Kā rūpniecības inženieri izvēlas pareizo maisu filtru sistēmu drošai un efektīvai putekļu kontrolei

Rūpnieciskā putekļu nosūkšana reti ir vienkāršs aprīkojuma pirkums. Praktiski pareizas maisu filtru sistēmas izvēle nozīmē procesa drošības, gaisa plūsmas veiktspējas, normatīvās atbilstības, ekspluatācijas uzticamības un ekspluatācijas izmaksu visa dzīves cikla laikā līdzsvarošanu.

Ražošanas vidēs, piemēram, kokapstrādes uzņēmumos, metālapstrādes darbnīcās, smilšu strūklas iekārtās un ķīmiskās ražošanas objektos, rodas gaisā esoši putekļi, kas var radīt gan darbības, gan drošības riskus. Atkarībā no materiāla un koncentrācijas putekļi var radīt arī nopietnu sprādziena risku.

Inženieriem, iepirkumu speciālistiem un operāciju vadītājiem pareizas filtrācijas sistēmas specifikācija prasa strukturētu vairāku parametru tehnisko izvērtējumu, tostarp:

• putekļu sprādzienbīstamības raksturojums
• gaisa plūsma un uztveršanas veiktspēja
• filtru tīrīšanas mehānismi
• uzstādīšanas vide
• apkopes un atkritumu apstrādes loģistika

Tālāk sniegtā konsultāciju rokasgrāmata piedāvā praktisku inženiertehnisku struktūru maisu filtru sistēmu izvērtēšanai rūpnieciskās vidēs, ilustrētu ar ventilācijas un filtrācijas risinājumu piemēriem, kas pieejami caur Minex Group kā Nederman aprīkojuma izplatītāju.

Deguna putekļu risks un atbilstība normatīvajiem aktiem: galvenais projektēšanas ierobežojums

Pirms novērtēt gaisa plūsmas jaudu vai filtrācijas efektivitāti, inženieriem jānosaka, vai ražošanas procesā radītie putekļi ir degami vai potenciāli sprādzienbīstami.

Daudzi rūpnieciskie materiāli rada degamus putekļus, tostarp:

• koka un biomasas daļiņas
• plastmasa un polimēri
• pārtikas sastāvdaļas, piemēram, milti vai ciete
• ķīmiskie pulveri
• atsevišķi metāli un metāla sakausējumi

Nonākot gaisā un pareizos apstākļos, šīs daļiņas var uzliesmot un izraisīt sprādziena izplatīšanos.

Eiropas Savienībā degamo putekļu drošību galvenokārt regulē ATEX normatīvais ietvars, kas sastāv no divām savstarpēji papildinošām direktīvām.

ATEX Direktīva 1999/92/EC – Darba vietu direktīva

Šī direktīva nosaka iekārtu operatoru pienākumus. Iekārtām, kurās var veidoties sprādzienbīstamas atmosfēras, pirms aprīkojuma uzstādīšanas vai ekspluatācijas jāizstrādā Sprādziena aizsardzības dokuments (EPD).

EPD ietver:

• bīstamo zonu klasifikāciju (Zona 20, 21, 22)
• uzliesmojuma avotu identificēšanu, kā definēts EN 1127-1
• sprādzienu novēršanas un aizsardzības pasākumu ieviešanu

ATEX Direktīva 2014/34/EU – Aprīkojuma direktīva

Šī direktīva regulē iekārtas, kas tiek izmantotas sprādzienbīstamās vidēs. Jebkurai ATEX zonā uzstādītai iekārtai ir jābūt ar CE un ATEX sertifikācijas marķējumu, kas apliecina, ka tā nerada aizdegšanās riskus.

Inženiertehniskajām komandām sekas ir vienkāršas: sprādziena riska novērtējums nosaka, kādu iekārtu drīkst uzstādīt konkrētajā procesa vidē.

Gaisa plūsmas jauda un nosūces veiktspēja

Pēc drošības prasību noteikšanas inženieriem ir jānosaka nepieciešamā gaisa plūsma, lai efektīvi savāktu putekļus to rašanās punktā.

Putekļu savācēji darbojas, uzturot negatīvu spiedienu nosūces punktos, iesūcot piesārņoto gaisu caur cauruļvadiem uz filtrēšanas iekārtu. Ja gaisa plūsma ir nepietiekama, putekļi nonāk darba vidē neatkarīgi no filtrēšanas efektivitātes.

