浅谈油烟净化技术分类及其优缺点
作者：安科瑞电气股份有限公司时间：2021-02-05 我要发布
任华
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：随着我国经济水平的提高，餐饮业的快速发展，饮食油烟成为继工业排放和汽车尾气之后的第三大空气污染源，随着GB18483-2001的推出，各类油烟处理环保设备不断出现。文章从净化原理、净化效率、使用成本等方面对离心式油烟净化器、过滤式油烟净化器、湿式油烟净化器、静电式油烟净化器以及复合式油烟净化器的优缺点进行分析，同时对改进方向进行思考，以期为今后设备开发的方向提供思路。
关键词：餐饮业油烟；大气污染；控制措施；
0 引言
近年来，随着我国经济水平的不断提高，餐饮业快速发展。各种饭店、餐馆的数量急剧提升，导致大量饮食油烟排放。饮食油烟中包含大量有害气体，以及笨系物、烷烯烃以及卤代烃等，危害人们的身体健康。21世纪初，国家有关部门推出了GWPB5-2000《饮食油烟排放标准（试行）》，2001年又修订升级为国家标准GB18483-2001。2002年8月推出了HJ/T62-2001《饮食业餐饮净化设备技术要求及检测技术规范（试行）》，各类环保设备不断出现。油烟的净化技术根据净化原理主要分为物理方法和化学方法，物理方法包括：过滤法、机械分离法、洗涤法、吸附法和静电法等；化学方法包括：热氧化法与催化燃烧法等，目前我国主要以物理净化方法为主。国内市场的油烟净化方式主要有过滤式、离心式、湿式、静电式以及复合式等。本文从净化原理、净化效率、使用成本等方面对油烟净化器的优缺点进行综述，同时对改进方向提出一点建议，以期为今后设备开发方向提供思路。
1 油烟净化设备
1.1 离心式油烟净化设备
离心分离的机理是风机带动金属格网高速转动，从而使油烟气流在空气中的运动方向发生变化，其中，颗粒物和油滴由于其本身的重力较高，在离心力的作用下与气体分离，附着到罩壁上，通过罩壁流向集油槽，从而达到去除油滴和颗粒物的效果。该装置的净化效率受到风机转速的影响，转速越快，净化的效果越好，但是转速增加也会导致其自身的阻力变大、消耗功率变大。金属格网的自身摩擦系数也会影响到净化效率，原因是摩擦系数减小会导致油烟颗粒与金属格网转盘的碰撞概率变小。该法的有点在于比较简单、阻力不大，并且能耗较小，但净化效率只有30%，清洗维护工作量较大。
1.2 过滤式油烟净化设备
过滤吸附多采用亲油性的高分子复合材料，如海绵、无纺布等纤维材料等作为滤料，油烟通过滤料层，油烟中的颗粒物和大型油滴受到滤料的吸附，被截留在滤料表面，也可以同时去除大部分油烟气味。该法的优点在于结构简单、投资少、维修量小，对油烟的净化效率略高于离心分离。缺点是随着使用时间的增长，滤料层捕集的颗粒物和油滴黏度都很高，附着在滤料层表面难以去除，滤料层的表面积不断降低，使得滤层压降增高，阻力逐渐变大，动力消耗过大，产生较大的噪声。需要经常更换滤层材料，容易造成二次污染。
过滤材料的选择一般要满足4点要求：(1)滤料本身对颗粒物有着较高的吸附能力。（2）价格便宜，可以一次性利用。（3）其自身的阻力低，因为阻力高会造成压降过高，动力消耗变大，产生噪音。（4）滤料本身可以通过燃烧化进行处理，不会产生有毒有害物质，造成二次污染。
1.3 湿式油烟净化设备
湿式净化的原理是通过喷淋装置将净化液高速喷出形成液雾，从而使油烟与吸收液充分接触，油烟中的颗粒物和大型油滴被吸收液捕集吸收，成功捕获油烟后的液滴在惯性的作用下向容器壁运动。吸收液中加入改善油烟亲水性能的药剂，如表面活性剂、乳化剂、碱液等，可以加大气液接触面积，将污染物从气相向液相转变，从而进行吸收和净化，对异味和其他化学物，不如SO2,N2O等有较高的处理效果。当颗粒物小于2μm时该法有较高的处理效果。当颗粒物小于1μm时，颗粒物捕集效率则较差，并且该方法有着耗水、耗电、耗药剂缺点，也容易造成二次污染。
