Elektrostatični filtri — naprava, princip delovanja, področja uporabe

Sposobnost dihanja svežega zraka je naša fiziološka potreba, zagotovilo zdravja in dolgoživosti. Močna sodobna industrijska podjetja pa onesnažujejo okolje in ozračje s človeku nevarnimi industrijskimi izpusti.

Zagotavljanje čistosti zraka med tehnološkimi procesi v podjetjih in odstranjevanje škodljivih nečistoč iz njega v vsakdanjem življenju - to so naloge, ki jih opravljajo elektrostatični filtri.

Prva taka zasnova je bila registrirana v ameriškem patentu št. 895729 leta 1907. Njen avtor Frederick Cottrell se je ukvarjal z raziskovanjem metod za ločevanje suspendiranih delcev iz plinastih medijev.

Za to je uporabil delovanje osnovnih zakonov elektrostatičnega polja, pri čemer je plinaste mešanice s finimi trdnimi primesmi spustil skozi elektrode s pozitivnim in negativnim potencialom. Nasprotno nabiti ioni s prašnimi delci se privlačijo na elektrode, se usedajo nanje, istoimenski ioni pa se odbijajo.

Ta razvoj je služil kot prototip za ustvarjanje sodobnih elektrostatičnih filtrov.

Potenciali nasprotnih predznakov iz vira enosmernega toka se nanesejo na lamelne pločevinaste elektrode (običajno imenovane z izrazom "obarjanje"), sestavljene v ločenih odsekih in med njimi nameščene kovinske filamentne mreže.

Velikost napetosti med omrežjem in ploščami v gospodinjskih aparatih je več kilovoltov. Za filtre, ki delujejo v industrijskih objektih, se lahko poveča za red velikosti.

Skozi te elektrode ventilatorji prehajajo skozi posebne kanale tok zraka ali plinov, ki vsebujejo mehanske nečistoče in bakterije.

Pod vplivom visoke napetosti nastane močno električno polje in površinska koronska razelektritev teče iz filamentov (koronskih elektrod). To vodi do ionizacije zraka v bližini elektrod s sproščanjem anionov (+) in kationov (-), nastane ionski tok.

Ioni z negativnim nabojem se pod delovanjem elektrostatičnega polja premaknejo na zbiralne elektrode, hkrati pa napolnijo števce nečistoč. Na te naboje delujejo elektrostatične sile, ki ustvarjajo nabiranje prahu na zbiralnih elektrodah. Na ta način se zrak, ki gre skozi filter, prečisti.

Ko filter deluje, se plast prahu na njegovih elektrodah nenehno povečuje. Občasno ga je treba odstraniti. Za gospodinjske strukture se ta operacija izvaja ročno. V zmogljivih proizvodnih obratih se usedalne elektrode in korona mehansko stresajo, da se onesnaževala usmerijo v poseben lijak, od koder se odvzamejo za odlaganje.

Značilnosti zasnove industrijskih elektrostatičnih filtrov

Podrobnosti njegovega telesa so lahko izdelane iz betonskih blokov ali kovinskih konstrukcij.

Na vstopu onesnaženega zraka in na izstopu prečiščenega zraka so vgrajeni plinsko distribucijski zasloni, ki optimalno usmerjajo zračne mase med elektrodama.

Zbiranje prahu poteka v silosih, ki so običajno z ravnim dnom in opremljeni s strgalnim transporterjem. Zbiralniki prahu so izdelani v obliki:

• pladnji;

• obrnjena piramida;

• prisekan stožec.

Mehanizmi za tresenje elektrod delujejo na principu padajočega kladiva. Lahko se nahajajo pod ali nad ploščami. Delovanje teh naprav znatno pospeši čiščenje elektrod. Najboljši rezultati so doseženi z zasnovami, kjer vsako kladivo deluje na drugo elektrodo.

Za ustvarjanje visokonapetostne koronske razelektritve se uporabljajo standardni transformatorji z usmerniki, ki delujejo iz industrijskega frekvenčnega omrežja, ali posebne visokofrekvenčne naprave nekaj deset kilohercev. V njihovo delo so vključeni mikroprocesorski krmilni sistemi.

Med različnimi vrstami razelektritvenih elektrod spirale iz nerjavečega jekla najbolje delujejo za optimalno napetost žarilne nitke. So manj onesnaženi kot vsi drugi modeli.

