Systemy odciągania lotnych związków organicznych LZO

Lotne związki organiczne (LZO) powstają podczas wielu procesów przemysłowych, w których wykorzystywane są rozpuszczalniki, farby, lakiery, kleje oraz inne substancje chemiczne. Ich obecność w powietrzu może negatywnie wpływać na jakość środowiska pracy, zdrowie pracowników oraz bezpieczeństwo procesów technologicznych. Z tego względu w zakładach przemysłowych stosuje się specjalistyczne systemy odciągania i oczyszczania powietrza z LZO.

Skuteczny odciąg LZO powinien przechwytywać zanieczyszczenia możliwie blisko miejsca ich powstawania, a następnie kierować je do odpowiednio dobranego systemu oczyszczania. W zależności od rodzaju związku, jego stężenia, temperatury, wilgotności oraz parametrów procesu stosuje się różne technologie oczyszczania, między innymi adsorpcję na węglu aktywnym, kondensację lub technologie termicznego unieszkodliwiania.

Czym są lotne związki organiczne LZO?

Lotne związki organiczne, określane skrótem LZO, to grupa związków chemicznych zawierających węgiel, które mogą przechodzić do fazy gazowej w warunkach występujących w środowisku pracy. Do grupy tej należą między innymi różnego rodzaju rozpuszczalniki oraz składniki stosowane w farbach, lakierach, klejach i innych preparatach technologicznych.

LZO mogą powstawać zarówno podczas samego procesu produkcyjnego, jak i podczas przygotowywania materiałów, ich nanoszenia, suszenia czy czyszczenia urządzeń.

Jak powstają LZO?

Emisja lotnych związków organicznych może występować między innymi podczas:

• Malowania i lakierowania
• Drukowania
• Klejenia
• Laminowania
• Odtłuszczania elementów
• Stosowania rozpuszczalników
• Produkcji farb i lakierów
• Procesów chemicznych
• Suszenia materiałów zawierających rozpuszczalniki

W wielu przypadkach największa emisja występuje bezpośrednio nad stanowiskiem pracy lub w zamkniętej przestrzeni technologicznej.

Dlaczego należy usuwać LZO z powietrza?

Niepożądane stężenie LZO w środowisku pracy może powodować pogorszenie jakości powietrza oraz narażenie pracowników na kontakt z substancjami chemicznymi. W zależności od rodzaju związku i poziomu ekspozycji mogą występować różne skutki zdrowotne.

Niektóre substancje mogą być również palne, dlatego podczas projektowania instalacji trzeba uwzględnić nie tylko skuteczność wentylacji, ale również właściwości fizykochemiczne odprowadzanych substancji oraz wymagania dotyczące bezpieczeństwa przeciwwybuchowego.

Na czym polega odciąganie LZO?

Podstawową zasadą skutecznego odciągania lotnych związków organicznych jest ich przechwycenie możliwie blisko źródła emisji.

Zamiast dopuszczać do swobodnego rozprzestrzeniania się oparów w całej hali, stosuje się odciągi miejscowe, które przechwytują zanieczyszczone powietrze i kierują je przewodami do urządzenia oczyszczającego.

Typowy system odciągania LZO składa się z:

• Punktu odbioru zanieczyszczonego powietrza
• Przewodów wentylacyjnych
• Przepustnic i elementów regulacyjnych
• Wentylatora
• Urządzenia oczyszczającego
• Układu odprowadzania oczyszczonego powietrza

W przypadku bardziej rozbudowanych instalacji jeden system może obsługiwać kilka stanowisk technologicznych.

Odciąg miejscowy LZO

Odciąg miejscowy jest szczególnie skuteczny wtedy, gdy źródło emisji znajduje się w konkretnym, możliwym do zidentyfikowania miejscu.

W zależności od procesu można wykorzystać:

• Okapy
• Ssawki
• Ramiona odciągowe
• Obudowy częściowe
• Zamknięte komory technologiczne
• Instalacje odciągowe zintegrowane z maszyną

Im lepiej ograniczona jest strefa emisji, tym łatwiej uzyskać skuteczne przechwytywanie zanieczyszczeń przy racjonalnym zużyciu energii.

Gdzie stosuje się systemy odciągania LZO?

Instalacje do odciągania lotnych związków organicznych znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.

