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新型濕法撞擊流式油煙凈化裝置凈化性能實驗研究

文檔作者：向東楊俠1 朱顯玲姜展翔1 徐蕾1 楊清3 文檔來源： 1．武漢工程大學機電工程學院 2．武漢船舶職業(yè)技術學院船舶與海洋工程學院 3．武漢鑫瑞澤科技有限公		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月03日
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2018年第3期(總第150期)紅；夏與予釷 ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2018年3月新型濕法撞擊流式油煙凈化裝置凈化性能實驗研究向 東-，楊 俠1，朱顯玲z，姜展翔1，徐 蕾1，楊 清3(1．武漢工程大學機電工程學院，湖北武漢430073；2．武漢船舶職業(yè)技術學院船舶與海洋工程學院，湖北武漢430050；3．武漢鑫瑞澤科技有限公司，湖北武漢430072)摘要：在現(xiàn)有油煙凈化技術和設備調研的基礎上，提出一種新型濕法撞擊流式油煙凈化器，該凈化器具有凈化效率高、運行維護方便等優(yōu)點。從慣性碰撞和液體凈化兩個方面較深入介紹了該油煙凈化器的凈化機理。同時，采用標準的油煙指標制備方法和標準的油煙采樣分析方法對XRZ-JH3000油煙凈化器的凈化性能進行了實驗研究。選取80％、100％、120％三種風量狀態(tài)進行測試，結果顯示：凈化后出口濃度和凈化效率滿足GB 18483--2001飲食業(yè)油煙排放標準規(guī)定的要求。關鍵詞：撞擊流；油煙凈化；凈化性能；實驗研究中圖分類號：TQ05 1 文獻標識碼： A 文章編號： 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，隨著中國經濟飛速發(fā)展，第三產業(yè)蓬勃興起，各種規(guī)模的賓館、飯店數(shù)量急劇增加，相應的，在城市大氣污染源中，飲食業(yè)油煙污染已成為主要污染源之一，城市環(huán)境污染投訴中飲食業(yè)油煙污染投訴已占總投訴的50％左右【l】。為控制油煙污染，國內外對油煙的凈化分離技術和設備進行了一定研究，相繼開發(fā)出各種油煙凈化設備【2】。國外餐飲業(yè)油煙濃度低，主要采用熱氧化焚燒法和催化劑凈化法處理油煙。這兩種方法技術復雜，設備成本高，不適合中國的現(xiàn)實情況。目前國內常用的油煙凈化設備根據(jù)油煙凈化機理，可分為機械式、過濾式、濕式、靜電式及復合式油煙凈化設備5種類型。這些設備技術成本相對較低，在家庭的廚房油煙凈化中應用織物過濾法較為普遍，其它方法多用于餐飲業(yè)的油煙凈化中。眾多學者對各種凈化方法的優(yōu)缺點、適用性進行了綜述f3-s]。本次試驗研制了一種濕法撞擊流式新型油煙凈化收稿日期：2018—02—01第一作者簡介：向 東，1990年生，男，湖北隨州人，2018年將畢業(yè)于武漢工程大學化工過程機械專業(yè)，在讀碩士研究生。裝置，利用撞擊流的高效傳質特點來凈化油煙frl，該裝置應用的凈化基本原理有流體碰撞慣性捕集原理和液體凈化原理。1凈化裝置結構凈化裝置的原理圖如圖1所示。圖1凈化裝置原理圖排氣根據(jù)噴霧水膜除塵器的工作原理，吸收凈化液(水與一定量的表面活性劑、乳化劑的混合物)通過高壓水泵由噴嘴霧化成水膜和水霧，油煙氣與其充分接觸，凈化液吸收油煙污染物，達到凈化油煙的目的闌。凈化后的氣流中夾帶有大量水霧，在凈化器的后部安裝除霧器，經除霧器脫水后將水、氣分離，氣體由出風口和風·63·萬方數(shù)據(jù)2018年第3期 紛潦與辛釷 2018年3月機排出。凈化器的詳圖如圖2所示。噴嘴逆專圖2凈化器詳圖氣口在凈化器靠近進口的頂部位置安裝2個噴嘴，在凈化器的中間底部位置再安裝2個噴嘴，最后在凈化器靠近出口的頂部位置安裝2個噴嘴，6個噴嘴通過布置在凈化器內的管道與進水管連接。吸收液由水泵從水箱抽出，輸送到凈化器，水霧從安裝在筒體中的6個噴嘴噴出，在凈化器內形成一個霧區(qū)。煙氣從左邊進氣口進入凈化器后，與吸收液充分接觸，煙氣在凈化筒體內經慣性碰撞和洗滌后，將油煙顆粒捕集于吸收液中。