Elektrostatické filtry — zařízení, princip činnosti, oblasti použití

Schopnost dýchat čerstvý vzduch je naší fyziologickou potřebou, zárukou zdraví a dlouhověkosti. Silné moderní průmyslové podniky však znečišťují životní prostředí a atmosféru průmyslovými emisemi, které jsou pro člověka nebezpečné.

Zajištění čistoty vzduchu při technologických procesech v podnicích a odstraňování škodlivých nečistot z něj v každodenním životě - to jsou úkoly, které plní elektrostatické filtry.

První takový design byl zaregistrován v US patentu č. 895729 v roce 1907. Jeho autor Frederick Cottrell se zabýval výzkumem metod separace suspendovaných částic z plynných médií.

Využil k tomu působení základních zákonů elektrostatického pole, průchod plynných směsí s jemnými pevnými nečistotami elektrodami s kladným a záporným potenciálem. Opačně nabité ionty s prachovými částicemi jsou přitahovány k elektrodám, usazují se na nich a stejnojmenné ionty jsou odpuzovány.

Tento vývoj sloužil jako prototyp pro vytvoření moderních elektrostatických filtrů.

Potenciály opačných znamének ze zdroje stejnosměrného proudu jsou aplikovány na lamelové plechové elektrody (běžně označované termínem „precipitace“) sestavené do samostatných sekcí a umístěné mezi nimi mřížky z kovových vláken.

Velikost napětí mezi sítí a deskami v domácích spotřebičích je několik kilovoltů. U filtrů provozovaných v průmyslových zařízeních může být zvýšena o řád.

Těmito elektrodami procházejí ventilátory speciálním potrubím proud vzduchu nebo plynů obsahujících mechanické nečistoty a bakterie.

Vlivem vysokého napětí vzniká silné elektrické pole a z vláken (korónových elektrod) proudí povrchový korónový výboj. To vede k ionizaci vzduchu přilehlého k elektrodám s uvolněním aniontů (+) a kationtů (-), vzniká iontový proud.

Ionty se záporným nábojem se působením elektrostatického pole pohybují ke sběrným elektrodám a současně nabíjejí čítače nečistot. Na tyto náboje působí elektrostatické síly, které vytvářejí nahromadění prachu na sběrných elektrodách. Tímto způsobem se čistí vzduch hnaný přes filtr.

Když filtr pracuje, vrstva prachu na jeho elektrodách se neustále zvětšuje. Pravidelně by měl být odstraňován. U struktur pro domácnost se tato operace provádí ručně. Ve výkonných výrobních závodech se usazovací elektrody a koróna mechanicky otřásají, aby se znečišťující látky nasměrovaly do speciální násypky, odkud jsou odstraněny k likvidaci.

Prvky konstrukce průmyslového elektrostatického odlučovače

Detaily jeho těla mohou být vyrobeny z betonových bloků nebo kovových konstrukcí.

Na vstupu znečištěného vzduchu a na výstupu vyčištěného vzduchu jsou instalovány rozvodné síta plynu, které optimálně usměrňují vzduchové hmoty mezi elektrodami.

Sběr prachu probíhá v silech, která jsou obvykle s plochým dnem a jsou vybavena škrabkovým dopravníkem. Lapače prachu se vyrábějí ve formě:

• podnosy;

• obrácená pyramida;

• komolý kužel.

Mechanismy natřásání elektrod fungují na principu padajícího kladiva. Mohou být umístěny pod nebo nad deskami. Provoz těchto zařízení výrazně urychluje čištění elektrod. Nejlepších výsledků je dosaženo u konstrukcí, kde každé kladivo působí na jinou elektrodu.

K vytvoření vysokonapěťového koronového výboje se používají standardní transformátory s usměrňovači pracující z průmyslové frekvenční sítě nebo speciální vysokofrekvenční zařízení o několika desítkách kilohertzů. Na jejich práci se podílejí mikroprocesorové řídicí systémy.

Mezi různými typy výbojových elektrod nejlépe fungují spirály z nerezové oceli pro optimální napětí vlákna. Jsou méně znečištěné než všechny ostatní modely.

