簡介：燒烤類飲食業(yè)多采用焦碳、木炭等作為燃料，燃燒產(chǎn)物為大量含塵含油的煙氣。對含塵含油煙氣產(chǎn)生的機(jī)理、危害進(jìn)行了分析，并對油煙氣進(jìn)行測定，油煙氣中塵粒的濃度為26.9mg/m3，油煙濃度為3.15mg/m3。對現(xiàn)有的幾種油煙凈化設(shè)施性能進(jìn)行分析比較，提出濕式慣性凈化裝置，將慣性分離法、洗滌法綜合運(yùn)用。含塵含油煙氣首先通過由若干曲率半徑很小的鋁合金板組成的S型擋板，塵粒與擋板發(fā)生慣性碰撞；經(jīng)初凈化的含塵油煙氣進(jìn)入噴淋室，發(fā)生慣性、擴(kuò)散碰撞和攔截作用，從而進(jìn)一步捕集塵粒和油滴；夾帶水滴的煙氣經(jīng)脫水裝置后高空排放。在這個(gè)凈化裝置中，采用隔油隔灰池處理噴淋廢液，避免了二次污染，經(jīng)處理后的水循環(huán)使用，節(jié)約了水資源。對凈化后的油煙氣進(jìn)行測定，油煙排放濃度為1.7mg/m3，塵粒排放濃度為4.73mg/m3。結(jié)果表明，濕式慣性凈化裝置的凈化效率高、吸收容量大，能滿足《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》。
關(guān)鍵字：含塵含油煙氣，濕式慣性除塵，隔油隔灰池，環(huán)保，大氣治理
1 問題的提出

　　隨著飲食業(yè)的日益繁榮，城市中逐漸出現(xiàn)了以烤羊肉串、烤肉、烤雞翅等為主要營業(yè)的燒烤店，它們以焦碳、木炭為燃料，產(chǎn)生大量含塵的油煙氣。

　　油煙氣中的油煙霧主要為多環(huán)芳烴、硝基芳烴、雜環(huán)胺等強(qiáng)烈致癌物質(zhì)以及焦油、CO和CO2等。油煙氣中的塵粒，主要為被氣體帶出的灰粒（即飛灰）及一部分未燃燼的碳粒，其中顆粒直徑小于10μm的稱為飄塵，顆粒直徑為10～100μm，可以很快落在地面的稱為落塵［1］。雖然木炭的固定碳的含量較高，但木炭燃燒過程中仍冒黑煙，主要是由于燃料不完全燃燒產(chǎn)生的。根據(jù)燃料燃燒理論及燃料的成分分析，在實(shí)際燃燒過程中要使不完全燃燒損失等于零是不可能的。即使可燃質(zhì)100%燃燼，不可燃質(zhì)（如灰分、不可燃硫等）依然存在，因此排出的煙塵呈白色。消煙除塵的目的是降低煙塵黑度，減少煙氣中的含塵量，減少煙氣中的含油量，使其達(dá)到大氣污染物排放要求。

2 凈化處理方法的分析和選擇

　　根據(jù)GB/T 16157-1996（固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法），用金屬濾筒吸收和紅外分光光度法對某一燒烤店產(chǎn)生的油煙氣進(jìn)行測定，用玻璃纖維濾筒和稱量法進(jìn)行塵粒的測定。結(jié)果是油煙氣中塵粒的濃度為26.9 mg/m3，油煙濃度為3.15 mg/m3，是一種含塵量較高的含油煙氣。

　　目前國內(nèi)市場上飲食業(yè)油煙凈化設(shè)備有4類：慣性分離法、靜電沉積法、過濾法和洗滌法[2]。

　　2.1慣性分離法

　　含塵含油煙氣通過格柵或金屬濾網(wǎng)，氣流方向發(fā)生改變，油霧顆粒靠慣性到達(dá)沉積面而從氣流中分離出來，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，壓降小，但是凈化效率較低，清洗維護(hù)的工作量較大，清洗不及時(shí)易堵塞。

　　2.2靜電沉積法

　　含塵含油煙氣通過高壓電場，油霧塵粒荷電在電場作用下向集塵電極板運(yùn)動，集塵電極板上凝聚成油滴重力自流，但因油煙氣中的含塵濃度較高，含塵含油煙氣會在短時(shí)間內(nèi)使電暈極失效。

　　2.3過濾法

　　含塵含油煙氣通過吸油性能高的高分子復(fù)合材料除塵布袋、纖維墊或活性炭纖維時(shí)，油霧由于重力捕集等作用被凈化，但會在較短的時(shí)間內(nèi)使吸附材料飽和，煙氣再通過時(shí)，就如同鐵板一塊，阻力大大增加，廚房的通風(fēng)狀況嚴(yán)重惡化。