1.4 高压静电油烟净化设备
高压静电法是应用静电沉积的原理，由于带电导体的强电场作用，通过电晕放电使油粒子带电，将油滴电离，使其产生大量新的带电油粒子，进去收集区受电场力作用向阳极运动，从而使得烟气中剩余油烟颗粒被分离出来，使处理后的油烟气体达标排放。废油流入集油槽，由放油管排入收集装置中。优点是净化效率较高，本体阻力较低。缺点是长期使用，极板易沉淀油垢，降低荷电能力，影响净化效率，后期难以清洁，容易造成火灾，需要定期由专门人士清理，损耗较大。通常在高压静电装置前安装一个金属过滤板，则可以减轻电场的负荷，从而提高净化效果。
1.5 复合式油烟净化设备
复合式油烟净化设备是指采用两种或两种以上净化方式设计而成的油烟净化设备，各种技术互相弥补对方的不足，净化效率比之前单独技术大大提升，具有广大的市场前景。市场比较成熟的是以高压静电技术为核心，同时辅助添加其他的净化技术，以达到油烟排放各项指标更加优化的目的。常用的复合型油烟净化器复合方式主要有9种，挑选其中3种进行详细分析。
1.5.1 机械离心、高压静电复合型油烟净化器
前段机械离心模块与后端高压静电模块配合使用，是一种二级油烟净化方式，机械离心装置可以对大粒径油雾粒子进行物理分离，虽然净化效率不高，但适宜作为预处理部分进行初级净化，从而减小后端压力。经过预处理后的较小油滴和颗粒物再进入高压静电区域进行二级处理，处理完后的低浓度油烟经出口排出。
1.5.2 过滤吸附、高压静电复合型油烟净化器
机械过滤与高压静电复合型技术使前段机械过滤模块与后端高压静电模块配合使用，是一种二级油烟净化方式。前段过滤装置能够对油烟中的较大颗粒进行拦截，从而减轻后面高压静电装置的负单，降低高野静电装置的清洗周期。虽然前段过滤层密度越大，滤层效果越高，但是高密度滤层产生的阻力也很大，过滤层孔径较低时也会产生滤孔堵塞，从而导致过滤层无法去除较小粒径的油粒。因此，在机械过滤模块后端配合高压静电模块可以对过滤模块预处理后的较小粒径油粒进行去除，这种二级油烟净化方式提高了油烟的去除效率，降低了油烟的排放浓度。
1.5.3 湿式除尘、高压静电复合型油烟净化器
湿式除尘与静电除尘相结合的技术是将静电油烟净化器和湿式油烟净化器相结合在一起，互相补充，消除对方的劣势，减少对方的二次污染。静电处理区能去除油烟中的大颗粒污染物，使处理后的烟气基本达到国际要求的排放标准，但是无法去除小颗粒物和气味分子，只能使其充荷点，从而提高后面的水喷淋处理效果。喷淋处理区充分利用了带电粒子和离子与零电位物体之间的电荷镜像力提高除尘效果，对于烟气、气味等污染物进行比较的净化；同时，利用臭氧溶于水生成过氧化氢作为强氧化剂氧化被水滴及填料捕获的污染物，从而减少了循环水的二次污染，同时减少了静电除尘器产生的臭氧对大气的污染。
PM2.5空气污染的主要来源之一就是餐油烟污染，据我国PM2.5排放清单显示，上海的清洁、餐饮和民用涂料占总排放量的5％，香港的餐饮行业PM2.5排放占其总排放量的 1.07％。烹饪方法主要用爆、炒的地区，油烟污染明显高于全国其他地区。数据显示，2012年-2017年国内PM2.5的污染量从10％增加到14％。与此同时挥发性污染物的主要来源之一也是餐油烟。据调查，餐饮油烟中含有近80多种污染 物，其中不饱和醛类、多环芳烃和苯具有很强的致癌作用， 这些物质会对人体健康的有着较大的威胁。
在宾馆、工厂酒家、饭馆、餐厅以及机关、学校等食品油炸以及烹任加工行业，国家先后出了多部相关法律规定，当地有关部门也明确要求控制油烟废气污染治理，然而，目前大多数烟气净化器在早期阶段具有很好的清洁效果，但是由于清洁和维护的频率和成本很高，使得某些餐馆的业主更愿意支付罚款，继续使用降低净化效果以及清洁效果，也不愿意对设施进行维护。
2 餐饮油烟净化器现状与发展前景
