Tuğla Yapımı İçin Hoffman Fırını Talimatları

I. Giriş:

Hoffman fırını (Çin'de "dairesel fırın" olarak da bilinir), 1858'de Alman Friedrich Hoffmann tarafından icat edilmiştir. Hoffman fırınının Çin'e getirilmesinden önce, kil tuğlalar yalnızca aralıklı olarak çalışabilen toprak fırınlarda pişirilirdi. Yurt veya buharlı çörek şeklindeki bu fırınlara genellikle "buharlı çörek fırınları" denirdi. Fırının altına bir ateş çukuru inşa edilirdi; tuğlalar pişirilirken, kurumuş tuğlalar içeriye istiflenir ve pişirmeden sonra, bitmiş tuğlaları çıkarmak için fırın kapısı açılmadan önce yalıtım ve soğutma için ateş kapatılırdı. Tek bir fırında bir parti tuğlayı pişirmek 8-9 gün sürerdi. Düşük üretim kapasitesi nedeniyle, birkaç buharlı çörek fırını, birbirine bağlı bacalarla seri olarak bağlanırdı; bir fırın ateşlendikten sonra, bitişik fırının bacası açılarak pişirme başlatılabilirdi. Bu tür fırınlara Çin'de "ejderha fırını" denirdi. Ejderha fırını üretimi artırsa da, sürekli üretim sağlayamıyor ve zorlu çalışma koşullarına sahipti. Hoffman fırını Çin'e getirilene kadar, sürekli kil tuğla pişirme sorunu çözülemedi ve tuğla pişirme çalışma ortamı nispeten iyileştirildi.

1

Hoffman fırını, ortasında ana hava kanalı ve damperler bulunan dikdörtgen şeklindedir; hareketli ateş konumu, damperler kontrol edilerek ayarlanır. İç kısım, birbirine bağlı dairesel fırın bölmelerinden oluşur ve tuğlaların kolayca yüklenip boşaltılması için dış duvarda birden fazla fırın kapısı bulunur. Dış duvar, aralarına yalıtım malzemesi doldurulmuş çift katmanlı bir yapıdır. Tuğlaları yakmaya hazırlanırken, kurutulmuş tuğlalar fırın geçitlerine istiflenir ve ateşleme çukurları inşa edilir. Ateşleme, yanıcı malzemelerle yapılır; kararlı ateşlemenin ardından, ateşin hareketini yönlendirmek için damperler çalıştırılır. Fırın geçitlerine istiflenen tuğlalar, 800-1000°C sıcaklıkta pişirilerek nihai ürün haline getirilir. Tek alev cephesiyle sürekli ateşlemeyi sağlamak için tuğla istifleme alanı için 2-3 kapı, ön ısıtma bölgesi için 3-4 kapı, yüksek sıcaklıklı ateşleme bölgesi için 3-4 kapı, izolasyon bölgesi için 2-3 kapı ve soğutma ve tuğla boşaltma bölgesi için 2-3 kapı gerekir. Dolayısıyla, tek alev cepheli bir Hoffman fırını en az 18 kapı, iki alev cepheli bir fırın ise 36 veya daha fazla kapı gerektirir. Çalışma ortamını iyileştirmek ve işçilerin bitmiş tuğlalardan kaynaklanan aşırı yüksek sıcaklıklara maruz kalmasını önlemek için genellikle birkaç kapı daha eklenir, bu nedenle tek alev cepheli bir Hoffman fırını genellikle 22-24 kapı ile inşa edilir. Her kapı yaklaşık 7 metre uzunluğunda olup, toplam uzunluk yaklaşık 70-80 metredir. Fırının net iç genişliği 3 metre, 3,3 metre, 3,6 metre veya 3,8 metre olabilir (standart tuğlalar 240 mm veya 250 mm uzunluğundadır), bu nedenle fırın genişliğindeki değişiklikler bir tuğlanın uzunluğunun artırılmasıyla hesaplanır. Farklı iç genişlikler, farklı sayıda tuğla istiflenmesine ve dolayısıyla biraz farklı çıktılara neden olur. Tek alevli ön cepheli bir Hoffman fırını yılda yaklaşık 18-30 milyon standart tuğla (240x115x53 mm) üretebilir.