　　2.4洗滌法

　　將吸收凈化液（水）通過特殊的裝置，形成液膜或液霧，使油煙氣與其充分接觸，洗滌吸收油煙污染物，但廢水排入下水道時(shí)，存在二次污染的問題。

　　綜上所述，針對燒烤業(yè)油煙氣中既含塵又含油以及含塵量較高的特點(diǎn)，我們采用濕式慣性除塵器，即將慣性分離法、洗滌法綜合運(yùn)用，處理產(chǎn)生的含塵含油煙氣；同時(shí)配有隔油隔灰池，一種油水分離裝置對廢水進(jìn)行處理，減少二次污染，經(jīng)處理后的水進(jìn)行循環(huán)使用，節(jié)約了水資源。

3 除塵除油機(jī)理

　　3.1慣性碰撞除塵（前S型擋板）

　　含塵氣流在運(yùn)動過程中遇到物體的阻擋（如擋板、纖維、水滴等）時(shí)，氣流要改變方向進(jìn)行繞流，細(xì)小的塵粒會隨氣流一起流動。粗大的塵粒具有較大的慣性，它會脫離流線，保持自身的慣性運(yùn)動，這樣塵粒就和物體發(fā)生了碰撞而從煙氣中分離出。這種現(xiàn)象稱為慣性碰撞［3］。

　　當(dāng)含灰氣流沖擊到擋板B1上時(shí)，氣流中沉降力大的塵粒d1被分離出來。煙氣轉(zhuǎn)彎帶走的塵粒（粒徑d2時(shí)塵粒d2 由于離心力而分離出來，煙氣轉(zhuǎn)變方向流向出口，此時(shí)煙氣中攜帶的塵粒粒徑為d3前S型擋板為若干曲率半徑很小的鋁合金板并聯(lián)而成，作為慣性除塵器，利用離心力來分離油煙氣。

　　分離沉降速度和粒徑平方、煙氣速度的平方成正比，和旋轉(zhuǎn)氣流的半徑成反比。含塵煙氣在方向轉(zhuǎn)變前的速度越高、方向轉(zhuǎn)變的曲率半徑越小時(shí)，越能捕集細(xì)小的塵粒，其除塵效率越高，但其阻力也越大。
　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果在擋板上淋水形成水膜，可進(jìn)一步提高除塵效率，因此噴淋室的第1排噴嘴的噴淋方向設(shè)計(jì)成噴向S型擋板。塵粒在旋轉(zhuǎn)氣流中獲得離心力而離開主氣流拋向壁面，剛好和某一高度噴淋而下形成的水膜相遇，塵粒被水膜粘附并隨之流入隔油隔灰池，凈化后的煙氣則進(jìn)入噴淋室。由于煙氣中分離出來的灰粒很快被水膜粘附并及時(shí)排出，因此，分離出來的灰粒不會被煙氣再次帶走，從而提高了裝置的除塵效果。

　　3.2噴淋室濕式除塵除油

　　在噴淋室中，塵粒的捕集是慣性、擴(kuò)散碰撞和攔截。液滴、液膜氣泡等洗滌含塵煙氣，使塵粒粘附和相互凝集而將塵粒進(jìn)行分離。水滴通過高速噴嘴霧化成無數(shù)小水滴，含塵氣流在運(yùn)動過程中與液滴相遇(見圖3)，在液滴前xd處，氣流開始改變方向，繞過液滴流動。而慣性較大的除塵器配件大塵粒則要繼續(xù)保持其原來直線運(yùn)動的趨勢。極細(xì)的粉塵，慣性較小，其擴(kuò)散效果較好，它不斷脈動并離開原來的流線，水滴對其有攔截作用，極細(xì)的粉塵被粘附而分離。

　　除塵效果與塵粒粒徑、密度以及vy成正比，和氣體粘度、液滴直徑成反比。即：(1) 塵粒流速越高，與水滴的混合越強(qiáng)烈，塵粒與液滴的相對運(yùn)動速度vy越大，塵粒對水滴的慣性碰撞越有效，特別是粒徑較大的塵粒，其質(zhì)量和慣性力較大，又因其沉降速度大，從而和煙氣形成的相對速度較大，能有效地通過慣性碰撞，最后粘附于水滴上。(2) 塵粒直徑和密度確定以后，Ni數(shù)的大小取決于塵粒與液滴間的相對速度和液滴直徑。要提高Ni值，必須提高氣液相對運(yùn)動速度和減小液滴直徑。但并不是液滴直徑dy愈小愈好，dy過小，液滴容易隨氣流一起運(yùn)動，減小了氣液的相對運(yùn)動速度。實(shí)驗(yàn)表明，液滴直徑約為捕集粒徑的150倍時(shí)，效果最好，過大或過小都會使除塵效率下降。

　　由此可見，煙氣的流速、噴嘴類型與布置密度、噴嘴孔徑與噴嘴前水壓、煙氣與水的接觸時(shí)間，煙氣與水滴的運(yùn)動方向以及煙氣與水的初終參數(shù)等均是影響噴淋室除塵效果的因素。經(jīng)過若干次實(shí)驗(yàn)，噴淋室設(shè)有3排噴嘴，第1排噴向S型擋板，后2排對噴，噴嘴的個(gè)數(shù)即噴嘴密度的確定，以保證水苗覆蓋整個(gè)噴淋室斷面，不互相疊加。

