Kiểm soát VOC là một chủ đề quan trọng tại nhà máy sơn.

VOC là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi.
Có thể hiểu đơn giản là dung môi hữu cơ trong sơn, dung môi pha loãng và các vật liệu tương tự bay hơi vào không khí.

VOC phát sinh từ buồng sơn, lò sấy, khu vực pha sơn và khu vực vệ sinh.
VOC cũng liên quan đến việc kiểm soát môi trường, kiểm soát mùi, môi trường làm việc và đánh giá của khách hàng tại nhà máy.

Có những cách giảm phát sinh VOC tại nguồn, như chuyển sang sơn có hàm lượng VOC thấp, sơn hệ nước hoặc sơn bột, cải thiện hiệu suất chuyển sơn và giảm dung môi pha loãng dùng để vệ sinh.
Nếu vẫn cần xử lý VOC trong khí thải, có thể xem xét thiết bị xử lý khí thải.

RTO là một trong những lựa chọn đó.

RTO là thiết bị xử lý bằng đốt tái sinh nhiệt.
Tên tiếng Anh là Regenerative Thermal Oxidizer.

Có thể hiểu đơn giản rằng thiết bị này đốt phân hủy VOC ở nhiệt độ cao, đồng thời thu hồi và tái sử dụng nhiệt.

RTO là một phương pháp đáng cân nhắc để đồng thời kiểm soát VOC và tiết kiệm năng lượng.
Tuy nhiên, phương pháp này không phù hợp với mọi nhà máy sơn.

Lưu lượng khí thải.
Nồng độ VOC.
Nhiệt độ khí thải.
Thời gian vận hành.
Thành phần dạng hắc ín.
Bụi.
Diện tích lắp đặt.
Hệ thống tổ chức bảo dưỡng.
Chi phí đầu tư và chi phí vận hành.

Cần kiểm tra các yếu tố này trước khi đánh giá liệu RTO có thực sự phù hợp hay không.

1. RTO vừa đốt xử lý VOC vừa thu hồi nhiệt

Vai trò cơ bản của RTO là phân hủy VOC trong khí thải ở nhiệt độ cao.

Khí thải từ quá trình sơn được đưa vào thiết bị và gia nhiệt đến một nhiệt độ nhất định.
Trong môi trường nhiệt độ cao đó, VOC được oxy hóa phân hủy, chuyển thành dạng tương đối ít độc hại rồi thải ra ngoài.

Đây là nguyên lý cơ bản của thiết bị xử lý bằng đốt.

Đặc điểm của RTO là có cơ chế thu hồi nhiệt.

Bên trong RTO có các bộ phận tích nhiệt được gọi là vật liệu tích nhiệt.
Khi khí thải đã xử lý ở nhiệt độ cao đi qua vật liệu này, nhiệt được lưu lại trong vật liệu.
Dòng khí thải nhiệt độ thấp đi vào tiếp theo sẽ được gia nhiệt sơ bộ khi đi qua vật liệu tích nhiệt.

Như vậy, nhiệt đã tạo ra được dùng để gia nhiệt dòng khí thải tiếp theo, thay vì bị thải bỏ.

Nhờ việc thu hồi nhiệt này, có thể giảm lượng nhiên liệu sử dụng.

2. Xử lý VOC không đơn giản là chỉ cần đốt

VOC có thể được xử lý bằng đốt trong một số trường hợp.

Tuy nhiên, không thể đơn giản cho rằng chỉ cần đốt là giải quyết được tất cả.

Để đốt xử lý VOC, cần gia nhiệt khí thải đến một nhiệt độ nhất định.
Khi lưu lượng khí thải lớn, cần nhiều năng lượng để gia nhiệt lượng không khí đó.

Ngoài ra, nếu nồng độ VOC thấp, nhiệt lượng sinh ra từ việc đốt bản thân VOC ít, nên có thể cần nhiều nhiên liệu bổ sung.

Vì vậy, khi xử lý VOC, cần xem xét sự cân bằng giữa các yếu tố sau.

• Lưu lượng cần xử lý là bao nhiêu?
• Nồng độ VOC là bao nhiêu?
• Có thể thu được bao nhiêu nhiệt từ bản thân VOC?
• Cần bao nhiêu nhiên liệu bổ sung?
• Có thể tiết kiệm bao nhiêu năng lượng nhờ thu hồi nhiệt?
• Thời gian vận hành hằng năm là bao nhiêu?

