Cos'è un precipitatore elettrostatico?
L’industria è parte integrante del nostro sistema economico e molti credono che sia loro diritto sopportare le ciminiere delle fabbriche che soffocano l’aria. Ma non molti sanno che da oltre un secolo la tecnologia offre un’ottima soluzione a questo problema sotto forma di precipitatori elettrostatici. Questi riducono significativamente l’inquinamento e aiutano a migliorare l’ambiente.
Cos'è un precipitatore elettrostatico?
Un precipitatore elettrostatico (ESP) è definito come un dispositivo di filtraggio utilizzato per rimuovere particelle fini come fumo e polvere fine dal gas in flusso. È il dispositivo più comunemente utilizzato per il controllo dell'inquinamento atmosferico. Sono utilizzati in industrie come acciaierie e impianti di energia termica.
Nel 1907, il professore di chimica Frederick Gardner Cottrell brevettò il primo precipitatore elettrostatico utilizzato per raccogliere la nebbia di acido solforico e i fumi di ossido di piombo emessi da varie attività di produzione e fusione di acidi.
diagramma del precipitatore elettrostatico
Principio di funzionamento del precipitatore elettrostatico
Il principio di funzionamento del precipitatore elettrostatico è moderatamente semplice. È costituito da due serie di elettrodi: positivo e negativo. Gli elettrodi negativi hanno la forma di una rete metallica e gli elettrodi positivi sono piastre. Questi elettrodi sono posizionati verticalmente e sono alternati tra loro.
principio di funzionamento del precipitatore elettrostatico
Le particelle trasportate dal gas, come la cenere, vengono ionizzate dall'elettrodo di scarica ad alta tensione mediante l'effetto corona. Queste particelle vengono ionizzate con carica negativa e vengono attratte dalle piastre collettrici caricate positivamente.
Il terminale negativo della sorgente CC ad alta tensione viene utilizzato per collegare gli elettrodi negativi, mentre il terminale positivo della sorgente CC viene utilizzato per collegare le piastre positive. Per ionizzare il mezzo tra l'elettrodo negativo e quello positivo, viene mantenuta una certa distanza tra l'elettrodo positivo e negativo e la sorgente CC, determinando un gradiente ad alta tensione.
Il mezzo utilizzato tra i due elettrodi è l'aria. Potrebbe verificarsi una scarica corona attorno agli elettrodi o alla rete metallica a causa dell'elevata negatività delle cariche negative. L'intero sistema è racchiuso in un contenitore metallico contenente un ingresso per i fumi ed un'uscita per i gas filtrati. Poiché gli elettrodi sono ionizzati, ci sono molti elettroni liberi che interagiscono con le particelle di polvere del gas, rendendole cariche negativamente. Queste particelle si muovono verso gli elettrodi positivi e cadono a causa di essiforza gravitazionale. I fumi sono esenti da particelle di polvere mentre attraversano il precipitatore elettrostatico e vengono scaricati nell'atmosfera attraverso il camino.
Tipi di precipitatore elettrostatico
Esistono diversi tipi elettrostatici e qui studieremo ciascuno di essi in dettaglio. Di seguito sono riportati i tre tipi di ESP:
Precipitatore a piastre: questo è il tipo di precipitatore più semplice costituito da file di sottili fili verticali e una pila di grandi piastre metalliche piatte disposte verticalmente e posizionate a una distanza compresa tra 1 cm e 18 cm l'una dall'altra. Il flusso d'aria viene fatto passare orizzontalmente attraverso le piastre verticali e poi attraverso la grande pila di piastre. Per ionizzare le particelle, viene applicata una tensione negativa tra il filo e la piastra. Queste particelle ionizzate vengono poi deviate verso le piastre messe a terra utilizzando la forza elettrostatica. Quando le particelle vengono raccolte sulla piastra di raccolta, vengono rimosse dal flusso d'aria.
Precipitatore elettrostatico a secco: questo precipitatore viene utilizzato per raccogliere sostanze inquinanti come cenere o cemento allo stato secco. È costituito da elettrodi attraverso i quali vengono fatte fluire le particelle ionizzate e da una tramoggia attraverso la quale vengono estratte le particelle raccolte. Le particelle di polvere vengono raccolte da un flusso d'aria martellando gli elettrodi.
Precipitatore elettrostatico a secco
Precipitatore elettrostatico a umido: questo precipitatore viene utilizzato per rimuovere resina, olio, catrame e vernice di natura umida. È costituito da collettori che vengono continuamente spruzzati con acqua raccogliendo le particelle ionizzate dai fanghi. Sono più efficienti degli ESP a secco.
Precipitatore tubolare: questo precipitatore è un'unità monostadio composta da tubi con elettrodi ad alta tensione disposti parallelamente tra loro in modo tale che corrano sul proprio asse. La disposizione dei tubi poteva essere circolare, quadrata o esagonale a nido d'ape con il flusso del gas verso l'alto o verso il basso. Il gas viene fatto passare attraverso tutti i tubi. Trovano applicazioni in cui è necessario rimuovere particelle appiccicose.
Vantaggi e svantaggi
Vantaggi del precipitatore elettrostatico:
La durata dell'ESP è elevata.
Può essere utilizzato per la raccolta di impurità sia secche che umide.
Ha bassi costi di gestione.
L'efficienza di raccolta del dispositivo è elevata anche per le particelle piccole.
Può gestire grandi volumi di gas e carichi pesanti di polvere a basse pressioni.
Svantaggi del precipitatore elettrostatico:
Non può essere utilizzato per emissioni gassose.
Il fabbisogno di spazio è maggiore.
Gli investimenti di capitale sono elevati.
Non adattabile al cambiamento delle condizioni operative.
Applicazioni dei precipitatori elettrostatici
Di seguito sono elencate alcune applicazioni degne di nota dei precipitatori elettrostatici:
Gli ESP a piastra a due stadi vengono utilizzati nelle sale macchine di bordo poiché il cambio produce nebbia d'olio esplosiva. L'olio raccolto viene riutilizzato in un sistema di lubrificazione degli ingranaggi.
Gli ESP a secco vengono utilizzati negli impianti termici per pulire l'aria negli impianti di ventilazione e condizionamento.
Trovano applicazioni in campo medico per l'eliminazione di batteri e funghi.
Vengono utilizzati nelle sabbie di zirconio per distaccare il rutilo nelle piante.
Sono utilizzati nelle industrie metallurgiche per pulire l'esplosione.