2019 indiana conference on energy management · applications for combustible dust– wet collection...

5/30/2019

1

2019 Indiana Conference on 

Energy Management

40 Plus Years Designing,

Applying, Installing Industrial Air Cleaning Systems

DANIEL BOHRER

1

2

5/30/2019

2

3M‐ UK, Panama

American Airlines‐ Tulsa, OK, Pittsburgh, PA

Electric Boat‐ Quonset Point, RI 

Faurecia‐ Queretaro, Mexico

Fort McMurray‐ Alberta, Canada

Greenheck Fan‐ Kings Mountain, NC

John Deere‐Monterrey, Mexico, Binhai Xinqu, Tianjin Shi, China, Preferred Vendor

Kerry Seasoning‐Anaheim, CA

Komatsu – Peru, Chile, Nevada, Wyoming, Arizona

Komatsu/LaTournaeu‐ Longview, TX

PCC‐ Portland, OR, Tacoma, WA

Scan Pac‐ Houston, TX 

USA Navy‐Portsmouth, ME

Hastings US & Global Clients

3

4

5/30/2019

3

MINNEAPOLIS, MN

FARMINGTON, MILAKE BLUFF, IL

NEW BERLIN, WI

CINCINNATI, OH

ST. LOUIS, MO

Hastings – USA – Global

5

6

5/30/2019

4

Google Maps – Tour the TEC

Engineered Solutions | Dust Collectors | Automation & Energy Controls | Downdraft Tables | Air Filtration ProductsRemote Monitoring Access | Vehicle Exhaust Systems | Ventilation Equipment | Installation & Service

Technology Experience Center

• 50+ years experience in industrial air cleaning• Proven history of results• Responsible stewardship of your resources• Always available - Proactive and responsive service organization• Flexible solutions from selected manufacturers• Commitment to educating you & your staff on proper air cleaning

techniques• Average employee tenure of 11 years = you receive unequaled

experience

Why Partner with Hastings?

7

8

5/30/2019

5

Providing innovative solutions that create healthier lives for workers and 

energy savings for employers.

Core Focus

Core Values

• Strong Work Ethic• Innovative and Growth Driven• Positive Mental Attitude, Have Fun• Committed to Excellence, Perfection• Sense of Urgency, Responsive• Honesty, Integrity, Ethical• Service the Customer Above All Else

9

10

5/30/2019

6

• To reduce worker exposures to air contaminants to below allowable limits

• To minimize buildup of air contamination in the in‐plant environment, improve housekeeping and erase the perception of poor environmental control

• To improve worker comfort while performing “hot work” such as welding, gouging, etc.

Primary Objectives

• Particulates• Lung diseases such as cancer• Lung irritants• Toxic

• Gases• Pulmonary effects

• Non‐pulmonary effects

Health Hazards

11

12

5/30/2019

7

Everything is Connected

Health

Equipment

Labor

Facility

Air Quality

Air Quality

SAFETY

13

14

5/30/2019

8

• Energy Management Systems• Industrial Air Cleaners• Bag Houses• Dust Collectors• Mist collectors• Wet Collectors/Scrubbers• Source Capture Extraction Arms• Booths and Downdraft Tables

(Fire Dept VEX systems)

• Curtain Walls and Barriers• Hard Duct and Flexible Duct• Filters/Service/Parts• Blowers, Fans, Ventilators• Commercial Air cleaners• Odor Control Systems

What We Do

• Environmental control within the plant

• Energy conservation

• Design of filtration systems

• Being Green 

• ‐ General Combustible Dust (NFPA)

Application Focus: (Industrial processes)

A: Wood working 

B: Grinding/Polishing/Sanding

C: Welding

D: Sand/Shot Blast

E: Mist collection

Our Discussion Today

15

16

5/30/2019

9

Engineering Principles

17

18

5/30/2019

10

Air can be blown 30 times farther with pushing vs. pullingThe Hastings solution directs the fugitive air toward a specific location (collector)

Push / Pull

19

20

5/30/2019

11

Before

Before

21

22

5/30/2019

12

After

Source Capture

23

24

5/30/2019

13

Flanged Velocity Contours

100% Velocity – 9% of Diameter

60% Velocity – 20% of Diameter

30% Velocity – 46% of Diameter

15% Velocity – 76% of Diameter

7.5% Velocity – 113% of Diameter

Source Capture at 1,400 CFM for Weld Lab

25

26

5/30/2019

14

Controlling Your Power Usage

27

28

5/30/2019

15

IVEC Energy Control Systems

• Fully Automatic

• Fume/Dust Extraction “On Demand”

• Pay Only For Effective Work Time

•Reduce Size Of The System, Fan & Filter

• Improve the Environment

•Reduced Noise Levels•More Effective Extraction

1. A sensor reacts when A start up occurs (arc, machine, engine)

2. A damper opens / a fan starts

3. A sensor indicates the need for more or less “pressure” (based on a predetermined benchmark from a consultant experienced in multiple particulates )

4. The fan rpm goes up or down accordingly – along with HP needs 

IVEC – How Does it Work?

