Transport pneumatyczny w recyklingu tworzyw sztucznych to obszar, gdzie materiał jest znacznie bardziej wymagający niż klasyczne trociny czy pył drzewny. Regranulat i przemiał plastiku mają inne właściwości: wyższą gęstość nasypową, większą skłonność do elektryzowania się, nieregularność granulacji i – w zależności od tworzywa – różny stopień ścierności. Instalacja zaprojektowana identycznie jak dla drewna często nie sprawdza się tu w ogóle lub niszczy się błyskawicznie. Znajomość specyfiki materiału to punkt wyjścia każdego projektu.
Jak tworzywa sztuczne różnią się od materiałów drzewnych przy transporcie pneumatycznym?
Przemiał i regranulat tworzyw sztucznych mają gęstość nasypową od 200 do ponad 600 kg/m³, zależnie od rodzaju tworzywa i stopnia zmielenia. PP w formie płatków waży ok. 400 kg/m³, PET granulat – nawet do 850 kg/m³. To od dwóch do pięciu razy więcej niż suche trociny (ok. 150-200 kg/m³). Wyższa gęstość bezpośrednio przekłada się na wymagane ciśnienie w instalacji i moc wentylatora.
Kolejna różnica to kształt cząstek. Granulat ma stosunkowo regularny kształt, co ogranicza zatkania w kolanach i trójnikach. Przemiał bywa nieregularny – taśma, ścinki folii, kawałki profili – i może tworzyć mostki w rurociągu, szczególnie przy wolniejszym strumieniu powietrza. Prędkość transportu musi być dobrana tak, żeby materiał był stale unoszony, bez możliwości osiadania.
Ścierność tworzyw jest selektywna – zależy od tworzywa i jego wypełniaczy. Czyste PE i PP ścierają rurociąg stosunkowo nieznacznie. Natomiast tworzywa z wypełniaczami szklannymi (GF, np. PA GF30, PET GF) mają włókna szklane, które zachowują się jak papier ścierny. Przy transporcie takich materiałów konieczne jest wentylatory z wirnikami ze stali trudnościeralnej lub wzmocnionej blachy HARDOX®, a kolana instalacji wymagają wymiennych wkładek ścieralnych.
Ciągowy vs. fazy gęstej – jaki typ transportu wybrać?
Transport pneumatyczny realizowany jest w dwóch zasadniczo różnych reżimach przepływu, które wymagają całkowicie innych parametrów wentylatorów i całej instalacji.
Transport fazy rzadkiej (rozcieńczonej) to klasyczne rozwiązanie – materiał jest unoszony w strumieniu powietrza przy dużej prędkości (typowo 20-35 m/s w rurociągu) i niskim ciśnieniu (0,01-0,05 bar powyżej atmosferycznego). Wentylator transportowy pracuje tu jako źródło przepływu, a nie ciśnienia. Ten typ sprawdza się przy lekkich płatkach, suchych granulach i odległościach do kilkudziesięciu metrów.
Transport fazy gęstej (gęstej fazy) to przesył materiału przy niskich prędkościach (1-5 m/s) i wysokim ciśnieniu (0,1-0,5 bar lub więcej). Zamiast wentylatora stosuje się tu dmuchawę lub sprężarkę. Materiał przemieszcza się "korkami" lub ciągłym "ślizgającym się" ładunkiem. Ten tryb jest znacznie łagodniejszy dla materiału (mniej uszkodzeń mechanicznych) i dla rurociągu (mniejsze ścieranie) – ale wymaga innej klasy urządzeń i szczelniejszych połączeń.
Dla większości zakładów recyklingu tworzyw sztucznych – gdzie chodzi o transport przemiału z granulatorów do cyklonu i dalej do big-bagów lub silosów na odległości 10-50 m – właściwym wyborem jest transport fazy rzadkiej z wentylatorem wysokociśnieniowym. Wentylatory serii WMT-WC od MOVIMET AIR są projektowane z myślą o podwyższonym ciśnieniu kosztem wydajności i sprawdzają się właśnie w tych zastosowaniach.
Dobór wentylatora transportowego do przemiału tworzyw sztucznych
Dobór wentylatora dla recyklingu tworzyw sztucznych wymaga precyzji, której nie daje samo podanie mocy silnika. Kluczowe parametry to spręż i wydajność przy tym sprężu – bo wentylator pracuje zawsze w punkcie wyznaczonym przez przecięcie jego charakterystyki z charakterystyką instalacji.
