Odciąganie rozpuszczalników w przemyśle

Opary rozpuszczalników powstają podczas wielu procesów technologicznych, między innymi podczas lakierowania, malowania, drukowania, odtłuszczania, mycia elementów oraz produkcji farb, klejów i preparatów chemicznych. Ich obecność w powietrzu hali produkcyjnej może negatywnie wpływać na jakość powietrza, bezpieczeństwo pracowników oraz przebieg procesów technologicznych. W przypadku substancji łatwopalnych dodatkowym zagrożeniem jest możliwość powstania atmosfery wybuchowej.

Skuteczne odciąganie oparów rozpuszczalników powinno odbywać się możliwie blisko miejsca ich powstawania. W tym celu stosuje się odciągi miejscowe, okapy, ramiona odciągowe, obudowy stanowisk oraz odpowiednio dobrane instalacje wentylacji przemysłowej. Istotny jest nie tylko wybór punktu ssącego, ale również prawidłowe obliczenie wydajności, dobór przewodów, wentylatora oraz, w zależności od zastosowania, odpowiednich urządzeń przeciwwybuchowych.

Gdzie powstają opary rozpuszczalników?

Rozpuszczalniki stosowane są w wielu gałęziach przemysłu. Opary mogą powstawać zarówno podczas otwartych procesów technologicznych, jak i w trakcie napełniania, przelewania, mieszania czy suszenia produktów zawierających substancje lotne.

Lakierowanie i malowanie

Jednym z najczęstszych źródeł emisji oparów rozpuszczalników są procesy lakiernicze. Podczas nanoszenia oraz suszenia farb i lakierów do powietrza mogą przedostawać się substancje lotne zawarte w stosowanych preparatach.

Odciąg powinien być zlokalizowany w taki sposób, aby możliwie szybko przechwytywać zanieczyszczone powietrze i ograniczać jego rozprzestrzenianie się w pomieszczeniu.

Mycie i odtłuszczanie elementów

Rozpuszczalniki są często wykorzystywane do usuwania olejów, smarów oraz innych zabrudzeń z powierzchni elementów. Opary powstają szczególnie intensywnie podczas stosowania otwartych wanien, zbiorników oraz urządzeń myjących.

W takich zastosowaniach skutecznym rozwiązaniem może być okap lub obudowa wyposażona w miejscowy punkt odciągowy.

Drukowanie

W przemyśle poligraficznym rozpuszczalniki mogą występować w farbach i środkach czyszczących. Emisja oparów może występować podczas drukowania, suszenia oraz czyszczenia urządzeń.

Produkcja farb, lakierów i klejów

Procesy mieszania i przygotowywania produktów chemicznych mogą powodować emisję lotnych substancji organicznych. W takich przypadkach punkty odciągowe powinny być projektowane bezpośrednio przy urządzeniach technologicznych.

Procesy technologiczne z użyciem rozpuszczalników

Opary mogą powstawać również podczas:

• Mieszania substancji
• Przelewania cieczy
• Napełniania zbiorników
• Suszenia
• Odparowywania
• Czyszczenia urządzeń
• Przygotowywania powierzchni

Rodzaj procesu ma bezpośredni wpływ na sposób projektowania instalacji odciągowej.

Dlaczego należy odciągać opary rozpuszczalników?

Opary rozpuszczalników mogą stanowić zagrożenie zarówno dla zdrowia pracowników, jak i dla bezpieczeństwa zakładu produkcyjnego. Z tego względu ich emisję należy ograniczać już w miejscu powstawania.

Ochrona pracowników

Odpowiednio zaprojektowany odciąg miejscowy ogranicza przedostawanie się zanieczyszczeń do strefy oddychania pracowników. Jest to szczególnie istotne na stanowiskach, na których emisja występuje przez wiele godzin w ciągu dnia.

Ograniczenie ryzyka pożaru i wybuchu

Niektóre rozpuszczalniki są łatwopalne, a ich opary mogą w określonych warunkach tworzyć z powietrzem mieszaniny wybuchowe.

