Hoffman fırını (Çin'de tekerlekli fırın olarak bilinir), Alman mühendis Gustav Hoffman tarafından 1856 yılında tuğla ve kiremitlerin sürekli pişirilmesi için icat edilen bir fırın türüdür. Ana yapı, genellikle pişirilmiş tuğlalardan inşa edilmiş kapalı dairesel bir tünelden oluşur. Üretimi kolaylaştırmak için fırın duvarlarına eşit aralıklarla yerleştirilmiş birden fazla fırın kapısı monte edilir. Tek bir pişirme döngüsü (bir ateş başlığı) 18 kapı gerektirir. Çalışma koşullarını iyileştirmek ve bitmiş tuğlaların soğuması için daha fazla zaman sağlamak amacıyla 22 veya 24 kapılı fırınlar ve 36 kapılı iki ateşlemeli fırınlar inşa edilmiştir. Hava damperleri kontrol edilerek, ateş başlığı hareket ettirilebilir ve bu da sürekli üretime olanak tanır. Bir tür termal mühendislik fırını olan Hoffman fırını da ön ısıtma, pişirme ve soğutma bölgelerine ayrılmıştır. Ancak, tuğla boşluklarının hareket eden fırın arabalarına yerleştirildiği tünel fırınların aksine, Hoffman fırını "boşluk hareket eder, ateş sabit kalır" prensibiyle çalışır. Üç çalışma bölgesi -ön ısıtma, pişirme ve soğutma- sabit kalırken, tuğla boşlukları pişirme işlemini tamamlamak için üç bölgeden geçer. Hoffman fırını farklı çalışır: tuğla boşlukları fırının içine istiflenir ve sabit kalırken, ateş başlığı "ateş hareket eder, boşluklar hareketsiz kalır" ilkesine göre hava damperleri tarafından hareket ettirilir. Bu nedenle, Hoffman fırınındaki ön ısıtma, pişirme ve soğutma bölgeleri, ateş başlığı hareket ettikçe sürekli olarak konum değiştirir. Alevin önündeki alan ön ısıtma, alevin kendisi pişirme ve alevin arkasındaki alan ise soğutma içindir. Çalışma prensibi, hava damperinin, fırının içine istiflenmiş tuğlaları sırayla ateşlemek için alevi yönlendirmesini sağlayacak şekilde ayarlanmasını içerir.
I. İşletme Prosedürleri:
Ön ateşleme hazırlığı: Yakacak odun ve kömür gibi ateşleme malzemeleri. İçten yanmalı tuğlalar kullanılıyorsa, bir kilogram hammaddeyi 800–950°C'ye yakmak için yaklaşık 1.100–1.600 kcal/kg ısı gerekir. Ateşleme tuğlaları biraz daha uzun ve nem içeriği ≤%6 olabilir. Nitelikli tuğlalar üç veya dört fırın kapağına istiflenmelidir. Tuğla istifleme, "üstte daha sıkı, altta daha gevşek, yanlarda daha sıkı, ortada daha gevşek" ilkesini izler. Tuğla yığınları arasında 15-20 cm'lik bir yangın kanalı bırakın. Ateşleme işlemleri en iyi düz bölümlerde yapılır, bu nedenle ateşleme sobası, virajdan sonra, ikinci veya üçüncü fırın kapağına inşa edilmelidir. Ateşleme sobasının bir fırın odası ve kül tahliye portu vardır. Yangın kanallarındaki kömür besleme delikleri ve rüzgar geçirmez duvarlar, soğuk havanın girmesini önlemek için kapatılmalıdır.
Ateşleme ve ısıtma: Ateşlemeden önce, fırın gövdesini ve hava damperlerini sızıntılar açısından inceleyin. Fanı açın ve ateşleme sobasında hafif bir negatif basınç oluşturacak şekilde ayarlayın. Isıtma oranını kontrol etmek için ateş kutusundaki odun ve kömürü tutuşturun. Fırındaki nemi giderirken tuğla boşluklarını kurutarak 24-48 saat pişirmek için küçük bir ateş kullanın. Ardından, ısıtma oranını hızlandırmak için hava akışını hafifçe artırın. Farklı kömür türlerinin farklı tutuşma noktaları vardır: 300-400°C'de kahverengi kömür, 400-550°C'de bitümlü kömür ve 550-700°C'de antrasit. Sıcaklık 400°C'nin üzerine çıktığında, tuğlaların içindeki kömür yanmaya başlar ve her tuğla bir kömür topu gibi bir ısı kaynağı haline gelir. Tuğlalar yanmaya başladığında, normal pişirme sıcaklığına ulaşmak için hava akışı daha da artırılabilir. Fırın sıcaklığı 600°C'ye ulaştığında hava damperini ayarlayarak alevi bir sonraki hazneye yönlendirebilir ve ateşleme işlemini tamamlar.