RTO có thể nâng cao khả năng tiết kiệm năng lượng nhờ thu hồi nhiệt.
Tuy nhiên, nếu điều kiện khí thải không phù hợp, có thể không đạt hiệu quả tiết kiệm năng lượng mong đợi.

3. Những điều kiện mà RTO dễ phát huy hiệu quả

RTO dễ phát huy hiệu quả khi liên tục xử lý một lượng khí thải VOC nhất định.

Ví dụ, những điều kiện sau đáng được xem xét.

• Khí thải lò sấy có chứa VOC
• Lượng khí thải tương đối ổn định
• Thời gian vận hành dài
• Nồng độ VOC đạt từ một mức nhất định trở lên
• Muốn đồng thời kiểm soát mùi và VOC
• Muốn giảm chi phí vận hành xử lý khí thải
• Có thể kỳ vọng tiết kiệm năng lượng nhờ thu hồi nhiệt
• Cần đáp ứng đánh giá của khách hàng hoặc quy định môi trường

Đặc biệt, khí thải lò sấy chứa các thành phần dễ bay hơi thoát ra từ màng sơn và có thể có nhiệt độ cao.
Vì vậy, đây là một loại khí thải thuận lợi để xem xét mức độ phù hợp với RTO.

Tuy nhiên, khí thải lò sấy có thể chứa thành phần dạng hắc ín và bụi.
Khi đó, xử lý sơ bộ và khả năng vệ sinh đường ống cũng rất quan trọng.

4. Có những trường hợp RTO không phù hợp

RTO là một phương pháp xử lý VOC đáng cân nhắc, nhưng không phù hợp với mọi trường hợp.

Cần xem xét thận trọng trong những điều kiện sau.

• Nồng độ VOC rất thấp
• Lưu lượng khí thải quá lớn
• Thời gian vận hành ngắn
• Sản xuất gián đoạn và thường xuyên dừng
• Có nhiều thành phần dạng hắc ín
• Có nhiều bụi hoặc sương sơn
• Thành phần khí thải không ổn định
• Không đủ diện tích lắp đặt
• Hệ thống tổ chức bảo dưỡng chưa vững
• Lợi ích vận hành nhỏ so với chi phí đầu tư

Đặc biệt, với khí thải nồng độ thấp và lưu lượng lớn, nếu xử lý chỉ bằng RTO, thiết bị có thể lớn và chi phí nhiên liệu cũng có thể tăng.

Khi đó, cần xem xét trước việc kết hợp với thiết bị cô đặc VOC hoặc giảm VOC tại nguồn phát sinh.

5. Lưu lượng khí thải lớn làm quy mô thiết bị RTO lớn hơn

Lưu lượng khí thải là một trong những hạng mục cần kiểm tra đầu tiên khi xem xét RTO.

Lưu lượng khí thải càng lớn, lượng không khí cần xử lý càng nhiều.
Theo đó, thiết bị cũng lớn hơn, đòi hỏi năng lực quạt, đường ống, buồng đốt, vật liệu tích nhiệt và diện tích lắp đặt lớn hơn.

Ngoài ra, lượng không khí cần gia nhiệt tăng cũng ảnh hưởng đến chi phí nhiên liệu và chi phí điện.

Khí thải buồng sơn có thể cần lưu lượng lớn để bảo đảm môi trường làm việc và kiểm soát sương sơn.
Tuy nhiên, nồng độ VOC có thể tương đối thấp.

Nếu đưa trực tiếp khí thải như vậy vào RTO, chi phí đầu tư thiết bị và chi phí vận hành có thể lớn.

Cần xác định chính xác lưu lượng khí thải trước khi xem xét RTO.

6. Nồng độ VOC thấp có thể làm tăng chi phí nhiên liệu

RTO đốt xử lý VOC ở nhiệt độ cao.

Nếu nồng độ VOC đạt từ một mức nhất định trở lên, bản thân VOC sinh nhiệt khi cháy.
Nếu tận dụng được nhiệt này, có thể giảm nhiên liệu bổ sung.

Tuy nhiên, khi nồng độ VOC thấp, cần nhiên liệu bổ sung để duy trì khí thải ở nhiệt độ cao.

Như vậy, nồng độ VOC càng thấp thì chi phí nhiên liệu càng dễ tăng.

Khi chọn thiết bị xử lý khí thải, cần xem xét nồng độ VOC cùng với chi phí nhiên liệu.