Dlatego przy projektowaniu instalacji należy uwzględnić właściwości stosowanych substancji, sposób ich emisji oraz możliwość występowania atmosfery potencjalnie wybuchowej.

Poprawa jakości powietrza w hali

Odciąg miejscowy ogranicza rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń po całym pomieszczeniu. Pozwala to utrzymać lepszą jakość powietrza i ograniczyć obciążenie systemu wentylacji ogólnej.

Ochrona procesu technologicznego

Opary rozpuszczalników mogą również wpływać na inne procesy prowadzone w zakładzie. Skuteczne usuwanie ich bezpośrednio przy źródle pozwala ograniczyć niekontrolowane przemieszczanie się zanieczyszczeń.

Jak działa odciąg oparów rozpuszczalników?

Typowy system odciągania oparów rozpuszczalników składa się z kilku podstawowych elementów:

źródło emisji → punkt odciągowy → przewód wentylacyjny → urządzenie filtracyjne lub separator → wentylator → wyrzutnia

Najważniejszym elementem jest punkt odciągowy. Powinien znajdować się możliwie blisko źródła emisji i być tak zaprojektowany, aby przechwytywać zanieczyszczenia zanim rozprzestrzenią się w hali.

Następnie zanieczyszczone powietrze transportowane jest przez przewody do urządzenia oczyszczającego, jeżeli filtracja jest wymagana w danym zastosowaniu. Za wymuszenie przepływu odpowiada wentylator.

Odciąg miejscowy czy wentylacja ogólna?

Wentylacja przemysłowa ogólna i odciąg miejscowy pełnią różne funkcje.

Odciąg miejscowy przechwytuje zanieczyszczenia bezpośrednio przy źródle ich powstawania. Dzięki temu ogranicza ich przedostawanie się do całego pomieszczenia.

Wentylacja ogólna wymienia powietrze w całej hali i może służyć między innymi do usuwania zanieczyszczeń, których nie udało się przechwycić przez odciąg miejscowy.

W przypadku intensywnej emisji oparów samo rozcieńczanie zanieczyszczeń przez wentylację ogólną może być niewystarczające. Dlatego podstawą skutecznego systemu powinno być ograniczenie emisji u źródła.

Rodzaje odciągów stosowanych do rozpuszczalników

Rodzaj punktu odciągowego należy dobrać do charakteru procesu technologicznego, miejsca emisji oraz sposobu pracy operatora.

Okapy przemysłowe

Okapy stosuje się przede wszystkim nad źródłami emisji, z których opary unoszą się do góry. Mogą być wykorzystywane między innymi nad wannami procesowymi, zbiornikami oraz stanowiskami technologicznymi.

Ramiona odciągowe

Ramiona odciągowe sprawdzają się tam, gdzie punkt emisji jest zmienny lub operator musi mieć możliwość ustawienia ssawki w bezpośrednim sąsiedztwie źródła zanieczyszczeń.

Ich zaletą jest możliwość regulacji położenia oraz zastosowania elastycznego przewodu odpornego na działanie określonych substancji chemicznych.

Ssawy miejscowe

Ssawy stosowane są bezpośrednio przy stanowisku lub urządzeniu technologicznym. Ich konstrukcja może być dopasowana do geometrii procesu.

Obudowy i hermetyzacja stanowiska

Jeżeli proces na to pozwala, bardzo skutecznym rozwiązaniem jest zamknięcie źródła emisji w obudowie. Dzięki temu można ograniczyć ilość powietrza potrzebnego do skutecznego odciągania oparów.

Odciąg z kabin lakierniczych

Kabiny lakiernicze wymagają odpowiednio zaprojektowanego przepływu powietrza, którego zadaniem jest usuwanie zanieczyszczeń powstających podczas nanoszenia powłok.

W takich instalacjach należy uwzględnić zarówno wydajność wentylacji, jak i właściwości stosowanych substancji oraz wymagania dotyczące bezpieczeństwa przeciwwybuchowego.

