Elektrostatiskie filtri — ierīce, darbības princips, pielietojuma jomas

Spēja elpot svaigu gaisu ir mūsu fizioloģiskā nepieciešamība, veselības un ilgmūžības garantija. Tomēr jaudīgi mūsdienu rūpniecības uzņēmumi piesārņo vidi un atmosfēru ar rūpnieciskām emisijām, kas ir bīstamas cilvēkiem.

Gaisa tīrības nodrošināšana tehnoloģisko procesu laikā uzņēmumos un kaitīgo piemaisījumu izvadīšana no tā ikdienas dzīvē - tie ir uzdevumi, ko veic elektrostatiskie filtri.

Pirmais šāds dizains tika reģistrēts ASV patentā Nr. 895729 1907. gadā. Tā autors Frederiks Kotrels nodarbojās ar metožu izpēti suspendēto daļiņu atdalīšanai no gāzveida vides.

Šim nolūkam viņš izmantoja elektrostatiskā lauka pamatlikumu darbību, izlaižot gāzveida maisījumus ar smalkiem cietiem piemaisījumiem caur elektrodiem ar pozitīvu un negatīvu potenciālu. Pretēji lādēti joni ar putekļu daļiņām tiek piesaistīti elektrodiem, nosēžas uz tiem, un tāda paša nosaukuma joni tiek atgrūsti.

Šī attīstība kalpoja kā prototips modernu elektrostatisko filtru izveidei.

Pretējo zīmju potenciāli no līdzstrāvas avota tiek pielietoti lamelāriem lokšņu elektrodiem (parasti apzīmēti ar terminu "nogulsnes"), kas samontēti atsevišķās sekcijās un starp tiem novietoti metāla pavedienu režģi.

Sprieguma lielums starp tīklu un sadzīves tehnikas plāksnēm ir vairāki kilovolti. Filtriem, kas darbojas rūpniecības objektos, to var palielināt par lielumu.

Caur šiem elektrodiem ventilatori caur īpašiem kanāliem izlaiž gaisa vai gāzu plūsmu, kas satur mehāniskus piemaisījumus un baktērijas.

Augstsprieguma ietekmē veidojas spēcīgs elektriskais lauks un virsmas vainaga izlāde plūst no pavedieniem (korona elektrodiem). Tas noved pie gaisa jonizācijas, kas atrodas blakus elektrodiem, atbrīvojot anjonus (+) un katjonus (-), tiek radīta jonu strāva.

Joni ar negatīvu lādiņu elektrostatiskā lauka iedarbībā pārvietojas uz savācējiem elektrodiem, vienlaikus uzlādējot piemaisījumu skaitītājus. Uz šiem lādiņiem iedarbojas elektrostatiskie spēki, kas rada putekļu uzkrāšanos uz savākšanas elektrodiem. Tādā veidā caur filtru tiek attīrīts gaiss.

Kad filtrs darbojas, putekļu slānis uz tā elektrodiem nepārtraukti palielinās. Periodiski tas ir jānoņem. Mājsaimniecības konstrukcijām šī darbība tiek veikta manuāli. Jaudīgās ražotnēs nostādināšanas elektrodi un vainags tiek mehāniski sakrata, lai piesārņotājus novirzītu speciālā piltuvē, no kurienes tie tiek izņemti iznīcināšanai.

Rūpnieciskā elektrostatiskā nogulsnētāja konstrukcijas iezīmes

Tās korpusa detaļas var būt izgatavotas no betona blokiem vai metāla konstrukcijām.

Piesārņotā gaisa ieplūdes un attīrītā gaisa izplūdes atverē ir uzstādīti gāzes sadales ekrāni, kas optimāli novirza gaisa masas starp elektrodiem.

Putekļu savākšana notiek tvertnēs, kas parasti ir ar plakanu dibenu un aprīkotas ar skrāpju konveijeru. Putekļu savācēji tiek ražoti šādā veidā:

• paplātes;

• apgriezta piramīda;

• nošķelts konuss.

Elektrodu kratīšanas mehānismi darbojas pēc krītoša āmura principa. Tās var atrasties zem vai virs plāksnēm. Šo ierīču darbība ievērojami paātrina elektrodu tīrīšanu. Vislabākos rezultātus var sasniegt, ja katrs āmurs iedarbojas uz citu elektrodu.

Lai izveidotu augstsprieguma koronaizlādi, tiek izmantoti standarta transformatori ar taisngriežiem, kas darbojas no rūpnieciskās frekvences tīkla, vai īpašas augstfrekvences ierīces ar vairākiem desmitiem kilohercu. Viņu darbā ir iesaistītas mikroprocesoru vadības sistēmas.

No dažāda veida izlādes elektrodiem nerūsējošā tērauda spirāles vislabāk nodrošina optimālu kvēldiega spriegojumu. Tie ir mazāk piesārņoti nekā visi pārējie modeļi.