　　3.3脫水裝置

　　后擋板仍為S型擋板，夾帶水滴的煙氣通過擋水板的曲折通道時(shí)，由于慣性作用，水滴就會與擋水板表面發(fā)生碰撞，并聚集在擋水板表面上形成水膜，然后沿?fù)跛逑铝鞯匠氐住?br />
　　3.4隔油隔灰池

　　噴淋廢液的處理采用隔油隔灰池。該裝置根據(jù)油、水、塵粒的不同密度分階段分離出塵粒、油。噴淋廢液從隔油隔灰池的一端流入，經(jīng)塵粒、油污分離后，清水經(jīng)水泵提升至凈化設(shè)備內(nèi)循環(huán)使用。

　　隔油隔灰池的工藝流程見圖1。噴淋廢液流入隔油隔灰池進(jìn)口端的濾框，粒徑較大的塵粒被截留在框內(nèi)，余液流經(jīng)位于不同水平位置的隔油板，以較低的流速（2～5mm/s）流經(jīng)隔油池。由于流速降低，密度小于1.0而粒徑較大的油品雜質(zhì)得以浮到水面上，最終附著在隔油板上，而密度大于1.0的塵粒雜質(zhì)則沉于池底。為保證再次進(jìn)入布袋除塵器內(nèi)清水的質(zhì)量，在隔油隔灰池出口處設(shè)置吸油氈隔柵，將前幾道未去除的浮油吸附，清水則被水泵提升至凈化設(shè)備，同時(shí)在水泵上安裝調(diào)節(jié)閥作為旁通。

　　廢水在隔油隔灰池內(nèi)的停留時(shí)間和水平流速是決定隔油隔灰效果的關(guān)鍵因素，也是隔油池計(jì)算與設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。流速越小，沖擊負(fù)荷越小，小粒徑的塵粒越易于沉積，浮油在隔油板上的附著則更趨穩(wěn)定，但隔油隔灰池的容積較大。我們根據(jù)現(xiàn)場并參照有關(guān)技術(shù)參數(shù)，將停留時(shí)間設(shè)計(jì)為1.5～2.0h，水平流速為2～5mm/s。

　　隔油隔灰池的工藝管道分4個(gè)部分：

　　(1) 循環(huán)水管：隔油隔灰池的出口端與循環(huán)水管相連，處理后的清水經(jīng)水泵提升至凈化裝置，作為噴淋水循環(huán)使用，可節(jié)約水資源。

　　(2) 回水管：濕式慣性除塵裝置中的含灰含油廢水通過回水管流入隔油隔灰池的濾框中。

　　(3) 補(bǔ)水管：循環(huán)水對煙氣進(jìn)行凈化處理時(shí)，隔油隔灰池中的水量鑄造模具將逐漸減少，為了保持隔油隔灰池的水位及有足夠的噴淋水量，設(shè)補(bǔ)水管外接浮球閥自動補(bǔ)水。

　　(4) 排污管：在池底設(shè)置排污管，可方便清洗。在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，需要每天清洗隔油隔灰池，定期更換池中的吸油氈。

　　3.5 高空排放
　　將凈化處理后的煙氣高空排放，這也是一種具有實(shí)用意義的煙氣凈化技術(shù)，是利用大氣擴(kuò)散技術(shù)將污染物排放濃度擴(kuò)散并進(jìn)一步稀釋。

4 結(jié)果與結(jié)論

　　上海西北廊餐飲管理有限公司用木炭作為燃料進(jìn)行燒烤，3個(gè)烤爐的平面布置見圖4，采用的烤爐和街頭烤羊肉串的烤爐一致，羊肉等食物直接在火上烤，產(chǎn)生大量的含塵含油煙氣。煙氣量大約為17000m3/h，由于受空間位置的限制，凈化設(shè)施布置在遠(yuǎn)離工作區(qū)的地方，沿程阻力損失、局部阻力損失較大。另外，由于排煙罩的位置較高，尤其在外賣區(qū)，排風(fēng)罩下沿距烤爐面的距離較大，而罩面風(fēng)速要求較高，因此風(fēng)機(jī)選擇功率為7.5kW。

　　根據(jù)GB/T16157-1996，對凈化前后的油煙氣進(jìn)行測定。
采用此凈化方法，凈化效率高、吸收容量大、運(yùn)行維護(hù)方便，能有效地去除油煙氣中的塵粒、SO2、CO2、NOx等廢氣。

　　以濕式慣性除塵技術(shù)可以解決含灰含油煙氣的凈化問題，使油煙塵粒的排放滿足《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》。濕式慣性除塵本質(zhì)是將油煙進(jìn)行轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)移后的污染物經(jīng)隔油隔灰池的處理，避免了二次污染。

文章摘自和諧社區(qū)工業(yè)固廢綜合利用技術(shù)與裝備論壇