Chỉ nhìn vào chi phí đầu tư có thể dẫn đến đánh giá sai.
Lý do là chi phí nhiên liệu có thể trở thành gánh nặng lớn về lâu dài.

7. Hiệu quả tích nhiệt quyết định khả năng tiết kiệm năng lượng của RTO

Đặc điểm của RTO là thu hồi nhiệt bằng vật liệu tích nhiệt.

Nếu cơ chế thu hồi nhiệt này hoạt động tốt, có thể giảm nhiên liệu dùng để gia nhiệt khí thải.

Tuy nhiên, nếu hiệu quả tích nhiệt kém, hiệu quả tiết kiệm năng lượng sẽ nhỏ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tích nhiệt như sau.

• Tính năng của vật liệu tích nhiệt
• Nhiệt độ khí thải
• Lưu lượng khí hút và thải
• Nồng độ VOC
• Thời gian vận hành
• Độ ổn định của vận hành
• Khả năng giữ nhiệt của thiết bị
• Tình trạng van chuyển đổi
• Chất bẩn trên vật liệu tích nhiệt

Chỉ khi cơ chế thu hồi nhiệt hoạt động tốt, RTO mới nâng cao được hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Khi đầu tư, cần kiểm tra hiệu suất thu hồi nhiệt và lượng nhiên liệu sử dụng, cùng với hiệu suất xử lý.

8. Xem xét việc tận dụng nhiệt cùng với lò sấy

Khi lắp RTO, có thể xem xét việc tận dụng nhiệt kết hợp với lò sấy trong một số trường hợp.

Xử lý khí thải lò sấy bằng RTO và thu hồi nhiệt.
Sử dụng nhiệt thu hồi để gia nhiệt sơ bộ khí cấp cho lò sấy hoặc gia nhiệt cho công đoạn sản xuất.
Đó là cách tiếp cận này.

Tất nhiên, không phải nhà máy nào cũng thực hiện được.

Khoảng cách đường ống.
Nhiệt độ khí thải.
Nhiệt lượng.
Bố trí thiết bị.
Phương pháp điều khiển.
An toàn.
Nguy cơ mùi quay trở lại.
Mức đầu tư thiết bị.

Cần kiểm tra các điểm này.

Tuy nhiên, lò sấy là thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng.
Thay vì xem xét riêng RTO và lò sấy, việc xem xét dòng nhiệt tổng thể có thể giúp nhận ra khả năng tiết kiệm năng lượng.

9. Kiểm tra thành phần dạng hắc ín và bụi khi xem xét xử lý sơ bộ cho RTO

Khí thải lò sấy có thể chứa thành phần dạng hắc ín và bụi.

Nếu những thành phần này đi vào RTO, có thể làm bẩn bên trong thiết bị, gây tắc vật liệu tích nhiệt, giảm hiệu suất xử lý và tăng công việc bảo dưỡng.

Vì vậy, xử lý sơ bộ khí thải rất quan trọng khi xem xét RTO.

Cần xác nhận:

• Khí thải có chứa sương sơn không?
• Khí thải có chứa bụi không?
• Có phát sinh thành phần dạng hắc ín không?
• Nhiệt độ khí thải có phù hợp không?
• Có ngưng tụ trong đường ống không?
• Có cần bộ lọc hoặc thiết bị tách sương không?
• Có cửa vệ sinh đường ống không?
• Có biện pháp chống bẩn cho vật liệu tích nhiệt không?

RTO là thiết bị có hiệu suất cao, nhưng không có nghĩa là có thể đưa trực tiếp khí thải bẩn vào.

Có thể cần thiết kế để làm sạch khí thải trước khi đi vào thiết bị xử lý.

10. Khi vận hành gián đoạn, cần chú ý năng lượng khởi động

Sản xuất trong nhà máy không phải lúc nào cũng vận hành liên tục.

Sản xuất nhiều chủng loại với số lượng ít.
Chỉ hoạt động ban ngày.
Sản lượng thay đổi theo tuần.
Chỉ sấy đóng rắn một số sản phẩm nhất định.
Thường xuyên đổi thiết lập sản xuất.

Trong những trường hợp này, RTO có thể phải khởi động và dừng thường xuyên.

RTO là thiết bị vận hành ở nhiệt độ cao.
Vì vậy, cần một lượng năng lượng nhất định khi khởi động.

