Podstawy wentylacji przemysłowej

Preview
Vaisala
Reklama
Reklama

 

W zakładach produkcyjnych, w trakcie procesów technologicznych, do powietrza otaczającego stanowisko pracy wydzielane są różne zanieczyszczenia, ciepło i para wodna. Mogą one stanowić zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa ludzi, a także powodować szybsze zużycie, uszkodzenia oraz awarie maszyn i urządzeń. W rozwiązaniu tych problemów pomaga zastosowanie odpowiedniej wentylacji.

W obiektach przemysłowych konieczne jest zapewnienie właściwych warunków pracy, obejmujących odpowiednią temperaturę powietrza, ale także utrzymanie stężenia zanieczyszczeń na bezpiecznym poziomie, czyli niższym od jego najwyższej dopuszczalnej wartości (NDS). Wentylacja przemysłowa ma za zadanie usunąć lub rozcieńczyć zanieczyszczenia powstające w trakcie procesów technologicznych. Zanieczyszczenia powinny być usuwane jak najbliżej miejsca emisji z zastosowaniem wentylacji mechanicznej, ponieważ systemy wywiewnej wentylacji naturalnej nie usuną skutecznie szkodliwych zanieczyszczeń.

Reklama

Rodzaje wentylacji
Istnieją dwa podstawowe systemy wentylacji oraz system „kombinowany”:

  • wentylacja naturalna (powietrze przemieszcza się dzięki procesom naturalnym),
  • wentylacja mechaniczna (ruch powietrza wymuszony przez urządzenia mechaniczne),
  • wentylacja hybrydowa (w sprzyjających warunkach działa wentylacja grawitacyjna, w przeciwnym wypadku - wspomagana jest urządzeniami mechanicznymi).

 

W zakładach produkcyjnych najbardziej rozpowszechnione są systemy kanałowe oraz autonomiczne urządzenia wentylacyjne, np. aparaty grzewczo-wentylacyjne. Poza tym w wybranych obszarach zakładu, gdzie występuje niekontrolowana emisja zanieczyszczeń (np. spawalnie, lakiernie, strefy pakowania i przesypywania, obszary składowania substancji toksycznych), stosuje się wentylacje strefowe. Kolejnym rozwiązaniem są kurtyny powietrzne, czyli urządzenia do wentylacji miejscowej, które oddzielają dwie przestrzenie o różnych temperaturach. Mogą być montowane tuż nad bramami wjazdowymi do budynku lub oddzielać strefy w obszarze produkcji o różnych wymaganiach.

W zakładach przemysłowych stosuje się następujące kanałowe instalacje wentylacji mechanicznej:
• wentylacja ogólna nawiewno-wywiewna (wentylacja mieszająca lub wyporowa),
• wentylacja strefowa nawiewno-wywiewna,
• wentylacja miejscowa wywiewna (odciągi miejscowe),
• instalacje centralne do obsługi od kilku do kilkunastu stanowisk, maszyn lub urządzeń,
• urządzenia stanowiskowe do obsługi jednego lub kilku stanowisk (przewoźne albo stacjonarne). [1]

Wentylację wywiewną stosuje się miejscowo, w strefie emisji. Najbardziej efektywną metodą jest hermetyzacja procesu technologicznego z jednoczesnym odsysaniem z obudów stanowisk pracy zanieczyszczonego powietrza.

Reklama

Projektowanie wentylacji
Reguły dotyczące projektowania, budowy i eksploatacji systemów wentylacyjnych oraz zasad zapewnienia bezpieczeństwa ludziom i mieniu, ochrony środowiska, racjonalnego wykorzystania ciepła i energii reguluje w krajach Unii Europejskiej, a zatem również w Polsce, kilkadziesiąt aktów prawnych. Najistotniejsze z nich to:

  • Prawo budowlane,
  • Prawo energetyczne,
  • Ustawa o ochronie i kształtowaniu środowiska,
  • Ustawa o ochronie przeciwpożarowej.