Jak dobrać wydajność odciągu oparów?

Dobór wydajności jest jednym z najważniejszych etapów projektowania instalacji odciągowej.

Wymagany strumień objętości powietrza zależy między innymi od:

• Rodzaju procesu
• Wielkości źródła emisji
• Powierzchni otworu odciągowego
• Odległości punktu ssącego od źródła
• Sposobu uwalniania oparów
• Wymaganej prędkości przechwytywania

W przypadku otworów i okapów można posłużyć się zależnością:

Q = A × v × 3600 [m³/h]

gdzie:

• Q - wymagany strumień powietrza [m³/h]
• A - powierzchnia czynna otworu [m²]
• v - prędkość przepływu powietrza [m/s]

Wartości przyjmowane do obliczeń powinny wynikać z charakteru procesu i przyjętej metody projektowej. Nie należy dobierać wydajności wyłącznie na podstawie kubatury hali, ponieważ w przypadku emisji miejscowej znacznie ważniejsze jest skuteczne przechwycenie zanieczyszczeń przy źródle.

Jak zaprojektować instalację do odciągu rozpuszczalników?

Prawidłowo zaprojektowana instalacja powinna zapewniać wymagany przepływ powietrza przy możliwie niskich oporach oraz bezpiecznie transportować zanieczyszczone powietrze.

Lokalizacja punktu odciągowego

Punkt ssący powinien być umieszczony możliwie blisko źródła emisji. Zwiększenie odległości powoduje spadek skuteczności przechwytywania i może wymagać znacznego zwiększenia wydajności.

Dobór średnicy kanałów

Średnica przewodów powinna wynikać z wymaganej wydajności oraz przyjętej prędkości przepływu.

Zbyt mała średnica powoduje zwiększenie prędkości i strat ciśnienia. Zbyt duże przewody mogą natomiast zwiększyć koszty inwestycyjne i utrudnić uzyskanie wymaganych parametrów przepływu.

Prędkość powietrza w przewodach

Prędkość transportowa powinna być dobrana tak, aby zapewnić stabilny przepływ oraz ograniczyć możliwość osadzania się zanieczyszczeń.

W przypadku samych oparów głównym zagadnieniem jest odpowiedni dobór oporów instalacji, materiału przewodów oraz bezpieczeństwa całego układu.

Straty ciśnienia

Podczas obliczeń należy uwzględnić straty ciśnienia na:

• Przewodach prostych
• Kolanach
• Trójnikach
• Przepustnicach
• Filtrach
• Separatorach
• Punktach odciągowych
• Wyrzutni

Suma tych strat jest podstawą doboru odpowiedniego wentylatora.

Dobór wentylatora

Wentylator powinien zapewniać wymaganą wydajność przy sprężu odpowiadającym całkowitym oporom instalacji.

W przypadku odciągu rozpuszczalników dodatkowo należy uwzględnić właściwości transportowanego medium oraz potencjalne zagrożenie wybuchem.

Wyrzut powietrza

Sposób zagospodarowania odciąganego powietrza należy określić na etapie projektowania instalacji. W zależności od rodzaju substancji i przyjętego rozwiązania powietrze może być oczyszczane przed wyrzutem lub odpowiednio odprowadzane na zewnątrz.

Jakie materiały stosować w instalacji do oparów rozpuszczalników?

Dobór materiału przewodów i elementów instalacji powinien uwzględniać rodzaj transportowanej substancji.

Nie wszystkie tworzywa sztuczne, elastomery czy uszczelnienia wykazują taką samą odporność chemiczną. Dlatego materiał przewodu należy dobierać do konkretnego rozpuszczalnika, temperatury oraz warunków pracy.

Przewody wentylacyjne odporne chemicznie

W instalacjach do transportu oparów chemicznych stosuje się przewody wykonane z materiałów odpornych na działanie określonych substancji.

Węże do oparów rozpuszczalników

Elastyczne węże do substancji chemicznych mogą być stosowane między innymi do połączeń urządzeń, ramion odciągowych oraz ruchomych elementów instalacji.

