ما هو المرسب الكهروستاتيكي؟
إن الصناعة جزء لا يتجزأ من نظامنا الاقتصادي، ويعتقد الكثيرون أن من حقهم أن يتحملوا مداخن المصانع التي تخنق الهواء. لكن لا يعلم الكثيرون أن التكنولوجيا لديها حل ممتاز لهذه المشكلة منذ أكثر من قرن من الزمان على شكل المرسبات الكهروستاتيكية. هذه تقلل بشكل كبير من التلوث وتساعد على تحسين البيئة.
ما هو المرسب الكهروستاتيكي؟
يتم تعريف المرسب الكهروستاتيكي (ESP) على أنه جهاز ترشيح يستخدم لإزالة الجزيئات الدقيقة مثل الدخان والغبار الناعم من الغاز المتدفق. إنه الجهاز الأكثر استخدامًا للتحكم في تلوث الهواء. يتم استخدامها في صناعات مثل مصانع الصلب، ومحطات الطاقة الحرارية.
في عام 1907، حصل أستاذ الكيمياء فريدريك جاردنر كوتريل على براءة اختراع لأول مرسب إلكتروستاتيكي يستخدم لجمع رذاذ حمض الكبريتيك وأبخرة أكسيد الرصاص المنبعثة من مختلف أنشطة صنع الأحماض والصهر.
مخطط المرسب الكهروستاتيكي
مبدأ عمل المرسب الكهروستاتيكي
مبدأ عمل المرسب الكهروستاتيكي بسيط إلى حد ما. وهو يتألف من مجموعتين من الأقطاب الكهربائية: الإيجابية والسلبية. تكون الأقطاب الكهربائية السالبة على شكل شبكة سلكية، والأقطاب الكهربائية الموجبة عبارة عن ألواح. يتم وضع هذه الأقطاب الكهربائية عموديًا وتتناوب مع بعضها البعض.
مبدأ عمل المرسب الكهروستاتيكي
تتأين الجسيمات المحمولة بالغاز مثل الرماد بواسطة قطب التفريغ عالي الجهد بواسطة تأثير الإكليل. تتأين هذه الجسيمات إلى شحنة سالبة وتنجذب إلى صفائح التجميع الموجبة الشحنة.
يتم استخدام الطرف السالب لمصدر التيار المستمر عالي الجهد لتوصيل الأقطاب الكهربائية السالبة، ويستخدم الطرف الموجب لمصدر التيار المستمر لتوصيل اللوحات الموجبة. لتأيين الوسط بين القطب السالب والموجب، يتم الحفاظ على مسافة معينة بين القطب الموجب والسالب ومصدر التيار المستمر مما يؤدي إلى تدرج الجهد العالي.
الوسيط المستخدم بين القطبين هو الهواء. قد يكون هناك تفريغ هالي حول قضبان القطب الكهربائي أو الشبكة السلكية بسبب السلبية العالية للشحنات السالبة. يتم وضع النظام بأكمله في حاوية معدنية تحتوي على مدخل لغازات المداخن ومخرج للغازات المفلترة. هناك الكثير من الإلكترونات الحرة حيث تتأين الأقطاب الكهربائية، والتي تتفاعل مع جزيئات الغبار الموجودة في الغاز، مما يجعلها مشحونة سلبا. تتحرك هذه الجزيئات نحو الأقطاب الكهربائية الموجبة وتسقط بسببقوة الجاذبية. يكون غاز المداخن خاليًا من جزيئات الغبار حيث يتدفق عبر المرسب الكهروستاتيكي ويتم تفريغه إلى الغلاف الجوي من خلال المدخنة.
