廚房一體式前置油煙凈化設(shè)備的應(yīng)用研究

＊宋瑞霖

（瀚沃環(huán)境技術(shù)（上海）有限公司 上海 201101）

隨著生活水平的逐漸提高，人們的環(huán)保意識也在漸漸加強(qiáng)，特別是餐飲油煙排放已經(jīng)進(jìn)入到大眾視野，并得到國家的重視。國家相關(guān)部門在2019年提出新的國家標(biāo)準(zhǔn)，《餐飲業(yè)油煙污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征詢稿）對油煙濃度、顆粒物、非甲烷總烴以及臭氣濃度提出新的要求。新的問題又?jǐn)[在所有從事餐飲業(yè)的業(yè)主身上：空間問題以及二次投資的問題。對此筆者做了相應(yīng)的解決方案，并從實際出發(fā)，切實解決一些行業(yè)痛點與難點。

本文結(jié)合目前主流的油煙凈化器原理裝置，加上自主開發(fā)的過濾網(wǎng)板相配合，組成一種全新的油煙凈化形式，以達(dá)到節(jié)約空間，節(jié)約投資，且能達(dá)到最新地方標(biāo)準(zhǔn)的油煙凈化設(shè)施。

1.項目選擇

客戶選擇標(biāo)準(zhǔn)，需要滿足以下條件：（1）無法安裝常規(guī)的管道式油煙凈化；（2）室內(nèi)凈空高于3200mm；（3）有自然補(bǔ)風(fēng)或是有強(qiáng)制補(bǔ)新風(fēng)系統(tǒng)；（4）有合適檢測位置；（5）比鄰住宅區(qū)域和辦公區(qū)域。

通過篩查，最終確定天山路8號的一個員工自備食堂項目作為應(yīng)用研究，項目所在地北面是居民區(qū)，西面為綠地，臨近高架橋，東面為辦公樓宇，南面為馬路。具體位置如圖1。

圖1 項目所在位置（應(yīng)用點）

此應(yīng)用點為本項目的使用地點，具體在本棟樓宇的3樓，為所在單位自用食堂。

2.選型設(shè)計

廚房位置及平面布置示意圖如圖2。

圖2 廚房平面圖

圖2所示為爐灶區(qū)域的相關(guān)爐灶數(shù)量，墻外為中內(nèi)央空調(diào)外機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場踏勘，計算復(fù)核，通過三種方法計算相關(guān)排煙量，一種為廚房空間計算法，一種根據(jù)灶頭數(shù)量做為參考，一種為煙罩的投影面積。

(1)以空間為主的計算依據(jù)與結(jié)果

根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計與措施》-《暖通空調(diào)動力》專冊中建議員工廚房的換風(fēng)次數(shù)為每小時25～35次計算，考慮實際工況以及以往經(jīng)驗值，須在計算數(shù)值后再加30%的余量，方可保證最終廚房排煙能力。

整個廚房的面積為圖3陰影部分：45m2，已知凈空為3500mm，按上述計算方式得出結(jié)果為：

圖3 廚房占地面積

其中，Q：風(fēng)量（m3/h）；S：面積（m2）；H：高度（m）。

(2)根據(jù)灶頭數(shù)量確定風(fēng)量

依據(jù)《餐飲業(yè)油煙污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18483-2001）中第6款第6.6項監(jiān)測一欄目所示，每個灶頭為2000m3/h，本項目總計2個φ350炒鍋，一個φ500湯鍋，6個φ200小灶（折算為1個φ350炒鍋），按標(biāo)準(zhǔn)中計算為總風(fēng)量為：

其中，Q：風(fēng)量（m3/h）。

(3)根據(jù)煙罩投影面積確定風(fēng)量

其中，Q：風(fēng)量（m3/h）；v：煙罩設(shè)計吸風(fēng)風(fēng)速（m/s），通常取值范圍是0.3～0.8m/s（根據(jù)廚房不同用途取不同值，此處為員工食堂，則取最低值）；S煙：面積（m2）。注：煙罩的面積在計算時，需在煙罩投影的長與寬處分別延長300mm。

以現(xiàn)有的爐灶設(shè)備情況設(shè)計，煙罩的投影面積為1200mm×4500mm。按上述計算式計算如下：

三種計算方式得出的結(jié)果綜合考慮，最終確定為8000m3/h。

整套廚房一體式前置油煙凈化設(shè)備由機(jī)械凈化模塊、動態(tài)離心凈化模塊、高低壓雙區(qū)離子凈化模塊、UV光解凈化模塊、活性炭吸附模塊、靜音離心風(fēng)機(jī)模塊、臭氧吸收模塊七部分組成。每一部分的模塊的工作原理如下：

