Hệ thống chân không là thiết bị không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất giấy, có chức năng tạo lực hút chân không để hút nước bên trong lớp giấy và chăn ép ra ngoài.

Theo số liệu thống kê từ nhiều loại máy xeo khác nhau trên thế giới, nếu tính riêng trong phần ép, hệ thống chân không tiêu hao khoảng 20% năng lượng, 80% còn lại tiêu hao cho hệ thống truyền động và các thiết bị khác (Hình 1).

Hệ thống chân không được phân loại theo loại bơm chân không sử dụng. Có 2 loại bơm chân không chính đang được các nhà máy giấy sử dụng khá phổ biến là bơm chân không vòng dung dịch (nước hoặc dầu) và quạt turbo ly tâm.

Bơm chân không vòng dung dịch là loại bơm chân không cổ điển và phổ biến nhất được các nhà máy giấy sử dụng để tạo lực hút chân không trong dây chuyền sản xuất giấy. Công suất và hiệu suất của loại bơm này thường thấp và được sử dụng chủ yếu ở các dây chuyền sản suất giấy công suất thấp với công nghệ cũ.

Quạt turbo ly tâm là thiết bị quạt chân không công nghệ tiên tiến nhất và chỉ mới được sử dụng trong dây chuyền sản xuất giấy trong nhiều năm gần đây. Ưu điểm của quạt turbo là công suất và hiệu suất vận hành cao hơn bơm chân không vòng dung dịch do đó lượng điện năng tiêu thụ sẽ ít hơn. Nhược điểm của loại quạt này là giá thành đầu tư ban đầu khá cao nên chỉ được sử dụng nhiều ở các dây chuyền sản xuất với công nghệ hiện đại và yêu cầu công suất chân không lớn.

Hiệu suất hoạt động của hệ thống chân không được đánh giá thông qua chỉ số SEC (Specific Energy Consumption), chỉ số SEC của hệ thống chân không thể hiện số kWh điện tiêu hao của hệ thống chân không trên mỗi tấn giấy thành phẩm được sản xuất. Các dây chuyền sản xuất giấy hiện đại sử dụng công nghệ tiên tiến tiết kiệm năng lượng thường có chỉ số SEC từ 30 đến 40 kWh/t, trong khi các dây chuyền hiệu suất kém thì chỉ số SEC có thể nằm ở mức trên 80 kWh/t (Bảng 1).

Hiệu suất hệ thống chân không của các dây chuyền sản xuất giấy ở Việt Nam trung bình ở mức 67kWh/t, số liệu này được thống kê dựa trên những dây chuyền sản xuất giấy mới được đưa vào vận hành trong 10 năm trở lại đây (Hình 2).

So với hiệu suất chung của thế giới thì các dây chuyền sản xuất giấy ở Việt Nam có cơ hội rất cao để có thể áp dụng công nghệ mới nhằm tăng hiệu suất hệ thống chân không, giảm tiêu hao năng lượng, từ đó giảm giá thành sản xuất giấy. Bằng việc áp dụng các công nghệ và thiết bị mới giúp tối ưu hóa hệ thống chân không và tiết kiệm năng lượng, các hệ thống chân không ở Việt Nam hoàn toàn có khả năng nâng hiệu suất SEC lên mức 40kWh/t và điện năng tiết kiệm được hằng năm sẽ rất lớn (Bảng 2).

Việc cài đặt giá trị áp suất chân không trên máy xeo giấy sao cho hợp lý nhất luôn là thách thức lớn đối với nhiều nhà máy giấy. Giá trị áp suất chân không cài đặt không phù hợp sẽ gây lãng phí năng lượng hệ thống chân không, tăng ma sát gây giảm tuổi thọ vận hành của chăn lưới và nhiều thiết bị hao mòn trên máy, tăng tải và lãng phí năng lượng hệ thống truyền động. Do đó, việc lựa chọn đơn vị cung cấp và hỗ trợ dịch vụ rất quan trọng. Các tập đoàn như Valmet với dịch vụ hỗ trợ vận hành từ xa đảm bảo 24/7 sẽ đảm bảo các thông số vận hành của máy xeo giấy luôn được cài đặt ở mức tối ưu nhất. Hay, đội ngũ chuyên gia sẵn sàng đến hỗ trợ kiểm tra và xử lý các vấn đề mà khách hàng gặp phải trực tiếp tại nhà máy sẽ là điểm cộng trong các lựa chọn.

Việc kiểm tra và bảo trì định kỳ bơm chân không giúp đảm bảo hiệu suất hệ thống chân không luôn ở mức tốt, từ đó giúp tiết kiệm chi phí và giảm giá thành sản xuất.

Hiệu suất bơm chân không cần được kiểm tra và đánh giá định kỳ hàng năm. Theo đó, bơm chân không cần được bảo trì khi hiệu suất thấp hơn 80% so với giá trị thiết kế.

Nhiều thiết bị trong ngành giấy cũng đã được cải tiến để có thể đáp ứng được yêu cầu về tốc độ và công suất ngày càng cao của các dây chuyền sản xuất giấy mới.

Điển hình, Valmet phát triển công nghệ vỏ hộp hút nước chăn ép dạng lỗ tròn (Hình 4) với nhiều ưu điểm vượt trội:

Công suất hút nước chăn ép tăng lên 30% so với hộp hút dạng khe cũ trong điều kiện áp suất chân không như nhau.

Áp suất chân không giảm hơn 28% so với hộp hút dạng khe cũ trong điều kiện lượng hút nước như nhau.

Biên dạng độ ẩm của giấy sau phần ép đồng đều hơn.

Vỏ hộp hút dạng lỗ giúp giảm ma sát giữa hộp hút và chăn ép, từ đó giúp giảm tải hệ thống truyền động lên đến 77%. Chi phí truyền động cho mỗi chăn ép có thể giảm đến 1,5 tỷ đồng/ năm.

Thời gian vận hành chăn ép lâu hơn, chu kì thay thế chăn ép dài hơn giúp giảm nhu cầu phải dừng máy để thay thế chăn lưới cho dây chuyền sản xuất./. 

(Nguồn: Tạp chí Công nghiệp giấy, số 3 - tháng 5-6/2020)​