 

Ponadto kwestie jakości powietrza i sposobów jej zapewnienia konkretyzują rozporządzenia: ministra infrastruktury oraz ministra pracy i polityki socjalnej. Proces projektowania wentylacji w obiekcie przemysłowym jest dość złożony. Trzeba wziąć pod uwagę sporo czynników – stałych i zmiennych. Podczas określonego, kontrolowanego i stałego procesu technologicznego bez problemu można ustalić ilości i rodzaje niepożądanych zanieczyszczeń. Zadanie jest o wiele trudniejsze, gdy produkcja jest okresowa lub zmienia się jej rodzaj i stosowane materiały. Zasadniczo o skuteczności wentylacji przemysłowej decydują:

  • właściwy rozdział powietrza nawiewanego oraz współpracujący z nim wywiew (wentylacja wywiewna, odciągi miejscowe),
  • dokładna znajomość procesów technologicznych, rozmieszczenie źródeł powstawania zanieczyszczeń, ich ilość i jakość oraz sposób ich rozprzestrzeniania, co w efekcie pozwoli na obliczenie niezbędnej ilości powietrza wentylacyjnego.

 

Poza tym przed przystąpieniem do opracowania wentylacji przemysłowej należy odpowiedzieć na następujące pytania:

  • Ile wydziela się zanieczyszczeń w jednostce czasu, czy są szkodliwe dla zdrowia, jakie są ich dopuszczalne stężenia (NDS) na stanowiskach pracy, jaki jest stopień nierównomierności ich wydobywania?
  • W jaki sposób zanieczyszczenia przedostają się do pomieszczenia lub jak są wytwarzane?
  • Jaka jest temperatura i gęstość tych zanieczyszczeń oraz miejsce, gdzie występują najwyższe stężenia?
  • Jakie jest usytuowanie miejsc (źródeł) wydobywania się zanieczyszczeń na planie pomieszczenia (maszyny, zbiorniki itp.)?
  • Czy istniejące wewnętrzne drogi komunikacyjne i transportowe lub otwory w ścianach nie powodują przeciągów, prądów konwekcyjnych czy prądów powietrznych? [3]

 

Oprócz zapewnienia właściwych (zgodnie z PN) warunków pracy trzeba również zapewnić całkowitą utylizację powietrza wywiewanego do atmosfery. Czyste wywiewane powietrze możemy otrzymać, stosując różnego rodzaju osadniki, filtry suche lub wodne itp. Możliwe jest również (po filtracji) odzyskiwanie cie pła z powietrza wywiewanego i nawiewanie oczyszczonego powietrza ponownie do pomieszczenia przemysłowego z uwzględnieniem niezbędnej ilości powietrza świeżego. W wentylacji przemysłowej należy stosować takie rozwiązania, aby koszty eksploatacji były jak najmniejsze, a co za tym idzie – większy zysk po wykonaniu finalnego produktu.

Pewne gałęzie, oprócz wentylacji ogólnej nawiewno- -wywiewnej, wymagają także wentylacji awaryjnej. Jest ona wykonywana jako wywiewna i jej wydajność musi wynieść 10-krotność kubatury pomieszczenia przemysłowego i być włączana automatycznie, gdy stężenie niebezpiecznego stężenia przekracza dopuszczalne. Jest to układ wentylacji wywiewnej działający samodzielnie i może służyć również do krótkotrwałego przewietrzenia pomieszczenia przemysłowego.

Wentylacja w kopalniach
Specyfika produkcji w danym zakładzie decyduje o wyborze sposobu wentylacji. Szczególnym przypadkiem są kopalnie głębinowe – ich przewietrzanie ma za zadanie dostarczyć świeże powietrze do wszystkich czynnych wyrobisk górniczych, zapewnić odpowiedni skład powietrza i odpowiednią jego ilość, utrzymać warunki klimatyczne na wymaganym poziomie oraz rozrzedzić i odprowadzić szkodliwe dla ludzi gazy. Powietrze atmosferyczne dostarczone do kopalni w miarę przepływu wzdłuż wyrobisk ulega niekorzystnym zmianom w wyniku gazów wypływających z górotworu, powstałych w wyniku procesów technologicznych i procesów utleniania, nagrzewania przez górotwór i urządzenia energomaszynowe, wzrostu wilgotności. [5] Według przepisów bezpieczeństwa należy stale przewietrzać wszystkie wyrobiska i pomieszczenia górnicze, aby zawartość tlenu w powietrzu kopalnianym nie była mniejsza niż 19%.