Ich dobór powinien uwzględniać:

• Odporność chemiczną
• Temperaturę pracy
• Średnicę
• Wymagany promień gięcia
• Odporność mechaniczną
• Przewodność elektryczną, jeżeli jest wymagana

Uszczelnienia odporne chemicznie

Uszczelnienia są równie ważne jak same przewody. Ich materiał powinien być kompatybilny z transportowaną substancją.

Jakie wentylatory stosować do odciągu rozpuszczalników?

Wentylator stanowi jeden z najważniejszych elementów instalacji odciągowej. Powinien zapewniać wymagany strumień powietrza i pokonywać wszystkie opory przepływu.

Wentylatory promieniowe

Wentylatory promieniowe są często stosowane w przemysłowych instalacjach odciągowych ze względu na możliwość uzyskania odpowiedniego sprężu przy wymaganej wydajności.

Wentylatory chemoodporne

Jeżeli konstrukcja wentylatora ma kontakt z agresywnym medium, należy uwzględnić odporność materiałową jego elementów na działanie transportowanych substancji. W takich zastosowaniach sprawdzają się wentylatory chemoodporne.

Wentylatory przeciwwybuchowe

W instalacjach, w których może występować atmosfera potencjalnie wybuchowa, konieczne jest przeprowadzenie odpowiedniej oceny zagrożenia oraz dobór urządzeń zgodnie z wymaganiami dotyczącymi danego zastosowania, na przykład wentylatorów przeciwwybuchowych.

Nie należy traktować zastosowania wentylatora przeciwwybuchowego jako uniwersalnego rozwiązania dla każdego rodzaju rozpuszczalnika. Dobór urządzenia powinien wynikać z analizy procesu i występującego zagrożenia.

ATEX a odciąganie oparów rozpuszczalników

W przypadku wielu rozpuszczalników istotnym zagadnieniem jest możliwość powstawania atmosfery wybuchowej.

Jeżeli w procesie mogą występować palne opary w stężeniach stwarzających zagrożenie, podczas projektowania instalacji należy uwzględnić wymagania związane z ochroną przeciwwybuchową, w tym stosowanie węży elektrycznie przewodzących.

W praktyce należy przeanalizować między innymi:

• Właściwości stosowanych substancji
• Miejsce i sposób ich emisji
• Czas występowania atmosfery potencjalnie wybuchowej
• Klasyfikację stref
• Zastosowane urządzenia elektryczne
• Przewodność elementów instalacji
• Możliwość powstawania wyładowań elektrostatycznych

Dobór urządzeń i komponentów powinien być przeprowadzony na podstawie rzeczywistych warunków procesu oraz odpowiedniej dokumentacji technicznej.

Filtracja oparów rozpuszczalników

Nie każda instalacja odciągowa wymaga takiego samego sposobu oczyszczania powietrza. Dobór filtracji zależy przede wszystkim od rodzaju substancji, jej stężenia oraz sposobu zagospodarowania odciąganego powietrza.

Filtry z węglem aktywnym

Węgiel aktywny może być stosowany do adsorpcji określonych substancji organicznych. Skuteczność zależy jednak od rodzaju związku, jego stężenia, temperatury, wilgotności oraz parametrów złoża.

Filtry mechaniczne

Filtry mechaniczne służą przede wszystkim do zatrzymywania cząstek stałych i aerozoli. Nie należy utożsamiać ich z filtracją gazowych oparów rozpuszczalników.

Filtracja wielostopniowa

W niektórych instalacjach stosuje się kilka stopni oczyszczania. Poszczególne elementy odpowiadają wtedy za usuwanie różnych rodzajów zanieczyszczeń.

Rodzaj filtracji powinien być każdorazowo dobrany do konkretnego medium oraz wymaganej jakości powietrza.

Najczęstsze błędy przy projektowaniu odciągu rozpuszczalników

Zbyt mała wydajność odciągu

Niewystarczający strumień powietrza może powodować przedostawanie się oparów do hali. Wydajność powinna wynikać z rzeczywistych warunków procesu.