Konstrukce sběrných elektrod ve formě desek se speciálním profilem jsou sdruženy v úsecích vytvořených pro rovnoměrné rozložení povrchových nábojů.

Průmyslové filtry pro zachycování vysoce toxických aerosolů

Příklad jednoho ze schémat provozu takových zařízení je uveden na fotografii.

Tyto konstrukce využívají dvoustupňovou zónu čištění vzduchu kontaminovaného pevnými nečistotami nebo aerosolovými parami.Největší částice jsou usazeny na předfiltru.

Tok je pak směrován do ionizátoru s koronovým drátem a zemnícími deskami. Z vysokonapěťové jednotky se do elektrod přivádí asi 12 kilovoltů.

Výsledkem je korónový výboj a částice nečistot se nabijí. Vháněná vzduchová směs prochází odlučovačem, ve kterém se na uzemněných deskách koncentrují škodlivé látky.

Postfiltr umístěný za precipitátorem zachycuje zbývající neusazené částice. Chemická patrona navíc čistí vzduch od zbylých nečistot oxidu uhličitého a dalších plynů.

Aerosoly nanesené na desky jednoduše stékají po šachtě pod vlivem gravitace.

Aplikace průmyslových elektrostatických odlučovačů

Čištění znečištěného vzduchu se používá při:

• uhelné elektrárny;

• místa pro výrobu topného oleje;

• spalovny odpadu;

• Průmyslové kotle pro chemickou regeneraci;

• průmyslové vápencové pece;

• technologické kotle na spalování biomasy;

• podniky metalurgie železa;

• výroba neželezných kovů;

• místa cementářského průmyslu;

• zemědělské podniky a další průmyslová odvětví.

Možnosti čištění kontaminovaného prostředí

Schémata činnosti výkonných průmyslových elektrostatických filtrů s různými škodlivými látkami jsou znázorněna na schématu.

Charakteristika filtračních struktur v domácích spotřebičích

Čištění vzduchu v obytných prostorách se provádí:

• klimatizace;

• ionizátory.

Princip fungování klimatizace je znázorněn na fotografii.

Znečištěný vzduch je poháněn ventilátory přes elektrody s napětím asi 5 kilovoltů, které je na ně přivedeno. Mikroby, roztoči, viry, bakterie v proudu vzduchu umírají a částice nečistot, které jsou nabité, létají k elektrodám sběru prachu a usazují se na nich.

Zároveň se ionizuje vzduch a uvolňuje se ozón. Vzhledem k tomu, že patří do kategorie nejsilnějších přírodních oxidačních činidel, jsou v klimatizaci zničeny všechny živé organismy.

Překročení normativní koncentrace ozonu v ovzduší je podle hygienických a hygienických norem nepřípustné. Tento ukazatel bedlivě sledují dozorové orgány výrobců klimatizací.

Charakteristika ionizátoru pro domácnost

Prototypem moderních ionizátorů je vývoj sovětského vědce Alexandra Leonidoviče Čiževského, který vytvořil, aby obnovil zdraví lidí vyčerpaných ve vězení z nejtěžší těžké práce a špatných podmínek zadržování.

Působením vysokého napětí na elektrody zdroje zavěšeného u stropu místo osvětlovacího lustru dochází ve vzduchu k ionizaci s uvolňováním zdravých kationtů. Říkalo se jim „vzdušné ionty“ nebo „vzdušné vitamíny“.

Kationty dodávají oslabenému tělu životně důležitou energii a uvolněný ozón zabíjí mikroby a bakterie způsobující nemoci.

Moderní ionizátory postrádají mnoho nedostatků, které byly v prvních návrzích. Zejména koncentrace ozonu je nyní přísně omezena, jsou přijímána opatření ke snížení vlivu vysokonapěťového elektromagnetického pole a používají se bipolární ionizační zařízení.

Je však třeba poznamenat, že mnoho lidí si stále plete účel ionizátorů a ozonátorů (produkce ozonu v maximálním množství), které využívají k jiným účelům, které velmi poškozují jejich zdraví.

Ionizátory podle principu svého fungování neplní všechny funkce klimatizací a nečistí vzduch od prachu.