Che cos'è un precipitator elettrostatico?

L'industria è parte integrante del nostro sistema economico e molti credono di avere il diritto di sopportare i camini delle fabbriche che soffocano l'aria. Ma non molti sanno che la tecnologia offre da oltre un secolo un'ottima soluzione a questo problema: l'elettrostatica. PrecipitatoQuesti accorgimenti riducono significativamente l'inquinamento e contribuiscono a migliorare l'ambiente.

Che cos'è un Precipitatore elettrostatico?

Un precipitator elettrostatico (ESP) è definito come un dispositivo di filtrazione utilizzato per rimuovere particelle fini come fumo e polveri sottili dal gas in flusso. È il dispositivo più comunemente utilizzato per Controllo dell'inquinamento atmosfericoVengono utilizzati in settori industriali come le acciaierie e le centrali termoelettriche.

Nel 1907, il professore di chimica Frederick Gardner Cottrell brevettò il primo precipitator elettrostatico utilizzato per raccogliere la nebbia di acido solforico e i fumi di ossido di piombo emessi da varie attività di produzione di acidi e di fusione.

schema del precipitator elettrostatico

Principio di funzionamento Precipitatore elettrostatico

Il principio di funzionamento del precipitator elettrostatico è piuttosto semplice. Consiste in due serie di elettrodi: positivo e negativo. Gli elettrodi negativi sono costituiti da una rete metallica, mentre quelli positivi sono delle piastre. Questi elettrodi sono disposti verticalmente e alternati tra loro.

principio di funzionamento del precipitator elettrostatico

Le particelle gassose, come le ceneri, vengono ionizzate dall'elettrodo di scarica ad alta tensione per effetto corona. Queste particelle, una volta ionizzate, assumono una carica negativa e vengono attratte dalle piastre di raccolta caricate positivamente.

Il terminale negativo della sorgente di corrente continua ad alta tensione viene utilizzato per collegare gli elettrodi negativi, mentre il terminale positivo della sorgente di corrente continua viene utilizzato per collegare le piastre positive. Per ionizzare il mezzo tra l'elettrodo negativo e quello positivo, viene mantenuta una certa distanza tra l'elettrodo positivo, quello negativo e la sorgente di corrente continua, creando così un gradiente di tensione elevato.

Il mezzo utilizzato tra i due elettrodi è l'aria. Potrebbe verificarsi una scarica a corona attorno alle barre degli elettrodi o alla rete metallica a causa dell'elevata negatività delle cariche negative. L'intero sistema è racchiuso in un contenitore metallico con un ingresso per i gas di combustione e un'uscita per i gas filtrati. Ci sono molti elettroni liberi poiché gli elettrodi sono ionizzati, che interagiscono con le particelle di polvere del gas, rendendole caricate negativamente. Queste particelle si muovono verso gli elettrodi positivi e cadono a causa diforza gravitazionaleI fumi di combustione, privi di particelle di polvere, attraversano il precipitator elettrostatico e vengono scaricati nell'atmosfera attraverso il camino.

Tipi di Precipitatore elettrostatico

Esistono diversi tipi di elettrostatici e qui li analizzeremo in dettaglio. Di seguito sono riportati i tre tipi di ESP:

Precipitatore a piastre: Questo è il tipo di precipitatore più semplice, costituito da file di sottili fili verticali e da una pila di grandi piastre metalliche piatte disposte verticalmente a una distanza compresa tra 1 cm e 18 cm l'una dall'altra. Il flusso d'aria viene fatto passare orizzontalmente attraverso le piastre verticali e poi attraverso la pila di piastre. Per ionizzare le particelle, viene applicata una tensione negativa tra il filo e la piastra. Queste particelle ionizzate vengono quindi deviate verso le piastre messe a terra per effetto della forza elettrostatica. Man mano che le particelle si accumulano sulla piastra di raccolta, vengono rimosse dal flusso d'aria.

Precipitatore elettrostatico a secco: questo precipitatore viene utilizzato per raccogliere inquinanti come cenere o cemento allo stato secco. È costituito da elettrodi attraverso i quali fluiscono le particelle ionizzate e da una tramoggia da cui vengono estratte le particelle raccolte. Le particelle di polvere vengono raccolte da un flusso d'aria mediante l'impatto degli elettrodi.

Precipitatore elettrostatico a secco

Precipitatore elettrostatico a umido: questo precipitatore viene utilizzato per rimuovere resine, oli, catrame e vernici di natura liquida. È costituito da collettori che vengono continuamente irrorati con acqua, consentendo la raccolta delle particelle ionizzate presenti nei fanghi. Sono più efficienti dei precipitatori elettrostatici a secco.

Precipitatore tubolare: Questo precipitator è un'unità monostadio composta da tubi con elettrodi ad alta tensione disposti parallelamente tra loro, in modo da ruotare sul proprio asse. La disposizione dei tubi può essere circolare, quadrata o esagonale a nido d'ape, con il gas che fluisce verso l'alto o verso il basso. Il gas viene fatto passare attraverso tutti i tubi. Trova applicazione nella rimozione di particelle appiccicose.

Vantaggi e svantaggi

Vantaggi del precipitator elettrostatico:

La durata del sistema ESP è elevata.

Può essere utilizzato per la raccolta di impurità sia secche che umide.

Presenta bassi costi di esercizio.

L'efficienza di raccolta del dispositivo è elevata anche per le particelle di piccole dimensioni.

È in grado di gestire grandi volumi di gas e carichi di polvere elevati a basse pressioni.

Svantaggi del precipitator elettrostatico:

Non può essere utilizzato per emissioni gassose.

Lo spazio richiesto è maggiore.

L'investimento di capitale è elevato.

Non adattabile ai cambiamenti delle condizioni operative.

Applicazioni dei precipitatori elettrostatici

Di seguito sono elencate alcune applicazioni degne di nota dei precipitatori elettrostatici:

Nelle sale macchine delle navi vengono utilizzati elettrofiltri a piastra a due stadi, poiché il cambio produce una nebbia d'olio esplosiva. L'olio raccolto viene riutilizzato in un sistema di lubrificazione degli ingranaggi.

I precipitatori elettrostatici a secco (Dry ESP) vengono utilizzati negli impianti termici per depurare l'aria nei sistemi di ventilazione e condizionamento.

Trovano applicazione in campo medico per l'eliminazione di batteri e funghi.

Vengono utilizzati nella sabbia di zirconio per separare il rutilo dalle piante.

Vengono utilizzati nell'industria metallurgica per pulire i detriti di sabbiatura.