Інструкції для печі Хоффмана для виробництва цегли

I. Вступ:

Піч Гофмана (також відома як «кругла піч» у Китаї) була винайдена німцем Фрідріхом Гофманом у 1858 році. До появи печі Гофмана в Китаї глиняні цеглини випалювали у земляних печах, які могли працювати лише з перервами. Ці печі, що мали форму юрт або парових булочок, зазвичай називалися «печами для парових булочок». Внизу печі будували вогнище; під час випалу цегли всередину складали висушені цеглини, а після випалу вогонь вимикали для ізоляції та охолодження, перш ніж відкривати дверцята печі, щоб вийняти готову цеглу. Випалювання однієї партії цегли в одній печі займало 8-9 днів. Через низьку продуктивність кілька печей для парових булочок з'єднували послідовно з'єднаними димоходами — після випалу однієї печі можна було відкрити димохід сусідньої печі, щоб розпочати випал. Цей тип печі в Китаї називався «печчю-драконом». Хоча піч-дракон збільшувала продуктивність, вона все одно не могла досягти безперервного виробництва та мала суворі умови роботи. Лише після того, як у Китаї з'явилася піч Гофмана, проблема безперервного випалювання глиняної цегли була вирішена, і умови праці для випалювання цегли відносно покращилися.

1

Піч Гофмана має прямокутну форму, з головним повітроводом та заслінками посередині; рухоме положення вогню регулюється керуванням заслінками. Внутрішня частина складається з круглих з'єднаних між собою пічних камер, а на зовнішній стіні відкриваються кілька дверей печі для легкого завантаження та розвантаження цегли. Зовнішня стіна двошарова, між якими заповнений ізоляційний матеріал. Під час підготовки до випалу цегли висушені цеглини складаються в проходи печі та будуються запалювальні ями. Запалювання здійснюється за допомогою легкозаймистих матеріалів; після стабільного займання заслінки керуються для керування рухом вогню. Цегла, складена в проходах печі, випалюється у готові вироби за температури 800-1000°C. Для забезпечення безперервного випалу з одним фронтом полум'я необхідно мати 2-3 двері для зони укладання цегли, 3-4 двері для зони попереднього нагрівання, 3-4 двері для зони високотемпературного випалу, 2-3 двері для зони ізоляції та 2-3 двері для зони охолодження та розвантаження цегли. Отже, піч Хоффмана з одним фронтом полум'я вимагає щонайменше 18 дверей, а піч з двома фронтами полум'я — 36 або більше дверей. Щоб покращити робоче середовище та уникнути впливу надмірно високих температур на працівників від готової цегли, зазвичай додають ще кілька дверей, тому піч Хоффмана з одним фронтом полум'я часто будується з 22-24 дверима. Кожні двері мають приблизно 7 метрів завдовжки, а загальна довжина — близько 70-80 метрів. Чиста внутрішня ширина печі може становити 3 метри, 3,3 метра, 3,6 метра або 3,8 метра (стандартні цеглини мають довжину 240 мм або 250 мм), тому зміни ширини печі розраховуються шляхом збільшення довжини однієї цеглини. Різна внутрішня ширина призводить до різної кількості штабелюваних цеглин, а отже, дещо різної продуктивності. Піч Хоффмана з одним фронтом полум'я може виробляти приблизно 18-30 мільйонів стандартних цеглин (240x115x53 мм) щорічно.

2

II. Структура:

Піч Хоффмана складається з наступних компонентів залежно від їхніх функцій: фундамент печі, димохід дна печі, система повітроводів, система горіння, керування заслінкою, герметичний корпус печі, ізоляція печі та пристрої спостереження/моніторингу. Кожна камера печі є одночасно незалежним блоком і частиною всієї печі. Зі зміною положення вогню їх ролі в печі змінюються (зона попереднього нагрівання, зона спікання, зона ізоляції, зона охолодження, зона розвантаження цегли, зона укладання цегли). Кожна камера печі має власний димохід, повітропровід, заслінку, оглядові отвори (отвори для подачі вугілля) та дверцята печі зверху.

Принцип роботи:
Після того, як цеглини складені в камеру печі, необхідно наклеїти паперові бар'єри для герметизації кожної окремої камери. Коли потрібно перемістити вогневий шар, заслінка цієї камери відкривається, створюючи негативний тиск всередині, що втягує фронт полум'я в камеру та спалює паперовий бар'єр. В особливих випадках для розриву паперового бар'єру попередньої камери можна використовувати вогневий гак. Щоразу, коли вогневий шар переміщується до нової камери, наступні камери послідовно переходять на наступний етап. Зазвичай, коли заслінка щойно відкривається, камера переходить на етап попереднього нагрівання та підвищення температури; камери, що знаходяться на відстані 2-3 дверей, переходять на етап високотемпературного випалу; камери, що знаходяться на відстані 3-4 дверей, переходять на етап ізоляції та охолодження тощо. Кожна камера безперервно змінює свою роль, утворюючи безперервне циклічне виробництво з рухомим фронтом полум'я. На швидкість руху полум'я впливають тиск повітря, об'єм повітря та теплотворна здатність палива. Крім того, вона змінюється залежно від сировини для цегли (4-6 метрів на годину для сланцевої цегли, 3-5 метрів на годину для глиняної цегли). Тому швидкість випалу та потужність можна регулювати, контролюючи тиск та об'єм повітря за допомогою заслінок та регулюючи подачу палива. Вміст вологи в цеглі також безпосередньо впливає на швидкість поширення полум'я: зменшення вмісту вологи на 1% може збільшити швидкість приблизно на 10 хвилин. Герметизація та ізоляція печі безпосередньо впливають на витрату палива та вихід готової цегли.

