Wentylacja w halach przetwórstwa tworzyw sztucznych i biomasy to nie tylko kwestia komfortu pracowników, ale przede wszystkim bezpieczeństwa. Podczas formowania wtryskowego temperatury osiągają 300°C, emitując lotne związki organiczne (LZO) i opary. Z kolei w instalacjach obsługujących biomasę zagrożenie dotyczy pyłów wybuchowych i ryzyka pożarów. W niniejszym artykule omawiamy specyficzne systemy wentylacji przemysłowej dla tych branż, metody usuwania ciepła i oparów z wtryskarek oraz wymagania odpylania przy obróbce biomasy, w tym normy ATEX i bezpieczeństwo pracy.
Jak usuwać ciepło i opary z wtryskarek?
Ciepło i opary z wtryskarek usuwane są poprzez połączenie wentylacji ogólnej (bilansującej zyski ciepła od maszyn) oraz odciągów miejscowych (wyłapujących opary z punktów emisji, takich jak dysza wtryskowa czy odpowietrzniki formy).
Źródła ciepła i oparów w wtryskowni
Proces formowania wtryskowego generuje intensywne ciepło z kilku źródeł:
- Układ plastyfikujący – rozgrzany cylinder i grzałki emitują ciepło przez konwekcję i promieniowanie.
- Wtryskiwane detale – gorące wypraski oddają ciepło do hali po wyjęciu z formy.
- Opary procesowe – podczas podgrzewania tworzywa uwalniają się monomery, dodatki uszlachetniające i produkty degradacji termicznej (np. aldehydy, styren).
Chłodzenie procesowe a wentylacja
Należy odróżnić chłodzenie maszyny (formy i oleju) od wentylacji hali. Nowoczesne systemy chłodzenia wtryskarek korzystają z:
Systemów wody lodowej (chillery) – do chłodzenia formy, gdzie wymagana jest precyzyjna temperatura.
Systemów free-coolingu – wykorzystujących powietrze zewnętrzne do chłodzenia wody procesowej w okresach chłodniejszych, co generuje ogromne oszczędności energii.
Uwaga: Nawet najlepszy system chłodzenia formy nie usuwa ciepła wypromieniowanego przez korpus maszyny do hali – to zadanie dla wentylacji ogólnej.
Odzysk ciepła z wtryskarek
Wiele nowoczesnych wtryskowni wdraża systemy odzysku ciepła. Ciepłe powietrze znad maszyn (zimą) może być filtrowane i recyrkulowane do ogrzewania hali magazynowej, lub ciepło z układu chłodzenia oleju może być przekazywane do instalacji C.O. poprzez wymienniki płytowe.
Systemy odciągów lokalnych dla oparów
Opary powstające przy dyszy wtryskowej i nad formą powinny być usuwane u źródła. Stosuje się:
- Okapy nad wtryskarkami – podwieszone nad strefą zamykania formy i dyszy.
- Rękawy odciągowe – elastyczne przewody ustawiane bezpośrednio przy punkcie wtrysku (szczególnie przy tworzywach wydzielających uciążliwe zapachy, jak POM czy PVC).
- Filtrację oparów:
- Filtry elektrostatyczne (dla mgły olejowej z formy).
- Filtry węglowe (dla lotnych związków organicznych i zapachów).
Jaka wentylacja przy obróbce biomasy?
Wentylacja biomasy wymaga specjalnych systemów odpylania w standardzie ATEX, ze względu na zagrożenie wybuchem pyłu. Systemy muszą być wyposażone w urządzenia certyfikowane, systemy odciążania lub tłumienia wybuchu oraz zapobiegać gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych.
Specyfika zagrożeń przy obróbce biomasy
Pył biomasy (drewna, słomy, pelletu) jest paliwem. W instalacjach odpylania występują warunki sprzyjające wybuchowi (tzw. "pięciokąt wybuchowości"): paliwo (pył), tlen, źródło zapłonu, zmieszanie i zamknięta przestrzeń.
- Niska temperatura zapłonu – pył biomasy może zapalić się od gorącej powierzchni (np. łożyska) w temperaturach rzędu 400-500°C (obłok) lub niższych dla warstwy.
- Iskry mechaniczne – kamień lub metal, który dostanie się do młyna czy rębaka, może wykrzesać iskrę inicjującą wybuch w filtrze.
Normy ATEX – obowiązkowe dla instalacji biomasy
Zgodnie z Dyrektywą ATEX (USER 1999/92/EC i PRODUCT 2014/34/EU), instalacje muszą być dostosowane do stref zagrożenia wybuchem (zazwyczaj Strefa 20 wewnątrz filtra/silosu, Strefa 21/22 na zewnątrz).