Fırının çalışması: Hoffman fırını, kil tuğlaları pişirmek için kullanılır ve pişirme hızı günde 4-6 fırın bölmesidir. Ateş başlığı sürekli hareket halinde olduğundan, her fırın bölmesinin işlevi de sürekli değişir. Ateş başlığının önündeyken, ön ısıtma bölgesi olarak işlev görür; sıcaklıklar 600°C'nin altında, hava damperleri normalde %60-70 oranında açıktır ve negatif basınç -20 ila 50 Pa arasındadır. Nem giderilirken, tuğla parçalarının çatlamasını önlemek için sıkı önlemler alınmalıdır. 600°C ile 1050°C arasındaki sıcaklık bölgesi, tuğla parçalarının dönüşüme uğradığı pişirme bölgesidir. Yüksek sıcaklıklarda kil, fiziksel ve kimyasal değişimlere uğrayarak seramik özelliklere sahip bitmiş tuğlalara dönüşür. Yetersiz yakıt nedeniyle pişirme sıcaklığına ulaşılamazsa, yakıt partiler halinde eklenmelidir (her seferinde delik başına ≤2 kg kömür tozu), yanma için yeterli oksijen temini (≥%5) sağlanmalı ve fırın basıncı hafif negatif basınçta (-5 ila -10 Pa) tutulmalıdır. Tuğla boşluklarını tamamen pişirmek için 4-6 saat boyunca sabit yüksek sıcaklık sağlanmalıdır. Pişirme bölgesinden geçtikten sonra tuğla boşlukları bitmiş tuğlalara dönüşür. Kömür besleme delikleri daha sonra kapatılır ve tuğlalar yalıtım ve soğutma bölgesine girer. Hızlı soğumadan kaynaklanan çatlamaları önlemek için soğutma hızı 50°C/saati geçmemelidir. Sıcaklık 200°C'nin altına düştüğünde, fırın kapısı yakınlardan açılabilir ve havalandırma ve soğutma işleminden sonra bitmiş tuğlalar fırından çıkarılarak pişirme işlemi tamamlanır.
II. Önemli Notlar
Tuğla istifleme: "Üç parça pişirme, yedi parça istifleme." Pişirme sürecinde tuğla istifleme çok önemlidir. "Makul yoğunluk" elde etmek, tuğla sayısı ile aralarındaki boşluklar arasında optimum dengeyi bulmak önemlidir. Çin ulusal standartlarına göre, tuğlalar için optimum istifleme yoğunluğu metreküp başına 260 parçadır. Tuğla istiflemede, "üstte yoğun, altta seyrek", "yanlarda yoğun, ortada seyrek" ve "hava akışı için boşluk bırak" ilkelerine uyulmalı, üst kısmın ağır, alt kısmın hafif olduğu bir dengesizlikten kaçınılmalıdır. Yatay hava kanalı, 15-20 cm genişliğinde egzoz menfeziyle aynı hizada olmalıdır. Tuğla yığınının düşey sapması %2'yi geçmemeli ve yığının çökmesini önlemek için sıkı önlemler alınmalıdır.
Sıcaklık Kontrolü: Ön ısıtma bölgesi yavaşça ısıtılmalıdır; ani sıcaklık artışları kesinlikle yasaktır (aşırı sıcaklık artışları nemin kaçmasına ve tuğla boşluklarının çatlamasına neden olabilir). Kuvars metamorfik fazı sırasında sıcaklık sabit tutulmalıdır. Sıcaklık gerekli sıcaklığın altına düşerse ve dışarıdan kömür eklenmesi gerekirse, lokal aşırı yanmayı önlemek için konsantre kömür eklenmesi yasaktır. Kömür, tek bir delikten az miktarda, her parti başına 2 kg olacak şekilde ve her parti arasında en az 15 dakika olacak şekilde, birkaç kez eklenmelidir.