Nếu thời gian vận hành ngắn, năng lượng khởi động có thể tạo ra gánh nặng lớn hơn lợi ích thu hồi nhiệt.

Khi xem xét RTO, cần kiểm tra thời gian vận hành hằng năm, thời gian vận hành mỗi ngày và số lần khởi động, dừng.

Cần đánh giá thiết bị phù hợp với vận hành liên tục hay vẫn có lợi khi vận hành gián đoạn.

11. Kiểm tra diện tích lắp đặt và thiết bị xung quanh RTO

RTO có thể là thiết bị tương đối lớn.

Vì vậy, kiểm tra diện tích lắp đặt rất quan trọng.

Ngoài thân thiết bị, còn cần không gian cho các hạng mục sau.

• Ống hút khí
• Quạt
• Không gian kiểm tra
• Không gian bảo dưỡng
• Không gian thay vật liệu tích nhiệt
• Thiết bị cấp nhiên liệu
• Tủ điều khiển điện
• Khoảng cách an toàn
• Đường đưa thiết bị vào
• Không gian thay mới trong tương lai

Nếu vị trí lắp đặt không phù hợp, đường ống có thể dài hơn, làm tăng tổn thất áp suất và tổn thất nhiệt.
Nếu lắp ở nơi khó bảo dưỡng, việc quản lý vận hành lâu dài cũng sẽ khó khăn.

Cần xem xét vị trí RTO trong tổng thể bố trí nhà máy, thay vì chỉ xem xét riêng thiết bị.

12. Xem xét giảm phát sinh tại nguồn trước khi lắp RTO

RTO là phương pháp xử lý VOC hiệu quả, nhưng trước khi lắp thiết bị xử lý, cũng cần xem xét giảm phát sinh tại nguồn.

Lý do là giảm lượng VOC phát sinh sẽ giảm tải cho thiết bị xử lý.

Có các phương pháp giảm phát sinh tại nguồn sau.

• Tăng hiệu suất chuyển sơn lên vật cần sơn
• Giảm lượng sơn phun vượt ra ngoài vật cần sơn
• Giảm lượng dung môi pha loãng sử dụng
• Giảm dung môi pha loãng dùng để vệ sinh
• Giảm thời gian mở thùng chứa
• Xem xét sơn có hàm lượng VOC thấp
• Xem xét sơn hệ nước
• Xem xét sơn bột
• Tối ưu hóa điều kiện sấy
• Giảm lượng khí thải không cần thiết

Nếu giảm VOC tại nguồn, có thể giảm kích thước RTO, chi phí nhiên liệu và công việc bảo dưỡng.

Để kiểm soát VOC, trước khi xem xét thiết bị xử lý, cần kiểm tra xem có gì có thể giảm được ở phía công đoạn sản xuất hay không.

13. Các hạng mục cơ bản cần xem xét khi quyết định đầu tư RTO

Để quyết định có đầu tư RTO hay không, cần kiểm tra các hạng mục sau.

1. Nguồn phát sinh

Xác định VOC phát sinh từ công đoạn nào.

2. Lưu lượng khí thải

Kiểm tra lưu lượng khí cần xử lý.

3. Nồng độ VOC

Kiểm tra mức nồng độ và mức biến động có lớn hay không.

4. Thành phần VOC

Kiểm tra sự phù hợp với xử lý bằng đốt và xác định thành phần gây mùi.

5. Nhiệt độ khí thải

Kiểm tra đó là khí thải lò sấy hay khí thải ở nhiệt độ thường.

6. Thành phần dạng hắc ín và bụi

Kiểm tra xem có cần xử lý sơ bộ không.

7. Thời gian vận hành

Kiểm tra chế độ vận hành liên tục hay gián đoạn.

8. Thu hồi nhiệt

Kiểm tra xem có thể tận dụng nhiệt thu hồi hay không.

9. Diện tích lắp đặt

Kiểm tra thân thiết bị, đường ống và không gian kiểm tra.

10. Chi phí vận hành

Kiểm tra chi phí nhiên liệu, điện, bảo dưỡng và vật tư tiêu hao.

14. Các vấn đề dễ gặp khi xem xét RTO tại nhà máy ở Việt Nam

Tại các nhà máy ở Việt Nam, các vấn đề sau dễ phát sinh khi xem xét RTO.