凈化后的煙氣流經除霧器后由風機排出，吸收液在筒體底部匯集，由排水管排入水箱。2凈化機理2．1流體碰撞慣性捕集原理當含油煙氣體繞流液滴時，微粒與氣體分子相比具有較大的慣性力，遇到噴淋液滴，氣流中的微粒會脫離彎曲的氣體流線，按虛線繼續(xù)向前運動，并與噴淋液滴碰撞而被捕集[9-10l，如圖3所示。微粒軌跡y．氣流速度，m／s圖3微粒在噴淋液上的慣性捕集示意圖—專---．9,—?！?#247;—j此時，洗滌液滴可看成直徑為D。的球形捕集體。慣性碰撞效率為(鈾)【11】：2。一 &amp;amp; …’，r‰+0．7)2’ 、17式(1)中，．s山為斯托克斯數(shù)，它表征了作用在微粒上的慣性力與氣體介質作用在微粒上的流體阻力的比值。實際微粒質量有一定大小，流線中微粒的&amp;amp;達到一定值后，微粒將會脫離流線而與液滴碰撞，微粒與液滴碰撞時的最小S擻稱為臨界斯托克斯數(shù)。2．2液體凈化原理洗滌凈化是指油煙氣在凈化器中與吸收液接觸，·64·將油煙中的有害顆粒物從氣相中脫除到液相中，其凈化機理可利用雙膜理論吸收模型來分析【12_131。雙膜理論中流體間的對流傳質如圖4所示。氣相氣膜 液膜主體界面P^．溶質在氣相主體中的分壓，Pa；P^’．溶質在界面上的分壓，Pa；c^’．溶質在界面上的濃度，kmol／m3；C^．溶質在液相主體中的濃度，kmoFm3圖4雙膜理論示意圖其基本思想如下【t41：a)當氣液兩相相互接觸時，兩相之間存在一相界面，在相界面兩側分別存在著呈層流流動的穩(wěn)定膜層，即有效層流膜層。溶質以分子擴散的方式通過這兩個膜層。在膜層外的氣液兩相主體均呈湍流狀態(tài)，而膜層的厚度也隨著流體流速增大而減小；b)在相界面上氣液兩相相互平衡，界面上沒有傳質阻力；C)在膜層外的主體內，由于其充分湍動，溶質的濃度可以認為是均勻的，即主體內沒有濃度梯度存在，換句話說，濃度梯度全部集中在兩個膜層內。通過以上的假設，整個氣體吸收過程的傳質阻力就簡化為兩層薄膜組成的擴散阻力。因此，氣液兩相間的傳質速率取決于通過氣膜和液膜的分子擴散速率。吸收速率表達式為：MA=KG(PA-PA。)=KL(CA’一C^)， (2)式(2)中，眠為油煙的吸收速度，kmoFs；K。為氣膜傳質系數(shù)，mV(Pa·s)；KL為液膜傳質系數(shù)，ma／(kmol·s)；PA為油煙氣相中的分壓，Pa；CA為油煙成分在液相中的濃度，kmol／m，；P^I為與液相主體濃度cA平衡的氣相分壓，Pa；CA’為與氣相主體分壓PA平衡的液相濃度，kmo]／m3。3實驗結果及討論本工藝采用標準的油煙指標制備方法和標準的油煙采樣分析方法1151，對凈化工藝組成的實驗裝置(圖5)進行實驗1161。／ 油煙凈 ＼¨ 一 化設備 9 J(。|l厶}土 采彝孔 采辛辜孔l油煙刪l發(fā)生器圖5油煙凈化設備實驗系統(tǒng)示意圖本次對80％、100％和120％三種風量狀態(tài)進行實驗，每種風量狀態(tài)下分別進行三次采樣分析。下表為XRZ-JH3000油煙凈化設備100％風量狀態(tài)下的一些測試數(shù)據(jù)，對于小型飲食行業(yè)規(guī)模，標準要求凈化后油萬方數(shù)據(jù)2018年第3期 向東，等：新型濕法撞擊流式油煙凈化裝置凈化性能實驗研究 2018年3月煙排放濃度<2 mg／m3，凈化效率>60％，從表1中可以看出，凈化后出口濃度和凈化效率均符合要求。表1油煙凈化設備100％風量狀態(tài)下的測試數(shù)據(jù)流速 流量 濃度 凈化效率編號 測孔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圖6和圖7分別為不同進口流量下出口濃度和凈化效率的情況。1．2礦昌b1．0g￥劃矮0．8包書0．694寨92《U舟90882 400 3 ooO 3 600流量Ⅸm3·h4)圖6不同進口流量下的出口濃度煙的同時也可以實現(xiàn)降溫，避免火災的發(fā)生；d)吸收液對凈化筒體有自我清潔的功能，操作和運行維護方便，不需要人工清洗，降低擦洗油煙機的成本f171。參考文獻：[1] 熊鴻斌，劉文清．飲食業(yè)油煙凈化技術及影響因素[J]．環(huán)境工[2][3][16]2 400 3 000 3 600， 流量／(m3·h。