2

II. Yapı:

Hoffman fırını, işlevlerine göre şu bileşenlerden oluşur: fırın temeli, fırın alt bacası, hava kanalı sistemi, yanma sistemi, damper kontrolü, sızdırmaz fırın gövdesi, fırın yalıtımı ve gözlem/izleme cihazları. Her fırın bölmesi hem bağımsız bir ünite hem de tüm fırının bir parçasıdır. Ateş konumu değiştikçe, fırındaki rolleri de değişir (ön ısıtma bölgesi, sinterleme bölgesi, yalıtım bölgesi, soğutma bölgesi, tuğla boşaltma bölgesi, tuğla istifleme bölgesi). Her fırın bölmesinin kendi bacası, hava kanalı, damperi, gözlem delikleri (kömür besleme delikleri) ve üstte fırın kapakları bulunur.

Çalışma Prensibi:
Tuğlalar fırın bölmesine istiflendikten sonra, her bölmeyi yalıtmak için kağıt bariyerler yapıştırılmalıdır. Ateşleme pozisyonunun hareket etmesi gerektiğinde, o bölmenin damperli kapağı açılarak içeride negatif basınç oluşturulur ve bu basınç alev cephesini bölmeye çekerek kağıt bariyeri yakar. Özel durumlarda, bir önceki bölmenin kağıt bariyerini yırtmak için bir ateş kancası kullanılabilir. Ateşleme pozisyonu her yeni bölmeye taşındığında, sonraki bölmeler sırayla bir sonraki aşamaya girer. Genellikle, bir damperli kapak henüz açıldığında, bölme ön ısıtma ve sıcaklık yükseltme aşamasına girer; 2-3 kapı ötedeki bölmeler yüksek sıcaklıkta pişirme aşamasına girer; 3-4 kapı ötedeki bölmeler yalıtım ve soğutma aşamasına girer vb. Her bölme sürekli olarak rolünü değiştirerek, hareketli bir alev cephesiyle sürekli bir döngüsel üretim oluşturur. Alev hareket hızı hava basıncından, hava hacminden ve yakıtın kalorifik değerinden etkilenir. Ayrıca, tuğla hammaddelerine göre de değişir (şeyl tuğlalar için saatte 4-6 metre, kil tuğlalar için saatte 3-5 metre). Bu sayede, hava basıncı ve hacmi damperler aracılığıyla kontrol edilerek ve yakıt beslemesi ayarlanarak ateşleme hızı ve çıktısı ayarlanabilir. Tuğlaların nem içeriği de alevin hareket hızını doğrudan etkiler: Nem içeriğindeki %1'lik bir azalma, hızı yaklaşık 10 dakika artırabilir. Fırının sızdırmazlık ve yalıtım performansı, yakıt tüketimini ve bitmiş tuğla çıktısını doğrudan etkiler.

3

Fırın Tasarımı:
Öncelikle, çıkış gereksinimine bağlı olarak fırının net iç genişliğini belirleyin. Farklı iç genişlikler farklı hava hacimleri gerektirir. Gerekli hava basıncı ve hacmine bağlı olarak, fırının hava girişlerinin, bacalarının, damperlerinin, hava borularının ve ana hava kanallarının özelliklerini ve boyutlarını belirleyin ve fırının toplam genişliğini hesaplayın. Ardından, tuğla ateşlemesi için yakıtı belirleyin; farklı yakıtlar farklı yanma yöntemleri gerektirir. Doğal gaz için, brülörlerin konumları önceden ayrılmalıdır; ağır yağ (ısıtıldıktan sonra kullanılır) için, nozul konumları ayrılmalıdır. Kömür ve odun için bile (talaş, pirinç kabuğu, fıstık kabuğu ve ısı değeri olan diğer yanıcı malzemeler) yöntemler farklıdır: kömür kırıldığı için kömür besleme delikleri daha küçük olabilir; kolay odun beslemesi için delikler buna göre daha büyük olmalıdır. Her fırın bileşeninin verilerine dayanarak tasarım yaptıktan sonra, fırın inşaat çizimlerini oluşturun.