3

Конструкція печі:
Спочатку, виходячи з вимог до продуктивності, визначте чисту внутрішню ширину печі. Різна внутрішня ширина вимагає різного об'єму повітря. Виходячи з необхідного тиску та об'єму повітря, визначте характеристики та розміри повітрозабірників печі, димоходів, заслінок, повітропроводів та основних повітропроводів, а також розрахуйте загальну ширину печі. Потім визначте паливо для випалювання цегли — різні види палива вимагають різних методів горіння. Для природного газу місця для пальників необхідно заздалегідь зарезервувати; для важкого мазуту (використовується після нагрівання) необхідно зарезервувати місця для форсунок. Навіть для вугілля та деревини (тирса, рисове лушпиння, арахісова шкаралупа та інші горючі матеріали з теплотворною здатністю) методи відрізняються: вугілля подрібнюється, тому отвори для подачі вугілля можуть бути меншими; для легкої подачі деревини отвори повинні бути відповідно більшими. Після проектування на основі даних кожного компонента печі, побудуйте будівельні креслення печі.

III. Процес будівництва:

Виберіть місце на основі проектних креслень. Щоб зменшити витрати, оберіть місце з великою кількістю сировини та зручним транспортуванням готової цегли. Весь цегельний завод має бути зосереджений навколо печі. Після визначення місця розташування печі виконайте обробку фундаменту:
① Геологічні дослідження: Визначте глибину шару ґрунтових вод та несучу здатність ґрунту (потрібно ≥150 кПа). Для м’яких фундаментів використовуйте методи заміни (бутовий фундамент, палевий фундамент або ущільнений вапняно-ґрунтовий шар 3:7).
② Після обробки фундаменту спочатку збудуйте димохід печі та застосуйте гідроізоляційні та вологоізоляційні заходи: нанесіть шар гідроізоляційного розчину товщиною 20 мм, а потім виконайте гідроізоляційну обробку.
③ Фундамент печі являє собою залізобетонну ферменну плиту зі сталевими стрижнями діаметром φ14, зв'язаними двонаправленою сіткою 200 мм. Ширина відповідає проектним вимогам, а товщина становить приблизно 0,3-0,5 метра.
④ Деформаційні шви: Влаштуйте один деформаційний шов (шириною 30 мм) на кожні 4-5 камер, заповнений асфальтованим конопляним шовом для водонепроникної герметизації.
4

Конструкція корпусу печі:
① Підготовка матеріалів: Після завершення фундаменту вирівняйте майданчик та підготуйте матеріали. Матеріали для печі: Два кінці печі Хоффмана мають напівкруглу форму; на вигинах використовується цегла спеціальної форми (трапецієподібна цегла, віялоподібна цегла). Якщо внутрішній корпус печі побудований з вогнетривкої цегли, потрібна вогнетривка глина, особливо для арочної цегли (T38, T39, яку зазвичай називають «лопатевою цеглою»), що використовується на повітрозабірниках та верхівках арок. Заздалегідь підготуйте опалубку для верхівки арки.
② Розмітка: На обробленому фундаменті спочатку позначте центральну лінію печі, потім визначте та позначте краї стінок печі та положення дверцят печі на основі положень підземного димоходу та впускного отвору повітря. Позначте шість прямих ліній для корпусу печі та дугові лінії для торцевих вигинів на основі чистої внутрішньої ширини.
③ Кладка: Спочатку будуйте димоходи та повітрозабірники, потім укладіть нижню цеглу (вимагається кладка з шаховим швом на повний розчин, без суцільних швів, щоб забезпечити герметизацію та запобігти витоку повітря). Послідовність така: будуйте прямі стіни вздовж позначених ліній фундаменту, переходячи до вигинів, які будуються з трапецієподібної цегли (допустима похибка ≤3 мм). Відповідно до проектних вимог, будуйте сполучні опорні стіни між внутрішньою та зовнішньою стінками печі та заповнюйте їх ізоляційними матеріалами. Коли прямі стіни зведені до певної висоти, укладіть кутову цеглу арки (60°-75°), щоб почати будівництво верху арки. Встановіть опалубку арки (допустиме відхилення дуги ≤3 мм) та симетрично будуйте верх арки з обох боків до центру. Використовуйте цеглу арки (T38, T39) для верху арки; якщо використовується звичайна цегла, забезпечте щільне прилягання до опалубки. Під час будівництва останніх 3-6 цеглин кожного кільця використовуйте клиноподібну замкову цеглу (різниця товщини 10-15 мм) та щільно забийте їх гумовим молотком. Зарезервувати оглядові вікна та отвори для подачі вугілля на вершині арки відповідно до проектних вимог.

IV. Контроль якості:

a. Вертикальність: Перевірте лазерним рівнем або виском; допустиме відхилення ≤5 мм/м.
b. Плоскість: Перевірте 2-метровою лінійкою; допустима нерівність ≤3 мм.
c. Герметизація: Після завершення кладки печі проведіть випробування на негативний тиск (-50 Па); швидкість витоку ≤0,5 м³/год·м².

Час публікації: 05 серпня 2025 р.