Filtres électrostatiques — appareil, principe de fonctionnement, domaines d'application

Pouvoir respirer de l'air frais est notre besoin physiologique, gage de santé et de longévité. Cependant, les puissantes entreprises industrielles modernes polluent l'environnement et l'atmosphère avec des émissions industrielles dangereuses pour l'homme.

Assurer la pureté de l'air lors des processus technologiques dans les entreprises et en éliminer les impuretés nocives dans la vie quotidienne - telles sont les tâches accomplies par les filtres électrostatiques.

La première conception de ce type a été enregistrée dans le brevet américain n ° 895729 en 1907. Son auteur, Frederick Cottrell, était engagé dans la recherche de méthodes pour séparer les particules en suspension des milieux gazeux.

Pour cela, il a utilisé l'action des lois fondamentales du champ électrostatique, en faisant passer des mélanges gazeux avec de fines impuretés solides à travers des électrodes à potentiels positifs et négatifs. Les ions de charge opposée avec des particules de poussière sont attirés par les électrodes, se déposent dessus et les ions du même nom sont repoussés.

Ce développement a servi de prototype pour la création de filtres électrostatiques modernes.

Des potentiels de signes opposés provenant d'une source de courant continu sont appliqués à des électrodes en feuille lamellaire (communément désignées par le terme « précipitation ») assemblées en sections séparées et placées entre elles des grilles de filaments métalliques.

L'amplitude de la tension entre le réseau et les plaques dans les appareils électroménagers est de plusieurs kilovolts. Pour les filtres fonctionnant dans des installations industrielles, elle peut être augmentée d'un ordre de grandeur.

A travers ces électrodes, les ventilateurs font passer dans des conduits spéciaux un flux d'air ou de gaz contenant des impuretés mécaniques et des bactéries.

Sous l'influence d'une haute tension, un fort champ électrique se forme et la décharge corona de surface s'écoule des filaments (électrodes corona). Cela conduit à l'ionisation de l'air adjacent aux électrodes avec libération d'anions (+) et de cations (-), un courant ionique est créé.

Les ions à charge négative sous l'action d'un champ électrostatique se déplacent vers les électrodes collectrices, chargeant simultanément les compteurs d'impuretés. Ces charges sont soumises à des forces électrostatiques qui créent une accumulation de poussière sur les électrodes collectrices. De cette manière, l'air entraîné à travers le filtre est purifié.

Lorsque le filtre fonctionne, la couche de poussière sur ses électrodes augmente constamment. Périodiquement, il doit être retiré. Pour les structures domestiques, cette opération est effectuée manuellement. Dans les usines de production puissantes, les électrodes de décantation et la couronne sont secouées mécaniquement pour diriger les polluants dans une trémie spéciale, d'où ils sont retirés pour être éliminés.

Caractéristiques de conception du précipitateur électrostatique industriel

Les détails de son corps peuvent être fabriqués à partir de blocs de béton ou de structures métalliques.

Des écrans de distribution de gaz sont installés à l'entrée de l'air pollué et à la sortie de l'air épuré, qui dirigent de manière optimale les masses d'air entre les électrodes.

Le dépoussiérage s'effectue dans des silos, généralement à fond plat et équipés d'un convoyeur à raclettes. Les dépoussiéreurs sont produits sous la forme de :

• plateaux;

• Pyramide inversée;

• cône tronqué.

Les mécanismes d'agitation des électrodes fonctionnent sur le principe d'un marteau tombant. Ils peuvent être situés au-dessous ou au-dessus des plaques. Le fonctionnement de ces appareils accélère considérablement le nettoyage des électrodes. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des conceptions où chaque marteau agit sur une électrode différente.

Pour créer une décharge corona haute tension, des transformateurs standard avec redresseurs fonctionnant à partir d'un réseau de fréquence industriel ou des dispositifs haute fréquence spéciaux de plusieurs dizaines de kilohertz sont utilisés. Des systèmes de contrôle à microprocesseur sont impliqués dans leur travail.

Parmi les différents types d'électrodes de décharge, les spirales en acier inoxydable fonctionnent le mieux pour une tension de filament optimale. Ils sont moins pollués que tous les autres modèles.

