Filtres electrostàtics: dispositiu, principi de funcionament, àrees d'aplicació

La capacitat de respirar aire fresc és la nostra necessitat fisiològica, garantia de salut i longevitat. Tanmateix, les poderoses empreses industrials modernes contaminen el medi ambient i l'atmosfera amb emissions industrials perilloses per als humans.

Assegurar la puresa de l'aire durant els processos tecnològics a les empreses i eliminar-ne les impureses nocives a la vida quotidiana: aquestes són les tasques que realitzen els filtres electrostàtics.

El primer disseny d'aquest tipus es va registrar a la patent nord-americana núm. 895729 el 1907. El seu autor, Frederick Cottrell, es va dedicar a investigar mètodes per separar partícules en suspensió dels medis gasosos.

Per a això, va utilitzar l'acció de les lleis bàsiques del camp electrostàtic, fent passar mescles gasoses amb impureses sòlides fines a través d'elèctrodes amb potencials positius i negatius. Els ions de càrrega oposada amb partícules de pols són atrets pels elèctrodes, s'instal·len sobre ells i els ions del mateix nom són repel·lits.

Aquest desenvolupament va servir com a prototip per a la creació de filtres electrostàtics moderns.

Els potencials de signes oposats d'una font de corrent continu s'apliquen als elèctrodes de làmines lamel·lars (comunament denominats amb el terme «precipitació») muntats en seccions separades i col·locats entre ells reixes de filament metàl·lic.

La magnitud de la tensió entre la xarxa i les plaques dels electrodomèstics és de diversos quilovolts. Per als filtres que operen en instal·lacions industrials, es pot augmentar en un ordre de magnitud.

A través d'aquests elèctrodes, els ventiladors fan passar per conductes especials un flux d'aire o gasos que contenen impureses mecàniques i bacteris.

Sota la influència de l'alta tensió, es forma un fort camp elèctric i la descàrrega de corona superficial flueix dels filaments (elèctrodes de corona). Això condueix a la ionització de l'aire adjacent als elèctrodes amb l'alliberament d'anions (+) i cations (-), es crea un corrent iònic.

Els ions amb càrrega negativa sota l'acció d'un camp electrostàtic es mouen als elèctrodes col·lectors, carregant simultàniament els comptadors d'impureses. Aquestes càrregues són actuades per forces electrostàtiques que creen una acumulació de pols als elèctrodes col·lectors. D'aquesta manera, es purifica l'aire que passa pel filtre.

Quan el filtre funciona, la capa de pols dels seus elèctrodes augmenta constantment. Periòdicament s'ha de treure. Per a les estructures domèstiques, aquesta operació es realitza manualment. A les plantes de producció potents, els elèctrodes de decantació i la corona es sacsegen mecànicament per dirigir els contaminants a una tremuja especial, d'on s'eliminen per eliminar-los.

Característiques del disseny del precipitador electrostàtic industrial

Els detalls del seu cos es poden fer a partir de blocs de formigó o estructures metàl·liques.

S'instal·len pantalles de distribució de gas a l'entrada de l'aire contaminat i a la sortida de l'aire purificat, que dirigeixen de manera òptima les masses d'aire entre els elèctrodes.

La recollida de pols es realitza en sitges, que solen ser de fons pla i equipades amb un transportador rascador. Els col·lectors de pols es produeixen en forma de:

• safates;

• piràmide invertida;

• tronc de con.

Els mecanismes de sacsejada dels elèctrodes funcionen segons el principi d'un martell que cau. Es poden situar per sota o per sobre de les plaques. El funcionament d'aquests dispositius accelera notablement la neteja dels elèctrodes. Els millors resultats s'aconsegueixen amb dissenys on cada martell actua sobre un elèctrode diferent.

Per crear una descàrrega corona d'alta tensió, s'utilitzen transformadors estàndard amb rectificadors que funcionen des d'una xarxa de freqüència industrial o dispositius especials d'alta freqüència de diverses desenes de kilohertz. Els sistemes de control de microprocessadors participen en el seu treball.

Entre els diferents tipus d'elèctrodes de descàrrega, les espirals d'acer inoxidable funcionen millor per a una tensió òptima del filament. Estan menys contaminats que tots els altres models.

