Vai Trò Then Chốt Của Lò Hơi Trong Quy Trình Sản Xuất Eps

Expanded Polystyrene (EPS) – hay còn gọi là xốp EPS – là vật liệu cách nhiệt, đóng gói phổ biến nhờ đặc tính nhẹ, cách nhiệt tốt và bền vững. Điều ít người biết đến là hơi nước, năng lượng chính được cung cấp bởi lò hơi, chính là yếu tố cốt lõi tạo nên cấu trúc và tính năng của EPS. Bài viết này phân tích vai trò quan trọng của lò hơi và hệ thống hơi trong dây chuyền sản xuất vật liệu này.

EPS là gì và tại sao cần hơi nước?

EPS được sản xuất từ các hạt polystyrene nguyên sinh có chứa một lượng nhỏ chất tạo bọt (thường là pentan). Dưới tác dụng của nhiệt từ hơi nước, chất tạo bọt giãn nở, khiến các hạt này nở phồng lên gấp 40-50 lần thể tích ban đầu và hình thành các túi khí kín bên trong. Các hạt đã nở này sau đó được định hình trong khuôn nhờ hơi nước một lần nữa để tạo ra sản phẩm cuối cùng. Có thể nói, hơi nước là tác nhân gia nhiệt không thể thiếu trong hai giai đoạn then chốt: giãn nở hạt và đúc khuôn.

Quy trình sản xuất EPS và điểm sử dụng hơi nước

Quy trình sản xuất EPS trải qua các bước chính sau, trong đó lò hơi đóng vai trò trung tâm:

1. Giãn nở sơ bộ (Pre-expansion): Các hạt polystyrene nguyên sinh được đưa vào thiết bị giãn nở và tiếp xúc trực tiếp với hơi nước ở nhiệt độ cao (thường từ 90 – 100°C). Hơi nước làm mềm hạt nhựa và kích hoạt chất tạo bọt, khiến chúng nở phồng thành các hạt xốp nhẹ.
2. Ổn định (Conditioning/Stabilization): Các hạt xốp sau khi giãn nở được để ổn định trong silo từ 6-12 giờ để không khí tràn vào thay thế khí pentan bên trong, giúp hạt đạt được sự ổn định cần thiết cho bước tiếp theo.
3. Đúc khuôn (Molding): Đây là giai đoây sử dụng hơi nước chính. Các hạt xốp được đổ đầy vào khuôn có hình dạng sản phẩm (tấm panel, khối block…). Hơi nước ở áp suất cao (thường từ 6 – 8 bar) được phun vào khuôn. Nhiệt từ hơi nước một lần nữa làm các hạt xốp giãn nở nhẹ, chảy ra và liên kết chặt chẽ với nhau, lấp đầy mọi ngóc ngách của khuôn, tạo thành một khối đồng nhất.
4. Làm nguội và định hình: Khuôn được làm nguội bằng nước hoặc không khí để sản phẩm cứng lại. Một hệ thống hút chân không thường được sử dụng để hút nước ngưng tụ và hỗ trợ tháo sản phẩm ra khỏi khuôn dễ dàng.
5. Gia công hoàn thiện: Khối EPS được đem đi sấy khô, sau đó có thể được cắt gọt bằng máy CNC theo hình dạng yêu cầu hoặc phủ các lớp bề mặt.

Thách thức và giải pháp kỹ thuật cho hệ thống lò hơi

Một thách thức lớn trong vận hành lò hơi phục vụ sản xuất EPS là tải tiêu thụ hơi không ổn định. Lượng hơi tiêu thụ không liên tục mà biến động theo chu kỳ đúc khuôn: đạt đỉnh điểm trong vài giây khi xả hơi vào khuôn, sau đó giảm xuống gần như bằng 0 khi chờ làm nguội. Điều này khiến lò hơi phải hoạt động trong tình trạng “no – đói” liên tục, gây lãng phí nhiên liệu, giảm tuổi thọ thiết bị và khó đáp ứng kịp nhu cầu hơi ở thời điểm cao điểm.

Giải pháp tối ưu: Sử dụng Bình Tích Hơi (Steam Accumulator)

Để cân bằng giữa khả năng cung cấp hơi ổn định của lò hơi và nhu cầu sử dụng hơi theo chu kỳ của nhà máy, giải pháp kỹ thuật hiệu quả là lắp đặt Bình Tích Hơi. Bình này hoạt động như một “bình ắc-quy” dự trữ hơi:

• Khi nhu cầu hơi thấp: Lò hơi vận hành ổn định, lượng hơi dư thừa được nạp vào và tích trữ trong bình tích hơi dưới áp suất cao (ví dụ: 10 – 12 bar).
• Khi nhu cầu hơi cao điểm (lúc xả hơi vào khuôn): Bình tích hơi sẽ bổ sung ngay lập tức một lượng hơi lớn đã được tích trữ (sau khi qua van giảm áp xuống 6 – 8 bar) cho quy trình sản xuất.

Nhờ có bình tích hơi, lò hơi có thể được chọn với công suất dựa trên mức tiêu thụ hơi trung bình thay vì công suất cực đại, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư ban đầu và vận hành.

Thông số kỹ thuật cần lưu ý

• Áp suất hơi yêu cầu: Cho quy trình đúc khuôn EPS thường dao động từ 6 – 8 bar.
• Lưu lượng hơi tiêu thụ: Trung bình khoảng 15 – 25 kg hơi cho mỗi mét khối EPS block được sản xuất. Lưu lượng này giảm khi kích thước khối EPS tăng lên.
• Áp suất lò hơi: Khi sử dụng bình tích hơi, áp suất vận hành của lò hơi cần được thiết lập cao hơn áp suất yêu cầu của quy trình (thường từ 10 – 12 bar) để đảm bảo hiệu quả tích trữ.

Kết luận

Lò hơi không chỉ đơn thuần là nguồn cung cấp nhiệt mà là trái tim của nhà máy sản xuất EPS. Việc thiết kế một hệ thống hơi khoa học, với sự kết hợp hài hòa giữa lò hơi và bình tích hơi, là yếu tố then chốt đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra, tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và nâng cao năng lực sản xuất của doanh nghiệp. Một hệ thống được tính toán kỹ lưỡng ngay từ khâu thiết kế sẽ mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội và vận hành bền vững lâu dài.