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新型湿法撞击流式油烟净化装置净化性能实验研究

文档作者：向东杨侠1 朱显玲姜展翔1 徐蕾1 杨清3 文档来源： 1．武汉工程大学机电工程学院 2．武汉船舶职业技术学院船舶与海洋工程学院 3．武汉鑫瑞泽科技有限公		更新日期： 2025年04月03日	点击数：
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2018年第3期(总第150期)红；夏与予钍 ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2018年3月新型湿法撞击流式油烟净化装置净化性能实验研究向 东-，杨 侠1，朱显玲z，姜展翔1，徐 蕾1，杨 清3(1．武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430073；2．武汉船舶职业技术学院船舶与海洋工程学院，湖北武汉430050；3．武汉鑫瑞泽科技有限公司，湖北武汉430072)摘要：在现有油烟净化技术和设备调研的基础上，提出一种新型湿法撞击流式油烟净化器，该净化器具有净化效率高、运行维护方便等优点。从惯性碰撞和液体净化两个方面较深入介绍了该油烟净化器的净化机理。同时，采用标准的油烟指标制备方法和标准的油烟采样分析方法对XRZ-JH3000油烟净化器的净化性能进行了实验研究。选取80％、100％、120％三种风量状态进行测试，结果显示：净化后出口浓度和净化效率满足GB 18483--2001饮食业油烟排放标准规定的要求。关键词：撞击流；油烟净化；净化性能；实验研究中图分类号：TQ05 1 文献标识码： A 文章编号： 2095—0802一(201 8)03—0063—03Experimental Study on Purification Performance of New Type Wet lmpinging Stream SootPurmerXIANG Don91，YANG Xial，ZHU Xianlin92，JIANG Zhanxian91，XU Leil，YANG Qin93(1．School of Mechanical and Electrical Engineenng，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，Hubei．China；2．School ofShipping and Manne Engineering，Wuhan Institute of Shipbuilding Technology，Wuhan 430050，Hubei，China；3．Wuhan XinruizeTechnology Co．Ltd．，Wuhan 430072，Hubei，China)Abstract：On the basis of the investigation and research of current soot purification technology and equipment，a new type of wetimpinging stream soot purifier is proposed．The purifier has the advantages of high purification efficiency，convenient operationand maintenance．In this paper,the purification mechanism of the soot purifier is introduced from two aspects of inertial impactand liquid purification．At the same time，the purification performance of XRZ-JH3000 soot purifier was studied by means ofstandard soot index preparation method and standard soot sampling analysis method．Three air flow conditions of 80％，100％and120％were selected and tested．The results showed that the concentration and purification efficiency after purification could meetthe requirements of GB 18483--2001 Emission Standard of Cooking Fume．Key words：impinging stream；soot purification；purification performance；experimental study0引言近年，随着中国经济飞速发展，第三产业蓬勃兴起，各种规模的宾馆、饭店数量急剧增加，相应的，在城市大气污染源中，饮食业油烟污染已成为主要污染源之一，城市环境污染投诉中饮食业油烟污染投诉已占总投诉的50％左右【l】。