Elektrostatické filtre — zariadenie, princíp činnosti, oblasti použitia

Schopnosť dýchať čerstvý vzduch je našou fyziologickou potrebou, zárukou zdravia a dlhovekosti. Silné moderné priemyselné podniky však znečisťujú životné prostredie a atmosféru priemyselnými emisiami, ktoré sú pre človeka nebezpečné.

Zabezpečenie čistoty vzduchu počas technologických procesov v podnikoch a odstraňovanie škodlivých nečistôt z neho v každodennom živote - to sú úlohy, ktoré vykonávajú elektrostatické filtre.

Prvý takýto dizajn bol zaregistrovaný v americkom patente č. 895729 v roku 1907. Jeho autor Frederick Cottrell sa zaoberal výskumom metód separácie suspendovaných častíc z plynných médií.

Využil na to pôsobenie základných zákonov elektrostatického poľa, prechod plynných zmesí s jemnými tuhými nečistotami cez elektródy s kladným a záporným potenciálom. Opačné nabité ióny s prachovými časticami sú priťahované k elektródam, usadzujú sa na nich a ióny s rovnakým názvom sú odpudzované.

Tento vývoj slúžil ako prototyp pre vytvorenie moderných elektrostatických filtrov.

Potenciály opačných znamienok zo zdroja jednosmerného prúdu sú aplikované na lamelárne plošné elektródy (bežne označované termínom "precipitácia") zostavené do samostatných sekcií a umiestnené medzi nimi mriežky z kovových vlákien.

Veľkosť napätia medzi sieťou a platňami v domácich spotrebičoch je niekoľko kilovoltov. Pre filtre pracujúce v priemyselných zariadeniach sa môže zvýšiť o rádovo.

Prostredníctvom týchto elektród ventilátory prechádzajú špeciálnymi kanálmi prúd vzduchu alebo plynov obsahujúcich mechanické nečistoty a baktérie.

Vplyvom vysokého napätia vzniká silné elektrické pole a z vlákien (korónových elektród) prúdi povrchový korónový výboj. To vedie k ionizácii vzduchu priľahlého k elektródam s uvoľnením aniónov (+) a katiónov (-), vzniká iónový prúd.

Ióny so záporným nábojom pod pôsobením elektrostatického poľa sa pohybujú do zberných elektród a súčasne nabíjajú počítadlá nečistôt. Na tieto náboje pôsobia elektrostatické sily, ktoré vytvárajú nahromadenie prachu na zberných elektródach. Týmto spôsobom sa prečistí vzduch hnaný cez filter.

Keď filter funguje, vrstva prachu na jeho elektródach sa neustále zväčšuje. Mala by sa pravidelne odstraňovať. Pri štruktúrach domácností sa táto operácia vykonáva ručne. Vo výkonných výrobných závodoch sa usadzovacie elektródy a koróna mechanicky otriasajú, aby sa znečisťujúce látky nasmerovali do špeciálnej násypky, odkiaľ sa odstránia na likvidáciu.

Vlastnosti konštrukcie priemyselného elektrostatického odlučovača

Detaily jeho tela môžu byť vyrobené z betónových blokov alebo kovových konštrukcií.

Na vstupe znečisteného vzduchu a na výstupe vyčisteného vzduchu sú inštalované sitá na rozvod plynu, ktoré optimálne usmerňujú vzduchové hmoty medzi elektródami.

Zber prachu sa uskutočňuje v silách, ktoré sú zvyčajne s plochým dnom a vybavené škrabkovým dopravníkom. Zberače prachu sa vyrábajú vo forme:

• podnosy;

• obrátená pyramída;

• zrezaný kužeľ.

Mechanizmy na natriasanie elektród fungujú na princípe padajúceho kladiva. Môžu byť umiestnené pod alebo nad platňami. Prevádzka týchto zariadení výrazne urýchľuje čistenie elektród. Najlepšie výsledky sa dosahujú pri konštrukciách, kde každé kladivo pôsobí na inú elektródu.

Na vytvorenie vysokonapäťového korónového výboja sa používajú štandardné transformátory s usmerňovačmi pracujúcimi z priemyselnej frekvenčnej siete alebo špeciálne vysokofrekvenčné zariadenia niekoľko desiatok kilohertzov. Na ich práci sa podieľajú mikroprocesorové riadiace systémy.

Spomedzi rôznych typov výbojových elektród najlepšie fungujú špirály z nehrdzavejúcej ocele pre optimálne napätie vlákna. Sú menej znečistené ako všetky ostatné modely.

