熱處理油煙凈化處理技術與設備

李夫亮，楊曉松

（江蘇雄飛環(huán)保科技有限公司，江蘇常州 213000）

近年來由于大氣污染引發(fā)的人身健康損害事件不斷出現(xiàn)，人們對大氣污染的危害也越來越重視，國家對各行業(yè)的污染物排放要求越來越嚴格，熱處理行業(yè)如果不解決油煙污染問題，會對熱處理行業(yè)發(fā)展造成極大制約和影響。

1 油煙產(chǎn)生的途徑和對環(huán)境的影響

1.1 產(chǎn)生途徑

熱處理工藝在提高零部件質(zhì)量、強度等方面是不可或缺的。但是熱處理工藝淬火及回火過程中，高溫的零部件用油冷卻會產(chǎn)生大量的油煙。

1.2 對環(huán)境的影響

油煙是一種多相氣體狀流體，以大氣成分為主，油粒直徑一般在0.1～102μm 之間，密度為1.30～1.34kg/m3（空氣密度為1.239kg/m3），主要以液體氣溶膠和固體氣溶膠形態(tài)存在，自然沉降速度很小，可長時間懸浮于空氣中[1]。

工件入油淬火時，在短時間內(nèi)產(chǎn)生的大量油煙，其中較大的油煙顆粒會自動沉降，附著于設備和地面墻壁上，形成潛在的安全隱患；小的油煙顆粒會懸浮于空氣中，造成車間煙霧彌漫，進入人的呼吸系統(tǒng)，對員工身體健康造成損害。

2 油煙凈化處理技術

2.1 工藝流程

圖1 油煙收集凈化處理工藝流程示意圖

2.2 流程說明

整個系統(tǒng)在風機的動力作用下，通過集煙罩及管道將熱處理油池淬火時產(chǎn)生的油煙收集，油煙經(jīng)防火閥，進入整流導向系統(tǒng)，保證油煙廢氣更均勻的進入靜電式油煙凈化器，得到凈化的氣體由高空煙囪達標排放。

整個系統(tǒng)在PLC 控制下運行，設置手動和自動兩種操作方式，并與各油池工作狀態(tài)聯(lián)鎖，實現(xiàn)自動、手動、顯示和報警等功能，該系統(tǒng)操作簡單，自動化程度高。

3 油煙凈化處理設備及其作用

油煙凈化處理系統(tǒng)由集煙罩、氣動開關閥、電動執(zhí)行調(diào)節(jié)閥、防火閥、熱電偶、補冷風裝置、整流裝置、靜電式油煙凈化器、風機和管道系統(tǒng)組成，在PLC 電氣控制系統(tǒng)控制下通過風機進行工作，其中靜電式油煙凈化器為系統(tǒng)的主要和關鍵設備。

3.1 集煙罩和管道系統(tǒng)

淬火油池的油煙收集是系統(tǒng)成功應用的關鍵點，所以集煙罩的設計至關重要，不僅要考慮油煙的收集效果，還要結合業(yè)主實際淬火工藝流程、設備布局和操作便捷等方面綜合考慮，做非標設計，最佳的集煙罩既要收集效果好，又要運行穩(wěn)定、經(jīng)濟、美觀。

集煙罩與管道系統(tǒng)均采用優(yōu)質(zhì)碳鋼制作，如多個淬火油池共用一套油煙凈化處理系統(tǒng)，整個管道系統(tǒng)設計上要考慮利用氣動開關閥、電動執(zhí)行調(diào)節(jié)閥、防火閥、熱電偶和補冷風裝置，以此實現(xiàn)系統(tǒng)風量自動切換與分配，達到節(jié)能降耗功能。

3.2 整流裝置

整流裝置的作用是將集煙罩收集的各源點的油煙均布于管道系統(tǒng)，均勻的進入靜電式油煙凈化器，使其得到充分凈化處理。

3.3 靜電式油煙凈化器

3.3.1 工作原理

第一個步驟：將較大的顆粒如大顆粒雜質(zhì)、油粒等截留于機械過濾裝置上。

第二個步驟：細微顆粒在通過鋸齒電離發(fā)生器即高電壓電離區(qū)時，就會被電離帶上正電。

第三個步驟：由航空合金鋁板組成的收集器用于吸附帶正電的細微顆粒。帶電荷的微粒通過鋁板收集器時，由帶正極的鋁板推向?qū)γ娴膸ж摌O的鋁板，從而牢牢吸附在帶負極的鋁板表面上，多數(shù)微粒累積，形成的液滴將會積聚在設備接油盤上，然后通過排油孔排出。