为控制油烟污染，国内外对油烟的净化分离技术和设备进行了一定研究，相继开发出各种油烟净化设备【2】。国外餐饮业油烟浓度低，主要采用热氧化焚烧法和催化剂净化法处理油烟。这两种方法技术复杂，设备成本高，不适合中国的现实情况。目前国内常用的油烟净化设备根据油烟净化机理，可分为机械式、过滤式、湿式、静电式及复合式油烟净化设备5种类型。这些设备技术成本相对较低，在家庭的厨房油烟净化中应用织物过滤法较为普遍，其它方法多用于餐饮业的油烟净化中。众多学者对各种净化方法的优缺点、适用性进行了综述f3-s]。本次试验研制了一种湿法撞击流式新型油烟净化收稿日期：2018—02—01第一作者简介：向 东，1990年生，男，湖北随州人，2018年将毕业于武汉工程大学化工过程机械专业，在读硕士研究生。装置，利用撞击流的高效传质特点来净化油烟frl，该装置应用的净化基本原理有流体碰撞惯性捕集原理和液体净化原理。1净化装置结构净化装置的原理图如图1所示。图1净化装置原理图排气根据喷雾水膜除尘器的工作原理，吸收净化液(水与一定量的表面活性剂、乳化剂的混合物)通过高压水泵由喷嘴雾化成水膜和水雾，油烟气与其充分接触，净化液吸收油烟污染物，达到净化油烟的目的阑。净化后的气流中夹带有大量水雾，在净化器的后部安装除雾器，经除雾器脱水后将水、气分离，气体由出风口和风·63·万方数据2018年第3期 纷潦与辛钍 2018年3月机排出。净化器的详图如图2所示。喷嘴逆专图2净化器详图气口在净化器靠近进口的顶部位置安装2个喷嘴，在净化器的中间底部位置再安装2个喷嘴，最后在净化器靠近出口的顶部位置安装2个喷嘴，6个喷嘴通过布置在净化器内的管道与进水管连接。吸收液由水泵从水箱抽出，输送到净化器，水雾从安装在筒体中的6个喷嘴喷出，在净化器内形成一个雾区。烟气从左边进气口进入净化器后，与吸收液充分接触，烟气在净化筒体内经惯性碰撞和洗涤后，将油烟颗粒捕集于吸收液中。净化后的烟气流经除雾器后由风机排出，吸收液在筒体底部汇集，由排水管排入水箱。2净化机理2．1流体碰撞惯性捕集原理当含油烟气体绕流液滴时，微粒与气体分子相比具有较大的惯性力，遇到喷淋液滴，气流中的微粒会脱离弯曲的气体流线，按虚线继续向前运动，并与喷淋液滴碰撞而被捕集[9-10l，如图3所示。微粒轨迹y．气流速度，m／s图3微粒在喷淋液上的惯性捕集示意图—专---．9,—专——÷—j此时，洗涤液滴可看成直径为D。的球形捕集体。惯性碰撞效率为(铀)【11】：2。一 &amp;amp; …’，r‰+0．7)2’ 、17式(1)中，．s山为斯托克斯数，它表征了作用在微粒上的惯性力与气体介质作用在微粒上的流体阻力的比值。实际微粒质量有一定大小，流线中微粒的&amp;amp;达到一定值后，微粒将会脱离流线而与液滴碰撞，微粒与液滴碰撞时的最小S擞称为临界斯托克斯数。2．2液体净化原理洗涤净化是指油烟气在净化器中与吸收液接触，·64·将油烟中的有害颗粒物从气相中脱除到液相中，其净化机理可利用双膜理论吸收模型来分析【12_131。双膜理论中流体间的对流传质如图4所示。气相气膜 液膜主体界面P^．溶质在气相主体中的分压，Pa；P^’．溶质在界面上的分压，Pa；c^’．溶质在界面上的浓度，kmol／m3；C^．溶质在液相主体中的浓度，kmoFm3图4双膜理论示意图其基本思想如下【t41：a)当气液两相相互接触时，两相之间存在一相界面，在相界面两侧分别存在着呈层流流动的稳定膜层，即有效层流膜层。溶质以分子扩散的方式通过这两个膜层。在膜层外的气液两相主体均呈湍流状态，而膜层的厚度也随着流体流速增大而减小；b)在相界面上气液两相相互平衡，界面上没有传质阻力；C)在膜层外的主体内，由于其充分湍动，溶质的浓度可以认为是均匀的，即主体内没有浓度梯度存在，换句话说，浓度梯度全部集中在两个膜层内。通过以上的假设，整个气体吸收过程的传质阻力就简化为两层薄膜组成的扩散阻力。因此，气液两相间的传质速率取决于通过气膜和液膜的分子扩散速率。吸收速率表达式为：MA=KG(PA-PA。)=KL(CA’一C^)， (2)式(2)中，眠为油烟的吸收速度，kmoFs；K。为气膜传质系数，mV(Pa·s)；KL为液膜传质系数，ma／(kmol·s)；PA为油烟气相中的分压，Pa；CA为油烟成分在液相中的浓度，kmol／m，；P^I为与液相主体浓度cA平衡的气相分压，Pa；CA’为与气相主体分压PA平衡的液相浓度，kmo]／m3。3实验结果及讨论本工艺采用标准的油烟指标制备方法和标准的油烟采样分析方法1151，对净化工艺组成的实验装置(图5)进行实验1161。／ 油烟净 ＼¨ 一 化设备 9 J(。|l厶}土 采彝孔 采辛辜孔l油烟删l发生器图5油烟净化设备实验系统示意图本次对80％、100％和120％三种风量状态进行实验，每种风量状态下分别进行三次采样分析。