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.
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.
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.
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.