Les construccions dels elèctrodes col·lectors en forma de plaques amb un perfil especial es combinen en seccions creades per a una distribució uniforme de les càrregues superficials.

Filtres industrials per a la captura d'aerosols altament tòxics

A la foto es mostra un exemple d'un dels esquemes de funcionament d'aquests dispositius.

Aquestes estructures utilitzen una zona de purificació d'aire de dues etapes contaminada amb impureses sòlides o vapors d'aerosol.Les partícules més grans es dipositen al prefiltre.

A continuació, el flux es dirigeix ​​a un ionitzador amb un cable de corona i plaques de terra. Des de la unitat d'alta tensió es subministren uns 12 quilovolts als elèctrodes.

Com a resultat, es produeix una descàrrega corona i les partícules d'impureses es carreguen. La barreja d'aire bufat passa a través d'un precipitador, en el qual les substàncies nocives es concentren en plaques posades a terra.

Un postfiltre situat després del precipitador captura les partícules inestables restants. El cartutx químic també neteja l'aire de les impureses restants de diòxid de carboni i altres gasos.

Els aerosols aplicats a les plaques simplement flueixen per l'eix sota la influència de la gravetat.

Aplicacions dels precipitadors electrostàtics industrials

La purificació de l'aire contaminat s'utilitza en:

• centrals elèctriques de carbó;

• llocs per a la producció de fuel;

• plantes d'incineració de residus;

• calderes industrials per a la recuperació química;

• forns industrials de pedra calcària;

• calderes tecnològiques per cremar biomassa;

• empreses de metal·lúrgia ferrosa;

• producció de metalls no fèrrics;

• llocs de la indústria del ciment;

• empreses agrícoles i altres indústries.

Possibilitats de neteja d'un ambient contaminat

Al diagrama es mostren els diagrames de funcionament de potents filtres electrostàtics industrials amb diverses substàncies nocives.

Característiques de les estructures de filtre en aparells domèstics

La purificació de l'aire en locals residencials es realitza:

• Aires condicionats;

• ionitzadors.

El principi de funcionament de l'aire condicionat es mostra a la foto.

L'aire contaminat és impulsat pels ventiladors a través dels elèctrodes amb una tensió d'uns 5 quilovolts aplicada. Els microbis, els àcars, els virus, els bacteris del corrent d'aire moren i les partícules d'impureses, en ser carregades, volen cap als elèctrodes de recollida de pols i s'hi instal·len.

Al mateix temps, l'aire s'ionitza i s'allibera ozó. Com que pertany a la categoria dels oxidants naturals més forts, es destrueixen tots els organismes vius de l'aire condicionat.

Superar la concentració normativa d'ozó a l'aire és inadmissible segons les normes sanitàries i higièniques. Aquest indicador és controlat de prop per les autoritats de supervisió dels fabricants d'aire condicionat.

Característiques d'un ionitzador domèstic

El prototip dels ionitzadors moderns és el desenvolupament del científic soviètic Alexander Leonidovich Chizhevsky, que va crear per restaurar la salut de les persones esgotades a la presó pel treball dur més intens i les males condicions de detenció.

A causa de l'aplicació d'una tensió d'alta tensió als elèctrodes d'una font suspesa del sostre en lloc de l'aranya d'il·luminació, la ionització es produeix a l'aire amb l'alliberament de cations sans. S'anomenaven "ions d'aire" o "vitamines de l'aire".

Els cations donen energia vital al cos debilitat i l'ozó alliberat mata microbis i bacteris que causen malalties.

Els ionitzadors moderns estan desproveïts de moltes deficiències que hi havia en els primers dissenys. En particular, ara la concentració d'ozó està estrictament limitada, es prenen mesures per reduir l'efecte d'un camp electromagnètic d'alta tensió i s'utilitzen dispositius d'ionització bipolar.

Val a dir, però, que moltes persones encara confonen la finalitat dels ionitzadors i els ozonitzadors (producció d'ozó en la màxima quantitat), utilitzant aquests últims per a altres finalitats que perjudiquen molt la seva salut.

Segons el principi del seu funcionament, els ionitzadors no fan totes les funcions dels aparells d'aire condicionat i no purifiquen l'aire de la pols.