Gaisa plūsmas prasības ir atkarīgas no:

• nosūces punktu skaita
• nepieciešamā notveršanas ātruma
• cauruļvadu ģeometrijas un berzes zudumiem
• ražoto putekļu masas un blīvuma

Mazākās ražošanas vidēs, piemēram, kokapstrādes darbnīcās vai atsevišķās ražošanas šūnās, gaisa plūsmas prasības ir salīdzinoši mērenas.

Nederman S-Series putekļu savācējs, piemēram, nodrošina gaisa plūsmas ātrumu līdz aptuveni 5 000 CFM, padarot to piemērotu viegla iekštelpu putekļu aplikācijām.

Prasīgākām industriālām vidēm — īpaši tām, kurām nepieciešama augstvakuuma nosūce vai eksplozīvu putekļu apstrāde — var būt nepieciešamas sistēmas, piemēram, Nederman FlexFilter EX, kas nodrošina šādas gaisa plūsmas jaudas:

• 1 600 m³/h uz vienu iekārtu
• 3 200 m³/h Twin FlexFilter EX sistēmām

Pareiza gaisa plūsmas dimensēšana ir būtiska. Par mazu sistēmu jauda izraisa:

• samazinātu uztveršanas efektivitāti
• putekļu uzkrāšanos gaisa vados
• palielinātu apkopi
• augstāku drošības risku darbiniekiem

Filtrācijas sistēmas atbilstības nodrošināšana putekļu raksturlielumiem

Putekļu īpašības būtiski ietekmē filtrācijas sistēmas izvēli.

Vieglus materiālus, piemēram, koksnes šķiedras, papīra putekļus un plastmasas daļiņas, var efektīvi apstrādāt ar iekštelpu maisu filtru sistēmām, kas paredzētas viegliem beramajiem materiāliem.

Tomēr tādi procesi kā:

• metālapstrādes slīpēšana
• metināšana
• abrazīvā smilšu strūkla
• virsmas apstrāde

rada dzirksteles, karstas daļiņas un abrazīvus materiālus.

Vieglām putekļu slodzēm paredzētu filtrācijas sistēmu izmantošana šādā vidē var izraisīt filtra bojājumus, aizdegšanās risku vai sistēmas atteici.

Nederman FlexFilter EX  ir īpaši izstrādāts sprādzienbīstamu putekļu vidēm un tam ir ATEX klasifikācija:

II 3D Ex h IIIC T130°C Dc

Sistēma ir konstruēta, lai apstrādātu sprādzienbīstamus putekļus St1 un St2 klasēs, ar šādiem ražotāja noteiktajiem ierobežojumiem:

• Pmax ≤ 10 bar
• Minimālā aizdedzes enerģija (MIE) > 1 mJ
• Minimālā aizdegšanās temperatūra (MIT) > 205 °C

Papildus ATEX atbilstībai FlexFilter EX izmantotā filtrācijas pieeja ir saskaņota ar ISO 21904, kas nosaka ventilācijas un filtrācijas veiktspējas prasības metināšanas un metālapstrādes dūmiem.

Filtru tīrīšanas sistēmas un to ietekme uz ekspluatāciju

Putekļiem uzkrājoties uz filtrējošā materiāla, plūsmas pretestība palielinās un sistēmas veiktspēja pakāpeniski samazinās.

Tāpēc rūpnieciskie maisu filtri ietver tīrīšanas mehānismus uzkrāto putekļu noņemšanai.

Smagam darbam paredzētās sistēmas parasti izmanto pretplūsmas gaisa impulsu tīrīšanu, kas filtrmaisos iesmidzina īsus saspiestā gaisa impulsus, kamēr kolektors turpina darboties.

Piemēram, FlexFilter EX izmanto reversās gaisa impulsa tīrīšanu, lai uzturētu stabilu gaisa plūsmu nepārtrauktas darbības laikā.

Mazākās sistēmās var tikt izmantotas mehāniskās kratīšanas tīrīšanas sistēmas, kas sakrata filtra maisus, kad ventilators apstājas.

Nederman S-Series putekļu savācējs piedāvā papildu S-Shaker tīrīšanas sistēmu, kas pieejama ar manuālu, mehānisku vai automātisku piedziņu.

Pēc tīrīšanas cikliem S-Shaker sistēma var samazināt spiediena zudumu līdz pat 40%, atjaunojot sūkšanas veiktspēju un pagarinot filtra kalpošanas laiku.

