廢氣除塵除油技術(shù)研究

滕人全

【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，城市環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重，除工業(yè)制造的廢氣廢水外，飲食加工的廚房產(chǎn)生的油煙污染物也為影響室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要因素之一，如何開發(fā)有效可靠的凈化技術(shù)對保護環(huán)境、保障人民的健康具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】廢氣 除塵 除油 技術(shù)

前言

在城市，對環(huán)境污染的4大公害是：飲食業(yè)油煙、汽車尾氣、噪音、工業(yè)廢水廢氣。對于飲食業(yè)油煙，城市中的大多數(shù)餐館，尤其是中小型餐館是直接用風(fēng)機將油煙排到室外，油煙冷凝沉積而形成的油垢相當(dāng)一部分附著在風(fēng)機和附近的墻面上，直接影響了城市建筑物的美觀和市容。所排放的油煙和噪聲嚴(yán)重惡化了周邊的環(huán)境，對居民的生活和身體健康造成了直接危害。

一、廢氣水洗凈化設(shè)備結(jié)構(gòu)原理

在傳統(tǒng)的氣體水洗凈化設(shè)備中，作為洗滌液的水都是自上而下噴淋的，向下噴淋的液滴在重力的作用下作加速運動，這樣，勢必造成液滴在洗滌凈化段與要凈化的氣體接觸的有效停留時間短，凈化效率降低、洗滌凈化液消耗量大等后果。

為此，本研究提出了一種反傳統(tǒng)的做法：洗滌液的水自下而上噴淋二次細化水洗氣體凈化新技術(shù)。待凈化的氣流經(jīng)風(fēng)機抽進設(shè)備，通過設(shè)備內(nèi)的均布板對待凈化的廢氣在設(shè)備的橫截面上進行均化再分布進入水洗凈化段，然后與噴淋液接觸被洗滌凈化，再經(jīng)過除沫段除去夾帶的細小液滴，由凈化設(shè)備的上部排出。作為洗滌液的水由水泵加壓，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥、轉(zhuǎn)子流量計，進入噴淋管的噴嘴，自下而上地噴灑，噴灑的液滴先向上運動，經(jīng)過細化篩網(wǎng)到設(shè)備凈化段的頂部，當(dāng)向上的速度降為零后，再回落向下運，第二次與氣體接觸進行清洗吸收凈化，并且與向上運動的水滴產(chǎn)生碰撞細化了液滴，使氣體與液體的接觸表面積增大，提高了凈化效率。

二、技術(shù)性能分析

在水洗凈化段高度相同的條件下，氣體凈化效率的高低主要取決于氣液兩相接觸面積的大小。因此要保障設(shè)備較高的凈化效率，就必須盡力增大單位體積內(nèi)的液滴表面積。為此，從向上噴淋與傳統(tǒng)的向下噴淋作定量的計算比較方便考慮，洗滌凈化段的高度均為1000mm。

顯然，由物理學(xué)可知，傳統(tǒng)的向下噴淋時的初速度越小，液滴在洗滌凈化段的停留時間就越長。但是，噴淋孔口的噴出速度太小，就容易發(fā)生噴口堵塞的問題，或者液滴的細化效果差。因此，噴出時必須要有一定的初速度，取其為5m/s。為了簡化，不考慮氣流的阻力影響，洗滌液滴的停留時間為0.17s。

改為向上噴淋洗滌凈化法后，水滴在水洗段上下往返運動的停留時間延長為0.73s（沖過1000mm高度部分不計，下落的初始速度以0考慮），是傳統(tǒng)向下噴淋法停留時間的4.29倍。在相同的噴淋密度下，單位體積內(nèi)的液滴數(shù)和氣液兩相接觸面積大小正比于液滴的有效停留時間。所以，向上噴淋法能夠比傳統(tǒng)的向下噴淋法顯著地提高氣體的凈化效果。同時，采用向上噴淋后，從頂部回落的水滴與向上運動的液滴發(fā)生碰撞，有利于液滴的細化，也使吸附了污物的液滴表面得以更新，有利于提高凈化效率。

三、噴淋液滴再細化技術(shù)研究

由于氣液兩相的接觸面積愈大，氣體的凈化效率愈高。因此，噴嘴孔小所形成的液滴就小，單位體積的液滴表面積就大。但是，噴嘴孔愈小，運行過程中就愈容易發(fā)生堵塞，洗滌液循環(huán)使用后雜物愈來愈多時更是如此。

為了解決這一矛盾，采用 4mm以上的大噴淋孔以確保長期運行的高可靠性要求。大噴嘴孔噴出的粗大液滴，借助設(shè)置在噴嘴孔上方的立交鋼絲組或鋼絲圓錐螺旋線、不銹鋼篩網(wǎng)等，使噴出的液滴在運動過程中再次細化霧化。本研究對這些液滴二次細化技術(shù)進行了試驗。

通過試驗證明：噴嘴口的上下鋼絲十字細化器，完成了液滴的二次細化，又不堵塞噴嘴孔。流量較大時，孔徑為 5mm的噴嘴口、直徑為 1mm的鋼絲十字細化器的效果比孔徑為 4mm的噴嘴孔口、直徑為 2mm的鋼絲十字細化器分散作用好，并且擴散角也比較小；相比孔徑為 6mm的噴嘴孔口、直徑為 1mm的鋼絲十字細化器，其效果更好，細化的水滴也更小。

通過圓錐螺旋線細化器試驗表明：在孔徑為 5mm，流量1.0m3/h時，“標(biāo)準(zhǔn)”型的噴水高度最高，比“壓扁”型高出200mm，比“拉伸”型高出300mm，并且在500mm處的擴散圓直徑比較小，比“壓扁”型小20mm，比“拉伸”型小50mm。同樣，“標(biāo)準(zhǔn)”型號的噴水器在500mm高處的噴水密度最大〔5.66mm3/（mm2·s）〕，比“壓扁”型多1.13mm3/（mm2·s），比“拉伸”型多1.735mm3/（mm2·s）。由于設(shè)備內(nèi)的液滴密度越高，洗滌凈化就越充分，因此噴嘴孔徑為 5mm的“標(biāo)準(zhǔn)”型的圓錐螺旋線細化器較好。

四、入口氣體均布結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于進入的氣體受風(fēng)機的影響，會形成強旋轉(zhuǎn)氣流進入凈化設(shè)備，而強旋轉(zhuǎn)氣流會將相當(dāng)多的液滴甩到凈化設(shè)備的側(cè)壁上，嚴(yán)重影響了液滴上噴的高度及分布的均勻性。設(shè)備側(cè)壁上的液滴變成了液膜，大大降低了氣流與單位液體的接觸面積，使凈化效率惡化。

為此，本研究在氣體入口處設(shè)計了氣體均布器。按照測量的入口氣流的速度大小和方向，運用運動學(xué)理論設(shè)計制作了一個氣體均布器的結(jié)構(gòu)，消除了入口氣體的強烈旋流，只有少量的液滴帶到側(cè)壁上，效果相當(dāng)好。經(jīng)測量，安裝了氣體均布器后設(shè)備的截面速度分布曲線比較平滑，上下波動幅度小，說明氣流速度分布比較均勻，上噴細化液滴的偏移度也不很大。因此，凈化效果可以得到進一步改善。

五、除沫技術(shù)

在采用向上噴淋凈化法后，外排氣體有可能會出現(xiàn)夾帶水沫的問題。這不僅會影響環(huán)境，而且會增加洗滌液的消耗量。為此，在設(shè)備頂部加裝了環(huán)保有機填料———波紋除沫板。波紋除沫板是一種形狀類似波紋、波紋上有許多小孔和小齒，用有機材料制成的薄板。其除沫原理是利用了慣性分離。當(dāng)上噴水洗法向上噴出來的水滴在上升的過程中，由于重力的作用，速度會逐漸減小。當(dāng)?shù)竭_最大的高度時，速度減為零，有利于小液滴的聚合和慣性分離。當(dāng)液氣混合物撞到波紋板上時，液滴被波紋板上的液膜粘附，沿著波紋板流下，再次參與洗滌凈化。

六、循環(huán)水箱的設(shè)計

循環(huán)水箱除了用作泵池外，還必須有良好的油水分離作用，以防止二次污染。若油水分離不好，循環(huán)利用的水會夾帶較多的油污，影響油煙氣的充分凈化。要提高循環(huán)水箱的油水分離作用和雜物沉降作用，就必須保證循環(huán)水箱內(nèi)的液體處于平靜的穩(wěn)流狀態(tài)。為此，在循環(huán)水箱內(nèi)設(shè)計了穩(wěn)流柵板組，并且對其傾角進行了優(yōu)化試驗。通過多種不同角度的方案比較試驗，得到穩(wěn)流柵板組的傾角以30°為佳，油水分層平穩(wěn)，分離效果比較好。此外，在箱底設(shè)計有定期清除沉積物的排污裝置和維持液面的自動補水裝置。

結(jié)束語

總之，現(xiàn)有的處理設(shè)備各有其優(yōu)缺點，處理技術(shù)還不夠完善。國外油煙處理的先進技術(shù)可以拓展我國處理技術(shù)發(fā)展方向的思路，但因國情不同，不能簡單地照搬套用，應(yīng)在國外技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進，使之適合我國國情，從而進一步開發(fā)符合實際需求、高效的油煙凈化新型設(shè)備。

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