Можливість дихати чистим повітрям - це наша фізіологічна потреба, запорука здоров'я та довголіття. Однак, потужні сучасні виробничі підприємства забруднюють наше довкілля і атмосферу промисловими викидами, небезпечними для людини.
Забезпечення чистоти повітряного середовища при виконанні технологічних процесів на підприємствах і видалення шкідливих домішок з неї в побуті - ось ті завдання, які виконують електростатичні фільтри.
Для цього він використовував дію основних законів електростатичного поля, пропускаючи газоподібні суміші з твердими мелкодісперснимі домішками через електроди з позитивним і негативним потенціалами. Протилежно заряджені іони з частинками пилу притягувалися до електродів, осідаючи на них, а однойменні - відштовхувалися.
Ця розробка послужила прототипом для створення сучасних електростатичних фільтрів.
На пластинчасті листові електроди (прийнято називати терміном «осаджувальні»), зібрані в окремі секції, і розміщені між ними металеві нитки-сітки прикладаються потенціали протилежних знаків від джерела постійного струму.
Величина напруги між сіткою і пластинами в побутових приладах складає кілька кіловольт. У фільтрів, які працюють на промислових об'єктах, воно може бути збільшено на порядок.
Через ці електроди вентиляторами по спеціальним воздуховодам пропускається потік повітря або газів, що містить механічні домішки і бактерії.
Під дією високої напруги формується сильне електричне поле і поверхневий коронний розряд, який стікає з ниток (коронирующих електродів). Він призводить до іонізації прилеглого до електродів повітря з виділенням аніонів (+) і катіонів (-), створюється іонний струм.
Іони з негативним зарядом під дією електростатичного поля рухаються до осаджувальних електродів, попутно заряджаючи зустрічні домішки. На ці заряди діють електростатичні сили, що створюють скупчення пилу на осаджувальних електродах. Таким способом відбувається очищення проганяє крізь фільтр повітря.
При роботі фільтра шар пилу на його електродах постійно збільшується. Його періодично необхідно видаляти. У побутових конструкцій ця операція виконується вручну. На потужних виробничих установках осаджувальні і коронирующим електроди механічно струшують для направлення забруднень в спеціальний бункер, звідки їх забирають на утилізацію.
Особливості конструкцій промислового електростатичного фільтра
Деталі його корпусу можуть бути виконані бетонними блоками або металевими конструкціями.
На вході забрудненого і виході очищеного повітря встановлюються газорозподільні екрани, які оптимально направляють повітряні маси між електродами.
Збір пилу відбувається в бункерах, які зазвичай створюють з плоским днищем і обладнають скребковим конвеєром. Пилозбірники виготовляють у формі:
Механізми струшування електродів працюють за принципом падаючого молотка. Вони можуть розташовуватися знизу або зверху пластин. Робота цих пристроїв значно прискорює очищення електродів. Кращих результатів досягають конструкції, в яких кожен молоток впливає на свій електрод.
Для створення високовольтного коронирующего розряду застосовуються стандартні трансформатори з випрямлячами, що працюють від мережі промислової частоти або спеціальні високочастотні пристрої в кілька десятків кілогерц. Їх роботою займаються мікропроцесорні системи управління.
Серед різних типів коронирующих електродів найкраще працюють спіралі з нержавіючих сталей, що створюють оптимальний натяг ниток. Вони менше забруднюються, ніж всі інші моделі.
Конструкції осаджувальних електродів у вигляді пластин спеціального профілю об'єднують в секції, створюють для рівномірного розподілу поверхневих зарядів.
Промислові фільтри для вловлювання високотоксичних аерозолів
Приклад однієї з схем роботи подібних пристроїв показаний на картинці.
У цих конструкцій використовується двохкаскадний зона очищення повітря, забрудненого твердими домішками або парами аерозолів. Найбільші частки осідають на попередньому фільтрі.
Далі потік прямує в іонізатор з коронуючими дротяними і заземленими пластинчастими електродами. Від блоку високої напруги на електроди подається близько 12 кіловольт.
В результаті відбувається коронирующий розряд і зарядка часток домішок. Продувається повітряна суміш проходить через осадитель, в якому шкідливі речовини концентруються на заземлених пластинах.
Розташований після осадителя постфильтр вловлює залишки неосевшіх частинок. Хімкассета додатково очищає повітря від решти домішок вуглекислих і інших газів.
Обложені на пластинах аерозолі просто стікають вниз піддону під дією сил гравітації.
Області застосування промислових електростатичних фільтрів
Очищення забруднених повітряних середовищ використовується на:
електростанціях з котлами, які спалюють вугілля;
об'єктах мазутосжігающіх виробництв;
промислових котлах хімічного відновлення;
виробничих печах відпалу вапняку;
технологічних котлах спалювання біомаси;
підприємствах чорної металургії;
виробництві кольорових металів;
об'єктах цементної промисловості;
підприємствах переробки сільськогосподарської продукції та інших галузях.
Можливості очищення забруднених середовищ
Діапазони роботи потужних промислових електростатичних фільтрів з різними шкідливими речовинами показані на діаграмі.
Особливості конструкцій фільтрів в побутових пристроях
Очищення повітря в житлових приміщеннях здійснюється:
Принцип роботи кондиціонера демонструє картинка.
Забруднене повітря проходить вентиляторами через електроди з доданим до них напругою близько 5 кіловольт. Знаходяться в повітряному потоці мікроби, кліщі, віруси, бактерії гинуть, а частинки домішок, заряджаючись, пролітають на електроди уловлювання пилу і осідають на них.
При цьому відбувається іонізація повітря і виділення озону. Оскільки він відноситься до розряду найсильніших природних окислювачів, то будь-які живі організми всередині кондиціонера знищуються.
Перевищення нормативної концентрації озону в повітрі неприпустимо по санітарно-гігієнічним нормам. За цим показником ретельно стежать наглядові органи виробників кондиціонерів.
Особливості побутового іонізатора
Прототипом сучасних іонізаторів послужила розробка радянського вченого Чижевського Олександра Леонідовича, яку він створив для відновлення здоров'я людей, виснажених в ув'язненні важкими каторжними роботами і поганими умовами утримання.
За рахунок застосування високовольтної напруги до електродів джерела, підвішеного до стелі замість люстри освітлення, в повітрі відбувається іонізація з виділенням корисних для здоров'я катіонів. Їх називали «аероіонами» або «вітамінами з повітря».
Катіони надавали життєву енергію ослаблому організму, а виділяється озон вбивав хвороботворних мікробів і бактерій.
Сучасні іонізатори позбавлені багатьох недоліків, які були в перших конструкціях. Зокрема, зараз строго лімітується концентрація озону, застосовуються заходи до зниження дії високовольтного електромагнітного поля, використовуються біполярні пристрої іонізації.
Однак, варто зауважити, що багато людей до сих пір плутають призначення іонізаторів і озонаторів (виробництво озону в максимальній кількості), застосовуючи останні не за призначенням, ніж сильно шкодять своєму здоров'ю.
Іонізатори за принципом своєї роботи не виконують всі функції кондиціонерів і не очищають повітря від пилу.