III. Yapım Süreci:

Tasarım çizimlerine göre bir yer seçin. Maliyetleri düşürmek için, bol miktarda hammadde ve bitmiş tuğlalar için kolay ulaşım imkânı olan bir yer seçin. Tüm tuğla fabrikası fırının etrafında merkezlenmelidir. Fırın konumunu belirledikten sonra, temel işlemlerini gerçekleştirin:
① Jeolojik araştırma: Yeraltı suyu tabakasının derinliğini ve toprak taşıma kapasitesini (≥150 kPa olması gerekir) belirleyin. Yumuşak temeller için, değiştirme yöntemlerini (moloz temel, kazık temel veya sıkıştırılmış 3:7 kireç-toprak) kullanın.
② Temel işlemi tamamlandıktan sonra, önce fırın bacasını inşa edin ve su ve nem geçirmez önlemleri uygulayın: 20 mm kalınlığında su geçirmez harç tabakası uygulayın, ardından su geçirmez işlemi gerçekleştirin.
③ Fırın temeli, 200 mm'lik çift yönlü bir ızgaraya bağlı φ14 çelik çubuklardan oluşan betonarme bir radye levhadan oluşmaktadır. Genişlik tasarım gerekliliklerine uygun olup, kalınlık yaklaşık 0,3-0,5 metredir.
④ Genleşme derzleri: Her 4-5 bölme için bir genleşme derzi (30 mm genişliğinde) ayarlayın ve su geçirmez sızdırmazlık için asfaltlanmış kenevirle doldurun.
4

Fırın Gövdesi Yapımı:
① Malzeme hazırlığı: Temel tamamlandıktan sonra, alanı düzleştirin ve malzemeleri hazırlayın. Fırın malzemeleri: Hoffman fırınının iki ucu yarım daire şeklindedir; kıvrımlarda özel şekilli tuğlalar (trapez tuğlalar, yelpaze tuğlalar) kullanılır. İç fırın gövdesi şamot tuğlalarından yapılmışsa, özellikle hava girişlerinde ve kemer üstlerinde kullanılan kemer tuğlaları (T38, T39, genellikle "kanat tuğlaları" olarak adlandırılır) için şamot kili gerekir. Kemer üst kalıbını önceden hazırlayın.
② Kurulum: İşlenmiş temel üzerinde, önce fırının merkez hattını işaretleyin, ardından yer altı baca ve hava giriş konumlarına göre fırın duvar kenarlarını ve fırın kapısı konumlarını belirleyip işaretleyin. Fırın gövdesi için altı düz çizgi ve net iç genişliğe göre uç dirsekler için yay çizgileri işaretleyin.
③ Duvar Örgüsü: Önce bacaları ve hava girişlerini yapın, ardından alt tuğlaları yerleştirin (sızdırmazlığı sağlamak ve hava sızıntısını önlemek için sürekli derzsiz, tam harçlı, kademeli derzli duvar örgüsü gerektirir). Sıra şu şekildedir: işaretli temel çizgileri boyunca düz duvarlar örün, trapez tuğlalarla inşa edilen dirseklere geçiş yapın (izin verilen hata ≤3mm). Tasarım gereksinimlerine göre, iç ve dış fırın duvarları arasına bağlantı destek duvarları inşa edin ve yalıtım malzemeleriyle doldurun. Düz duvarlar belirli bir yüksekliğe kadar inşa edildiğinde, kemer üst kısmını inşa etmeye başlamak için kemer açılı tuğlaları (60°-75°) yerleştirin. Kemer kalıbını yerleştirin (izin verilen ark sapması ≤3mm) ve kemer üst kısmını her iki taraftan merkeze doğru simetrik olarak inşa edin. Kemer üst kısmı için kemer tuğlaları (T38, T39) kullanın; normal tuğlalar kullanılıyorsa, kalıbın kemerle yakın olduğundan emin olun. Her halkanın son 3-6 tuğlasını inşa ederken, kama şeklindeki kilitleme tuğlalarını (kalınlık farkı 10-15 mm) kullanın ve bunları lastik çekiçle sıkıca çakın. Tasarım gereksinimlerine göre kemerin üstündeki gözlem portlarını ve kömür besleme portlarını ayırın.

IV. Kalite Kontrol:

a. Dikeylik: Lazer seviyesi veya çekül ile kontrol edin; izin verilen sapma ≤5mm/m.
b. Düzlük: 2 metrelik bir cetvelle kontrol edin; izin verilen düzgünsüzlük ≤3mm olmalıdır.
c. Sızdırmazlık: Fırın örgüsü tamamlandıktan sonra negatif basınç testi (-50Pa) yapın; sızıntı oranı ≤0,5m³/h·m².

Gönderi zamanı: 05-Ağu-2025