Savācošo elektrodu konstrukcijas plākšņu veidā ar īpašu profilu ir apvienotas sekcijās, kas izveidotas vienmērīgai virsmas lādiņu sadalei.

Rūpnieciskie filtri ļoti toksisku aerosolu uztveršanai

Piemērs vienai no šādu ierīču darbības shēmām ir parādīts fotoattēlā.

Šajās konstrukcijās tiek izmantota divpakāpju gaisa attīrīšanas zona, kas piesārņota ar cietiem piemaisījumiem vai aerosola tvaikiem.Lielākās daļiņas tiek nogulsnētas uz priekšfiltra.

Pēc tam plūsma tiek novirzīta uz jonizatoru ar koronavadu un zemējuma plāksnēm. No augstsprieguma bloka elektrodiem tiek piegādāti aptuveni 12 kilovolti.

Tā rezultātā notiek korona izlāde un piemaisījumu daļiņas tiek uzlādētas. Izpūstais gaisa maisījums iziet cauri nogulsnētājam, kurā uz iezemētām plāksnēm koncentrējas kaitīgās vielas.

Pēcfiltrs, kas atrodas pēc nogulsnētāja, uztver atlikušās nenosēdušās daļiņas. Ķīmiskā kārtridžs papildus attīra gaisu no atlikušajiem oglekļa dioksīda un citu gāzu piemaisījumiem.

Uz plāksnēm uzklātie aerosoli gravitācijas ietekmē vienkārši plūst pa vārpstu.

Rūpniecisko elektrostatisko filtru pielietojumi

Piesārņotā gaisa attīrīšanu izmanto:

• ogļu spēkstacijas;

• mazuta ražošanas vietas;

• atkritumu sadedzināšanas iekārtas;

• rūpnieciskie katli ķīmiskai reģenerācijai;

• rūpnieciskās kaļķakmens krāsnis;

• tehnoloģiskie katli biomasas sadedzināšanai;

• melnās metalurģijas uzņēmumi;

• krāsaino metālu ražošana;

• cementa rūpniecības vietas;

• lauksaimniecības uzņēmumi un citas nozares.

Piesārņotas vides tīrīšanas iespējas

Diagrammā ir parādītas jaudīgu rūpniecisko elektrostatisko filtru darbības shēmas ar dažādām kaitīgām vielām.

Sadzīves ierīču filtru konstrukciju raksturojums

Gaisa attīrīšana dzīvojamās telpās tiek veikta:

• gaisa kondicionētāji;

• jonizatori.

Gaisa kondicionētāja darbības princips ir parādīts fotoattēlā.

Piesārņoto gaisu ventilatori virza caur elektrodiem, pieliekot tiem aptuveni 5 kilovoltu spriegumu. Mikrobi, ērces, vīrusi, baktērijas gaisa plūsmā mirst un piemaisījumu daļiņas, uzlādējoties, aizlido uz putekļu savākšanas elektrodiem un nosēžas uz tiem.

Tajā pašā laikā gaiss tiek jonizēts un izdalās ozons. Tā kā tas pieder pie spēcīgāko dabisko oksidētāju kategorijas, visi gaisa kondicionētājā esošie dzīvie organismi tiek iznīcināti.

Normatīvās ozona koncentrācijas pārsniegšana gaisā saskaņā ar sanitārajiem un higiēnas standartiem nav pieļaujama. Šo rādītāju rūpīgi uzrauga gaisa kondicionētāju ražotāju uzraudzības iestādes.

Sadzīves jonizatora raksturojums

Mūsdienu jonizatoru prototips ir padomju zinātnieka Aleksandra Leonidoviča Čiževska izstrāde, ko viņš radīja, lai atjaunotu cietumā nogurušo cilvēku veselību no smagākā darba un sliktajiem ieslodzījuma apstākļiem.

Tā kā apgaismojuma lustras vietā pie griestiem piekārtā avota elektrodiem tiek pielietots augstspriegums, gaisā notiek jonizācija, atbrīvojoties no veseliem katjoniem. Tos sauca par "gaisa joniem" vai "gaisa vitamīniem".

Katjoni novājinātajam ķermenim piešķir dzīvības enerģiju, un atbrīvotais ozons nogalina slimību izraisošos mikrobus un baktērijas.

Mūsdienu jonizatoriem nav daudz trūkumu, kas bija pirmajos dizainos. Jo īpaši tagad ir stingri ierobežota ozona koncentrācija, tiek veikti pasākumi, lai samazinātu augstsprieguma elektromagnētiskā lauka ietekmi, un tiek izmantotas bipolārās jonizācijas ierīces.

Tomēr ir vērts atzīmēt, ka joprojām daudzi cilvēki jauc jonizatoru un ozonatoru mērķi (ozona ražošanu maksimālajā daudzumā), izmantojot pēdējos citiem mērķiem, kas ļoti kaitē viņu veselībai.

Atbilstoši to darbības principam jonizatori nepilda visas gaisa kondicionētāju funkcijas un neattīra gaisu no putekļiem.