Zadaniem sprawnie działających instalacji odpylających i wentylacyjnych jest zagwarantowanie właściwego środowiska pracy dla maszyn i ludzi oraz warunków pracy zgodnych z zasadami bezpieczeństwa i higieny pracy. Zapylenia mogą bowiem oddziaływać toksycznie na organizm ludzki, stwarzać ryzyko pożaru lub wybuchu oraz niekorzystnie wpływać na pracę maszyn i urządzeń.
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy w pomieszczeniu pracy (DzU z 1997r. nr 129, poz. 844), należy zapewnić odpowiednią wymianę powietrza oraz zabezpieczyć pracowników przed czynnikami szkodliwymi dla zdrowia i uciążliwościami (§15.1). Wymiany powietrza mają uniemożliwiać przekroczenie wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń substancji szkodliwych dla zdrowia. Jeśli występują szkodliwe dla zdrowia gazy, pyły czy pary, stosuje się rozwiązania techniczne uniemożliwiące przedostanie się tych czynników do innych pomieszczeń pracy czy pomieszczeń higieniczno-sanitarnych (§15.2).
Wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, czyli najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS), najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe (NDSCh) oraz najwyższe dopuszczalne stężenie pułapowe (NDSP), podaje Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 6 czerwca 2014 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Aby zapobiegać skutkom działania takich czynników, należy najpierw oszacować ryzyko związane z narażeniem na oddziaływanie substancji szkodliwych i niebezpiecznych.
W zakładach przemysłowych niezwykle istotne jest także określenie poziomu ryzyka i wydzielenie stref wybuchowości. Stosowane rozwiązania do zabezpieczeń powinny mieć odpowiednie certyfikaty i oznaczenia, zgodne z dyrektywą ATEX 94/9/WE. Wymagania odnośnie tego zagadnienia precyzuje m.in. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 22 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem (DzU z 2005 r. nr 263, poz. 2203), Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej (DzU z 2010 r. nr 138, poz. 931) oraz norma PN-EN 1127-1:2011 „Atmosfery wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem. Część 1: Pojęcia podstawowe i metodyka”. Aby przeprowadzić klasyfikację przestrzeni zagrożonych wybuchem pyłu, wykonuje się m.in. identyfikację własności pyłów występujących w rozpatrywanym obszarze, określa, czy są one palne, minimalną temperaturę zapłonu warstwy i obłoku pyłu, a także rozdrobnienie i zawartość wilgoci.
W tabeli zamieszczono klasyfikację przestrzeni zagrożonych wybuchem, według Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej.
Klasyfikacja pyłów
Uznaje się, że do najbardziej pyłotwórczych procesów technologicznych należą: mielenie, kruszenie, przesiewanie, a także transport i mieszanie ciał sypkich. Najbardziej szkodliwe dla ludzi są jednak inne pyły – wysokodyspersyjne i powstałe w trakcie ostrzenia, szlifowania oraz polerowania. Mogą one powodować różne choroby dróg oddechowych, łącznie z pylicą płuc czy nowotworami. Norma PN-ISO 7708:2001 „Jakość powietrza. Definicje frakcji pyłu stosowane przy pobieraniu próbek do oceny zagrożenia zdrowia” podaje definicje frakcji pyłu, stosowane do oceny zagrożenia zdrowia. Wyróżnia pył całkowity (wszystkie cząsteczki zawarte w określonej objętości powietrza) i pył wdychany (część masy pyłu całkowitego wdychana przez nos i usta).
Pył wdychany dzieli się na pył:
-> przedtchawiczny – wnikający do poziomu krtani;
-> tchawiczny – część masy wdychanego pyłu docierająca poza krtań – frakcja płucna;
-> tchawiczno-oskrzelowy – część masy wdychanego pyłu docierająca poza krtań, lecz niedocierająca do bezrzęskowej części dróg oddechowych;
-> respirabilny – część masy wdychanego pyłu docierająca do bezpośredniej części dróg oddechowych.
