Čo je elektrostatický odlučovač?

Priemysel je neoddeliteľnou súčasťou nášho ekonomického systému a mnohí veria, že je ich právom zmieriť sa s továrenskými komínmi, ktoré dusia vzduch. Málokto však vie, že technológia má na to vynikajúce riešenie už viac ako storočie v podobe elektrostatických odlučovačov. Tie výrazne znižujú znečistenie a pomáhajú zlepšovať životné prostredie.

Čo je elektrostatický odlučovač?

Elektrostatický odlučovač (ESP) je definovaný ako filtračné zariadenie, ktoré sa používa na odstránenie jemných častíc, ako je dym a jemný prach z prúdiaceho plynu. Je to najpoužívanejšie zariadenie na kontrolu znečistenia ovzdušia. Používajú sa v odvetviach, ako sú oceliarne a tepelné elektrárne.

V roku 1907 profesor chémie Frederick Gardner Cottrell patentoval prvý elektrostatický odlučovač používaný na zachytávanie výparov kyseliny sírovej a oxidu olovnatého, ktoré vznikajú pri rôznych činnostiach pri výrobe kyselín a tavení.

schéma elektrostatického odlučovača

Princíp činnosti elektrostatického odlučovača

Princíp činnosti elektrostatického odlučovača je stredne jednoduchý. Pozostáva z dvoch sád elektród: pozitívnej a negatívnej. Záporné elektródy sú vo forme drôteného pletiva a kladné elektródy sú dosky. Tieto elektródy sú umiestnené vertikálne a navzájom sa striedajú.

princíp činnosti elektrostatického odlučovača

Častice unášané plynom, ako je popol, sú ionizované vysokonapäťovou výbojovou elektródou korónovým efektom. Tieto častice sú ionizované na záporný náboj a sú priťahované kladne nabitými kolektorovými platňami.

Záporná svorka vysokonapäťového zdroja jednosmerného prúdu sa používa na pripojenie záporných elektród a kladná svorka zdroja jednosmerného prúdu sa používa na pripojenie kladných dosiek. Na ionizáciu média medzi zápornou a kladnou elektródou sa udržiava určitá vzdialenosť medzi kladnou, zápornou elektródou a zdrojom jednosmerného prúdu, čo vedie k vysokému gradientu napätia.

Médium, ktoré sa používa medzi dvoma elektródami, je vzduch. Okolo tyčí elektród alebo drôteného pletiva môže dochádzať k korónovému výboju v dôsledku vysokej negativity záporných nábojov. Celý systém je uzavretý v kovovej nádobe, ktorá obsahuje vstup pre spaliny a výstup pre filtrované plyny. Keďže elektródy sú ionizované, existuje veľa voľných elektrónov, ktoré interagujú s prachovými časticami plynu, čím sa stávajú záporne nabitými. Tieto častice sa pohybujú smerom k kladným elektródam a padajú kvôligravitačná sila. Spaliny sú zbavené prachových častíc, keď prúdia cez elektrostatický odlučovač a sú vypúšťané do atmosféry cez komín.

Typy elektrostatických odlučovačov

Existujú rôzne elektrostatické typy a tu budeme podrobne študovať každý z nich. Nasledujú tri typy ESP:

Doskový odlučovač: Toto je najzákladnejší typ odlučovača, ktorý pozostáva z radov tenkých zvislých drôtov a stohu vertikálne usporiadaných veľkých plochých kovových dosiek, ktoré sú umiestnené vo vzdialenosti 1 cm až 18 cm od seba. Prúd vzduchu prechádza horizontálne cez vertikálne dosky a potom cez veľký stoh dosiek. Aby sa častice ionizovali, medzi drôt a platňu sa aplikuje záporné napätie. Tieto ionizované častice sú potom pomocou elektrostatickej sily odklonené smerom k uzemneným platniam. Keď sa častice zhromažďujú na zbernej doske, sú odstránené z prúdu vzduchu.

Suchý elektrostatický odlučovač: Tento odlučovač sa používa na zachytávanie znečisťujúcich látok, ako je popol alebo cement v suchom stave. Pozostáva z elektród, cez ktoré prúdia ionizované častice, a z násypky, cez ktorú sa zozbierané častice extrahujú. Prachové častice sa zhromažďujú z prúdu vzduchu pomocou kladiva na elektródy.

Suchý elektrostatický odlučovač

Mokrý elektrostatický odlučovač: Tento odlučovač sa používa na odstraňovanie živice, oleja, dechtu, farby, ktoré sú svojou povahou mokré. Pozostáva z kolektorov, ktoré sú priebežne rozprašované vodou, čím dochádza k zberu ionizovaných častíc z kalu. Sú efektívnejšie ako suché ESP.

Rúrkový odlučovač: Tento odlučovač je jednostupňová jednotka pozostávajúca z rúrok s vysokonapäťovými elektródami, ktoré sú navzájom paralelne usporiadané tak, že prebiehajú okolo svojej osi. Usporiadanie rúrok môže byť buď kruhové alebo štvorcové alebo šesťhranné voštinové s plynom prúdiacim buď nahor alebo nadol. Plyn prechádza cez všetky rúrky. Nájdu aplikácie, kde sa majú odstrániť lepkavé častice.

Výhody a nevýhody

Výhody elektrostatického odlučovača:

Odolnosť ESP je vysoká.

Môže sa použiť na zber suchých aj mokrých nečistôt.

Má nízke prevádzkové náklady.

Zberná účinnosť zariadenia je vysoká aj pre malé častice.

Dokáže zvládnuť veľké objemy plynu a veľké zaťaženie prachom pri nízkych tlakoch.

Nevýhody elektrostatického odlučovača:

Nemožno použiť na plynné emisie.

Nároky na priestor sú väčšie.

Kapitálové investície sú vysoké.

Neprispôsobí sa zmenám prevádzkových podmienok.

Aplikácie elektrostatických odlučovačov

Nižšie je uvedených niekoľko pozoruhodných aplikácií elektrostatického odlučovača:

Dvojstupňové doskové ESP sa používajú v strojovniach na lodi, pretože prevodovka produkuje výbušnú olejovú hmlu. Zozbieraný olej sa opätovne používa v systéme mazania prevodov.

Suché ESP sa používajú v tepelných zariadeniach na čistenie vzduchu vo ventilačných a klimatizačných systémoch.

Nachádzajú uplatnenie v oblasti medicíny na odstraňovanie baktérií a plesní.

Používajú sa v zirkónovom piesku na uvoľnenie rutilu v rastlinách.

Používajú sa v metalurgickom priemysle na čistenie výbuchu.