下表为XRZ-JH3000油烟净化设备100％风量状态下的一些测试数据，对于小型饮食行业规模，标准要求净化后油万方数据2018年第3期 向东，等：新型湿法撞击流式油烟净化装置净化性能实验研究 2018年3月烟排放浓度<2 mg／m3，净化效率>60％，从表1中可以看出，净化后出口浓度和净化效率均符合要求。表1油烟净化设备100％风量状态下的测试数据流速 流量 浓度 净化效率编号 测孔m／s mTs me．／m3 ％前 5．3 3078 10．3l后 5．2 3017 0．488前 5．2 2995 11．32 94．0后 5，5 3156 O．623前 5．2 2972 10．O3后 5．4 3122 0．752图6和图7分别为不同进口流量下出口浓度和净化效率的情况。1．2矿昌b1．0g￥划矮0．8包书0．694寨92《U舟90882 400 3 ooO 3 600流量Ⅸm3·h4)图6不同进口流量下的出口浓度烟的同时也可以实现降温，避免火灾的发生；d)吸收液对净化筒体有自我清洁的功能，操作和运行维护方便，不需要人工清洗，降低擦洗油烟机的成本f171。参考文献：[1] 熊鸿斌，刘文清．饮食业油烟净化技术及影响因素[J]．环境工[2][3][16]2 400 3 000 3 600， 流量／(m3·h。11图7不同进口流量下的净化效率 [17]80％、100％、120％--种风量状态对应的平均进口流量分别为2 236 m孙、3 015 m％、3 558 m讥，此时，平均出El浓度分别为1．018 mg／ms、0．621 mg／m3、0．782 mg／m3，平均净化效率分别为88．8％、94．0％、92．5％。可见，三种风量状态下的出口浓度和净化效率均符合要求，其中，100％风量下的出口浓度最低，净化效率最高。4结语经实验检测和验证，该油烟净化装置具有以下特点：a)净化后油烟排放浓度和净化效率满足GB 18483—2001饮食业油烟排放标准规定的要求；b)吸收液中添加的促溶剂可以改善油水混合性能，增大吸收速率和吸收容量，提高净化效率；c)结构简单，净化装置内没有运动部件。工艺流程简单，吸收液在净化油程，2003，21(4)：38—41．柯瑞荣，辜志强．饮食业油烟净化技术探索[J]．海峡科学，2001(4)：60—61．仕军，蒋文举，杨志山．餐饮业外排烹调油烟气的危害及净化方法研究进展[J]．环境污染治理技术与设备，2000，1(3)：77—80．赵建伟，许德玄，李晓军。饮食业油烟污染与治理技术现状[J]．环境污染治理技术与设备，2003，4(2)：63—65．李坚，樊林栋，梁文俊，等．烹饪油烟污染及其净化设备现状与发展趋势[J]．北京工业大学学报，2004，30(3)：342—346．杨侠，徐蕾．一种气液相双向撞击流油烟净化装置：中国，201620425982．3[P]．2016—10—12．刘祖文，唐敏康，肖太逸，等．用液膜过滤法治理宾馆厨房油烟和火烟[J]．环境工程，1999，17(11：41—42．林斌，吕红镰，胡若民．水雾水膜式厨房油烟净化装置[J]．环境保护科学，1999，25(2)：26—29．茅清希．工业通风[M]．上海：同济大学出版社，1998．闫玉德．GKYJ型复合式高效油烟净化器研究(I)[J]．河南科学，2002，20(2)：183—186．郝吉明，马广大．大气污染控制工程[M]．北京：高等教育出版社，1989．庞明军，黎定标，孙懋．油烟净化方法及净化机理[J]．南昌工程学院学报，2003，22(1)：58—62．傅启民．化学工程[M]．北京：中国科学技术大学出版社，1992．钱达蔚，张吉超，关梦龙，等．撞击流吸收器湿法同时脱硫脱硝三维数值模拟[J]．中国电机工程学报，2013(29)：39_48．中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所．GB,q'16157—1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法Is]．北京：中国环境科学出版社，1996．清华大学环境科学与工程系．HJ厂r 62—2001饮食业油烟净化设备技术要求及检测技术规范Isl．北京：中国环境科学出版社．2001．杨侠，刘 杰，周玉新，等．对喷式撞击流油烟净化装置：中国，201510810613．6I P I．2016—03—16．(责任编辑：季鑫)≯簟业业业业糇a能源知识§ 凑带带恭带芥米煤的产生碳氢化合物经过地壳运动空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物就是煤，煤炭就是植物化石。这涉及了很长时期的生物和地质过程。煤其主要成分为C、H、O和少量的N、S或其他元素。S是煤最主要杂质之一，其通常以硫化物的形式出现于煤的燃烧生成物中。于某些国家，例如美国已设立规范管制硫化物之排放量，因除去此类有害杂质花费不低，故政府均奖励生产低硫煤以减少污染。煤被认为是远古植物遗骸埋在地层下经过泥炭一褐煤一烟煤一无烟煤的转变所形成的，无烟煤还可以进一步转化为石墨。·65·，，，，，，

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