Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị phun cát ướt làm sạch vỏ tàu trong sửa chữa tàu thủy phù hợp với điều kiện thực tế (09/09/2024)

Trong ngành công nghiệp đóng tàu, việc làm sạch vỏ tàu thủy trong đóng mới và sửa chữa hầu hết áp dụng công nghệ phun cát, hạt mài, Sbol hoặc bi thép bằng khí nén khô. Công nghệ khi thực hiện ngoài trời thì phát thải một lượng bụi đáng kể ra môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao động hoặc nhân dân địa phương xung quanh các nhà máy, gây nhiều bức xúc trong xã hội. Trên thế giới đã có nhiều giải pháp áp dụng cho công tác làm sạch vỏ tàu đảm bảo thân thiện với môi trường: phương pháp phun cát ướt, phương pháp nước siêu cao áp, xe điều khiển từ xa HullWiper là một giải pháp làm sạch vỏ tàu thân thiện với môi trường và mang lại lợi nhuận, sử dụng công nghệ làm sạch chổi than độc đáo. Tuy nhiên, những công nghệ trên phần lớn được áp dụng tại các nước phát triển. Tại Việt Nam, đã có một số đơn vị nghiên cứu và bán sản phẩm máy phun cát ướt ra thị trường như: Công ty TNHH sản xuất kinh doanh thương mại Đức Tín, Công ty chế tạo máy MTC. Mặc dù vậy, phần lớn các nhà máy, công ty trong ngành đóng tàu trong nước vẫn áp dụng phương pháp làm sạch vỏ tàu bằng phun cát khô.

Công ty TNHH MTV đóng tàu Phà Rừng với định hướng phát triển là đơn vị đóng tàu tiên tiến và hiện đại, thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, nếu đầu tư những công nghệ hiện đại hiện nay trên thế giới như "phun nước áp lực cao" hay "hệ thống phun cát ướt" thì chưa phù hợp với thị trường trong nước và điều kiện tài chính của công ty. Nhận thấy vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, Công ty TNHH MTV đóng tàu Phà Rừng đã chủ trì thực hiện đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị phun cát ướt làm sạch vỏ tàu trong sửa chữa tàu thủy phù hợp với điều kiện thực tế.

Phun cát ướt làm sạch vỏ tàu.

Triển khai đề tài, Ban chủ nhiệm nghiên cứu thiết kế hệ thống thiết bị phun cát ướt-PR gồm: hệ thống sàng phân ly cát; hệ thống thiết bị làm sạch gồm máy phun cát COMET MRCPR dung tích bình chứa 0,2 cm³, áp suất làm việc 6,5 kg/cm², hệ thống ống dẫn hỗn hợp cát khí, dây cấp khí nén cho máy và máy bơm nước áp lực cao; hệ thống giàn phun sương dập bụi. Về nguyên lý làm việc, thiết bị vận hành bơm nước áp lực cao, sau đó mở van cấp khí nén vào máy phun cát, lúc này đầu phun sẽ bắn ra gồm cả cát và nước. Theo tín hiệu của người trực tiếp cầm đầu phun sạch bề mặt, người vận hành thiết bị sẽ điều khiển van hỗn hợp để lượng cát ra khỏi đầu phun vừa đủ để làm sạch bề mặt mà vẫn đảm bảo các tia nước đủ làm ướt hạt cát và rơi xuống mặt ụ sau khi chạm vào vỏ tàu. Quy trình xử lý làm sạch bề mặt vỏ tàu gồm 3 bước: Sử dụng phương pháp phun cát ướt để làm sạch vỏ tàu đạt tiêu chuẩn Sa 2.0 hoặc Sa 2.5; Roa cát khô trên bề mặt; Gom, xử lý các chất thải rắn rơi trên đáy ụ. Nghiên cứu cũng tính toán lựa chọn máy sàng cát với các thông số chính: băng tải cất dài 6m, động cơ điện 3 pha 380V/2.2Kw; máy sàng rung kích thước 3x1,2m, động cơ điện 3 pha 380V/7.5Kw; băng tải lấy sản phẩm dài 9m, động cơ điện 3 pha 380V/2.2Kw; năng suất sàng cát 8-10m³/giờ. Nghiên cứu cũng tính toán máy nén khí đảm bảo năng suất, tiết kiệm chi phí và máy bơm cao áp có áp suất từ 120-170 kg/cm². Tính toán đầu phun cát ướt, nghiên cứu chế tạo đầu phun 3 lỗ đường kính 1mm và 0,5mm. Về hệ thống phun sương, nghiên cứu cho thấy, đường kính họng phun 0,35mm thì lưu lượng khí nén cần dùng tại 02 khu vực phun sương phù hợp với điều kiện sản xuất của công ty…

