Elektrostatički filtri — uređaj, princip rada, područja primjene

Sposobnost udisanja svježeg zraka naša je fiziološka potreba, jamstvo zdravlja i dugovječnosti. Međutim, moćna moderna industrijska poduzeća zagađuju okoliš i atmosferu industrijskim emisijama opasnim za ljude.

Osiguravanje čistoće zraka tijekom tehnoloških procesa u poduzećima i uklanjanje štetnih nečistoća iz njega u svakodnevnom životu - to su zadaće koje obavljaju elektrostatički filtri.

Prvi takav dizajn registriran je u američkom patentu br. 895729 1907. godine. Njegov autor, Frederick Cottrell, bavio se istraživanjem metoda za odvajanje suspendiranih čestica iz plinovitih medija.

Za to je koristio djelovanje osnovnih zakona elektrostatskog polja, propuštajući plinovite smjese s finim krutim nečistoćama kroz elektrode s pozitivnim i negativnim potencijalom. Suprotno nabijeni ioni s česticama prašine privlače se na elektrode, talože se na njima, a istoimeni ioni se odbijaju.

Ovaj razvoj poslužio je kao prototip za stvaranje modernih elektrostatičkih filtara.

Potencijali suprotnih predznaka iz izvora istosmjerne struje nanose se na lamelaste elektrode (koje se obično nazivaju "precipitacija") sastavljene u odvojene dijelove i između njih postavljene metalne žarne rešetke.

Veličina napona između mreže i ploča u kućanskim aparatima je nekoliko kilovolti. Za filtere koji rade u industrijskim objektima, može se povećati za red veličine.

Kroz ove elektrode ventilatori kroz posebne kanale propuštaju protok zraka ili plinova koji sadrže mehaničke nečistoće i bakterije.

Pod utjecajem visokog napona stvara se jako električno polje i površinsko koronsko pražnjenje teče iz niti (koronskih elektroda). To dovodi do ionizacije zraka u blizini elektroda uz oslobađanje aniona (+) i kationa (-), stvara se ionska struja.

Ioni s negativnim nabojem pod djelovanjem elektrostatskog polja kreću se prema sabirnim elektrodama, istovremeno puneći brojače nečistoća. Na te naboje djeluju elektrostatičke sile koje stvaraju nakupljanje prašine na sabirnim elektrodama. Na taj način se pročišćava zrak koji prolazi kroz filtar.

Kada filtar radi, sloj prašine na njegovim elektrodama se stalno povećava. Povremeno ga treba ukloniti. Za strukture kućanstva ova se operacija izvodi ručno. U snažnim proizvodnim postrojenjima, elektrode za taloženje i korona mehanički se tresu kako bi se zagađivači usmjerili u poseban spremnik, odakle se uklanjaju za odlaganje.

Značajke dizajna industrijskog elektrofiltera

Detalji njegovog tijela mogu biti izrađeni od betonskih blokova ili metalnih konstrukcija.

Na ulazu onečišćenog zraka i na izlazu pročišćenog zraka ugrađeni su plinorazvodni zasloni koji optimalno usmjeravaju zračne mase između elektroda.

Skupljanje prašine odvija se u silosima koji su obično ravnog dna i opremljeni strugačem. Skupljači prašine proizvode se u obliku:

• pladnjevi;

• obrnuta piramida;

• krnji stožac.

Mehanizmi za potresanje elektroda rade na principu padajućeg čekića. Mogu se nalaziti ispod ili iznad ploča. Rad ovih uređaja značajno ubrzava čišćenje elektroda. Najbolji rezultati postižu se dizajnom u kojem svaki čekić djeluje na drugu elektrodu.

Za stvaranje visokonaponskog koronskog pražnjenja koriste se standardni transformatori s ispravljačima koji rade iz mreže industrijske frekvencije ili posebni visokofrekventni uređaji od nekoliko desetaka kiloherca. U njihov rad uključeni su mikroprocesorski upravljački sustavi.

Među različitim vrstama elektroda za pražnjenje, spirale od nehrđajućeg čelika najbolje funkcioniraju za optimalnu napetost niti. Manje su zagađeni od svih ostalih modela.

Konstrukcije sabirnih elektroda u obliku ploča s posebnim profilom spojene su u sekcije stvorene za ravnomjernu raspodjelu površinskih naboja.