①機(jī)械凈化模塊。主要作為初步大顆粒油煙的碰撞攔截，將生產(chǎn)過程中突然發(fā)生的大量煙霧進(jìn)行初效50%的過濾。②動態(tài)離心凈化模塊。在凈化機(jī)主機(jī)進(jìn)氣通道中設(shè)計采用雙層疊合式油脂分離器，延長油煙通道，降低流速，最大能力地將大的油煙分子聚合，再利用混合氣體的漩流實現(xiàn)油脂分離。攔截率80%以上，保護(hù)風(fēng)輪、內(nèi)倉及風(fēng)管不被油漬粘附，實現(xiàn)持久強(qiáng)排和免拆洗效果。③高低壓雙區(qū)離子凈化模塊。第一級為電離區(qū)，強(qiáng)電場使微粒荷電成為帶電微粒，這些帶電微粒到達(dá)第二級集塵器后立刻被收集電極吸附，且部分炭化。二級式靜電吸附型，用來去除細(xì)微粒徑的碳?xì)浠衔锖推渌諝庵械碾s粒。整體通以高壓直流電以形成電場,當(dāng)氣流中含有帶電微粒時，可以被高效去除。④UV光解凈化模塊。本產(chǎn)品利用特制UV紫外線光束照射油煙，改變油脂的分子結(jié)構(gòu)，使高分子化合物降解成低分子化合物。產(chǎn)生的臭氧對有機(jī)物具有極強(qiáng)的氧化作用，對油煙及其氣味有很強(qiáng)的清除作用，使其轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳。⑤活性炭吸附凈化模塊。采用防水型蜂窩式活性炭，活性炭的多孔結(jié)構(gòu)提供了大量的表面積，這使得它很容易吸收和收集雜質(zhì)。⑥靜音離心風(fēng)機(jī)模塊。此處系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，置于所有環(huán)節(jié)的后端，包括油煙凈化各個模塊組成的整套系統(tǒng)內(nèi)，氣體均為負(fù)壓，可有效防止臭氣溢出，避免對內(nèi)部環(huán)境的污染。⑦臭氧吸收模塊。采用γ活性氧化鋁為載體，采用獨特的稀土助劑及過渡金屬配方制備，可以有效去除在離子凈化段與UV光解段未能完全反應(yīng)的臭氧。

圖4 整合設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)油煙經(jīng)過所有模塊時，已經(jīng)逐步分離凈化，最終只需要很短的風(fēng)管直接外排，而不需要在室外安裝其它設(shè)施。

3.安裝調(diào)試

在所在廚房的爐灶上方錨定膨脹螺絲的位置，采用包塑鋼絲繩吊裝好油煙凈化設(shè)備。調(diào)整好操作空間，確定整套油煙凈化設(shè)備前端距地高度為1950mm。整套油煙凈化設(shè)備貼墻固定，將外排煙風(fēng)管穿過預(yù)留好的孔洞并做好防蟲網(wǎng)固定。

4.實際應(yīng)用

經(jīng)過近三個月的使用，通過在設(shè)備內(nèi)安裝風(fēng)速流量計、差壓計，以及在末端管道取樣，采用《餐飲業(yè)油煙污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18483-2001）推薦的工藝進(jìn)行油煙濃度分析、測定惡臭值、氣測定非甲烷烴值、測定顆粒物值。

(1)凈化器的風(fēng)壓與風(fēng)速關(guān)系

風(fēng)速與風(fēng)壓是油煙凈化設(shè)備的重要參數(shù)。

其中，P：風(fēng)壓（Pa）；V：風(fēng)速（m/s）。

為了保證廚房的油煙正常排出，使用風(fēng)機(jī)的靜壓用來克服設(shè)備內(nèi)各個模塊的阻力，阻力越大，風(fēng)速越低，則凈化器凈化效果越好，實測整套設(shè)備風(fēng)阻約這350Pa，風(fēng)機(jī)最終調(diào)整轉(zhuǎn)速在1250r/min，風(fēng)機(jī)風(fēng)量8600m3/h，全壓在650Pa效果最好。

(2)油煙的最終排放濃度

在實際工作過程中，進(jìn)入整體設(shè)備之前，取得的油煙濃度如表1。

表1 進(jìn)氣口油煙濃度

檢測數(shù)據(jù)顯示，多次檢測的油煙濃度均在4.7mg/m3以上，不能滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)限值。經(jīng)過油煙凈化設(shè)備之后，檢測值如表2：

表2 經(jīng)過設(shè)備處理后的油煙濃度

因為油煙排放濃度是檢測油煙凈化器的最重要指標(biāo)，所以為取得最佳數(shù)據(jù)，經(jīng)過四次檢測取最后平均值做為最終依據(jù)。

(3)非甲烷總烴、顆粒物及異味排放前后比較

表3 檢測基礎(chǔ)條件

在同等檢測條件下進(jìn)行非甲烷總烴、顆粒物、臭氣濃度（無量綱），具體數(shù)值為表4檢測結(jié)果。

表4 檢測結(jié)果

檢測數(shù)值表4中的所有數(shù)據(jù)均達(dá)上海市地方最嚴(yán)格指標(biāo)。

5.結(jié)論

通過客戶的實際使用表明，廚房一體式前置油煙凈化設(shè)備不但使排煙管道具備免清潔的能力，關(guān)鍵對油煙濃度、異味、顆粒物以及非甲烷總烴去除效率也能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，滿足《餐飲業(yè)污染物（油煙、顆粒物、非甲烷總烴、臭氧）協(xié)同凈化設(shè)備》（CCAEPI-RG-Q-052-2019）的標(biāo)準(zhǔn)，同時更能滿足目前上海地方標(biāo)準(zhǔn)（DB31/844-2014）、北京地方標(biāo)準(zhǔn)（DB11/1488-2018）的相應(yīng)要求表5。

表5 經(jīng)設(shè)備處理后排放測定值與標(biāo)準(zhǔn)值

此套設(shè)備不但降低了有限制場所改造升級費用以及排煙管道定期清洗的費用，而且還可以避免火災(zāi)隱患。同時，如果出現(xiàn)故障，在設(shè)備的控制面板可以直觀地了解并及時檢修，避免出現(xiàn)環(huán)保排放不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。最后，考慮到每一個廚房都不是標(biāo)準(zhǔn)化的可能，故在設(shè)備選型方面，可參考本文的風(fēng)量計算與風(fēng)機(jī)的配比，而設(shè)備的尺寸，則由廚房灶臺的標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。