Elektrostatische Filter – Gerät, Funktionsprinzip, Anwendungsbereiche

Die Fähigkeit, frische Luft zu atmen, ist unser physiologisches Bedürfnis, ein Garant für Gesundheit und Langlebigkeit. Allerdings verschmutzen leistungsstarke moderne Industrieunternehmen die Umwelt und Atmosphäre mit für den Menschen gefährlichen Industrieabgasen.

Die Luftreinheit bei technologischen Prozessen in Betrieben sicherzustellen und im Alltag schädliche Verunreinigungen daraus zu entfernen – das sind die Aufgaben von Elektrofiltern.

Das erste derartige Design wurde 1907 im US-Patent Nr. 895729 registriert. Sein Autor, Frederick Cottrell, beschäftigte sich mit der Erforschung von Methoden zur Trennung suspendierter Partikel aus gasförmigen Medien.

Dazu nutzte er die Wirkung der Grundgesetze des elektrostatischen Feldes, indem er Gasgemische mit feinen festen Verunreinigungen durch Elektroden mit positivem und negativem Potential leitete. Entgegengesetzt geladene Ionen mit Staubpartikeln werden von den Elektroden angezogen, setzen sich auf ihnen ab und die gleichnamigen Ionen werden abgestoßen.

Diese Entwicklung diente als Prototyp für die Entwicklung moderner Elektrofilter.

Potentiale mit entgegengesetztem Vorzeichen aus einer Gleichstromquelle werden an lamellenförmige Blechelektroden (üblicherweise als „Niederschlag“ bezeichnet) angelegt, die in getrennten Abschnitten angeordnet sind und zwischen denen Metalldrahtgitter angeordnet sind.

Die Spannung zwischen dem Netz und den Platten in Haushaltsgeräten beträgt mehrere Kilovolt. Bei Filtern, die in Industrieanlagen eingesetzt werden, kann sie um eine Größenordnung erhöht werden.

Durch diese Elektroden leiten Ventilatoren durch spezielle Kanäle einen Luft- oder Gasstrom, der mechanische Verunreinigungen und Bakterien enthält.

Unter dem Einfluss von Hochspannung entsteht ein starkes elektrisches Feld und die Oberflächenkoronaentladung fließt von den Filamenten (Koronaelektroden) ab. Dies führt zur Ionisierung der Luft neben den Elektroden unter Freisetzung von Anionen (+) und Kationen (-), es entsteht ein Ionenstrom.

Ionen mit einer negativen Ladung bewegen sich unter der Wirkung eines elektrostatischen Feldes zu den Sammelelektroden und laden gleichzeitig die Verunreinigungszähler auf. Auf diese Ladungen wirken elektrostatische Kräfte, die eine Staubablagerung auf den Sammelelektroden erzeugen. Auf diese Weise wird die durch den Filter strömende Luft gereinigt.

Wenn der Filter arbeitet, nimmt die Staubschicht auf seinen Elektroden ständig zu. In regelmäßigen Abständen sollte es entfernt werden. Bei Haushaltsstrukturen wird dieser Vorgang manuell durchgeführt. In leistungsstarken Produktionsanlagen werden die Absetzelektroden und die Korona mechanisch geschüttelt, um die Schadstoffe in einen speziellen Trichter zu leiten, von wo aus sie zur Entsorgung entnommen werden.

Konstruktionsmerkmale industrieller Elektrofilter

Die Details seines Körpers können aus Betonblöcken oder Metallkonstruktionen bestehen.

Am Einlass der verschmutzten Luft und am Auslass der gereinigten Luft sind Gasverteilungsschirme installiert, die die Luftmassen optimal zwischen den Elektroden leiten.

Die Staubsammlung erfolgt in Silos, die meist einen Flachboden haben und mit einem Kratzförderer ausgestattet sind. Staubsammler werden hergestellt in Form von:

• Tabletts;

• umgekehrte Pyramide;

• Kegelstumpf.

Elektrodenschüttelmechanismen funktionieren nach dem Prinzip eines fallenden Hammers. Sie können sich unterhalb oder oberhalb der Platten befinden. Der Betrieb dieser Geräte beschleunigt die Reinigung der Elektroden erheblich. Die besten Ergebnisse werden mit Konstruktionen erzielt, bei denen jeder Hammer auf eine andere Elektrode wirkt.

Zur Erzeugung einer Hochspannungs-Korona-Entladung werden Standardtransformatoren mit Gleichrichtern verwendet, die aus einem industriellen Frequenznetz betrieben werden, oder spezielle Hochfrequenzgeräte mit mehreren zehn Kilohertz. An ihrer Arbeit sind Mikroprozessor-Steuerungssysteme beteiligt.

Unter den verschiedenen Arten von Entladungselektroden eignen sich Edelstahlspiralen am besten für eine optimale Filamentspannung. Sie sind weniger verschmutzt als alle anderen Modelle.

