李夫亮，楊曉松

（江蘇雄飛環(huán)?？萍加邢薰荆K常州 213000）

近年來(lái)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(duì)大氣污染的危害也越來(lái)越重視，國(guó)家對(duì)各行業(yè)的污染物排放要求越來(lái)越嚴(yán)格，熱處理行業(yè)如果不解決油煙污染問(wèn)題，會(huì)對(duì)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(duì)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(qiáng)度等方面是不可或缺的。但是熱處理工藝淬火及回火過(guò)程中，高溫的零部件用油冷卻會(huì)產(chǎn)生大量的油煙。

1.2 對(duì)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(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中[1]。

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

2 油煙凈化處理技術(shù)

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(shuō)明

整個(gè)系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)的動(dòng)力作用下，通過(guò)集煙罩及管道將熱處理油池淬火時(shí)產(chǎn)生的油煙收集，油煙經(jīng)防火閥，進(jìn)入整流導(dǎo)向系統(tǒng)，保證油煙廢氣更均勻的進(jìn)入靜電式油煙凈化器，得到凈化的氣體由高空煙囪達(dá)標(biāo)排放。

整個(gè)系統(tǒng)在PLC 控制下運(yùn)行，設(shè)置手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式，并與各油池工作狀態(tài)聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)、顯示和報(bào)警等功能，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高。

3 油煙凈化處理設(shè)備及其作用

油煙凈化處理系統(tǒng)由集煙罩、氣動(dòng)開關(guān)閥、電動(dòng)執(zhí)行調(diào)節(jié)閥、防火閥、熱電偶、補(bǔ)冷風(fēng)裝置、整流裝置、靜電式油煙凈化器、風(fēng)機(jī)和管道系統(tǒng)組成，在PLC 電氣控制系統(tǒng)控制下通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)行工作，其中靜電式油煙凈化器為系統(tǒng)的主要和關(guān)鍵設(shè)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(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，所以集煙罩的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，不僅要考慮油煙的收集效果，還要結(jié)合業(yè)主實(shí)際淬火工藝流程、設(shè)備布局和操作便捷等方面綜合考慮，做非標(biāo)設(shè)計(jì)，最佳的集煙罩既要收集效果好，又要運(yùn)行穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、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(gè)淬火油池共用一套油煙凈化處理系統(tǒng)，整個(gè)管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)上要考慮利用氣動(dòng)開關(guān)閥、電動(dòng)執(zhí)行調(diào)節(jié)閥、防火閥、熱電偶和補(bǔ)冷風(fēng)裝置，以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)量自動(dòng)切換與分配，達(dá)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(diǎn)的油煙均布于管道系統(tǒng)，均勻的進(jìn)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(gè)步驟：將較大的顆粒如大顆粒雜質(zhì)、油粒等截留于機(jī)械過(guò)濾裝置上。

第二個(gè)步驟：細(xì)微顆粒在通過(guò)鋸齒電離發(fā)生器即高電壓電離區(qū)時(shí)，就會(huì)被電離帶上正電。

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

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

采用兩級(jí)靜電技術(shù)，配備電離區(qū)和收塵區(qū)。電離區(qū)可對(duì)顆粒荷電，然后通過(guò)靜電場(chǎng)將顆粒從空氣中分離，收塵極板將亞微米級(jí)污染顆粒進(jìn)行捕集，確保設(shè)備排出潔凈空氣。

圖2 等離子靜電機(jī)理示意圖

3.3.2 凈化器主要構(gòu)成

凈化器由殼體、機(jī)械過(guò)濾器（S 型彎道油霧過(guò)濾、旋回式過(guò)濾器、特殊編制的合金絲網(wǎng)過(guò)濾器（根據(jù)處理要求選用不同的過(guò)濾器組合））、雙級(jí)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(diǎn)

圖3 一級(jí)旋回分離過(guò)濾器

圖4 一級(jí)過(guò)濾不銹鋼絲網(wǎng)除霧器

圖5 二級(jí)S 型彎道油霧過(guò)濾器

機(jī)械過(guò)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(jié)構(gòu)的機(jī)械過(guò)濾器，機(jī)械過(guò)濾器采用分體抽屜式結(jié)構(gòu)，清洗維護(hù)簡(jiǎn)便，清洗后可重復(fù)使用，無(wú)耗材產(chǎn)生。

圖6 三級(jí)等離子靜電集塵器

圖7 靜電式工業(yè)油霧凈化器實(shí)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(zhǎng)期連續(xù)工作等優(yōu)點(diǎn)。

在正常工作中，對(duì)煙塵、油類、等電暈電源絕無(wú)“閉塞”現(xiàn)象，電極適應(yīng)性強(qiáng)，而高壓開路時(shí)，輸出電壓、電流等于零，運(yùn)行可靠，不干擾電網(wǎng)。當(dāng)發(fā)生短路或過(guò)流，控制器保護(hù)電路切斷高壓輸出，靜電指示燈滅，延時(shí)5 秒可自動(dòng)恢復(fù)工作，靜電指示燈亮。

3.4 風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備。風(fēng)機(jī)機(jī)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(yùn)行噪音。

3.5 PLC 電控系統(tǒng)

整個(gè)系統(tǒng)采用PLC 自動(dòng)控制運(yùn)行，與油池淬火工作狀態(tài)聯(lián)鎖。開機(jī)時(shí)先變頻啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，再開靜電式油煙凈化器；運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)各油池工作狀態(tài)，調(diào)整各路控制閥門，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，以最經(jīng)濟(jì)的能耗運(yùn)行來(lái)保證系統(tǒng)收集風(fēng)量；停機(jī)時(shí)先停凈化器，再停風(fēng)機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)具有自動(dòng)、手動(dòng)和有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，并對(duì)主要運(yùn)轉(zhuǎn)部位的故障采用聲光顯示。

4 處理效果

該技術(shù)和設(shè)備已多次運(yùn)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(dá)到超低排放指標(biāo)，完全符合國(guó)家環(huán)保要求。

圖8 靜電式油霧凈化器應(yīng)用案例

5 結(jié)論

綜上所述，本文介紹的熱處理油煙凈化處理技術(shù)和設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)備，安裝簡(jiǎn)單、使用方便、無(wú)耗材。

（2）采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，使設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)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(dá)到超低排放指標(biāo)，符合國(guó)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。