Atkritumu izvade un putekļu apstrāde

Filtrācijas sistēmas savāktie putekļi jānoņem droši un efektīvi, lai samazinātu operatoru pakļautību un dīkstāves laiku.

Tipiskas izplūdes iespējas ietver:

• vienreizlietojamus maisus mazām instalācijām
• savākšanas mucas mērenam putekļu daudzumam
• dump tipa konteinerus lielas ietilpības sistēmām

Piemēram, ar sistēmām, piemēram, S-Series lietotas izvelkamās tipa tvertnes palielina uzglabāšanas ietilpību aptuveni par 80% salīdzinājumā ar standarta maisiem. Šīs tvertnes izmanto apgāšanas iztukšošanas konstrukciju, ļaujot operatoriem droši iztukšot savākto materiālu.

Sprādzienbīstamās vidēs izlādes sistēmām jānovērš elektrostatiskā izlāde, izmantojot vadītspējīgus konteinerus ar iezemēšanas kabeļiem.

FlexFilter EX atbalsta vairākas izlādes konfigurācijas, tostarp:

• 70 litru konteineru ar spiediena līdzsvarošanas komplektu, kas nodrošina drošu antistatisko plastmasas maisu izmantošanu
• vadītspējīgus lielos maisus ar iezemēšanas kabeļiem, kurus var uzstādīt pilnībā automatizētā izlādes sistēmā

Uzstādīšanas apsvērumi: putekļu savācēji telpās un ārpus tām

Uzstādīšanas vide ir vēl viens svarīgs inženiertehniskais parametrs.

Noteiktas filtrācijas sistēmas ir paredzētas uzstādīšanai telpās, parasti ar kompaktu aizņemtās platības profilu, kas piemērots ražošanas zālēm.

Nederman S-Series putekļu savācējs ir iekštelpās izmantojams, bez korpusa paredzēts savācējs, kas izstrādāts degošu putekļu vidēm un atbilst NFPA 660-2025 konsolidētajām prasībām, kas regulē iekštelpu degošu putekļu savākšanas sistēmas bez ārējām korpusa konstrukcijām.

Tomēr S-Series ir īpaši paredzēts viegliem degošu putekļu materiāliem, piemēram, koksnei, papīram vai plastmasai, un to nedrīkst izmantot procesos, kuros rodas dzirksteles, piemēram, metāla slīpēšanā.

Sistēmas, kas paredzētas sprādzienbīstamu putekļu vidēm, piemēram, FlexFilter EX, parasti tiek uzstādītas ārpus telpām, lai nodrošinātu drošu sprādziena atvēršanu.

Tomēr, saskaņā ar ražotāja specifikācijām, sistēmu kontrolētos apstākļos var uzstādīt arī iekštelpās.

Inženieriem, kuri plāno āra uzstādīšanu, ATEX sertifikācija nosaka apkārtējās vides darba temperatūras diapazonu (Ta) no –10 °C līdz 40 °C, kas jāņem vērā reģionos ar ekstremāliem klimata apstākļiem.

Energoefektivitāte un ekspluatācijas izmaksu optimizācija

Putekļu savākšanas sistēmas bieži darbojas nepārtraukti, tāpēc enerģijas patēriņš ir nozīmīgs ekspluatācijas faktors.

Ventilatoru motori ievēro afinitātes likumus, kuros jaudas patēriņš ir proporcionāls ventilatora ātruma kubam.

Samazinot ventilatora ātrumu par 20%, enerģijas patēriņu var samazināt gandrīz par 50%.

Modernās sistēmas tādēļ integrē mainīgās frekvences piedziņas (VFD) ar diferenciālā spiediena monitoringu, ļaujot ventilatora ātrumam dinamiski pielāgoties atbilstoši filtra pretestībai.

Šī pieeja samazina enerģijas patēriņu, vienlaikus saglabājot nepieciešamo gaisa plūsmu.

Daudzās Eiropas industriālajās vidēs investīciju atdeve VFD ieviešanai parasti ir no 12 līdz 18 mēnešiem.

Maisu filtru sistēmas, kas pieejamas Minex ventilācijas un filtrācijas portfelī

Minex Group piegādā industriālās ventilācijas un filtrācijas iekārtas, nodrošinot augstākā līmeņa risinājumus, ko izstrādājuši tādi ražotāji kā Nederman.