Filtry elektrostatyczne – czym są i jak działają

Kontrola zanieczyszczenia powietrza poprzez filtrowanie cząstek pyłu ze spalin powstałych w wyniku spalania paliw stałych

Spaliny powstałe w wyniku spalania paliwa stałego w piecu zawierają wiele cząsteczek pyłu. Gdy komin uwalnia te gazy do atmosfery bez filtrowania cząstek pyłu, atmosfera może zostać zanieczyszczona. Dlatego też w aplikacjach wykorzystujących proces spalania paliw stosuje się specjalne filtry, które usuwają cząsteczki pyłu gazów spalinowych w jak największym stopniu, zanim zostaną odprowadzone do atmosfery. W ten sposób możemy kontrolować zanieczyszczenie powietrza. Elektrofiltr wykonuje tę pracę dla systemów pieca. Instalujemy to urządzenie na drodze spalin z pieca do komina, aby mogło ono filtrować spaliny przed ich wprowadzeniem do komina.

Zasada działania elektrofiltrów

Sposób działania elektrofiltru jest dość prosty. Filtr posiada dwa zestawy elektrod - jedną dodatnią, a drugą ujemną. Elektrody ujemne występują w postaci prętów lub siatek drucianych. Elektrody dodatnie to płyty. Płyty dodatnie i elektrody ujemne są umieszczone pionowo w elektrofiltrze na przemian jedna za drugą. Elektrody ujemne są podłączone do ujemnego zacisku wysokonapięciowego źródła DC, a płyty dodatnie są podłączone do dodatniego zacisku źródła DC. Dodatni zacisk źródła prądu stałego może być uziemiony, aby uzyskać silniejsze ujemne napięcie w elektrodach ujemnych.

Odległość pomiędzy każdą elektrodą ujemną i płytą dodatnią oraz przyłożone do nich napięcie stałe są tak dobrane, że gradient napięcia pomiędzy każdą elektrodą ujemną i przylegającą do niej płytą dodatnią staje się dość duży, aby zjonizować medium pomiędzy nimi. Medium pomiędzy elektrodami jest powietrze, a ze względu na wysoką ujemność elektrod, może wystąpić wyładowanie koronowe wokół prętów elektrod lub siatki drucianej. Cząsteczki powietrza w polu pomiędzy elektrodami ulegają jonizacji, a więc w przestrzeni tej będzie znajdować się duża ilość swobodnych elektronów i jonów.

Cały system jest zamknięty w metalowym pojemniku, w którym z jednej strony znajduje się wlot gazów spalinowych, a z drugiej strony wylot przefiltrowanych gazów. Gdy tylko gazy spalinowe dostaną się do elektrofiltru, cząsteczki pyłu zawarte w gazach zderzą się z elektronami swobodnymi dostępnymi w medium pomiędzy elektrodami i wolne elektrony zostaną przyłączone do cząsteczek pyłu. W rezultacie cząstki pyłu stają się ujemnie naładowane. Następnie te ujemnie naładowane cząstki zostaną przyciągnięte dzięki sile elektrostatycznej dodatnich płyt.

W konsekwencji, naładowane cząstki pyłu poruszają się w kierunku płyt dodatnich i osadzają się na płytach dodatnich. Tutaj dodatkowy elektron z cząsteczek pyłu zostanie usunięty na płytach dodatnich, a cząsteczki opadną dzięki sile grawitacji. Płyty dodatnie nazywamy płytami zbierającymi. Gazy spalinowe po przejściu przez elektrofiltr stają się prawie wolne od cząstek popiołu i ostatecznie są odprowadzane do atmosfery przez komin. Elektrofiltr nie przyczynia się bezpośrednio do produkcji energii elektrycznej w elektrowni cieplnej, ale pomaga w utrzymaniu czystości atmosfery, co jest bardzo ważne dla istot żywych. Pod komorą elektrofiltru zamontowane są leje do zbierania cząstek pyłu. W celu przyspieszenia usuwania pyłu z płyt zbierających, na górze można zastosować moduły wodne.