29

30

5/30/2019

16

Static System

Dynamic System

31

32

5/30/2019

17

Legacy Steward Design

Steward

33

34

5/30/2019

18

Sensors – IVEC Assist

35

36

5/30/2019

19

37

38

5/30/2019

20

IRONWORKERS 011

39

40

5/30/2019

21

IVEC™ Systems Node

41

42

5/30/2019

22

• Reduce CFM BY 10% = 27% SAVINGS

• Reduce CFM BY 25%= 68% SAVINGS

• Reduce CFM BY 50%= 87.5% SAVINGS

Affinity Fan Law

Project: Client had run out of capacity on their 50  HP collector –RetrofitStandard Alternative: Replace the dust collector at a cost of $80K & 2 weeks downtimeRecommended Solution: iVEC™ Systems 16 gate IPS/Advanced SystemResults:  ● $1000 monthly savings on electricity● More capacity than Boehm can use (Allows for added

machinery ventilation in the future.)● Noise reduction is significant

From the customer:  The utility company contacted me and asked “Did you go out of business?” because my electric consumption dropped so significantly.  iVEC™ saved me $80,000 because I didn’t 

have to purchase a new, larger dust collector that the other guys recommended.”

43

44

5/30/2019

23

Steward – Fender Guitar

45

46

5/30/2019

24

Tom’s Towers

47

48

5/30/2019

25

Duct Design

• Ductwork should be as short and straight as possible• Ductwork must be made of conductive material and have a smooth interior• Duct velocities 3500 – 4500 FPM• There cannot be any unused capped outlets, pockets, or dead‐end spaces• Additional branch ducts cannot be added unless a redesign of the system is performed

• Duct system along with machinery, hoods, and collectors must be bonded and grounded

49

50

5/30/2019

26

Ductwork

• Ducts short and straight to maximize free airflow

• No dead‐ends or unused caps in ducts that could trap accumulations of dust

• Ducts grounded and bonded to dissipate static electricity

Particles are suspended

Air velocity at least 4500 ft./min

Build‐up of dust particles

Air velocity less than 3500 ft./min

Entrainment! is what you need!

Bad!

51

52

5/30/2019

27

Hooding & Ductwork

• All operations producing dust should have some type of hooding to collect dust – Refer to Industrial Ventilation Manual

• Backdraft Hood

• Extractor Arm

• Duct directly to operation – mixers/blenders 

• Bonded to equipment to hooding.  Limit static.

• Ductwork to be conductive/bonded – NO PVC.  Flex ductwork should be bonded/conductive

• Velocity is ductwork should be 4000 FPM to minimize particulate fallout

• Systems should be reviewed when new drops are added to system

Air Material Separator

• Bag House, Cartridge Collector, Cyclone, Open Collector

• Must have correctly sized explosion vent (NFPA 68) or suppression NFPA 69

• Filters to be grounded to dissipate static electricity

• Hopper discharge to drum or rotary airlock

• Is collector located inside?  If so, if venting correct to outside or using flameless vent?

• Is collector designed to withstand deflagration?

53

54

5/30/2019

28

Industrial Applications

Before

55

56

5/30/2019

29

After

Mercury Marine

57

58

5/30/2019

30

Mercury Marine

59

60

5/30/2019

31

Booth‐Regain–Push/Pull

Air outside the booth is drawn into the air stream system and cycled through the filtering system as shown on Fig 1.

Fig. 1.