Przy obliczeniach punktu pracy uwzględnia się kilka składowych. Opory rurociągu zależą od jego długości, średnicy i liczby łuków – każde kolano 90° to odpowiednik kilku metrów prostej rury. Ciśnienie potrzebne do uniesienia materiału jest znacznie wyższe dla gęstszych tworzyw niż dla trocin tej samej granulacji. Straty w cyklonie lub filtrze na końcu instalacji mogą być zaskakująco duże przy intensywnym zapyleniu powietrza. Do tego dochodzą marginesy bezpieczeństwa na zmienność wilgotności i granulacji materiału – bo rzeczywisty przemiał rzadko ma idealnie jednorodne parametry.
Wentylatory do transportu granulatu i przemiału plastiku cechuje kilka obowiązkowych właściwości:
- Wirnik otwarty i samoczyszczący, bez wewnętrznych krawędzi zbierających materiał
- Materiał na elementy robocze dobrany do ścierności medium – stal standardowa do PE/PP, HARDOX® do tworzyw z włóknem szklanym
- Uszczelnienia łożysk odporne na pył tworzyw i ładunki statyczne
Wentylatory do transportu granulatu i przemiału plastiku powinny mieć wirnik otwarty, samoczyszczący, bez ostrych krawędzi wewnętrznych, które mogą zbierać materiał. Przy tworzywach z wypełniaczami szklannymi lub innymi ściernymi dodatkami – niezbędna jest wersja z elementami wykonanymi z blachy HARDOX®.
Rola cyklonu i filtra w instalacji dla tworzyw sztucznych
Separacja materiału od strumienia powietrza to etap, gdzie instalacje dla tworzyw sztucznych różnią się od typowych instalacji drzewnych. Tworzywa mają inną gęstość i kształt niż trociny, co wpływa na efektywność separacji cyklonowej.
Standardowy cyklon do trocin przy tworzywie sztucznym może przepuszczać drobne płatki lub pył (szczególnie po szlifowaniu elementów z tworzyw) – bo punkt odcięcia cyklonu jest dobierany pod konkretną gęstość i granulację materiału. Cyklon dla tworzyw powinien mieć dobrane parametry geometryczne do gęstości nasypowej transportowanego materiału. Przy cyklonach przemysłowych MOVIMET AIR producent pomoże w doborze właściwego rozmiaru na podstawie deklarowanych parametrów materiału.
Za cyklonem zazwyczaj umieszcza się filtr, który wyłapuje pył drobnoziarnisty przechodzący przez separator. Przy recyklingu tworzyw sztucznych zawierających barwniki lub środki uniepalniające, pył może mieć właściwości toksyczne. Warto sprawdzić, czy filtr jest prawidłowo dobrany do klasy pyłu i czy odprowadzenie filtratu odbywa się w sposób bezpieczny.
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe przy transporcie tworzyw sztucznych
Transport pneumatyczny tworzyw sztucznych generuje ładunki elektrostatyczne w sposób szczególnie intensywny – zwłaszcza przy materiałach takich jak PP, PE czy PS. Tworzywa są naturalnie izolatorami elektrycznymi i nie odprowadzają ładunków przez rurociąg tak jak metaliczne cząstki lub zwilżone trociny.
Pył z tworzyw sztucznych może tworzyć mieszaninę wybuchową w zakresie stężeń podobnym do pyłu drzewnego. Minimalna energia zapłonu (MIE) dla pyłów PE wynosi ok. 10-100 mJ – wyraźnie niższa niż dla standardowych tworzyw palnych.
Jakie wymagania ATEX dotyczą instalacji z pyłem tworzyw sztucznych?
Dla instalacji transportujących pył tworzyw sztucznych niezbędne jest uziemienie wszystkich elementów rurociągu – przewodowość antystatyczna rur lub zewnętrzne taśmy uziemiające podłączone do wspólnej szyny. Przy regularnym pojawianiu się pyłu w powietrzu, co powoduje zakwalifikowanie pomieszczenia jako strefy zagrożonej (strefa 20, 21 lub 22 wg dyrektywy ATEX), konieczne są wentylatory w wykonaniu Ex. Śluzy celkowe i cyklony również powinny być zgodne z ATEX.
Wentylatory transportowe MOVIMET AIR dostępne są w wariantach ATEX. Decyzja o wyborze wersji ATEX powinna wynikać z oceny ryzyka wybuchu przeprowadzonej dla konkretnego zakładu przez uprawnionego specjalistę – nie można jej zastąpić ogólnymi wytycznymi.