Odciąg LZO w lakierniach

Podczas nanoszenia oraz suszenia farb i lakierów do powietrza mogą przedostawać się rozpuszczalniki i inne składniki powłok.

W takich zastosowaniach stosuje się odpowiednio zaprojektowane kabiny, stanowiska lakiernicze oraz systemy odciągowe, które ograniczają rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń.

Odciąg LZO w drukarniach

Procesy drukarskie mogą być źródłem emisji substancji pochodzących między innymi z farb i środków czyszczących.

Odciąg powinien być dopasowany do konstrukcji maszyny oraz miejsca, w którym występuje największa emisja.

Odciąg oparów rozpuszczalników

Rozpuszczalniki są wykorzystywane w wielu procesach produkcyjnych. Ich opary mogą być przechwytywane bezpośrednio nad stanowiskiem pracy lub w miejscu prowadzenia procesu technologicznego.

Odciąg LZO podczas klejenia i laminowania

Klejenie oraz laminowanie mogą powodować emisję składników klejów, żywic i rozpuszczalników. W takich procesach szczególnie ważne jest odpowiednie usytuowanie punktu odciągowego względem powierzchni roboczej.

Jak zaprojektować instalację do odciągania LZO?

Projektowanie instalacji LZO powinno rozpocząć się od dokładnego określenia procesu technologicznego. Samo określenie wymaganej wydajności wentylatora nie wystarcza do prawidłowego zaprojektowania całego systemu.

Określenie źródła emisji

Pierwszym krokiem jest ustalenie, gdzie i w jakim momencie powstają lotne związki organiczne.

Należy określić między innymi:

• Rodzaj procesu
• Miejsce emisji
• Czas trwania emisji
• Temperaturę procesu
• Sposób uwalniania substancji
• Liczbę stanowisk
• Możliwość hermetyzacji źródła

Określenie rodzaju LZO

Rodzaj substancji ma bezpośredni wpływ na dobór technologii oczyszczania oraz materiałów zastosowanych w instalacji.

Nie należy projektować systemu wyłącznie na podstawie informacji, że instalacja będzie usuwała „opary chemiczne”. Konieczne jest określenie konkretnego składu zanieczyszczeń oraz warunków procesu.

Dobór wydajności odciągu

Wydajność systemu musi zapewniać skuteczne przechwycenie zanieczyszczeń w miejscu ich powstawania.

Na wymagany strumień powietrza wpływają między innymi:

• Wielkość źródła emisji
• Konstrukcja stanowiska
• Sposób prowadzenia procesu
• Odległość punktu odciągowego od źródła
• Zastosowana obudowa
• Liczba jednocześnie pracujących stanowisk

W praktyce lepiej ograniczyć strefę emisji poprzez odpowiednią obudowę lub hermetyzację niż kompensować nieefektywny odciąg bardzo dużą wydajnością wentylatora.

Projektowanie kanałów wentylacyjnych

Przewody powinny być odpowiednio dobrane do rodzaju transportowanych substancji oraz warunków pracy.

Podczas projektowania należy uwzględnić:

• Średnice kanałów
• Długość instalacji
• Liczbę kolan i trójników
• Przepustnice
• Opory urządzeń filtracyjnych
• Szczelność połączeń
• Właściwości chemiczne transportowanego medium

W przypadku substancji agresywnych chemicznie konieczne może być zastosowanie materiałów o odpowiedniej odporności chemicznej.

Jak usuwać LZO z powietrza?

Samo odciągnięcie zanieczyszczonego powietrza nie zawsze oznacza jego oczyszczenie. Jeżeli powietrze ma zostać ponownie wprowadzone do pomieszczenia lub jeśli wymagania procesu wymagają ograniczenia emisji do atmosfery, konieczne jest zastosowanie odpowiedniej technologii oczyszczania.

Filtracja na węglu aktywnym

Jedną z najczęściej stosowanych metod usuwania wybranych lotnych związków organicznych jest adsorpcja na węglu aktywnym.

Węgiel aktywny posiada rozwiniętą powierzchnię właściwą, na której zatrzymywane są określone związki obecne w przepływającym powietrzu.

