพียงพอ: วิธีแก้ไข: เพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงให้เหมาะสมและเพิ่มอุณหภูมิการเผา อิฐดำสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ ได้แก่ การเผาไหม้ภายในที่มากเกินไป การขาดออกซิเจนในเตาเผาทำให้เกิดบรรยากาศที่ลดลง (O₂ < 3%) หรืออิฐที่เผาไม่หมด วิธีแก้ปัญหา: ลดปริมาณเชื้อเพลิงภายใน เพิ่มการระบายอากาศเพื่อให้การเผาไหม้มีออกซิเจนเพียงพอ และยืดระยะเวลาอุณหภูมิคงที่ที่อุณหภูมิสูงอย่างเหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าอิฐเผาได้หมด การเสียรูปของอิฐ (การเผาเกิน) มักเกิดจากอุณหภูมิสูงเฉพาะที่ วิธีแก้ไข ได้แก่ การเปิดช่องระบายอากาศด้านหน้าเพื่อดันเปลวไฟไปข้างหน้า และการเปิดฝาครอบเตาด้านหลังเพื่อนำอากาศเย็นเข้าสู่เตาเผาเพื่อลดอุณหภูมิ

เตาเผาฮอฟฟ์แมนมีการใช้งานมาเป็นเวลา 169 ปีนับตั้งแต่การประดิษฐ์ และผ่านการปรับปรุงและนวัตกรรมมากมาย หนึ่งในนวัตกรรมดังกล่าวคือการเพิ่มท่อลมจากก้นเตาเผาเพื่อนำอากาศร้อนแห้ง (100-300 องศาเซลเซียส) เข้าสู่ห้องอบแห้งในระหว่างกระบวนการเผาแบบล้อเผาเดี่ยว อีกนวัตกรรมหนึ่งคือการใช้อิฐที่เผาภายใน ซึ่งเป็นสิ่งประดิษฐ์ของชาวจีน หลังจากบดถ่านหินแล้ว จะถูกเติมลงในวัตถุดิบตามค่าความร้อนที่ต้องการ (ต้องใช้พลังงานประมาณ 1,240 กิโลแคลอรี/กิโลกรัมของวัตถุดิบ เพื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้น 1 องศาเซลเซียส หรือเทียบเท่า 0.3 กิโลแคลอรี) เครื่องป้อนวัตถุดิบของโรงงานอิฐ “วันดา” สามารถผสมถ่านหินและวัตถุดิบในสัดส่วนที่ถูกต้อง เครื่องผสมจะผสมผงถ่านหินเข้ากับวัตถุดิบอย่างทั่วถึง ทำให้มั่นใจได้ว่าค่าความร้อนจะถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง ±200 กิโลจูล/กิโลกรัม นอกจากนี้ ยังมีการติดตั้งระบบควบคุมอุณหภูมิและระบบ PLC เพื่อปรับอัตราการไหลของแดมเปอร์ลมและอัตราการป้อนถ่านหินโดยอัตโนมัติ สิ่งนี้ช่วยยกระดับการทำงานอัตโนมัติ ให้มั่นใจยิ่งขึ้นถึงหลักการเสถียรภาพสามประการของการทำงานของเตาเผาฮอฟแมน ได้แก่ “แรงดันอากาศคงที่ อุณหภูมิคงที่ และการเคลื่อนที่ของเปลวไฟคงที่” การทำงานปกติต้องอาศัยการปรับเปลี่ยนที่ยืดหยุ่นตามสภาพภายในเตาเผา และการทำงานอย่างระมัดระวังสามารถผลิตอิฐสำเร็จรูปที่ผ่านการรับรองคุณภาพได้