Ambient Air

61

62

5/30/2019

32

Dust Collectors

63

64

5/30/2019

33

65

66

5/30/2019

34

Industrial Explosion Protection Overview

67

68

5/30/2019

35

Industries at Risk• Chemical

• Petrochemical

• Grain

• Food

• Pharmaceutical

• Aerosol

• Steel

• Cement

• Wood

Food 24%

Wood 15%

Chemical 12%Metal 8%

source OSHA NEP, 2008

Who’s at Risk?Industries having high incidence of combustible dust issues

69

70

5/30/2019

36

OSHA Poster

Dusts specifically highlighted:

• Aluminum

• Magnesium

• Sugar

• Phenolic Dust

NFPA Definitions

• Combustion – the chemical process of oxidation that occurs at a rate that is fast enough to produce heat and usually light, in the form of either a glow or flames

• Deflagration – propagation of a combustion zone at a velocity that is less than the speed of sound in the unreacted medium

• Explosion – the bursting or rupture of an enclosure or container due to the development of internal pressures from a deflagration

71

72

5/30/2019

37

NFPA “Industry” Codes Requiring Explosion Protection

• NFPA 652  (2016) Fundamentals of Combustible Dusts

• NFPA 654  (2013) Manufacturing, Processing and Handling of Combustible Particulate Solids

• NFPA 61  (2013)  Agricultural and Food Products Facilities

• NFPA 664  (2012) Wood Processing and Woodworking Facilities

• NFPA 484  (2015)  Combustible Metals

• NFPA 30B  (2011) Manufacture and Storage of Aerosol Products

• NFPA 33  (2011)  Spray Application Using Flammable or Combustible Materials

• NFPA 91  (2010)  Exhaust Systems for Air Conveying of Vapors, Gases, Mists

Dust Explosion Pentagon

1. A fuel is needed to burn (combustible dust)

2. Oxygen is needed to sustain the fire (air)

3. Heat from an ignition source is needed (spark)

4. A high concentration of dust is dispersed into the air (deflagration)

5. The dust must be confined within an enclosure or structure (explosion) FUEL

73

74

5/30/2019

38

Aluminum Dust Explosion

Filtration Methods

Media• Cartridge• Bag ‐ Glass Or Synthetic• Pre‐Filter

ESP

75

76

5/30/2019

39

Cartridge Filters

77

78

5/30/2019

40

Housekeeping Program

• Required – Fugitive Dust Control and Housekeeping

• Comprehensive cleaning

• Visual baseline – establish threshold value

• Cleaning frequency

• Cleaning techniques and equipment

• Vacuum procedures and prohibitions

• Compressed air blow‐downs

• Fugitive dust control

• Inspections 

Industrial Strength VacuumsFiltration

• Multiple stages/types of filtration

• HEPA/ULPA efficiency

• Automatic filter cleaning options

• Large surface area (Low ATC)

Accessories

• Overhead Cleaning

• Confined, hard‐to‐reach spaces

• High‐temperature hose and tool options

• Conductive tools

Features/Benefits

• Cleanable/shakable filters

• Rugged, durable construction

• Collection/containment options

• Stainless steel, wet/dry models

• Ergonomic design for easy transport and disposal

79

80

5/30/2019

41

Maintenance & Housekeeping

• Develop and maintain a housekeeping program (this is something OSHA inspectors are checking for).

• Replace mops, brooms and blow guns with more effective cleaning tools/practices. These products push dust around without removing it and can create dangerous dust clouds.

• Limit/reduce the amount of overhead horizontal surfaces (racks, piping, ductwork, drop ceilings). These areas are hard to clean and trap dust.

• Make sure equipment is grounded to avoid electrical and static sparking.

Common HazLoc Applications

• Industry:  Paper

• Location:  Ceiling rafters and HVAC piping system.

• Application:  Vacuuming dust from overhead piping. Class II, Group G area.

81

82

5/30/2019

42

Combustible Dust – Wet Collectors

• Can recirculate if tests conducted determine that the efficiency is great enough

• Dry filters in the collector or down stream are prohibited

• Level (high and low) must interlock with blower

• Sump must be vented at all times (for magnesium, must have a independent blower vent when primary blower is shut down)

• Sludge should be removed daily

• 99% efficient on 10 micron and 95% efficient at 5 micron

• Adds humidity back into room if recirculated 

• Cannot mix grinding & buffing/polishing operations

Applications for Combustible Dust–Wet Collection

• Rubber • Smoldering rubber dust from grinding caused many fires in dry collectors before going to a Filter‐1 wet collector

• Leather• Estwing Manufacturing, where leather handle is sanded and sparks can be generated from steel

• Food Industry • Wet collector to collect dust from batching, blending, weighing, dumping

83

84

5/30/2019

43

Wet Downdraft

• Single or Double work area

• Regain for “push/pull” to get up to 400 FPM 

85

86

5/30/2019

44

Wet Ducted Collector

Wet Ducted Collector

87

88

5/30/2019

45

Hastings Air Energy Control, Inc.hastingsairenergy.com

1.800.236.845Wisconsin‐Illinois‐Michigan‐Minnesota‐Ohio‐Iowa‐North & South Dakota

TECHNOLOGY CENTER..

89