Les constructions des électrodes collectrices sous forme de plaques avec un profil spécial sont combinées en sections créées pour une répartition uniforme des charges de surface.

Filtres industriels pour capter les aérosols hautement toxiques

Un exemple de l'un des schémas de fonctionnement de tels dispositifs est illustré sur la photo.

Ces structures utilisent une zone de purification d'air à deux étages contaminée par des impuretés solides ou des vapeurs d'aérosols.Les plus grosses particules se déposent sur le préfiltre.

Le flux est ensuite dirigé vers un ioniseur avec un fil corona et des plaques de masse. Environ 12 kilovolts sont fournis par l'unité haute tension aux électrodes.

En conséquence, une décharge corona se produit et les particules d'impuretés se chargent. Le mélange d'air soufflé passe à travers un précipitateur, dans lequel les substances nocives sont concentrées sur des plaques mises à la terre.

Un post-filtre situé après le précipitateur capture les particules non décantées restantes. La cartouche chimique nettoie en outre l'air des impuretés restantes de dioxyde de carbone et d'autres gaz.

Les aérosols appliqués sur les plaques s'écoulent simplement dans le puits sous l'influence de la gravité.

Applications des précipitateurs électrostatiques industriels

La purification de l'air pollué est utilisée dans :

• centrales électriques au charbon;

• sites de production de fioul;

• usines d'incinération de déchets;

• chaudières industrielles pour la récupération chimique;

• fours à calcaire industriels;

• chaudières technologiques pour la combustion de la biomasse;

• entreprises de métallurgie ferreuse;

• production de métaux non ferreux;

• sites de l'industrie cimentière ;

• entreprises agricoles et autres industries.

Possibilités de nettoyage d'un environnement contaminé

Les schémas de fonctionnement des puissants filtres électrostatiques industriels contenant diverses substances nocives sont présentés dans le schéma.

Caractéristiques des structures de filtrage dans les appareils ménagers

La purification de l'air dans les locaux d'habitation est effectuée:

• climatiseurs;

• ioniseurs.

Le principe de fonctionnement du climatiseur est illustré sur la photo.

L'air contaminé est entraîné par les ventilateurs à travers les électrodes avec une tension d'environ 5 kilovolts qui leur est appliquée. Les microbes, les acariens, les virus, les bactéries dans le flux d'air meurent et les particules d'impuretés, étant chargées, volent vers les électrodes de dépoussiérage et se déposent dessus.

En même temps, l'air est ionisé et de l'ozone est libéré. Comme il appartient à la catégorie des oxydants naturels les plus puissants, tous les organismes vivants du climatiseur sont détruits.

Le dépassement de la concentration normative d'ozone dans l'air est inadmissible selon les normes sanitaires et hygiéniques. Cet indicateur est étroitement surveillé par les autorités de contrôle des fabricants de climatiseurs.

Caractéristiques d'un ioniseur domestique

Le prototype des ioniseurs modernes est le développement du scientifique soviétique Alexander Leonidovich Chizhevsky, qu'il a créé pour restaurer la santé des personnes épuisées en prison par les travaux les plus pénibles et les mauvaises conditions de détention.

En raison de l'application d'une haute tension aux électrodes d'une source suspendue au plafond au lieu du lustre d'éclairage, une ionisation se produit dans l'air avec la libération de cations sains. Ils étaient appelés « ions de l'air » ou « vitamines de l'air ».

Les cations donnent de l'énergie vitale au corps affaibli et l'ozone libéré tue les microbes et les bactéries pathogènes.

Les ioniseurs modernes sont dépourvus de nombreuses lacunes qui figuraient dans les premières conceptions. En particulier, la concentration d'ozone est désormais strictement limitée, des mesures sont prises pour réduire l'effet d'un champ électromagnétique à haute tension, et des dispositifs d'ionisation bipolaire sont utilisés.

Il convient de noter, cependant, que de nombreuses personnes confondent encore le but des ioniseurs et des ozonateurs (production d'ozone en quantité maximale), utilisant ces derniers à d'autres fins qui nuisent grandement à leur santé.

Selon le principe de leur fonctionnement, les ioniseurs ne remplissent pas toutes les fonctions des climatiseurs et ne purifient pas l'air de la poussière.