Pyły mogą być drobnoziarniste (osiadające pod wpływem swojego ciężaru, ale mogące przez pewien czas pozostawać w zawieszeniu), gruboziarniste (cząstki stałe znajdujące się w atmosferze lub gazach odlotowych) lub w postaci aerozolu (zawiesiny cząstek stałych, ciekłych lub stałych i ciekłych w fazie gazowej o pomijalnej prędkości opadania).
Instalacje odpylające
Aby usuwać cząstki zawieszone w gazach ciał stałych (pyły) lub kropelki cieczy (mgły), stosuje się specjalnie dobrane i zaprojektowane do konkretnej aplikacji w zakładzie odpylacze. Istnieją różne technologie wykorzystywane w takich instalacjach. Jednymi z najpopularniejszych są odpylacze suche, wykorzystujące siłę odśrodkową (cyklony, multicyklony), gdzie pod wpływem zawirowania i siły odśrodkowej cząstki uderzają o ścianki i opadają na dno. Można je stosować jako separatory wstępne, tak by ograniczyć ilość pyłu docierającego do filtra końcowego powietrza zanieczyszczonego suchymi pyłami o wielkości powyżej 5 μm.
Istnieją także połączenia odpylaczy cyklonowych i urządzeń filtrowentylacyjnych z filtrami dokładnymi – tu następuje dwustopniowy proces filtracji: proces odpylania zachodzi w części cyklonowej, a drobne frakcje pyłowe zostają odseparowane na filtrach. Takie urządzenia nadają się również do odpylania pyłów o cząstkach mniejszych niż 5 µm i mają większe zastosowanie.
Innym rodzajem odpylaczy suchych są komory osadcze, w których cząstki pyłu opadają na dno pod wpływem siły grawitacji. Są to jedne z najprostszych rodzajów
odpylaczy. Wykorzystuje się je do wstępnego odpylania gazów. W odpylaczach inercyjnych/żaluzjowych cząstki pyłu uderzają w przeszkodę i swobodnie opadają. Urządzenia te są stosowane do wstępnego odpylania grubych pyłów suchych.
Do odpylania można wykorzystywać także siły elektrostatyczne. W takich elektrofiltrach następuje ładowanie ładunkami elektrycznymi pyłów zawieszonych w gazie.
Naładowane cząstki pod wpływem działania pola elektrycznego osiadają na elektrodzie osadczej. Z kolei odpylacze workowe (filtry włókninowe, ziarniste) przepuszczają strumień zanieczyszczonego gazu przez filtry tkaninowe, ceramiczne lub papierowe. O jakości tego typu rozwiązań decyduje w dużej mierze rodzaj użytej tkaniny filtracyjnej. Jednak dla zapewnienia ich wysokiej skuteczności i właściwego przepływu medium (np. gaz, powietrze itp.) konieczna jest ich częsta wymiana.
Dużym zainteresowaniem cieszą się filtry workowe pulsacyjne, stosowane w wielu gałęziach przemysłu, a zwłaszcza w przemyśle materiałów budowlanych, odlewniczym, ciepłowniczym, szklarskim, drzewnym, spożywczym i chemicznym. Na przykład w zakładach kruszyw na ogół stosowane jest odpylanie z filtrami pulsacyjnymi, a przy dużych stężeniach pyłu dodatkowo urządzenia cyklonowe. Odpylacze filtracyjne skuteczniej niż odpylacze odśrodkowe oczyszczają pyły drobne i bardzo drobne.
Podstawowym elementem systemów odpylania w zakładach przemysłowych są odciągi miejscowe, zamontowane w niewielkiej odległości od źródła zapylenia (np. ramiona odciągowe, ssawy). Jednak ze względu na to, że nie wszystkie źródła pylenia mogą być objęte instalacjami odciągowymi i nie wszystkie procesy mogą być odpylane, biorąc pod uwagę charakter samego procesu technologicznego, czasami stosuje się zwiększoną wentylację w obszarach nieuporządkowanej emisji. Filtrowentylacja typu push-pull wymusza w kontrolowany sposób ruch zanieczyszczonego powietrza dzięki rozplanowaniu instalacji nawiewnej i wywiewnej. Powietrze zanieczyszczone podlega filtracji na zespołach filtracyjnych, a następnie jest ponownie nawiewane do hali produkcyjnej. Takie instalacje są wyposażone w jednostki filtrów przemysłowych, a układ dysz nawiewnych oraz czerpni jest tak ułożony wewnątrz obiektów, aby wytworzyć jednokierunkowy przepływ powietrza w hali oraz wychwytywać za pomocą filtra zawieszone w powietrzu zanieczyszczenia.
