Termisk skæring af metaller

Støv- og røgudsugning fra laser- og plasmaskæringsapplikationer

Publiceret 21. juli 2023

Laserskæring, plasmaskæring og oxygen-skæring er forskellige bearbejdningsprocesser, der anvendes i metalproducerende og metalbearbejdningsindustrier, hvor der bruges energi i forskellige former til at skære stort set enhver form fra jern og ikke-jernholdige materialer ud af plader eller store blokke. Under processerne opvarmes materialerne, der smelter og forårsager skadelige emissioner. Hvis det ikke kontrolleres korrekt, udgør luftbåret støv og dampe sundhedsrisici for operatører og forårsager skade på maskineri.

Processer & håndterede materialer

  • Laserskæring: Bruger kraftig laserstråle til termisk skæring af forskellige metaller i forskellige tykkelser og former, såsom plader eller rør, så de kan skæres præcist og efterlader en kant med en overfladefinish af høj kvalitet. I de senere år er laserskæringsteknologien avanceret til at muliggøre skæring af tykkere metaller såsom konstruktionsstål og ikke kun blødt stål og rustfrit stål, men også ikke-jernholdige metaller, herunder kobber, messing, aluminium samt organiske materialer. 
  • Plasmaskæring: Anvender elektrisk genereret plasma og bruges primært til skæring af tykkere metaller i forskellige former, herunder blødt eller rustfrit stål, aluminium og kobber. 
  • Oxygenskæring: Oxygenskæring anvender gasser som acetylen eller propan som energikilde og bruges typisk til at skære meget tykke jernholdige metaller.

Sundshedsrisici for operatører

Støv og dampe fra termiske skæreprocesser er forbundet med en lang række sundhedsrisici. Farens art og alvor vil variere alt efter type af materiale og skæremetode.

For at forstå hvorfor høj filtreringseffektivitet er så kritisk, er det nødvendigt at gennemgå nogle af de sundhedsrisici, der er forbundet med termiske skæreemissioner.

Uanset om du arbejder med blødt stål, rustfrit stål, aluminium, galvaniseret eller et andet materiale, er den kemiske sammensætning et godt udgangspunkt for at identificere sundhedsrisici.

De fleste sundheds- og sikkerhedsmyndigheder har fastsat tilladelige eksponeringsgrænser (PEL'er) baseret på et 8-timers tidsvægtet gennemsnit (TWA) for hundredvis typer af støv.

  • Hexavalent krom eller hex krom er et kræftfremkaldende stof, der opstår ved skæring af rustfrit stål og andre metaller, der indeholder krom. Overeksponering af Hex krom kan resultere i kortvarige symptomer i de øvre luftveje, øjen- eller hudirritationer. På lang sigt er den største sundhedsfare forbundet med eksponering for hex krom lungekræft. En almindelig PEL for hex krom er ekstrem stringent med 5,0 μg/m³. Ved skæring af rustfrit stål kræves HEPA-filtrering for at holde sig under denne grænse.

  • Zinkoxid er et forurenende stof, der dannes ved varmt arbejde på galvaniseret stål. Eksponering kan resultere i en tilstand kendt som "metalrøgsfeber", en kortvarig sygdom, hvor alvorlige influenzalignende symptomer opstår efter en pause fra arbejdet, såsom efter en weekend eller under en ferie. På grund af den forsinkede reaktion forveksles den ofte med almindelig influenza, og mange tilfælde bliver diagnosticeret.
  • Mangan, som er til stede i nogle stållegeringer, kan få arbejdere til at føle sig udmattede, apatiske, svage eller give hovedpine. Kronisk overeksponering for dampe indeholdende mangan fører til en tilstand kendt som "manganisme", som er karakteriseret ved neurologiske og neuroadfærdsmæssige sundhedsproblemer. Manganudledning er nu specifikt reguleret i de fleste lande af de nationale sundheds- og sikkerhedsmyndigheder.

  • NOx dannes ved alle højtemperaturprocesser gennem oxidation af kvælstof i luften. Der er stærke beviser for, at NOx-eksponering i luftvejene kan udløse og forværre eksisterende astmasymptomer og kan endda over længere perioder føre til udvikling af astma.

Brand- & eksplosionsfare

  • Forebyggelse af brand er en stor udfordring i forbindelse med lasere på grund af råmaterialets natur og brugen af potentielt brandfarlig olie til korrosionsbeskyttelse af dette materiale. Også uoxiderede metaller og deres dampe kan være brændbare og potentielt eksplosive. Forebyggende foranstaltninger for et støv- og røgfiltreringsanlæg bør som minimum omfatte branddetektion med en funktion, der slukker for ventilatoren, et sprinkleranlæg til at slukke en brand, en gnistfanger på kanalen til anlægget og flammehæmmende filtermedier.

  • Eksplosivt støv: Mange typer metaller, der skæres, kan i nogle situationer føre til fare for brændbart støv. Den eneste måde til at vide sig sikker på er at teste støvet for eksplosionsevne og dokumentere en støvfareanalyse. Hvis dit støv viser sig at udgøre eksplosionsfare, er der meget specifikke og begrænsende krav til dit støv- og røgfiltreringssystem. Type af støvfiltreringsanlæg, eksplosionsbeskyttelse og kanalisolering, der kræves for hver applikation, vil variere afhængigt af støvparametre og installationsforhold.

Støv- & røgudsugningsløsninger til termiske skæreprocesser

Energigenvinding & omkostningsbesparelser

Støvfiltreringsanlæg bruger energi imens de er i gang. Den største del af den elektriske forbrug går til ventilatormotoren, der flytter luften gennem systemet. Der bruges også meget energi til at opvarme eller afkøle den friske luft, der erstatter den udsugede procesluft.

Den gode nyhed er, at der er måder at reducere disse omkostninger ved at bruge mindre elektricitet, anvende mindre trykluft og bruge færre filterpatroner.

Ventilatormotor

Ventilatormotoren er den komponent i støvfiltreringssystemet, der forbruger mest elektricitet. Dette forbrug er direkte proportionalt med mængden af luft, som motoren flytter igennem systemet. Støvfilteranlæg er variable systemer. Deres modstand i luftstrøm (tryktab) ændrer sig over tid, afhængigt af det støv, der filtreres af filterpatronerne. Så ventilatoreffektivitet er en vigtig faktor, og ved at vælge en højeffektiv ventilator og bruge en frekvensomformer kan energiforbruget reduceres.

Trykluft

Det er ekstremt dyrt at producere trykluft, så pulsrensning har altid været en af de højeste driftsomkostninger forbundet med støvfiltrering. Nutidens mest avancerede støvfiltreringsanlæg kan reducere trykluftforbruget med så meget som 50% i forhold til mindre avancerede systemdesigns. De anvender mindre trykluft, fordi de kan nøjes med at pulsere langt sjældnere. Når systemet er korrekt designet, vil rensesystemet fjerne det ophobede materiale fra filterpatronerne, reducere tryktabet over dem, reducere ventilatorens energiforbrug og dermed reducere de tilknyttede energiomkostninger.

Opvarmning eller afkøling af den filtrerede luft

Energi til at opvarme eller afkøle den filtrerede luft kan være en væsentlig del af det samlede energiforbrug, som ofte overses. For at reducere dette er der to måder, recirkulation eller varmegenvinding. Begge disse kræver, at luften er meget ren. For recirkulation er det afgørende at fjerne skadelige stoffer fra at blive recirkuleret til arbejdsområdet. Dette opnås ved at have et filtertrin med HEPA-filtre.

Relaterede artikler