新型油煙凈化器的研制

杜奐霓 劉浩禎 季然 張欣怡 劉謙

摘要：一種新型高除油率油煙凈化器，采用單片機(jī)控制整個電路，保護(hù)多樣，操作智能化，安裝維護(hù)方便，占地面積小，重量輕，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：高壓電場;荷電;臭氧

隨著人民生活水平的提高，城市的餐飲業(yè)發(fā)展迅速。然而，餐飲業(yè)食品在烹飪和加工過程中熱分解或裂變產(chǎn)物形成的揮發(fā)性油、有機(jī)物和油煙嚴(yán)重污染了環(huán)境，成為城市空氣污染的重要原因之一。同時，油煙中含有的多環(huán)芳烴、硝基芳烴、雜環(huán)胺等有害物質(zhì)是強(qiáng)致癌物，嚴(yán)重影響城市人群健康。我院研制的JDY型新型油煙凈化器適用于餐館、食堂、賓館、燒烤、食品加工廠等油煙排放場所。

1.工作原理和技術(shù)特點

1.1新型油煙凈化器設(shè)計的基本原則

新型油煙凈化器的工作原理是：含油煙氣通過高壓電場，對電暈區(qū)，高壓放電線路施加12Kv的負(fù)DC電壓，與接地電極板形成電位差很大的不均勻電場;放電線產(chǎn)生電暈放電和大量的自由電子負(fù)離子，附著在煙氣中的顆粒上，給煙氣中的油膩顆粒充電，然后帶負(fù)電的顆粒流向集塵區(qū);的陽極板。在集塵區(qū)，正負(fù)電極板交替排列，電極板之間存在均勻的電場。帶負(fù)電的粒子進(jìn)入電場后，在庫倫力的作用下流向并附著在陽極板上。此外，煙塵中的有害氣體可以被電場中產(chǎn)生的臭氧分解，從而去除異味，也去除了有害氣體。

1.2新型油煙凈化器凈化工藝

油煙氣（含少量有機(jī)物）進(jìn)入凈化器后，利用機(jī)械過濾原理（大表面積、小阻力的精密濾網(wǎng)）將大油顆粒過濾掉;過濾后的油煙以等離子體狀態(tài)進(jìn)入無盲區(qū)電場，這種低濃度油霧中的小油滴、油煙和有機(jī)物在通過無盲區(qū)電場時被電離、分解、帶電;氣態(tài)帶電粒子在通過高低壓電場時被吸附在電極板上。當(dāng)油霧中的有機(jī)物通過凈化器時，由于臭氧（O3）的強(qiáng)烈氧化，通過化學(xué)反應(yīng)分解。此外，少量臭氧對廢氣進(jìn)行消毒。因此，改造后的設(shè)備具有良好的除油、除煙、除臭和殺菌效果。

2.基本結(jié)構(gòu)

該設(shè)備主要由集煙罩、電控箱、集油模塊板、引風(fēng)機(jī)、排風(fēng)管道等部分組成。其中電控箱內(nèi)的集油模塊板和高壓逆變電源是主要功能部件。集油模塊板主要用于吸收油煙顆粒。油煙進(jìn)入集油模塊板電暈區(qū)后帶電，帶負(fù)電的油煙顆粒流向集油區(qū)陽極板。油煙顆粒上的負(fù)電被陽極板中和，而油煙顆粒被吸附在陽極板上。同時，帶正電的油顆粒沉積在陰極板上?，F(xiàn)場安裝時，可根據(jù)爐灶數(shù)量和處理能力確定集油模塊板的組數(shù)、風(fēng)機(jī)尺寸和排氣管道的設(shè)計。

高壓逆變電源電路采用國際流行的低能耗雙電源輸出的開關(guān)電源電路，具有全自動的過流、過壓、短路、過載、沖擊保護(hù)等多功能保護(hù)控制電路;具有自動復(fù)位功能，過壓、過流初始值和最大功率可手動設(shè)定;高壓逆變電源核心電路采用P87LPC768單片機(jī)，可調(diào)節(jié)二次電壓和電流，并可根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行適配。

3.主要技術(shù)特點和技術(shù)參數(shù)

3.1主要技術(shù)特征

（1）高壓靜電油煙凈化器有過壓過流保護(hù)，可自動復(fù)位。當(dāng)集油板上的油太厚而無法更換和清洗時，會提供自動報警裝置，提醒用戶及時更換，以確保除油效率。