Industrijski filteri za hvatanje visoko toksičnih aerosola

Primjer jedne od shema rada takvih uređaja prikazan je na fotografiji.

Ove strukture koriste dvostupanjsku zonu za pročišćavanje zraka onečišćenu čvrstim nečistoćama ili parama aerosola.Najkrupnije čestice talože se na predfilteru.

Tok se zatim usmjerava na ionizator s koronskom žicom i uzemljenim pločama. Oko 12 kilovolti se dovodi iz visokonaponske jedinice na elektrode.

Kao rezultat toga dolazi do koronskog pražnjenja i čestice nečistoća postaju nabijene. Upuhana smjesa zraka prolazi kroz taložnik, u kojem se štetne tvari koncentriraju na uzemljenim pločama.

Postfilter koji se nalazi iza taložnika hvata preostale netaložene čestice. Kemijski uložak dodatno čisti zrak od zaostalih nečistoća ugljičnog dioksida i drugih plinova.

Aerosoli naneseni na ploče jednostavno teku niz osovinu pod utjecajem gravitacije.

Primjena industrijskih elektrofiltera

Pročišćavanje onečišćenog zraka koristi se u:

• elektrane na ugljen;

• mjesta za proizvodnju loživog ulja;

• postrojenja za spaljivanje otpada;

• industrijski kotlovi za kemijsku oporabu;

• industrijske vapnenačke peći;

• tehnološki kotlovi za izgaranje biomase;

• poduzeća crne metalurgije;

• proizvodnja obojenih metala;

• mjesta cementne industrije;

• poljoprivredna poduzeća i druge industrije.

Mogućnosti čišćenja onečišćenog okoliša

Dijagrami rada snažnih industrijskih elektrostatskih filtara s različitim štetnim tvarima prikazani su na dijagramu.

Karakteristike filterskih struktura u kućanskim uređajima

Pročišćavanje zraka u stambenim prostorijama provodi se:

• klima uređaji;

• ionizatori.

Princip rada klima uređaja prikazan je na fotografiji.

Kontaminirani zrak ventilatori tjeraju kroz elektrode na koje se dovodi napon od oko 5 kilovolti. Mikrobi, grinje, virusi, bakterije u struji zraka umiru, a čestice nečistoće, nabijene, lete do elektroda za sakupljanje prašine i talože se na njima.

Pritom dolazi do ionizacije zraka i oslobađanja ozona. Budući da spada u kategoriju najjačih prirodnih oksidansa, svi živi organizmi u klima uređaju su uništeni.

Prekoračenje normativne koncentracije ozona u zraku nedopustivo je prema sanitarnim i higijenskim standardima. Ovaj pokazatelj pomno prate nadzorna tijela proizvođača klima uređaja.

Karakteristike kućanskog ionizatora

Prototip modernih ionizatora je razvoj sovjetskog znanstvenika Aleksandra Leonidoviča Čiževskog, koji je stvorio kako bi obnovio zdravlje ljudi iscrpljenih u zatvoru od najtežeg teškog rada i loših uvjeta pritvora.

Zbog primjene visokog napona na elektrode izvora koji visi sa stropa umjesto rasvjetnog lustera, u zraku dolazi do ionizacije uz oslobađanje zdravih kationa. Nazvani su "zračni ioni" ili "zračni vitamini".

Kationi daju vitalnu energiju oslabljenom tijelu, a oslobođeni ozon ubija mikrobe i bakterije koje uzrokuju bolesti.

Moderni ionizatori su lišeni mnogih nedostataka koji su bili u prvim dizajnima. Konkretno, sada je strogo ograničena koncentracija ozona, poduzimaju se mjere za smanjenje učinka visokonaponskog elektromagnetskog polja, koriste se bipolarni ionizacijski uređaji.

Međutim, vrijedi napomenuti da mnogi ljudi još uvijek brkaju svrhu ionizatora i ozonatora (proizvodnja ozona u maksimalnoj količini), koristeći potonje u druge svrhe koje uvelike štete njihovom zdravlju.

Prema principu svog rada, ionizatori ne obavljaju sve funkcije klima uređaja i ne pročišćavaju zrak od prašine.