Oprócz pyłów dużym problemem w wielu aplikacjach przemysłowych mogą być też mgły olejowe, powstające m.in. podczas obróbki skrawaniem. Stanowią one wyjątkowo szkodliwy czynnik, wywołujący choroby zawodowe u osób pracujących w ich oparach, a także zwiększające ryzyko poślizgu pracowników po osadzeniu się mgły na podłodze czy obrabianej powierzchni. Do wytrącania mgły olejowej z powietrza odciąganego z centrów obróbczych czy innych stanowisk i urządzeń, w których stosuje się olej lub emulsje chłodzące do obróbki detalu, można stosować specjalne odciągi i pochłaniacze.
Instalacje wentylacyjne
Zadaniem wentylacji w zakładach przemysłowych jest wymiana powietrza, poprawa jego jakości oraz usunięcie lub rozcieńczanie zanieczyszczeń powstających w trakcie procesów technologicznych, a także niwelowanie nadmiaru zysków ciepła lub wilgoci. Do tego celu stosuje się głównie wentylację mechaniczną. Powietrze może być dostarczane w sposób mechaniczny, a usuwane w sposób naturalny – wówczas mamy do czynienia z wentylacją nawiewną, dostarczane w sposób naturalny z mechanicznie wspomaganym wywiewem (wentylacja wywiewna) lub zarówno dostarczane, jak i usuwane mechanicznie (wentylacja nawiewno-wywiewna).
Wśród używanych w zakładach rozwiązań stosuje się wentylację ogólną bądź strefową. Druga z wymienionych opcji umożliwia przewietrzanie oraz izolację wybranych obszarów, narażonych na przekroczenia dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń. Sprawdza się zwłaszcza w spawalniach, lakierniach, komorach śrutowania i piaskowania, strefach pakowania i przesypywania, obszarach składowania substancji toksycznych i pylących, akumulatorowniach, maszynowniach, kompresorowniach, lakierniach.
W ramach wentylacji często stosowane są też rozwiązania miejscowe wywiewne w postaci odciągów źródła emisji pyłów, dymów, oparów gazu czy gorącego powietrza. Stosuje się tu odpowiednie zabudowy, ssawki rękawów spawalniczych, stoły robocze do odprowadzania oparów i pyłów powstających np. w procesach spawania, szlifowania oraz innych typach obróbki metali i tworzyw sztucznych czy odciągi bezpośrednie z narzędzi.
Odkurzacze specjalistyczne
Oprócz instalacji wentylacyjnej i odpylającej w wielu zakładach dużą rolę odgrywają odkurzacze przemysłowe. Umożliwiają one skuteczne oczyszczanie stanowisk pracy z pyłów, wiórów i innych drobnych zanieczyszczeń stałych oraz płynnych. Mogą być zamontowane na stałe lub mobilne.
Na rynku dostępne są urządzenia do zastosowań specjalnych, m.in. odkurzacze antywybuchowe, do zbierania materiałów sypkich w strefach zagrożenia wybuchem. Takie modele są antystatyczne i mają certyfikat ATEX 21, 22. Istnieją także specjalne modele do usuwania oleju i emulsji, odkurzacze do maszyn i linii produkcyjnych czy do zbierania odpadów ciężkich (np. śrutu żeliwnego, ciężkich pyłów, żużla czy gruzu). Niektóre linie odkurzaczy umożliwiają przy tym odzyskiwanie materiałów (stałych i ciekłych), tak by mogły być ponownie wykorzystane.
Autorka: Anna Wrona – dziennikarka, współpracuje z prasą branżową od 2011 r. Interesuje się historią zakładów przemysłowych w Polsce oraz architekturą postindustrialną.