靜電式油煙凈化器采用旋回式迷宮分離技術+機械式絲網(wǎng)板式除霧技術+等離子靜電ESP 除塵技術相結合，雙區(qū)板式靜電電場（ESP）將油煙顆粒捕集于收塵區(qū)。

采用兩級靜電技術，配備電離區(qū)和收塵區(qū)。電離區(qū)可對顆粒荷電，然后通過靜電場將顆粒從空氣中分離，收塵極板將亞微米級污染顆粒進行捕集，確保設備排出潔凈空氣。

圖2 等離子靜電機理示意圖

3.3.2 凈化器主要構成

凈化器由殼體、機械過濾器（S 型彎道油霧過濾、旋回式過濾器、特殊編制的合金絲網(wǎng)過濾器（根據(jù)處理要求選用不同的過濾器組合））、雙級非熱等離子靜電吸附煙氣收集單元、回油排放口等組成。

3.3.3 工藝特點

圖3 一級旋回分離過濾器

圖4 一級過濾不銹鋼絲網(wǎng)除霧器

圖5 二級S 型彎道油霧過濾器

機械過濾器是根據(jù)油霧顆粒大小及除霧要求選用不同絲徑和不同編織方式的除霧器，且根據(jù)油霧量的比重采取不同原理和不同編織結構的機械過濾器，機械過濾器采用分體抽屜式結構，清洗維護簡便，清洗后可重復使用，無耗材產(chǎn)生。

圖6 三級等離子靜電集塵器

圖7 靜電式工業(yè)油霧凈化器實物照片

等離子靜電凈化器電源采用PWM 控制的功率變換方式產(chǎn)生高頻電源，具有供電電壓范圍寬，變換效率高，可靠性高，輸出功率連續(xù)可調(diào)，溫升低，可長期連續(xù)工作等優(yōu)點。

在正常工作中，對煙塵、油類、等電暈電源絕無“閉塞”現(xiàn)象，電極適應性強，而高壓開路時，輸出電壓、電流等于零，運行可靠，不干擾電網(wǎng)。當發(fā)生短路或過流，控制器保護電路切斷高壓輸出，靜電指示燈滅，延時5 秒可自動恢復工作，靜電指示燈亮。

3.4 風機

風機是整個系統(tǒng)動力設備。風機機殼和葉輪由碳鋼制造，出入口安裝膨脹節(jié)軟連接，配有良好的減震裝置，大大地降低運行噪音。

3.5 PLC 電控系統(tǒng)

整個系統(tǒng)采用PLC 自動控制運行，與油池淬火工作狀態(tài)聯(lián)鎖。開機時先變頻啟動風機，再開靜電式油煙凈化器；運行過程中根據(jù)各油池工作狀態(tài)，調(diào)整各路控制閥門，實現(xiàn)風機變頻運行，以最經(jīng)濟的能耗運行來保證系統(tǒng)收集風量；停機時先停凈化器，再停風機。整個系統(tǒng)具有自動、手動和有關數(shù)據(jù)顯示，并對主要運轉部位的故障采用聲光顯示。

4 處理效果

該技術和設備已多次運用于熱處理淬火油池、加熱爐等產(chǎn)生的油煙廢氣處理，經(jīng)凈化處理后油霧顆粒排放濃度≤5mg/m3，達到超低排放指標，完全符合國家環(huán)保要求。

圖8 靜電式油霧凈化器應用案例

5 結論

綜上所述，本文介紹的熱處理油煙凈化處理技術和設備具有以下優(yōu)點：

（1）采用一體化結構設備，安裝簡單、使用方便、無耗材。

（2）采用先進的自動化控制技術，使設備運行簡單、有效。

（3）油煙廢氣處理效果良好，排放濃度≤5mg/m3，凈化率≥99%，達到超低排放指標，符合國家環(huán)保要求。

（4）經(jīng)靜電式油煙凈化器凈化收集的油液可回收利用，不存在二次污染。