Elektrofiltr

Elektrofiltr – widok ogólny.

Elektrofiltr, filtr elektrostatyczny, odpylacz elektrostatyczny (skrótowo EF lub ang. ESP, czyli electrostatic precipitator) – rodzaj odpylacza lub filtru, w którym usuwane są pyły, dymy i aerozole z gazu (gazu technologicznego, spalin lub innych gazów odlotowych, powietrza). Składa się z szeregu elektrod (ostrzowych, drutowych, lub płaskich) pod wysokim napięciem. Pole elektrostatyczne (prawo Coulomba) elektrod powoduje osadzanie się cząstek stałych na płaskiej elektrodzie wychwytującej^[1].

Zasada działania

Ponieważ cząstki pyłu niesione przez gaz są z natury elektrycznie obojętne, muszą zostać naelektryzowane, tak aby proces oczyszczania mógł zachodzić.

Ładunek elektryczny jest nadawany ziarnom pyłu poprzez wykorzystanie ulotu, tj. opuszczania elektrody przez ładunki elektryczne wskutek wyładowania koronowego – rodzaju wyładowania elektrycznego w niejednorodnym silnym polu elektrycznym, z zastosowaniem napięć rzędu 40–80 kV. Zwykle stosuje się ujemne ładowanie elektrody ulotowej. Ziarna pyłu uzyskują ładunek elektryczny od zjonizowanych przez ulot cząsteczek gazu. Obdarzone ładunkiem elektrycznym wędrują (migrują) do elektrody o ładunku przeciwnym (zjawisko elektroforezy), na której się osadzają (jest to elektroda osadcza bądź zbiorcza). Na elektrodzie cząstki rozładowują się elektrycznie. Następnie są cyklicznie z niej usuwane (strącone lub spłukane). Siła elektrostatyczna zależy od ładunku ziarna pyłu, zaś ładunek możliwy do zgromadzenia na ziarnie zależy m.in. od rozmiaru tegoż ziarna. Dlatego elektrofiltry bardzo skutecznie (zwykle w ponad 99% dla cząsteczek 1 µm) wychwytują ziarna pyłu.

Wnętrze elektrofiltru. Ujemne elektrody ulotowe w kształcie prętów, dodatnia elektroda zbiorcza w kształcie plastra miodu.

Dodatnia elektroda zbiorcza w kształcie plastra miodu elektrofiltru spalarni odpadów niebezpiecznych w Gdańsku przed montażem.

Historia

Powszechnie uznaje się, że wynalazcą elektrofiltru był Amerykanin Frederick Gardner Cottrell (1877–1948) stąd inna nazwa – odpylacz Cottrella.

Zastosowanie

W energetyce zawodowej elektrofiltr jest powszechnie stosowanym urządzeniem pomocniczym kotła opalanego pyłem węglowym. W metalurgii odpyla np. gazy odlotowe ze spiekania surowców, a przy otrzymywaniu miedzi z kruszców siarczkowych odpyla gaz z konwertorowania kamienia miedziowego, zawierający dwutlenek siarki, kierowany do produkcji kwasu siarkowego. W koksowniach znalazł zastosowanie do odpylania i odsmalania surowego gazu koksowniczego. Bywa też stosowany do odpylania gazów odlotowych z pieców obrotowych w cementowniach.

Wady i zalety elektrofiltrów

Do zalet elektrofiltrów należą:

• możliwość odpylania w sposób ciągły bardzo znacznych ilości spalin,
• możliwość uzyskania bardzo dużej sprawności dochodzącej do 99,9%,
• minimalna liczba części ruchomych,
• małe opory przepływu gazów,
• możliwość odpylania gorących gazów.

Natomiast wadami elektrofiltrów są:

• duży koszt wytwarzania, zwłaszcza zespołów zasilających,
• duże gabaryty,
• wrażliwość na zmiany parametrów gazów odlotowych,
• możliwość zapalenia się gazów palnych,
• znaczna czułość na zmiany temperatury i wilgotności spalin,
• znaczna czułość na zmiany charakterystyki pyłu, zwłaszcza jego rezystywności (oporu właściwego).

Czynniki mające wpływ na wydajność odpylania

• natężenie pola elektromagnetycznego,
• wielkość napięcia,
• odległość i kształt elektrod,
• rozmiar cząstek pyłu,
• temperatura i wilgotność gazów odlotowych.

Przypisy

Bibliografia

• VI Konferencja Naukowo-Techniczna "Elektrofiltry 2002". Kraków: Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 2002. ISBN 83-916516-2-2.
• Warych J: Oczyszczanie gazów; procesy i aparatura. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1998. ISBN 83-204-2305-8.