Skuteczność takiego rozwiązania zależy między innymi od:

• Rodzaju LZO
• Stężenia zanieczyszczeń
• Temperatury
• Wilgotności
• Czasu kontaktu powietrza z materiałem adsorpcyjnym
• Ilości zastosowanego adsorbentu

Dlatego dobór filtra z węglem aktywnym powinien być wykonany na podstawie rzeczywistych parametrów procesu.

Kondensacja

W przypadku niektórych substancji możliwe jest zastosowanie procesu kondensacji. Polega on na obniżeniu temperatury strumienia zanieczyszczonego powietrza w celu przeprowadzenia części substancji z fazy gazowej do ciekłej.

Rozwiązanie to może być stosowane w odpowiednich warunkach technologicznych, szczególnie gdy występują większe stężenia określonych substancji.

Termiczne oczyszczanie LZO

W przypadku odpowiednich procesów stosuje się również technologie termicznego rozkładu lub spalania związków organicznych.

Dobór takiego rozwiązania wymaga szczegółowej analizy rodzaju substancji, jej stężenia, temperatury oraz parametrów strumienia powietrza.

Jak dobrać filtr do odciągu LZO?

Nie istnieje jeden uniwersalny filtr odpowiedni do wszystkich instalacji odciągania LZO. Dobór technologii oczyszczania powinien uwzględniać właściwości chemiczne usuwanych substancji oraz parametry pracy instalacji.

Przed wyborem filtra należy określić:

• Jakie związki organiczne występują w powietrzu
• Jakie jest ich stężenie
• Jaka jest temperatura powietrza
• Jaka jest wilgotność
• Jaki jest wymagany przepływ
• Czy występują inne zanieczyszczenia
• Czy powietrze jest zawracane do hali, czy odprowadzane na zewnątrz

W przypadku mieszaniny różnych zanieczyszczeń może być konieczne zastosowanie kilku stopni oczyszczania.

Jak często wymieniać filtr z węglem aktywnym?

Częstotliwości wymiany nie należy określać wyłącznie na podstawie czasu pracy urządzenia. Żywotność adsorbentu zależy przede wszystkim od rodzaju i stężenia LZO, przepływu powietrza oraz warunków pracy.

Dlatego prawidłowa eksploatacja powinna uwzględniać kontrolę stanu filtra oraz parametrów pracy instalacji.

Wentylatory stosowane w instalacjach LZO

Wentylator jest elementem odpowiedzialnym za wytworzenie przepływu powietrza w całym systemie. Jego dobór powinien uwzględniać nie tylko wymaganą wydajność, ale również całkowity spręż instalacji.

Należy uwzględnić opory:

• Przewodów
• Kolan
• Przepustnic
• Filtrów
• Urządzeń oczyszczających
• Elementów końcowych

W przypadku substancji chemicznych istotne jest również zastosowanie wentylatora przemysłowego wykonanego z materiałów odpowiednich do transportowanego medium.

Wentylatory chemoodporne

W instalacjach transportujących agresywne chemicznie opary można stosować wentylatory wykonane z materiałów odpornych na działanie określonych substancji.

Dobór materiału powinien być wykonany na podstawie rzeczywistego składu chemicznego medium, temperatury oraz stężenia.

Wentylatory przeciwwybuchowe

Niektóre lotne związki organiczne mogą tworzyć z powietrzem mieszaniny palne lub wybuchowe.

Jeżeli analiza zagrożenia wykaże możliwość występowania atmosfery wybuchowej, instalacja musi zostać odpowiednio zaprojektowana, a zastosowane urządzenia dobrane zgodnie z wymaganiami dotyczącymi danej strefy zagrożenia.

Nie każda instalacja LZO automatycznie wymaga wentylatora ATEX - konieczna jest analiza konkretnego procesu i klasyfikacji stref.

Przewody i materiały stosowane w instalacjach LZO

Przewody instalacji powinny być odporne na działanie substancji transportowanych przez system. Wybór materiału zależy od rodzaju LZO, temperatury oraz parametrów pracy.

Węże chemoodporne

Elastyczne węże do substancji chemicznych mogą być stosowane w miejscach, w których konieczne jest połączenie elementów ruchomych lub okresowo przemieszczanych. Wybierając wąż do LZO, należy sprawdzić jego odporność na konkretną substancję, zakres temperatury oraz wymagania dotyczące przewodnictwa elektrycznego.