Konstrukcije zbiralnih elektrod v obliki plošč s posebnim profilom so združene v odsekih, ustvarjenih za enakomerno porazdelitev površinskih nabojev.

Industrijski filtri za lovljenje zelo strupenih aerosolov

Primer ene od shem delovanja takšnih naprav je prikazan na fotografiji.

Te strukture uporabljajo dvostopenjsko cono čiščenja zraka, onesnaženega s trdnimi nečistočami ali aerosolnimi hlapi.Največji delci se nalagajo na predfiltru.

Tok se nato usmeri v ionizator s koronsko žico in ozemljitvenimi ploščami. Približno 12 kilovoltov se napaja iz visokonapetostne enote na elektrode.

Posledično pride do koronske razelektritve in delci nečistoč se naelektrijo. Vpihana zračna zmes prehaja skozi filtrirni filter, v katerem se na ozemljenih ploščah koncentrirajo škodljive snovi.

Postfilter, ki se nahaja za filtrom, zajame preostale neusedle delce. Kemični vložek dodatno čisti zrak od preostalih nečistoč ogljikovega dioksida in drugih plinov.

Aerosoli, naneseni na plošče, pod vplivom gravitacije preprosto tečejo po jašku.

Uporaba industrijskih elektrostatičnih filtrov

Čiščenje onesnaženega zraka se uporablja pri:

• elektrarne na premog;

• mesta za proizvodnjo kurilnega olja;

• sežigalnice odpadkov;

• industrijski kotli za kemično predelavo;

• industrijske peči za apnenec;

• tehnološki kotli za kurjenje biomase;

• podjetja črne metalurgije;

• proizvodnja barvnih kovin;

• mesta cementne industrije;

• kmetijska podjetja in druge industrije.

Možnosti čiščenja onesnaženega okolja

Diagrami delovanja močnih industrijskih elektrostatičnih filtrov z različnimi škodljivimi snovmi so prikazani na diagramu.

Značilnosti filtrirnih struktur v gospodinjskih napravah

Čiščenje zraka v stanovanjskih prostorih se izvaja:

• klimatske naprave;

• ionizatorji.

Načelo delovanja klimatske naprave je prikazano na fotografiji.

Onesnažen zrak poganjajo ventilatorji skozi elektrode z napetostjo približno 5 kilovoltov. Mikrobi, pršice, virusi, bakterije v zračnem toku odmrejo, delci nečistoč pa, naelektreni, odletijo do elektrod za zbiranje prahu in se usedejo nanje.

Hkrati se zrak ionizira in sprošča ozon. Ker spada v kategorijo najmočnejših naravnih oksidantov, so vsi živi organizmi v klimatski napravi uničeni.

Preseganje normativne koncentracije ozona v zraku je po sanitarnih in higienskih standardih nedopustno. Ta kazalnik pozorno spremljajo nadzorni organi proizvajalcev klimatskih naprav.

Značilnosti gospodinjskega ionizatorja

Prototip sodobnih ionizatorjev je razvoj sovjetskega znanstvenika Aleksandra Leonidoviča Čiževskega, ki ga je ustvaril za obnovitev zdravja ljudi, izčrpanih v zaporu zaradi najtežjega težkega dela in slabih pogojev pridržanja.

Zaradi uporabe visokonapetostne napetosti na elektrodah vira, obešenega na strop namesto svetilnega lestenca, pride do ionizacije v zraku s sproščanjem zdravih kationov. Imenovali so jih "zračni ioni" ali "zračni vitamini".

Kationi dajejo vitalno energijo oslabelemu telesu, sproščeni ozon pa ubija mikrobe in bakterije, ki povzročajo bolezni.

Sodobni ionizatorji so brez številnih pomanjkljivosti, ki so bile v prvih modelih. Predvsem koncentracija ozona je zdaj strogo omejena, izvajajo se ukrepi za zmanjšanje učinka visokonapetostnega elektromagnetnega polja in uporabljajo bipolarne ionizacijske naprave.

Velja pa omeniti, da še vedno veliko ljudi zamenjuje namen ionizatorjev in ozonatorjev (proizvodnja maksimalne količine ozona), slednje pa uporablja v druge namene, ki močno škodijo njihovemu zdravju.

Po principu delovanja ionizatorji ne opravljajo vseh funkcij klimatskih naprav in ne čistijo zraka pred prahom.