Cechy oraz zastosowanie elektrofiltrów

Zalety filtrów elektrostatycznych

• Ciągłe odpylanie znaczących ilości spalin;
• Wysoka wydajność filtrowania wynikająca m.in. z małych oporów przepływu mieszanek gazu;
• Możliwość uzyskania wysokich sprawności – nawet do 99%;
• Filtrowanie gazów o wysokich temperaturach.

Wady filtrów elektrostatycznych

• Konieczność dodatkowych zabezpieczeń lub droższych rozwiązań ze względu na niebezpieczeństwo zapalenia się gazów palnych;
• Duży koszt wytwarzania;
• Duże gabaryty filtrów;
• Czułość na zmiany środowiskowe i charakterystyki spalin – temperatury, wilgotności, rezystywności.

Zastosowanie filtrów elektrostatycznych

• Odpylanie pyłów węglowych z kotłów;
• Odpylanie gazów z procesów metalurgicznych np. spiekanie surowców;
• Odpylanie i odsmalanie surowego gazu w koksowniach;
• Odpylanie gazów z pieców w cementowniach;
• Odpylanie gazów spalinowych w elektrowniach węglowych.

Co to jest zasilacz wysokonapięciowy?

Zasilacz wysokonapięciowy jest złożonym obwodem konwersji mocy, który przekształca potencjał niższego napięcia na potencjał wyższego napięcia. Termin "wysokie napięcie" jest względny, a nie ilościowy. Typowe napięcia wyjściowe dla zasilaczy wysokonapięciowych wynoszą od kilkudziesięciu V do ok. 500 kV.

Wysokonapięciowe zasilacze mogą pracować z napięciami wejściowymi DC lub AC. Napięcia wejściowe DC są ekonomiczne do stosowania w aplikacjach o niskiej mocy (od 1 W do 125 W). Typowe napięcia wejściowe DC to +12 Vdc i +24 Vdc. Wysokonapięciowe zasilacze z wejściem AC mogą pracować z różnymi napięciami wejściowymi od 100 Vac do 480 Vac, jednofazowe lub trójfazowe w zależności od projektu. Zasilacze wysokonapięciowe z korekcją współczynnika mocy/uniwersalnym wejściem mogą pracować z napięciem od 90 do 264 Vac bez konieczności interwencji użytkownika.

Należy zwrócić uwagę na biegunowość zasilacza wysokiego napięcia DC. Dostępne są jednostki o stałej polaryzacji dodatniej, stałej polaryzacji ujemnej lub polaryzacji odwracalnej. Niektóre zasilacze przeznaczone do konkretnych zastosowań mogą elektronicznie odwracać polaryzację wyjścia za pomocą przełącznika lub sygnału zdalnego sterowania.

Wyjście zasilacza wysokonapięciowego jest podłączane do urządzenia końcowego za pomocą kabla wysokonapięciowego o odpowiedniej mocy. Mniejsze, ekonomiczne urządzenia wykorzystują na stałe przymocowany przewód wysokiego napięcia, podczas gdy większe urządzenia wykorzystują odłączalny ekranowany przewód koncentryczny wysokiego napięcia.

Serwis zasilaczy wysokonapięciowych do filtrów elektrostatycznych

DACPOL Service oferuje profesjonalny serwis zasilaczy wysokonapięciowych do elektrofiltrów w zakresie rozruchu, konserwacji i napraw. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu z producentem zasilaczy wysokonapięciowych NWL, zapewniamy kompleksowe usługi serwisowe zasilaczy NWL PowerPlus oraz innych zasilaczy występujących na rynku. Więcej informacji znajdziecie Państwo na naszej stronie internetowej w zakładce SERWIS, NAPRAWY.
W przypadku pytań, zapraszamy do bezpośredniego kontaktu!