Najczęstsze błędy przy projektowaniu odciągu LZO

Umieszczenie odciągu zbyt daleko od źródła emisji

Im większa odległość punktu ssącego od miejsca powstawania oparów, tym trudniejsze jest ich skuteczne przechwycenie. Zanieczyszczenia mogą rozprzestrzeniać się po hali, zanim dotrą do instalacji.

Zbyt mała wydajność instalacji

Niewystarczający przepływ powietrza może powodować wydostawanie się LZO poza strefę odciągu. Wydajność należy dobierać na podstawie rzeczywistych warunków procesu.

Nieprawidłowy dobór filtra

Zastosowanie przypadkowego filtra z węglem aktywnym nie gwarantuje skutecznego usuwania wszystkich związków. Rodzaj adsorbentu oraz konstrukcja urządzenia muszą być dopasowane do konkretnego medium.

Nieodpowiedni materiał przewodów

Substancje chemiczne mogą oddziaływać na materiał przewodu, powodując jego degradację lub utratę właściwości. Dlatego odporność chemiczna powinna być jednym z podstawowych kryteriów wyboru.

Pominięcie strat ciśnienia

Dobór wentylatora wyłącznie na podstawie wymaganej wydajności jest błędem. Konieczne jest uwzględnienie oporów całej instalacji, w tym przewodów oraz urządzeń filtracyjnych.

Brak analizy zagrożenia wybuchem

W przypadku palnych LZO należy przeanalizować możliwość powstania atmosfery wybuchowej i odpowiednio dobrać urządzenia oraz sposób wykonania instalacji.

Jak zwiększyć skuteczność odciągu LZO?

Skuteczność instalacji można zwiększyć przede wszystkim poprzez ograniczenie emisji już na etapie procesu technologicznego.

Najważniejsze działania obejmują:

• Hermetyzację źródła emisji
• Umieszczenie punktu odciągowego możliwie blisko źródła
• Prawidłowy dobór wydajności
• Ograniczenie nieszczelności instalacji
• Właściwy dobór przewodów
• Zastosowanie odpowiedniej technologii oczyszczania
• Regularną kontrolę filtrów
• Kontrolę parametrów pracy wentylatora

W wielu przypadkach dobrze zaprojektowana obudowa stanowiska pozwala uzyskać znacznie lepszy efekt niż zwiększanie wydajności wentylatora w źle zaprojektowanym układzie.

Systemy odciągania LZO firmy Mastervent

Firma Mastervent dostarcza rozwiązania przeznaczone do budowy instalacji wentylacji przemysłowej oraz odciągania zanieczyszczeń powstających podczas procesów technologicznych.

W zależności od wymagań procesu system może obejmować między innymi:

• Odciągi miejscowe
• Wentylatory przemysłowe
• Wentylatory chemoodporne
• Wentylatory przeciwwybuchowe
• Kanały i kształtki wentylacyjne
• Elastyczne węże techniczne
• Przewody chemoodporne
• Elementy instalacji odciągowych
• Urządzenia filtracyjne i oczyszczające

W przypadku instalacji przeznaczonych do usuwania LZO szczególnie istotne jest indywidualne dobranie elementów systemu do rodzaju transportowanej substancji. Dotyczy to zarówno materiału przewodów i wentylatora, jak i technologii oczyszczania powietrza.

Mastervent może dostarczyć poszczególne komponenty instalacji lub rozwiązanie dopasowane do parametrów konkretnego procesu technologicznego.

Podsumowanie

Systemy odciągania lotnych związków organicznych LZO powinny być projektowane indywidualnie, z uwzględnieniem rodzaju substancji, miejsca jej emisji oraz parametrów procesu technologicznego. Najważniejszym elementem skutecznej wentylacji jest przechwycenie zanieczyszczeń możliwie blisko źródła ich powstawania.

Prawidłowo zaprojektowana instalacja łączy odpowiednio dobrany punkt odciągowy, przewody wentylacyjne, wentylator oraz technologię oczyszczania dostosowaną do konkretnego rodzaju LZO. W przypadku substancji palnych należy dodatkowo uwzględnić wymagania dotyczące bezpieczeństwa przeciwwybuchowego.

Odpowiedni dobór wszystkich elementów pozwala ograniczyć rozprzestrzenianie się oparów w hali, poprawić warunki pracy oraz zapewnić prawidłowe funkcjonowanie całego systemu wentylacji przemysłowej.