Die Konstruktionen der Niederschlagselektroden in Form von Platten mit einem speziellen Profil werden in Abschnitten zusammengefasst, die für eine gleichmäßige Verteilung der Oberflächenladungen sorgen.

Industriefilter zum Auffangen hochgiftiger Aerosole

Ein Beispiel für eines der Funktionsschemata solcher Geräte ist auf dem Foto dargestellt.

Diese Strukturen nutzen eine zweistufige Luftreinigungszone, die mit festen Verunreinigungen oder Aerosoldämpfen verunreinigt ist.Die größten Partikel lagern sich am Vorfilter ab.

Das Flussmittel wird dann mit einem Koronadraht und Erdungsplatten zu einem Ionisator geleitet. Von der Hochspannungseinheit werden den Elektroden etwa 12 Kilovolt zugeführt.

Dadurch kommt es zu einer Koronaentladung und die Verunreinigungspartikel werden aufgeladen. Das eingeblasene Luftgemisch durchströmt einen Abscheider, in dem Schadstoffe auf geerdeten Platten konzentriert werden.

Ein Nachfilter hinter dem Abscheider fängt die verbleibenden, nicht abgesetzten Partikel auf. Die Chemiekartusche reinigt die Luft zusätzlich von den restlichen Verunreinigungen wie Kohlendioxid und anderen Gasen.

Auf die Platten aufgetragene Aerosole fließen unter dem Einfluss der Schwerkraft einfach den Schacht hinunter.

Anwendungen industrieller Elektrofilter

Die Reinigung verschmutzter Luft wird eingesetzt in:

• Kohlekraftwerke;

• Standorte für die Produktion von Heizöl;

• Müllverbrennungsanlagen;

• Industriekessel zur Chemikalienrückgewinnung;

• industrielle Kalksteinöfen;

• technologische Kessel zur Verbrennung von Biomasse;

• Eisenmetallurgieunternehmen;

• Produktion von Nichteisenmetallen;

• Standorte der Zementindustrie;

• Agrarbetriebe und andere Branchen.

Möglichkeiten zur Reinigung einer kontaminierten Umgebung

Die Betriebsdiagramme leistungsstarker industrieller Elektrofilter mit verschiedenen Schadstoffen sind im Diagramm dargestellt.

Eigenschaften von Filterstrukturen in Haushaltsgeräten

Die Luftreinigung in Wohngebäuden wird durchgeführt:

• Klimaanlagen;

• Ionisatoren.

Das Funktionsprinzip der Klimaanlage ist auf dem Foto dargestellt.

Verunreinigte Luft wird von den Ventilatoren durch die Elektroden getrieben und dabei eine Spannung von etwa 5 Kilovolt angelegt. Mikroben, Milben, Viren und Bakterien im Luftstrom sterben ab und geladene Verunreinigungspartikel fliegen zu den Staubsammelelektroden und setzen sich darauf ab.

Gleichzeitig wird die Luft ionisiert und Ozon freigesetzt. Da es zur Kategorie der stärksten natürlichen Oxidationsmittel gehört, werden alle lebenden Organismen in der Klimaanlage zerstört.

Das Überschreiten der normativen Ozonkonzentration in der Luft ist aus hygienischen und hygienischen Gründen unzulässig. Dieser Indikator wird von den Aufsichtsbehörden der Klimaanlagenhersteller genau überwacht.

Eigenschaften eines Haushaltsionisators

Der Prototyp moderner Ionisatoren ist die Entwicklung des sowjetischen Wissenschaftlers Alexander Leonidovich Chizhevsky, die er geschaffen hat, um die Gesundheit von Menschen wiederherzustellen, die im Gefängnis durch schwerste harte Arbeit und schlechte Haftbedingungen erschöpft sind.

Durch das Anlegen von Hochspannung an die Elektroden einer an der Decke hängenden Quelle anstelle des Beleuchtungskronleuchters kommt es in der Luft zu einer Ionisierung unter Freisetzung gesunder Kationen. Sie wurden „Luftionen“ oder „Luftvitamine“ genannt.

Kationen versorgen den geschwächten Körper mit lebenswichtiger Energie und das freigesetzte Ozon tötet krankheitserregende Mikroben und Bakterien ab.

Moderne Ionisatoren weisen viele Mängel auf, die in den ersten Entwürfen auftraten. Insbesondere wird die Ozonkonzentration mittlerweile streng begrenzt, es werden Maßnahmen zur Reduzierung der Wirkung eines elektromagnetischen Hochspannungsfeldes ergriffen und bipolare Ionisationsgeräte eingesetzt.

Es ist jedoch anzumerken, dass viele Menschen immer noch den Zweck von Ionisatoren und Ozonatoren (Produktion von Ozon in maximaler Menge) verwechseln und letztere für andere Zwecke verwenden, die ihrer Gesundheit stark schaden.

Aufgrund ihres Funktionsprinzips erfüllen Ionisatoren nicht alle Funktionen von Klimaanlagen und reinigen die Luft nicht von Staub.