针对目前严重的餐饮油烟污染现象，餐饮油烟净化器仍然是自理餐饮油烟污染的手段。单一原理油烟净化方法往往有着各自缺点，离心式净化效率低下，难以符合净化标准。过滤式净化效率比离心式高，但是需要经常更换滤料，价格昂贵，换下的滤料处理不当易造成二次污染。湿式净化过程中使用的洗涤剂需要谨慎回收，否则流入环境造成二次污染。静电式随着时间的增长，电极上附着油粒增多，电晕降低，从而影响净化效果，还会造成短路危险。
3 安科瑞AcrelCloud3500餐饮油烟监测云平台
为了弥补现存餐饮行业在烟油监测上的漏洞，同时便利监管部门的监察，安科瑞油烟监测云平台应运而生。油烟监测模块通过2G/4G与云端平台进行通信和数据交互，系统能够对企业餐饮设备的开机状态、运行状态进行监控；实现开机率监测，净化效率监测，设施停运告警，待清洗告警，异常告警等功能；对采集数据进行统计分析、排名等统计功能；较之传统的静电监测方案，更具实效性。平台预留与其他应用系统、设备交互对接接口，具有很好的扩展性。
3.1平台结构
平台GIS地图采集餐饮油烟处理设备运行状态和油烟排放的浓度数据，自动对超标排放及异常企业进行提示预警，监管部门可迅速进行处理，督促餐饮企业整改设备，并定期清洗、维护，实现减排环保，不扰民等目的。现场安装监测终端，持续监测油烟净化器的工作状态，包括设备运行的电流、电压、功率、耗电量等等，同时结合排烟口的挥发性物质、颗粒物浓度等进行对比分析，一旦排放超标，系统会发出异常信号。
■ 油烟监测设备用来监测油烟、颗粒物、NmHc等数据
■ 净化器和风机配合对油烟进行净化处理，同时对净化设备的电流、电压进行监测
■ 设备通过4G网络将采集的数据上传至远程云端服务器
3.2 平台主要功能
(1)在线监测
对油烟排污数据的监测，包括油烟排放浓度，颗粒物，NmHc等数值采集监测;同时对监控风机和净化器的启停状态、运行数据进行监测。
(2)告警数据监测
系统根据采集的油烟数值大小，产生对应的排放超标告警;对净化器的运行数据分析，上传净化设备对应的运行、停机、故障等告警事件。
(3)数据分析
运行时长分析，离线分析；告警占比、排名分析；历史数据统计等。
(4)隐患管理
系统对采集的告警数据分析，产生对应的隐患记录，派发、处理隐患，及时处理告警，形成闭环。
(5)统计分析
包括时长分析、超标分析、历史数据、分析报告等模块。
(6)基础数据维护
个人信息、权限维护，企业信息录入，对应测点信息录入等。
(7)数据服务
数据采集，短信提醒，数据存储和解析。
3.3油烟监测主机
油烟监控主机是现场的管理设备，实时采集油烟浓度探测器和工况传感器的信号，进行数据处理，通过有线或无线网络通讯将数据传输到服务器平台。同时，对本地数据进行存储，监控现场设备状态，提供人机操作界面。
具体技术参数如下：
3.4 设备选型方案
注：双探头适合双排烟通道的场合，每路探头监测1路排烟通道。
4 结论
复合型餐饮油烟净化方法能够弥补单一原理油烟净化方法的不足，净化效率比之单独技术大大提升，但是同时也有更高的造价成本和运营维护成本。其中，以静电式油烟净化器为核心，附加过滤式、离心式、湿式等技术组合成的复合型油烟净化器以其净化效率高、占地面积小的特点成为当前的主流选择。研究经济适用、净化效率高、净化效果稳定、易于拆卸和后期维护的复合型餐饮油烟净化器是未来发展的付趋势和方向。
【参考文献】
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［3］苗利军.李虹毅.油烟净化技术分类及其优缺点分析［J］.
［4］安科瑞AcrelCloud-3500餐饮油烟监测云平台. 2020.05版.
作者简介：
任华，女，本科 现任于安科瑞电气股份有限公司
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