Przepływ powietrza w wyrobiskach górniczych uzyskuje się za pomocą wentylatorów, które zabudowane są na powierzchni w pobliżu szybu. Wentylator zasysający w sposób ciągły powietrze z szybu powoduje przepływ powietrza w wyrobiskach górniczych. Taki rodzaj wentylacji nazywany jest wentylacją ssącą. Szyby, przy których zabudowane są wentylatory, nazywane są wydechowymi (wentylacyjnymi), a szyby, którymi powietrze wpływa do kopalni – wdechowymi. Świeże powietrze sprowadzane jest szybami wdechowymi na najniższy poziom, a następnie płynie przez wyrobiska górnicze z dołu do góry, czyli prądami wznoszącymi. Wszystkie wyrobiska stanowiące drogi przepływu powietrza nazywa się siecią wentylacyjną.

Przewietrzanie wyrobisk górniczych prądami powietrza płynącymi dzięki pracy wentylatora głównego tworzy wentylację główną lub opływową. Wentylacją główną mogą być przewietrzane wyrobiska mające połączenie z innymi wyrobiskami z obu końców, czyli wyrobiska „przelotowe”. Wyrobiska tzw. ślepe, będące w trakcie drążenia, przewietrzane są za pomocą wentylacji odrębnej.

Dodatkowym elementem sieci wentylacyjnej są tamy, które ze względu na przeznaczenie dzieli się na: izolacyjne, oddzielające, regulacyjne. Tamy izolacyjne służą do odcięcia wyrobisk nieczynnych od czynnych. Podstawową ich cechą powinna być szczelność. Tamy oddzielające są przeznaczone do odgradzania prądów powietrza świeżego od prądów powietrza zużytego. Tamy regulacyjne stosuje się do regulowania objętości strumienia powietrza w określonym prądzie. Mosty wentylacyjne stanowią urządzenia umożliwiające oddzielenie różnych prądów powietrza w miejscach skrzyżowań wyrobisk, którymi te prądy płyną.

Wentylacja odrębna
Wyrobiska górnicze mające tylko jedno połączenie z drogami przepływu powietrza nazywa się wyrobiskami ślepymi. Przewietrza się je na 3 sposoby: przez dyfuzję, za pomocą pomocniczych urządzeń wentylacyjnych lub stosując lutnie wentylacyjne.

Wentylacja lutniowa stanowi obecnie powszechnie stosowany sposób przewietrzania wyrobisk ślepych, których z uwagi na ich długość nie wolno przewietrzać przez dyfuzję. Lutnie wentylacyjne to cienkościenne rury metalowe, płócienne lub z tworzyw sztucznych. Lutnie płócienne i z tworzyw sztucznych określane są powszechnie jako elastyczne. Połączone ze sobą lutnie tworzą lutniociąg. Przepływ powietrza z lutniociągu uzyskuje się za pomocą jednego lub więcej wentylatorów lutniowych. Są to zwykłe wentylatory osiowe jedno- lub dwustopniowe z napędem elektrycznym lub pneumatycznym (na powietrze sprężone). Zabudowuje się je na początku lutniociągu w świeżym prądzie powietrza.

Projektowanie wentylacji w kopalni głębinowej jest zadaniem skomplikowanym wymagającym wzięcia pod uwagę szeregu czynników oraz ciągłej zmienności warunków panujących pod ziemią. Wentylacja wyrobisk górniczych nie będzie skuteczna bez nieustannej kontroli wszystkich parametrów i składu kopalnianej atmosfery. Wszelkie odchylenia od normy wymagają natychmiastowej reakcji służb pracujących na powierzchni i w razie potrzeby również zmiany sposobu wentylacji w danej kopalni.

Literatura:
[1] A. Charkowska, Wymagania ogólne i podstawowe zasady projektowania wentylacji dla obiektów przemysłowych. Inżynier Budownictwa, 30.09.2013 r.
[2] T. Szymański, W. Wasiluk, Systemy wentylacji przemysłowej. Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2001
[3] D. Węgrzyn, ABC wentylacji. Wentylacja przemysłowa. Magazyn Instalatora, nr 4/2012.
[4] W. Grzegorczyk, Vademecum instalacji sanitarnych, www.instsani.pl
[5] Cz. Zając, Materiały dydaktyczne do zawodu: technik górnictwa podziemnego, www.czek.eu

 

Reklama

O Autorze

MM Magazyn Przemysłowy jest tytułem branżowym typu business to business, w którym poruszana jest tematyka z różnych najważniejszych sektorów przemysłowych. Redakcja online MM Magazynu Przemysłowego  przygotowuje i publikuje na stronie artykuły techniczne, nowości produktowe oraz inne ciekawe informacje ze świata przemysłu i nie tylko.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama