Koska hiukkasten erottuminen kaasuvirrasta saadaan aikaan sähköisten voimien ansiosta on sähkösuodattimen erotusaste suuresti riippuvainen emissioelektrodeilta irtoavasta sähkövirrasta. Tämä ilmaistaan ominaisvirrankulutuksena yksikössä mA/m2 eli sähkövirta keräyslevypinta-alaa kohti. Tyypillisesti sähkösuodattimien virrankulutus on luokkaa 0,3…0,7 mA/m2. Rajoittavana tekijänä sähkövirran suurentamiselle on sähköinen ylilyöntiraja, joka esim. jokaisessa suodatin- kentässä on erisuuruinen johtuen jo pelkästään kussakin kentässä esiintyvästä pölyn määrästä.
Em. ylilyönti voi tapahtua joko emissioelektrodien ja erotuslevyjen välillä tai erotuslevylle kertyneen pölykerroksen läpi. Molemmissa tapauksissa läpilyöntiherkkyys riippuu käsiteltävän kaasun dielektrisyydestä, joka puolestaan on riippuvainen mm. kaasun lämpötilasta, kaasun kemiallisesta koostumuksesta ja pölyn ominaisvastuksesta. Lisäksi mm. pölyn hiukkaskokojakauma, agglomeroitumis herkkyys, palamattomien hiukkasten osuus ja kaasun nopeus ja nopeusjakauma vaikuttavat suuresti sähkösuodattimen toimintaan.
Lämpötila:
Kaasun lämpötilan kohoaminen aiheuttaa dielektrisyyden pienenemisen ja näin ollen ylilyöntijänniterajan alenemisen, jonka seurauksena koronavirtataso jää alhaiseksi ja erotuskyky heikkenee. Lämpötilan kasvaessa lisääntyy usein myös pölyn resistiivisyys, joka voi heikentää hyvinkin radikaalisti suodattimen erotuskykyä.
Kaasun koostumus:
Kuivien savukaasujen koostumus vaihtelee prosessista riippuen. Kaasun sisältämä vesipitoisuus vaikuttaa mm. pölyhiukkasten ominaisvastukseen alentavasti, jolloin hiukkaset ottavat sähkö- varausta vastaan helpommin. Vesihöyryionit nostavat kaasun dielektrisyyslujuutta ja siten myös koronavirtatasoa ja edelleen suodattimen erotuskykyä. Saman vaikutuksen aikaansaavat myös mm. rikin oksidit.
Palamattomat hiukkaset:
Epätäydellisestä palamisesta johtuen voi savukaasuissa esiintyä palamattomia hiukkasia, jotka yleensä ovat kevyitä ja huokoisia hiukkasia, ja joiden koko vaihtelee 10…30
µm:n välillä. Esim. nykyisten biopolttokattiloiden savukaasuissa palamattomien hiukkasten määrä vaihtelee muutamista prosenteista aina useisiin kymmeniin prosentteihin, riippuen mm. polttoaineiden kosteudesta ja homogeenisuudesta. Mikäli palamattomia hiukkasia esiintyy suurempia määriä, voi sillä olla hyvinkin suuri vaikutus suodattimen erotuskykyyn. Palamattomien hiukkasten osuuden ollessa esim. 20% voi pölypäästö suodattimen jälkeen nousta yli 10-kertaiseksi. Syy tähän on se, että hiukkasten ominaisvastus on erittäin pieni, jolloin ne heti erotuslevyille jouduttuaan menettävät sähköisen varauksensa jota tarvitaan niiden pysymiseksi erotuspinnoilla. Tästä syystä ne eivät myöskään agglomeroidu muiden hiukkasten kanssa, vaan tempautuvat takaisin kaasuvirtaan irrottaen myös muuta kerättyä pölyä mukaansa.
Kaasun nopeusjakauma sähkösuodattimessa:
Käsiteltäessä suuria savukaasumääriä jotka vaativat suurikokoiset ja kalliit sähkösuodattimet, on erittäin tärkeää, että koko käytössä oleva keräyspinta-ala tulee
tehokkaasti käytettyä hyväksi. Alhaiset savukaasun virtausnopeudet suodattimen poikkipinnalla aiheuttavat kapasiteetin vajaakäyttöä, ja korkeat nopeudet taas edesauttavat kerätyn pölyn tempautumista mukaan kaasuvirtaan. Suuret nopeudet suodattimen alaosissa vaikeuttavat pölyn laskeutumista pölytaskuun, l. suppiloon ja lisää ravistushäviöitä pienentäen suodattimen erotusastetta. Epätasainen nopeusjakauma saattaa aiheuttaa myös pyörteitä ja takaisinvirtauksia eri
sähköisten kenttien ja pohjasuppiloiden välillä. Tätä varten suodattimiin on yleensä aina asennettu virtauksenestolevystöjä kenttien reunoille ja yläosaan, sekä kenttien alareunojen ja pohjasuppiloiden väliselle alueelle. Kaasun nopeusjakauma suodattimessa voidaan säätää erityyppisillä kaasunohjauslevyillä, joita ripustetaan suodattimen tuloverhoon. On myös muistettava, että kerran säädetty nopeusjakauma voi vuosien saatossa muuttua, ja näin ollen kaipaa aika ajoin tehtävää tarkistusta.
Pölyn ominaisvastus:
Yksi tärkeimmistä sähkösuodattimien mitoitukseen vaikuttavista tekijöistä on pölyn ominaisvastus. Jotta pölyä yleensäkään voidaan erottaa sähkösuodattimessa, on sen täytettävä tietyt sähköiset ominaisuudet, joista päällimmäinen on ominaisvastus. Jos ominaisvastus on pieni, hiukkanen menettää keräyslevylle saavuttuaan sähköisen varauksensa nopeasti menettäen samalla sähköisen voiman, joka pitää sen kiinni keräyspinnoilla. Jos taasen ominaisvastus on liian suuri, virran kulkeminen kokoojalevylle estyy pölykerroksen läpi ja sähkösuodattimen toiminta häiriintyy. Pölykerroksen yli syntyy tällöin jännite, joka voi olla niin suuri, että se aiheuttaa ns. koronapurkauksen pölykerroksen sisällä (back-corona), jolloin pölykerros hajoaa ja leviää takaisin kaasuvirtaan huonontaen merkittävästi suodattimen toimintaa. Pölyn ominaisvastus ilmaistaan yksikössä
Ωcm. Tämä arvo saadaan kertomalla pölynäytteen sähköinen vastus sen pinta-alalla ja jakamalla sen paksuudella. Havainnollisesti luku ilmoittaa 1 cm2:n poikkipintaisen ja 1 cm pitkän pölynäytteen vastuksen.
Pölyn ominaisvastusta korottavia komponentteja ovat mm.: kvartsi, alumiini, kalsium, arseeni sekä sinkin ja lyijyn oksidit. Ominaisvastusta alentavia komponentteja ovat mm.: natrium, kalium, litium, rikki, fosfori ja rauta. Matalissa lämpötiloissa pölyn ominaisvastus on pieni, happokastepisteessä käytännössä 0. Lämpötilan noustessa kasvaa myös ominaisvastus ja se voi saavuttaa kriittisen alueen, jossa em. ”back-corona” -ilmiötä saattaa esiintyä. Lämpötilan
edelleen noustessa kriittisen alueen yli voi ominaisvastus alkaa jälleen laskea. Tästä syystä tietyissä prosesseissa joudutaan jäähdyttämään savukaasuja ennen
suodattimeen tuloa korkean ominaisvastuksen alentamiseksi ja erotuskyvyn parantamiseksi.
Ominaisvastukseen vaikuttavat tekijät:
Alhaisissa lämpötiloissa pölyn ominaisvastukseen vaikuttavat pintajohtavuuden välityksellä tyypillisesti lähinnä savukaasujen kosteus ja SO3 –pitoisuus.
Vesipitoisuuden kasvaessa veden absorboituminen hiukkasten pinnalle lisääntyy, mikä lisää pintajohtavuutta ja alentaa ominaisvastusta parantaen näin suodattimen toimintaa. Savukaasuissa vapaana oleva SO3 nostaa savukaasujen happokastepistettä ja auttaa näin veden absorboitumista hiukkasten pinnalle ja ominaisvastuksen alentumista. On kuitenkin muistettava, että vain vapaana oleva SO3 vaikuttaa pintajohtavuuteen. Mikäli esim. lentotuhkan sisältämän CaO:n kanssa reagoinut SO3 muodostaa sulfaattia, CaSO4, vaikuttaa se ominaisvastukseen korottavasti. Samaan suuntaan vaikuttavat myös tuhkan sisältämät SiO2 ja Al2O3.