Bắt đầu xem xét thiết bị khi chưa đo nồng độ VOC.
Chưa xác định chính xác lưu lượng khí thải.
Xử lý khí thải lò sấy và khí thải buồng sơn như nhau.
Bỏ sót việc xử lý sơ bộ thành phần dạng hắc ín và bụi.
Đánh giá chỉ dựa trên chi phí đầu tư.
Chưa xem xét chi phí nhiên liệu và điện về dài hạn.
Thời gian vận hành ngắn nhưng lại xem xét theo giả định vận hành liên tục.
Chưa xem xét khả năng tận dụng nhiệt thu hồi.
Không đủ diện tích lắp đặt hoặc không gian bảo dưỡng.
Chỉ muốn dùng thiết bị xử lý mà chưa xem xét giảm phát sinh tại nguồn.

RTO là một thiết bị môi trường có kỹ thuật cao.
Vì vậy, việc xác định rõ điều kiện trước khi đầu tư rất quan trọng.

15. Giá trị của việc xem xét RTO theo quan điểm CoatureVietnam

CoatureVietnam không xem RTO đơn thuần là thiết bị bảo vệ môi trường.

Khi điều kiện phù hợp, RTO có thể kết hợp kiểm soát VOC và tiết kiệm năng lượng.
Tuy nhiên, nếu điều kiện không phù hợp, cả chi phí đầu tư và chi phí vận hành đều trở thành gánh nặng lớn.

Vì vậy, khi xem xét RTO, CoatureVietnam trước hết xem xét toàn bộ quá trình sơn.

Đang sử dụng loại sơn nào?
Đang sử dụng bao nhiêu dung môi pha loãng?
VOC phát sinh từ công đoạn nào?
Có thể cải thiện hiệu suất chuyển sơn không?
Nhiệt độ và nồng độ VOC của khí thải lò sấy như thế nào?
Có thành phần dạng hắc ín và bụi không?
Có thể tận dụng việc thu hồi nhiệt không?
Có khả năng chuyển sang sơn có hàm lượng VOC thấp hoặc sơn bột không?

Theo cách này, vật liệu, thiết bị, vận hành và năng lượng được kiểm tra như một tổng thể.

Đây là thực hiện tư tưởng “Mang khoa học và sự tận tâm vào công việc sơn.” mà CoatureVietnam coi trọng.

Khoa học là kiểm tra bằng số liệu nồng độ VOC, lưu lượng khí thải, nhiệt độ khí thải, thời gian vận hành và hiệu quả thu hồi nhiệt để quyết định đầu tư.
Sự tận tâm là tạo ra điều kiện để nhà máy yên tâm vận hành lâu dài, đồng thời giảm gánh nặng đối với người lao động và môi trường xung quanh.

Tổng kết

RTO là một phương pháp xử lý đáng cân nhắc để đồng thời kiểm soát VOC và tiết kiệm năng lượng.

Thiết bị hướng đến giảm sử dụng năng lượng bằng cách đốt xử lý VOC ở nhiệt độ cao và thu hồi nhiệt qua vật liệu tích nhiệt.

Tuy nhiên, RTO không phù hợp với mọi trường hợp.

Lưu lượng khí thải.
Nồng độ VOC.
Thành phần VOC.
Nhiệt độ khí thải.
Thành phần dạng hắc ín.
Bụi.
Thời gian vận hành.
Diện tích lắp đặt.
Khả năng bảo dưỡng.
Khả năng tận dụng nhiệt thu hồi.
Chi phí vận hành.

Nếu chưa kiểm tra những yếu tố này, không thể đánh giá phù hợp.

Ngoài ra, trước khi đầu tư RTO, cũng cần xem xét giảm phát sinh tại nguồn.

Tăng hiệu suất chuyển sơn lên vật cần sơn.
Giảm dung môi pha loãng dùng để vệ sinh.
Xem xét sơn có hàm lượng VOC thấp.
Xem xét khả năng chuyển sang sơn bột.
Tối ưu hóa điều kiện lò sấy.

Kiểm soát VOC không thể hoàn tất chỉ bằng thiết bị xử lý.
Cần xem xét sơn, thiết bị, vận hành và năng lượng như một tổng thể.

CoatureVietnam xem các biện pháp kiểm soát VOC, bao gồm RTO, là chủ đề kết nối việc đáp ứng yêu cầu môi trường với tiết kiệm năng lượng, chất lượng, môi trường làm việc và quyết định đầu tư dài hạn, và sẽ đưa ra các đề xuất thực tế phù hợp với nhà máy ở Việt Nam.