Kết quả nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo máy sàng cát năng suất 8-10 m³/giờ; máy phun cát dung tích bình chứa 0,2m³; máy bơm nước áp lực 170bar; đầu phun có 3 lỗ, kích thước lỗ 0,5mm; áp suất khí nén vào thiết bị 6,5kg/cm³; áp suất nước áp lực 120kg/cm³; hệ thống phun sương dập bụi đầu phun có kích thước lỗ 0,35mm. Từ kết quả trên, nghiên cứu tiến hành thử nghiệm thực tế. Với thử nghiệm 01 vòi thực tế trên bề mặt khối cabin tàu PI04, tình trạng bề mặt được phủ 02 lớp sơn đã có 30% xuất hiện gỉ sét cho kết quả: năng suất phun làm sạch tiêu chuẩn Sa 2.0 đạt 11,69 m²/giờ/vòi; độ nhám bề mặt 75µm, độ muối đạt 29 mg/cm², độ ẩm đạt 69%, nhiệt độ bề mặt thép 22⁰C, nhiệt độ điểm sương 16⁰C; chất lượng không khí với độ bụi từ 1,012-201µ/m³; khí nén là 3,4 m³/phút tương đương 240 m³/giờ, lưu lượng nước ra là 7,7 lít/phút tương đương với 0,5m³/giờ, điện năng tiêu thụ 19,5 KWh, lượng cát tiêu thụ 1m³ cát/ 25m² diện tích làm sạch. Đối với thử nghiệm 8 vòi trên vỏ tàu VINAFCO 26 và tàu PHÚ ĐẠT 88 với diện tích vỏ cần làm sạch là 5.400m², tình trạng vỏ tàu trước khi làm sạch là gỉ cấp độ B, yêu cầu làm sạch bề mặt đạt tiêu chuẩn Sa 2.0 cho kết quả: năng suất làm sạch đạt 7,9 m²/giờ/vòi; chất lượng bề mặt, chất lượng không khí đạt tiêu chuẩn; các thông số liên quan trùng với kết quả thử nghiệm 1 vòi. Kết quả này đạt 112% so với tiêu chuẩn đăng ký (7m²/giờ/vòi). Chất lượng bề mặt hoàn toàn thỏa mãn tiêu chuẩn ISO trước khi sơn. Lượng bụi bay vào không khí nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn môi trường TCVN5067:1995 thuộc QCVN05:2013/BTNMT.

Để đảm bảo an toàn cho thiết bị và người lao động, nhóm nghiên cứu đã xây dựng hoàn tất và ban hành ISO các quy trình hướng dẫn: vận hành máy sàng cát, vận hành hệ thống phun sương, vận hành thiết bị phun cát ướt. Ngoài ra, nghiên cứu cũng đã xây dựng chương trình đào tạo và kế hoạch đào tạo cho toàn bộ công nhân vận hành tại phân xưởng Bài Trí với tổng số 87 lao động chủ động ứng dụng được công nghệ mới này.

Sản phẩm công nghệ giúp giảm 90% lượng phát thải bụi so với phương pháp phun cát khô, đảm bảo giới hạn cho phép của quy chuẩn khí thải ra môi trường do Trung tâm quản lý môi trường xác nhận. Một số hạn chế của công nghệ mới như: chi phí giá thành tăng khoảng 30% so với phương pháp phun cát khô; vị trí làm sạch giới hạn tại các mặt phẳng; sau khi phun làm sạch vẫn cần thực hiện rê cát khô trước khi sơn; năng suất làm sạch chỉ đạt khoảng 80% so với phương pháp phun cát khô nhưng ưu điểm lớn nhất mà phương pháp này mang lại là đảm bảo được môi trường làm việc cho người lao động. Đây là tiêu chí quan trọng để đưa phương pháp phun cát ướt vào sử dụng và thay thế hoàn toàn phương pháp phun cát khô để làm sạch vỏ tàu trong thực tế.

Kết quả nghiên cứu của đề tài đã mở ra một hướng đi mới không chỉ cho riêng Công ty TNHH MTV Đóng tàu Phà Rừng mà thúc đẩy các đơn vị trong ngành đóng tàu cần cải thiện phát triển doanh nghiệp song song với bảo vệ môi trường. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê KH&CN Hải Phòng./.