Güvenlik: Hoffman fırını da nispeten kapalı bir alandır. Karbon monoksit konsantrasyonu 24 PPM'yi aştığında, personel tahliye edilmeli ve havalandırma güçlendirilmelidir. Sinterleme işleminden sonra, bitmiş tuğlalar elle çıkarılmalıdır. Fırın kapısını açtıktan sonra, işe girmeden önce oksijen içeriğini ölçün (oksijen içeriği > %18).
III. Yaygın Arızalar ve Sorun Giderme
Hoffman fırın üretiminde yaygın sorunlar: ön ısıtma bölgesinde nem birikmesi ve ıslak tuğla yığınlarının çökmesi, öncelikle ıslak tuğlalardaki yüksek nem içeriği ve yetersiz nem drenajından kaynaklanır. Nem drenaj yöntemi: kuru tuğla boşlukları kullanın (%6'nın altında kalan nem içeriği ile) ve hava akışını artırmak için hava damperini ayarlayın, sıcaklığı yaklaşık 120°C'ye yükseltin. Yavaş ateşleme hızı: Genellikle "ateş tutmaz" olarak adlandırılan bu, öncelikle oksijen eksikliği olan yanmadan kaynaklanır. Yetersiz hava akışı için çözümler: Damper açıklığını artırın, fan hızını yükseltin, fırın gövdesi boşluklarını onarın ve bacadan biriken kalıntıları temizleyin. Özetle, oksijen açısından zengin yanma ve hızlı sıcaklık artışı koşullarını elde etmek için yanma odasına yeterli oksijen sağlandığından emin olun. Yetersiz sinterleme sıcaklığı nedeniyle tuğla gövdesinin renk değiştirmesi (sararma): Çözüm: Yakıt miktarını uygun şekilde artırın ve ateşleme sıcaklığını yükseltin. Siyah kalpli tuğlalar çeşitli nedenlerle oluşabilir: aşırı içten yanma katkı maddeleri, fırında indirgeyici bir atmosfer oluşturan oksijen eksikliği (%3'ten az O₂) veya tuğlaların tam olarak pişmemiş olması. Çözümler: Dahili yakıt içeriğini azaltın, yeterli oksijen yanması için havalandırmayı artırın ve tuğlaların tam olarak pişmesini sağlamak için yüksek sıcaklıkta sabit sıcaklık süresini uygun şekilde uzatın. Tuğla deformasyonu (aşırı pişirme), öncelikle yerel yüksek sıcaklıklardan kaynaklanır. Çözümler arasında, alevi ileri doğru hareket ettirmek için ön hava damperini açmak ve sıcaklığı düşürmek için fırına soğuk hava vermek üzere arka ateş kapağını açmak yer alır.
Hoffman fırını, icadından bu yana 169 yıldır kullanılmakta olup sayısız iyileştirme ve yeniliğe uğramıştır. Bu yeniliklerden biri, tek ateşlemeli tekerlek fırın işlemi sırasında kurutma odasına kuru sıcak hava (100°C–300°C) sağlamak için fırın tabanı hava kanalının eklenmesidir. Bir diğer yenilik ise Çinliler tarafından icat edilen içten yanmalı tuğlaların kullanılmasıdır. Kömür kırıldıktan sonra, gerekli kalorifik değere göre hammaddelere eklenir (sıcaklığı 1°C artırmak için yaklaşık 1240 kcal/kg hammaddeye ihtiyaç vardır, bu da 0,3 kcal'ye eşdeğerdir). "Wanda" tuğla fabrikasının besleme makinesi, kömür ve hammaddeleri doğru oranlarda karıştırabilir. Karıştırıcı, kömür tozunu hammaddelerle iyice karıştırarak kalorifik değer sapmasının ±200 kJ/kg içinde kontrol edilmesini sağlar. Ayrıca, hava damperinin akış hızını ve kömür besleme hızını otomatik olarak ayarlamak için sıcaklık kontrol ve PLC sistemleri kurulmuştur. Bu, otomasyon seviyesini artırarak Hoffman fırın çalışmasının üç istikrar ilkesinin daha iyi sağlanmasını sağlar: "istikrarlı hava basıncı, istikrarlı sıcaklık ve istikrarlı alev hareketi." Normal çalışma, fırın içindeki koşullara bağlı olarak esnek ayarlamalar gerektirir ve dikkatli çalışma, nitelikli bitmiş tuğlalar üretebilir.
Gönderi zamanı: 21-Haz-2025