滕人全

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)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(duì)保護(hù)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(duì)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(duì)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(jī)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(jī)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(duì)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(yùn)動(dòng)，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(shí)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(xì)化水洗氣體凈化新技術(shù)。待凈化的氣流經(jīng)風(fēng)機(jī)抽進(jìn)設(shè)備，通過設(shè)備內(nèi)的均布板對(duì)待凈化的廢氣在設(shè)備的橫截面上進(jìn)行均化再分布進(jìn)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(xì)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(jì)，進(jìn)入噴淋管的噴嘴，自下而上地噴灑，噴灑的液滴先向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過細(xì)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(yùn)，第二次與氣體接觸進(jìn)行清洗吸收凈化，并且與向上運(yùn)動(dòng)的水滴產(chǎn)生碰撞細(xì)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(jì)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(shí)的初速度越小，液滴在洗滌凈化段的停留時(shí)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(xì)化效果差。因此，噴出時(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)的停留時(shí)間延長為0.73s（沖過1000mm高度部分不計(jì)，下落的初始速度以0考慮），是傳統(tǒng)向下噴淋法停留時(shí)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(shí)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(shí)，采用向上噴淋后，從頂部回落的水滴與向上運(yùn)動(dòng)的液滴發(fā)生碰撞，有利于液滴的細(xì)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(xì)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(yùn)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(shí)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(yùn)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(yùn)動(dòng)過程中再次細(xì)化霧化。本研究對(duì)這些液滴二次細(xì)化技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。

通過試驗(yàn)證明：噴嘴口的上下鋼絲十字細(xì)化器，完成了液滴的二次細(xì)化，又不堵塞噴嘴孔。流量較大時(shí)，孔徑為 5mm的噴嘴口、直徑為 1mm的鋼絲十字細(xì)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(xì)化器分散作用好，并且擴(kuò)散角也比較??；相比孔徑為 6mm的噴嘴孔口、直徑為 1mm的鋼絲十字細(xì)化器，其效果更好，細(xì)化的水滴也更小。

通過圓錐螺旋線細(xì)化器試驗(yàn)表明：在孔徑為 5mm，流量1.0m3/h時(shí)，“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(kuò)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(hào)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(xì)化器較好。

四、入口氣體均布結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于進(jìn)入的氣體受風(fēng)機(jī)的影響，會(huì)形成強(qiáng)旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入凈化設(shè)備，而強(qiáng)旋轉(zhuǎn)氣流會(huì)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(jì)了氣體均布器。按照測量的入口氣流的速度大小和方向，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)理論設(shè)計(jì)制作了一個(gè)氣體均布器的結(jié)構(gòu)，消除了入口氣體的強(qiáng)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(dòng)幅度小，說明氣流速度分布比較均勻，上噴細(xì)化液滴的偏移度也不很大。因此，凈化效果可以得到進(jìn)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(huì)出現(xiàn)夾帶水沫的問題。這不僅會(huì)影響環(huán)境，而且會(huì)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(jī)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(jī)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(huì)逐漸減小。當(dāng)?shù)竭_(dá)最大的高度時(shí)，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(shí)，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(jì)

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(huì)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(jì)了穩(wěn)流柵板組，并且對(duì)其傾角進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)。通過多種不同角度的方案比較試驗(yàn)，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(jì)有定期清除沉積物的排污裝置和維持液面的自動(dòng)補(bǔ)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(diǎn)，處理技術(shù)還不夠完善。國外油煙處理的先進(jìn)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(jìn)，使之適合我國國情，從而進(jìn)一步開發(fā)符合實(shí)際需求、高效的油煙凈化新型設(shè)備。

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