Konštrukcie zberných elektród vo forme dosiek so špeciálnym profilom sú kombinované v sekciách vytvorených pre rovnomerné rozloženie povrchových nábojov.

Priemyselné filtre na zachytávanie vysoko toxických aerosólov

Príklad jednej zo schém prevádzky takýchto zariadení je uvedený na fotografii.

Tieto konštrukcie využívajú dvojstupňovú zónu čistenia vzduchu kontaminovaného pevnými nečistotami alebo aerosólovými parami.Najväčšie častice sú uložené na predfiltri.

Tok je potom smerovaný do ionizátora s korónovým drôtom a uzemňovacími doskami. Z vysokonapäťovej jednotky sa do elektród dodáva asi 12 kilovoltov.

Výsledkom je korónový výboj a častice nečistôt sa nabijú. Vyfukovaná vzduchová zmes prechádza cez odlučovač, v ktorom sa na uzemnených platniach koncentrujú škodlivé látky.

Postfilter umiestnený za odlučovačom zachytáva zvyšné neusadené častice. Chemická kartuša dodatočne čistí vzduch od zvyšných nečistôt oxidu uhličitého a iných plynov.

Aerosóly nanesené na platne jednoducho stekajú dole hriadeľom pod vplyvom gravitácie.

Aplikácie priemyselných elektrostatických odlučovačov

Čistenie znečisteného vzduchu sa používa pri:

• uhoľné elektrárne;

• miesta na výrobu vykurovacieho oleja;

• spaľovne odpadu;

• priemyselné kotly na chemickú regeneráciu;

• priemyselné vápencové pece;

• technologické kotly na spaľovanie biomasy;

• podniky železnej metalurgie;

• výroba neželezných kovov;

• miesta cementárskeho priemyslu;

• poľnohospodárske podniky a iné priemyselné odvetvia.

Možnosti čistenia kontaminovaného prostredia

Schémy činnosti výkonných priemyselných elektrostatických filtrov s rôznymi škodlivými látkami sú znázornené na schéme.

Charakteristika filtračných štruktúr v domácich zariadeniach

Čistenie vzduchu v obytných priestoroch sa vykonáva:

• klimatizácie;

• ionizátory.

Princíp fungovania klimatizácie je znázornený na fotografii.

Znečistený vzduch je hnaný ventilátormi cez elektródy s napätím asi 5 kilovoltov, ktoré je na ne privedené. Mikróby, roztoče, vírusy, baktérie v prúde vzduchu odumierajú a častice nečistôt, ktoré sú nabité, lietajú na elektródy na zachytávanie prachu a usadzujú sa na nich.

Zároveň sa ionizuje vzduch a uvoľňuje sa ozón. Keďže patrí do kategórie najsilnejších prírodných oxidačných činidiel, všetky živé organizmy v klimatizácii sú zničené.

Prekročenie normatívnej koncentrácie ozónu v ovzduší je podľa sanitárnych a hygienických noriem neprípustné. Tento ukazovateľ pozorne sledujú dozorné orgány výrobcov klimatizácií.

Charakteristika ionizátora pre domácnosť

Prototypom moderných ionizátorov je vývoj sovietskeho vedca Alexandra Leonidoviča Čiževského, ktorý vytvoril, aby obnovil zdravie ľudí vyčerpaných vo väzení z najťažšej tvrdej práce a zlých podmienok zadržiavania.

Vplyvom aplikácie vysokého napätia na elektródy zdroja zavesené na strope namiesto lustra osvetlenia dochádza vo vzduchu k ionizácii s uvoľňovaním zdravých katiónov. Nazývali sa „vzdušné ióny“ alebo „vzdušné vitamíny“.

Katióny dodávajú oslabenému telu životnú energiu a uvoľnený ozón zabíja mikróby a baktérie spôsobujúce choroby.

Moderné ionizátory sú zbavené mnohých nedostatkov, ktoré boli v prvých návrhoch. Najmä koncentrácia ozónu je v súčasnosti prísne obmedzená, prijímajú sa opatrenia na zníženie účinku vysokonapäťového elektromagnetického poľa a používajú sa bipolárne ionizačné zariadenia.

Je však potrebné poznamenať, že mnoho ľudí si stále zamieňa účel ionizátorov a ozonátorov (produkcia ozónu v maximálnom množstve), pričom ich používajú na iné účely, ktoré veľmi poškodzujú ich zdravie.

Ionizátory podľa princípu svojej činnosti nevykonávajú všetky funkcie klimatizácií a nečistia vzduch od prachu.