أنواع المرسب الكهروستاتيكي
هناك أنواع مختلفة من الكهرباء الساكنة، وسنقوم هنا بدراسة كل واحد منها بالتفصيل. فيما يلي الأنواع الثلاثة من ESPs:
المرسب اللوحي: هذا هو نوع المرسب الأساسي الذي يتكون من صفوف من الأسلاك الرأسية الرفيعة وكومة من الألواح المعدنية المسطحة الكبيرة المرتبة رأسياً والتي يتم وضعها على مسافة تتراوح بين 1 سم إلى 18 سم. يتم تمرير تيار الهواء أفقيًا عبر الصفائح الرأسية ثم عبر مجموعة كبيرة من الصفائح. من أجل تأين الجزيئات، يتم تطبيق جهد سلبي بين السلك واللوحة. يتم بعد ذلك تحويل هذه الجسيمات المتأينة نحو الصفائح المؤرضة باستخدام القوة الكهروستاتيكية. عندما يتم جمع الجزيئات على لوحة التجميع، تتم إزالتها من تيار الهواء.
المرسب الكهروستاتيكي الجاف: يستخدم هذا المرسب لتجميع الملوثات مثل الرماد أو الأسمنت في حالة جافة. وهو يتألف من أقطاب كهربائية يتم من خلالها جعل الجسيمات المتأينة تتدفق من خلالها وقادوس يتم من خلاله استخراج الجسيمات المجمعة. يتم جمع جزيئات الغبار من تيار الهواء عن طريق طرق الأقطاب الكهربائية.
المرسب الكهروستاتيكي الجاف
المرسب الكهروستاتيكي الرطب: يستخدم هذا المرسب لإزالة الراتنج والزيت والقطران والطلاء الرطب بطبيعته. وتتكون من مجمعات يتم رشها باستمرار بالماء مما يؤدي إلى تجميع الجزيئات المتأينة من الحمأة. فهي أكثر كفاءة من المرسبات الكهروستاتيكية الجافة.
المرسب الأنبوبي: هذا المرسب عبارة عن وحدة أحادية المرحلة تتكون من أنابيب ذات أقطاب كهربائية عالية الجهد يتم ترتيبها بالتوازي مع بعضها البعض بحيث تعمل على محورها. يمكن أن يكون ترتيب الأنابيب إما دائريًا أو مربعًا أو سداسيًا مع تدفق الغاز للأعلى أو للأسفل. يتم جعل الغاز يمر عبر جميع الأنابيب. لقد وجدوا تطبيقات حيث يجب إزالة الجزيئات اللزجة.
المزايا والعيوب
مزايا المرسب الكهروستاتيكي:
متانة ESP عالية.
يمكن استخدامه لجمع الشوائب الجافة والرطبة.
لديها تكاليف تشغيل منخفضة.
كفاءة التجميع للجهاز عالية حتى بالنسبة للجزيئات الصغيرة.
يمكنه التعامل مع كميات كبيرة من الغاز وأحمال الغبار الثقيلة عند ضغوط منخفضة.
مساوئ المرسب الكهروستاتيكي:
لا يمكن استخدامها للانبعاثات الغازية.
متطلبات المساحة أكثر.
استثمار رأس المال مرتفع.
غير قابلة للتكيف مع التغيير في ظروف التشغيل.
تطبيقات المرسب الكهروستاتيكي
فيما يلي بعض تطبيقات المرسب الكهروستاتيكي الجديرة بالملاحظة:
يتم استخدام المرسبات الكهروستاتيكية ذات اللوحة ذات المرحلتين في غرف المحركات على متن السفينة حيث ينتج صندوق التروس رذاذًا زيتيًا متفجرًا. يتم إعادة استخدام الزيت المجمع في نظام تشحيم التروس.
تُستخدم المرسبات الكهروستاتيكية الجافة في المحطات الحرارية لتنظيف الهواء في أنظمة التهوية وتكييف الهواء.
وجدوا تطبيقات في المجال الطبي لإزالة البكتيريا والفطريات.
يتم استخدامها في رمل الزركونيوم لفصل الروتيل في النباتات.
يتم استخدامها في الصناعات المعدنية لتنظيف الانفجار.