Піч Гофмана (відома як колісна піч у Китаї) — це тип печі, винайдений німецьким інженером Густавом Гофманом у 1856 році для безперервного випалу цегли та черепиці. Основна конструкція складається із замкнутого круглого тунелю, зазвичай побудованого з обпаленої цегли. Для полегшення виробництва на стінках печі встановлюється кілька рівномірно розташованих дверей печі. Для одного циклу випалу (одна вогнева головка) потрібно 18 дверей. Щоб покращити умови роботи та дати готовій цеглі більше часу для охолодження, були побудовані печі з 22 або 24 дверима, а також двовогневі печі з 36 дверима. Керуючи повітряними заслінками, вогневу головку можна спрямовувати для руху, що забезпечує безперервне виробництво. Як тип теплотехнічної печі, піч Гофмана також поділена на зони попереднього нагрівання, випалу та охолодження. Однак, на відміну від тунельних печей, де цегляні заготовки розміщуються на рухомих пічних вагонетках, піч Гофмана працює за принципом «заготовка рухається, вогонь залишається нерухомим». Три робочі зони — попередній нагрівання, випал та охолодження — залишаються нерухомими, тоді як цегляні заготовки рухаються через три зони для завершення процесу випалу. Піч Гофмана працює інакше: цегляні заготовки складаються всередині печі та залишаються нерухомими, тоді як вогнева головка рухається за допомогою повітряних заслінок, дотримуючись принципу «вогонь рухається, заготовки залишаються нерухомими». Тому зони попереднього нагрівання, випалу та охолодження в печі Гофмана безперервно змінюють положення під час руху вогневої головки. Зона перед полум'ям призначена для попереднього нагрівання, саме полум'я - для випалу, а зона за полум'ям - для охолодження. Принцип роботи полягає в регулюванні повітряної заслінки, яка спрямовує полум'я для послідовного випалювання цегли, що складаються всередині печі.
I. Операційні процедури:
Підготовка до розпалювання: матеріали для розпалювання, такі як дрова та вугілля. Якщо використовуються цеглини внутрішнього згоряння, для спалювання одного кілограма сировини до 800–950°C потрібно приблизно 1100–1600 ккал/кг тепла. Цеглини для розпалювання можуть бути трохи вищими, з вмістом вологи ≤6%. Кваліфіковані цеглини слід штабелювати у три або чотири дверцята печі. Штабелювання цегли дотримується принципу «щільніше зверху та вільніше знизу, щільніше з боків та вільніше посередині». Між штабелями цегли слід залишати вогневий канал шириною 15-20 см. Операції розпалювання найкраще виконувати на прямих ділянках, тому піч для розпалювання слід будувати після вигину, біля других або третіх дверей печі. Піч для розпалювання має камеру топки та отвір для видалення золи. Отвори для подачі вугілля та вітрозахисні стінки у вогневих каналах повинні бути герметичними, щоб запобігти потраплянню холодного повітря.
Запалювання та нагрівання: Перед запалюванням огляньте корпус печі та повітряні заслінки на наявність витоків. Увімкніть вентилятор та відрегулюйте його, щоб створити невеликий негативний тиск на розпалювальній печі. Запаліть дрова та вугілля на топці, щоб контролювати швидкість нагрівання. Використовуйте невеликий вогонь для випікання протягом 24–48 годин, висушуючи цегляні заготовки та видаляючи вологу з печі. Потім трохи збільште потік повітря, щоб пришвидшити швидкість нагрівання. Різні види вугілля мають різні точки займання: буре вугілля - 300-400°C, кам'яне вугілля - 400-550°C, а антрацит - 550-700°C. Коли температура досягає понад 400°C, вугілля всередині цегли починає горіти, і кожна цеглина стає джерелом тепла, подібним до вугільної кулі. Як тільки цеглини почнуть горіти, потік повітря можна ще більше збільшити, щоб досягти нормальної температури випалу. Коли температура печі досягне 600°C, повітряну заслінку можна відрегулювати, щоб перенаправити полум'я до наступної камери, завершуючи процес запалювання.
Робота печі: Піч Хоффмана використовується для випалювання глиняної цегли, зі швидкістю випалу 4-6 камер печі на день. Оскільки вогнева головка постійно рухається, функція кожної камери печі також постійно змінюється. Коли вона знаходиться перед вогневою головкою, вона виконує функцію зони попереднього нагрівання, при температурі нижче 600°C повітряна заслінка зазвичай відкривається на 60-70%, а негативний тиск коливається від -20 до 50 Па. Під час видалення вологи необхідно вживати суворих запобіжних заходів, щоб запобігти розтріскуванню цегляних заготовок. Температурна зона від 600°C до 1050°C є зоною випалу, де цегляні заготовки зазнають трансформації. За високих температур глина зазнає фізичних та хімічних змін, перетворюючись на готову цеглу з керамічними властивостями. Якщо температура випалу не досягається через недостатню кількість палива, паливо необхідно додавати партіями (вугільний порошок ≤2 кг на отвір щоразу), забезпечуючи достатнє надходження кисню (≥5%) для горіння, при цьому тиск у печі підтримується на рівні невеликого негативного тиску (від -5 до -10 Па). Підтримуйте постійну високу температуру протягом 4-6 годин для повного випалювання цегляних заготовок. Після проходження через зону випалювання цегляні заготовки перетворюються на готові цеглини. Отвори для подачі вугілля потім закриваються, і цегла потрапляє в зону ізоляції та охолодження. Швидкість охолодження не повинна перевищувати 50°C/год, щоб запобігти розтріскуванню внаслідок швидкого охолодження. Коли температура падає нижче 200°C, дверцята печі можна відкрити поруч, і після вентиляції та охолодження готові цеглини виймаються з печі, завершуючи процес випалювання.