（2）設(shè)備模塊化設(shè)計，體積小，功耗低，便于安裝和維護(hù)。

（3）噪音低，使用壽命長，凈化率達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

（4）操作簡單，維護(hù)方便，安全性能好，電場門打開后自動斷電。

（5）集油裝置由標(biāo)準(zhǔn)模塊組成，可根據(jù)用戶要求串聯(lián)和并聯(lián)。

3.2技術(shù)參數(shù)

（1）輸入電壓AC 220v 10%;輸入功率300 ～ 500 W;輸出電壓12 ～ 20kv額定處理能力為2000 ～ 10000 m3/h;處理量可手動調(diào)節(jié);油煙去除率達(dá)91%以上;噪音小于15dB（A），風(fēng)阻小于45Pa。

4.油煙凈化的常用方法

4.1油煙收集罩

采用簡易罩收集油煙，通過排氣扇排至室外。只收集油煙，不做凈化處理，油煙去除率為0%。

4.2運(yùn)水煙罩

堿液作為洗滌劑，通過噴淋與油煙接觸，凈化油煙，然后由排氣扇收集排放。

目前最好的產(chǎn)品油煙去除率在30-40%左右。油煙去除率不符合小于餐飲業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)大于GB18483-2001的要求。

4.3噴水洗滌塔凈化工藝

由煙罩收集后送至吸收塔（噴淋、篩板、填料）凈化，再由排氣扇排出。

該產(chǎn)品的油煙去除率約為80 ～ 90%。油煙去除率符合GB18483-2001的要求。但是設(shè)備安裝空間大，系統(tǒng)復(fù)雜。

4.4高壓靜電（等離子體）

利用高壓下的氣體電離和電場力，使塵埃粒子帶電并與氣體分離。

產(chǎn)品的油煙去除率名義上為95%，符合GB18483-2001的要求。但連續(xù)使用后去除率會降低，所以需要定期清洗油煙凈化器，最好兩周一次，以保證油煙凈化效果。清洗時，必須按規(guī)范操作，設(shè)備必須停機(jī)，以免著火。

我院生產(chǎn)的新型油煙凈化器就是根據(jù)這一原理研制的。

4.5物理過濾

金屬絲網(wǎng)、活性炭和鋼絲中的一種或多種。這類產(chǎn)品的油煙去除率實際為20 ～ 30%，單獨使用時達(dá)不到GB18483-2001的要求。容易堵塞，需要每周清洗。

4.6光催化

含油氣體的油霧被紫外光分解。該產(chǎn)品的油煙去除率可達(dá)90%，滿足GB18483-2001的要求，前提是至少需要30米左右長的管道，以方便紫外燈管的安裝。目前只有進(jìn)口UV管才能保證產(chǎn)品的可靠性和耐用性。缺點是紫外線致癌，必須密封嚴(yán)密，避免大量泄漏。但是稍微漏一點可以殺菌消毒。

4.7生物凈化

油煙中的油霧被嗜油微生物分解凈化。該產(chǎn)品的油煙去除率可達(dá)90%，符合GB18483-2001的要求。需要專門的微生物池，微生物代謝需要定期處理和更新。這種處理方法是最環(huán)保的。但是由于工作量大，要求高，所以沒有得到廣泛應(yīng)用。

4.8液沫洗滌

嚴(yán)格來說，采用傳質(zhì)雙膜理論，物理化學(xué)方法相結(jié)合，機(jī)電一體化產(chǎn)品更為合理，不應(yīng)稱為油煙凈化器。

該產(chǎn)品的油煙去除率可達(dá)90%，符合GB18483-2001的要求。采用專用凈化劑，提高氣液相間的傳質(zhì)能力，可快速捕捉氣相中的油煙等顆粒;同時利用自身排氣扇的負(fù)壓產(chǎn)生厚度約600mm的液體泡沫層（液體泡沫的大小和直徑為1.5mm）對油煙氣體進(jìn)行洗滌凈化，相當(dāng)于600米自然降雨層的凈化效果。產(chǎn)品使用時每2 ～ 3天需排放污水，并添加專業(yè)凈化劑。

5.結(jié)論

通過對上述油煙凈化方法的比較，得出該設(shè)備具有除油率高、體積小、模塊化設(shè)計、安裝維護(hù)方便等特點。核心部件采用P87LPC768單片機(jī)，保護(hù)完善，設(shè)計智能化，可用于各種需要凈化油煙的場所。

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