- Odpylacze ATEX: Wzmocniona konstrukcja, certyfikowane panele dekompresyjne (kierujące wybuch w bezpieczną strefę) lub systemy bezpłomieniowego odciążania (dla instalacji wewnątrz hal).
- Zawory celkowe (dozowniki): Z certyfikatem odporności na przebicie wybuchu i płomienia, aby odizolować filtr od reszty instalacji.
- Klapy zwrotne (Backdraft dampers): Na kanałach ssawnych, zapobiegające cofnięciu się wybuchu do hali produkcyjnej.
Parametry wentylacji dla biomasy
| Parametr | Wartość / Uwagi |
|---|---|
| Prędkość transportowa w kanałach | 20–25 m/s (aby zapobiec osiadaniu pyłu w rurach) |
| Materiał kanałów | Stal ocynkowana, spawana lub łączona na obejmy, z zachowaniem ciągłości elektrycznej (uziemienie) |
| Klasa filtracji | Zazwyczaj filtry workowe z regeneracją sprężonym powietrzem (Pulse-Jet), materiał antyelektrostatyczny |
| Maksymalna emisja pyłu | Zależna od przepisów środowiskowych (często < 10 mg/m³ lub < 20 mg/m³ przy zwrocie powietrza do hali) |
Wymiary techniczne wentylacji dla wtryskowni
Dobór wydajności wentylacji
Dla wtryskowni kluczowy jest bilans cieplny. Ilość powietrza wentylacyjnego oblicza się tak, aby odprowadzić zyski ciepła od maszyn (często 5-15% mocy zainstalowanej grzałek emitowane jest do otoczenia) i utrzymać zadaną różnicę temperatur (np. ΔT = 5-7°C między nawiewem a wywiewem latem).
Przykład: Wtryskownia o dużej mocy może wymagać wymiany powietrza rzędu 15–30 wymian na godzinę w strefie maszyn, aby utrzymać temperaturę pracy poniżej 30°C w upalne dni.
Klasyfikacja filtrów (ISO 16890)
Dla powietrza nawiewanego do wtryskowni (szczególnie przy produkcji detali transparentnych lub medycznych) stosuje się filtry:
- ePM10 50% (zgrubne) – ochrona wymienników ciepła.
- ePM1 50-70% (dokładne) – ochrona form i detali przed kurzem.
Wymagania BHP – temperatura w miejscu pracy
Zgodnie z przepisami BHP, pracodawca musi zapewnić temperaturę odpowiednią do rodzaju wykonywanej pracy. W wtryskowniach latem jest to wyzwanie.
- Jeśli utrzymanie < 28°C jest niemożliwe technologicznie, stosuje się nawiewy stanowiskowe (chłodne powietrze skierowane na operatora) oraz przerwy regeneracyjne i napoje.
- Wysoka temperatura nie tylko męczy ludzi, ale wpływa na stabilność procesu wtrysku (zmienia się lepkość oleju hydraulicznego, efektywność chłodzenia formy).
Praktyczne rekomendacje wdrażania
Dla wtryskowni
- Bilans zysków ciepła: Oblicz dokładnie ciepło emitowane przez maszyny, nie zgaduj.
- Nawiew wyporowy: Rozważ nawiew chłodnego powietrza nisko (w strefie przebywania ludzi), a wyciąg gorącego powietrza pod sufitem. To najbardziej efektywna metoda usuwania ciepła.
- Monitoring LZO: Jeśli przetwarzasz przemiały lub tworzywa techniczne, monitoruj stężenia szkodliwe.
Dla instalacji biomasy
- Czystość to bezpieczeństwo: Odkurzaj halę odkurzaczami przemysłowymi ATEX. Warstwa pyłu na belkach konstrukcyjnych to paliwo dla wybuchu wtórnego.
- Uziemienie: Regularnie sprawdzaj ciągłość uziemienia kanałów wentylacyjnych.
- Serwis zabezpieczeń: Panele dekompresyjne i klapy zwrotne muszą być sprawdzane przez serwisantów, aby zadziałały w godzinie "W".
Podsumowanie
Wentylacja w przetwórstwie tworzyw i biomasy to dwa różne światy. Wtryskownia walczy z ciepłem i chemią (LZO), a instalacja biomasy z pyłem i wybuchem. Wspólnym mianownikiem jest konieczność profesjonalnego projektu inżynierskiego, opartego na obliczeniach (bilans cieplny, kategoria wybuchowości), a nie na intuicji. Tylko tak można zapewnić bezpieczeństwo ludzi i ciągłość produkcji.
Potrzebujesz projektu wentylacji dla wtryskowni lub biomasy?
Specjalizujemy się w instalacjach oddymiania, odpylania ATEX i chłodzenia procesowego dla przemysłu. Zapewniamy zgodność z normami i bezpieczeństwo.
Skontaktuj się z nami