Umieszczenie punktu ssącego zbyt daleko od źródła

Im dalej znajduje się ssawa lub okap, tym trudniej skutecznie przechwycić opary. Punkt odciągowy powinien być umieszczony możliwie blisko miejsca emisji.

Nieprawidłowy dobór wentylatora

Wentylator dobrany wyłącznie na podstawie wydajności może nie zapewnić odpowiedniego sprężu. Konieczne jest uwzględnienie całkowitych oporów instalacji.

Zastosowanie niewłaściwego materiału przewodów

Materiał odporny na jeden rozpuszczalnik nie musi być odporny na wszystkie pozostałe. Dobór przewodów powinien uwzględniać konkretną substancję.

Brak uwzględnienia zagrożenia wybuchem

Pominięcie analizy ATEX na etapie projektowania może prowadzić do zastosowania nieodpowiednich urządzeń i komponentów.

Brak powietrza kompensacyjnego

Usuwanie dużej ilości powietrza bez zapewnienia odpowiedniego nawiewu może powodować nadmierne podciśnienie i pogorszenie pracy instalacji.

Nieprawidłowe odprowadzenie powietrza

Miejsce i sposób wyrzutu powietrza powinny być uwzględnione już na etapie projektu. Nieprawidłowo zlokalizowana wyrzutnia może powodować ponowne przedostawanie się zanieczyszczeń do budynku.

Nieuwzględnienie odporności chemicznej komponentów

Odporność chemiczna dotyczy nie tylko przewodów, ale również uszczelek, przepustnic, wentylatorów i innych elementów instalacji.

Odciąganie rozpuszczalników a wentylacja ogólna

Odciąg miejscowy oraz wentylacja ogólna powinny być traktowane jako elementy wzajemnie uzupełniającego się systemu.

Najskuteczniejsze rozwiązania często łączą oba systemy.

Odciągi rozpuszczalników firmy Mastervent

Projektowanie instalacji do odciągania rozpuszczalników wymaga uwzględnienia wielu parametrów, od charakterystyki procesu i rodzaju substancji, przez wydajność odciągu, aż po dobór wentylatora, przewodów i elementów zabezpieczających.

Firma Mastervent dostarcza rozwiązania wykorzystywane do budowy przemysłowych systemów odciągowych przeznaczonych do usuwania oparów chemicznych i innych zanieczyszczeń powstających podczas procesów technologicznych.

W zależności od zastosowania system może obejmować:

• Wentylatory przemysłowe
• Wentylatory chemoodporne
• Wentylatory przeciwwybuchowe
• Ramiona odciągowe
• Okapy i ssawy miejscowe
• Przewody i węże chemoodporne
• Kanały oraz kształtki wentylacyjne
• Elementy instalacji odciągowej
• Urządzenia filtracyjne

Dobór poszczególnych elementów powinien być wykonywany na podstawie rodzaju procesu, właściwości odciąganej substancji, wymaganej wydajności oraz warunków pracy instalacji.

Podsumowanie

Skuteczne odciąganie rozpuszczalników w przemyśle wymaga przede wszystkim przechwytywania oparów możliwie blisko miejsca ich powstawania. Odpowiednio zaprojektowany odciąg miejscowy ogranicza rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń w hali i może stanowić podstawowy element systemu wentylacji stanowiskowej.

Na skuteczność instalacji wpływają między innymi rodzaj punktu odciągowego, wydajność powietrza, średnice i materiał przewodów, straty ciśnienia, dobór wentylatora oraz sposób zagospodarowania odciąganego powietrza. W przypadku substancji palnych dodatkowo konieczne jest uwzględnienie zagrożenia wybuchem i odpowiedni dobór urządzeń oraz komponentów.

Właściwie zaprojektowany system pozwala skutecznie usuwać opary rozpuszczalników, ograniczać ich rozprzestrzenianie się w środowisku pracy oraz dostosować instalację do specyfiki konkretnego procesu technologicznego.