11圖7不同進口流量下的凈化效率 [17]80％、100％、120％--種風量狀態(tài)對應的平均進口流量分別為2 236 m孫、3 015 m％、3 558 m譏，此時，平均出El濃度分別為1．018 mg／ms、0．621 mg／m3、0．782 mg／m3，平均凈化效率分別為88．8％、94．0％、92．5％?？梢?，三種風量狀態(tài)下的出口濃度和凈化效率均符合要求，其中，100％風量下的出口濃度最低，凈化效率最高。4結語經實驗檢測和驗證，該油煙凈化裝置具有以下特點：a)凈化后油煙排放濃度和凈化效率滿足GB 18483—2001飲食業(yè)油煙排放標準規(guī)定的要求；b)吸收液中添加的促溶劑可以改善油水混合性能，增大吸收速率和吸收容量，提高凈化效率；c)結構簡單，凈化裝置內沒有運動部件。工藝流程簡單，吸收液在凈化油程，2003，21(4)：38—41．柯瑞榮，辜志強．飲食業(yè)油煙凈化技術探索[J]．海峽科學，2001(4)：60—61．仕軍，蔣文舉，楊志山．餐飲業(yè)外排烹調油煙氣的危害及凈化方法研究進展[J]．環(huán)境污染治理技術與設備，2000，1(3)：77—80．趙建偉，許德玄，李曉軍。飲食業(yè)油煙污染與治理技術現(xiàn)狀[J]．環(huán)境污染治理技術與設備，2003，4(2)：63—65．李堅，樊林棟，梁文俊，等．烹飪油煙污染及其凈化設備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．北京工業(yè)大學學報，2004，30(3)：342—346．楊俠，徐蕾．一種氣液相雙向撞擊流油煙凈化裝置：中國，201620425982．3[P]．2016—10—12．劉祖文，唐敏康，肖太逸，等．用液膜過濾法治理賓館廚房油煙和火煙[J]．環(huán)境工程，1999，17(11：41—42．林斌，呂紅鐮，胡若民．水霧水膜式廚房油煙凈化裝置[J]．環(huán)境保護科學，1999，25(2)：26—29．茅清希．工業(yè)通風[M]．上海：同濟大學出版社，1998．閆玉德．GKYJ型復合式高效油煙凈化器研究(I)[J]．河南科學，2002，20(2)：183—186．郝吉明，馬廣大．大氣污染控制工程[M]．北京：高等教育出版社，1989．龐明軍，黎定標，孫懋．油煙凈化方法及凈化機理[J]．南昌工程學院學報，2003，22(1)：58—62．傅啟民．化學工程[M]．北京：中國科學技術大學出版社，1992．錢達蔚，張吉超，關夢龍，等．撞擊流吸收器濕法同時脫硫脫硝三維數(shù)值模擬[J]．中國電機工程學報，2013(29)：39_48．中國預防醫(yī)學科學院環(huán)境衛(wèi)生與衛(wèi)生工程研究所．GB,q'16157—1996固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法Is]．北京：中國環(huán)境科學出版社，1996．清華大學環(huán)境科學與工程系．HJ廠r 62—2001飲食業(yè)油煙凈化設備技術要求及檢測技術規(guī)范Isl．北京：中國環(huán)境科學出版社．2001．楊俠，劉 杰，周玉新，等．對噴式撞擊流油煙凈化裝置：中國，201510810613．6I P I．2016—03—16．(責任編輯：季鑫)≯簟業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)糇a能源知識§ 湊帶帶恭帶芥米煤的產生碳氫化合物經過地殼運動空氣的壓力和溫度條件下作用，產生的碳化化石礦物就是煤，煤炭就是植物化石。這涉及了很長時期的生物和地質過程。煤其主要成分為C、H、O和少量的N、S或其他元素。S是煤最主要雜質之一，其通常以硫化物的形式出現(xiàn)于煤的燃燒生成物中。于某些國家，例如美國已設立規(guī)范管制硫化物之排放量，因除去此類有害雜質花費不低，故政府均獎勵生產低硫煤以減少污染。煤被認為是遠古植物遺骸埋在地層下經過泥炭一褐煤一煙煤一無煙煤的轉變所形成的，無煙煤還可以進一步轉化為石墨。·65·，，，，，，

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