II. Важливі примітки
Укладання цегли: «Три частини випалу, сім частин укладання». У процесі випалу укладання цегли має вирішальне значення. Важливо досягти «розумної щільності», знайшовши оптимальний баланс між кількістю цегли та проміжками між ними. Згідно з китайськими національними стандартами, оптимальна щільність укладання цегли становить 260 штук на кубічний метр. Укладання цегли повинно відповідати принципам «щільно зверху, рідко знизу», «щільно з боків, рідко посередині» та «залишати простір для потоку повітря», уникаючи при цьому дисбалансу, коли верх важкий, а низ легкий. Горизонтальний повітропровід повинен бути вирівняний з витяжним отвором, шириною 15-20 см. Вертикальне відхилення купи цегли не повинно перевищувати 2%, і необхідно вживати суворих заходів, щоб запобігти обваленню купи.
Контроль температури: Зону попереднього нагрівання слід нагрівати повільно; різке підвищення температури суворо заборонено (різке підвищення температури може призвести до витоку вологи та розтріскування цегляних заготовок). Під час фази метаморфізму кварцу температуру необхідно підтримувати стабільною. Якщо температура падає нижче необхідної і необхідно додавати вугілля ззовні, додавання концентрованого вугілля заборонено (щоб запобігти локальному перегорянню). Вугілля слід додавати невеликими кількостями кілька разів через один отвір, при цьому кожне додавання має становити 2 кг на партію, а інтервал між партіями має становити щонайменше 15 хвилин.
Безпека: Піч Хоффмана також є відносно замкнутим простором. Коли концентрація чадного газу перевищує 24 ppm, персонал повинен евакуюватися, а вентиляцію необхідно посилити. Після спікання готові цеглини необхідно видалити вручну. Після відкриття дверей печі спочатку виміряйте вміст кисню (вміст кисню > 18%), перш ніж розпочати роботу.
III. Поширені несправності та їх усунення
Поширені проблеми у виробництві печей Хоффмана: накопичення вологи в зоні попереднього нагрівання та руйнування вологих цегляних штабелів, головним чином через високий вміст вологи у вологих цеглах та поганий відвід вологи. Метод відведення вологи: використання сухих цегляних заготовок (із залишковою вологістю нижче 6%) та регулювання повітряної заслінки для збільшення потоку повітря, підвищення температури приблизно до 120°C. Повільна швидкість випалу: Зазвичай це називають «вогонь не розгорається», це головним чином пов'язано з горінням у нестачі кисню. Рішення для недостатнього потоку повітря: Збільшення отвору заслінки, збільшення швидкості вентилятора, ремонт зазорів у корпусі печі та очищення накопиченого сміття з димоходу. Підсумовуючи, забезпечити достатнє надходження кисню до камери згоряння для досягнення умов горіння, багатого на кисень, та швидкого підвищення температури. Зміна кольору корпусу цегли (пожовтіння) через недостатню температуру спікання: Рішення: Відповідно збільште кількість палива та підвищте температуру випалу. Цегла з чорним серцем може утворюватися з кількох причин: надмірне вміст добавок внутрішнього згоряння, дефіцит кисню в печі, що створює відновну атмосферу (O₂ < 3%), або неповне випалювання цегли. Рішення: Зменште внутрішній вміст палива, посиліть вентиляцію для достатнього згоряння кисню та відповідно подовжте тривалість високотемпературного випалювання, щоб забезпечити повне випалювання цегли. Деформація цегли (перевипалювання) в основному спричинена локальними високими температурами. Рішення включають відкриття передньої повітряної заслінки для переміщення полум'я вперед та відкриття задньої кришки топки для подачі холодного повітря в піч для зниження температури.
Піч Хоффмана використовується вже 169 років з моменту свого винаходу та зазнала численних удосконалень та інновацій. Одним із таких нововведень є додавання повітропроводу внизу печі для подачі сухого гарячого повітря (100°C–300°C) у сушильну камеру під час процесу одноразового випалювання в колісній печі. Ще одним нововведенням є використання цегли внутрішнього випалу, яке було винайдено китайцями. Після подрібнення вугілля його додають до сировини відповідно до необхідної калорійності (для підвищення температури на 1°C потрібно приблизно 1240 ккал/кг сировини, що еквівалентно 0,3 ккал). Машина подачі цегельного заводу «Ванда» може змішувати вугілля та сировину в правильних пропорціях. Змішувач ретельно змішує вугільний порошок із сировиною, забезпечуючи контроль відхилення калорійності в межах ±200 кДж/кг. Крім того, встановлені системи контролю температури та ПЛК для автоматичного регулювання витрати повітряної заслінки та швидкості подачі вугілля. Це підвищує рівень автоматизації, краще забезпечуючи три принципи стабільності роботи печі Хоффмана: «стабільний тиск повітря, стабільна температура та стабільний рух полум'я». Нормальна робота вимагає гнучкого регулювання залежно від умов усередині печі, а ретельна експлуатація може забезпечити отримання якісної готової цегли.
Час публікації: 21 червня 2025 р.