油煙監(jiān)管云平臺在油煙凈化技術(shù)中應(yīng)用研究

摘 要：介紹了生活中餐飲業(yè)油煙廢氣的排放特點(diǎn)、產(chǎn)生過程及其對人體和環(huán)境帶來的環(huán)境，分析了餐飲油煙組成成分的成分特性及相關(guān)的致病癥狀。油煙凈化器仍然是目前治理餐飲油煙比較有用的方法，基于高壓靜電原理的復(fù)合型油煙凈化技術(shù)具有更好的治理效果，是市場主流的油煙治理方法。并對基于高壓靜電原理的幾種常見的復(fù)合型油煙凈化技術(shù)進(jìn)行了闡述分析，并對未來復(fù)合型餐飲油煙凈化器的研究方向進(jìn)行了展望。

 

我國普遍喜好的高油、高溫烹飪方式，在滿足人們生活、豐富飲食文化的同時，其烹飪過程也帶來了較為嚴(yán)重的城市空氣污染問題。餐飲業(yè)油煙污染已經(jīng)是城市空氣污染的三大主要因素之一，其具有分布面廣、排放頻率高、低空排放、無組織排放等顯著特點(diǎn)，而且居民一日三餐關(guān)乎民生，其管理難度較大。針對餐飲油煙的污染問題，目前比較有用的方法是通過油煙凈化器進(jìn)行尾端治理。市場上有多種原理的油煙凈化技術(shù)，高壓靜電技術(shù)市場認(rèn)可度較高的餐飲油煙凈化技術(shù)，根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場的不同需求，在高壓靜電技術(shù)的基礎(chǔ)上，會附加機(jī)械分離、過濾、吸附吸收、紫外光解等一種或幾種凈化技術(shù)，進(jìn)而形成各種形式的復(fù)合型餐飲油煙凈化技術(shù)。

 

  餐飲油煙是指在高溫條件下，食用油、水和食材受熱分解時所形成的一種物理狀態(tài)多樣、化學(xué)成分復(fù)雜的氣溶膠狀煙霧。根據(jù)食用油成分的不同、烹飪食物的不同、加熱溫度的變化以及受熱時間的長短，產(chǎn)生的煙霧具有不同比例的相態(tài)，油煙煙霧的粒徑很細(xì)，整體分布于1-10μm，其中PM2.5的權(quán)重高，因此油煙煙霧會被吸入至人體的呼吸系統(tǒng)。油煙煙霧中包含有水、氧化物、烴類、多環(huán)芳烴和芳香胺類等，具有嚴(yán)重的有毒有害性。多項(xiàng)研究結(jié)果表明，油煙中可吸入顆粒物和化學(xué)成分能引發(fā)皮膚、呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的多種炎癥和病變，會產(chǎn)生嚴(yán)重的吸入毒性、致變毒性，且具有明顯的慢性累積的特點(diǎn)。

 

  油煙煙霧被風(fēng)機(jī)吸入油煙凈化器，可被極化的油煙顆粒在高壓電場中被極化荷電，帶電粒子或顆粒在電場力的作用下產(chǎn)生定向移動，隨著時間的推移，可把油煙顆粒從煙道氣流中分離出來，這種對油煙進(jìn)行凈化的方式叫高壓靜電法。油煙凈化器的靜電模塊在結(jié)構(gòu)上包含前端高低壓電離區(qū)和后端收集區(qū)。前端電離區(qū)一般是采用線狀或尖銳鋸齒狀進(jìn)行放電的方式對油煙顆粒進(jìn)行荷電。后端采集區(qū)在結(jié)構(gòu)上多采用板式結(jié)構(gòu)配合高壓電場對油煙顆粒進(jìn)行定向離心收集。在設(shè)計(jì)和使用時，對靜電模塊的布局結(jié)構(gòu)和電場電壓都有較高的要求，不僅要保證靜電模塊高壓放電的穩(wěn)定，還要保證油煙顆粒能夠得到極化、荷電和沉積。電廠電壓較低會使得油煙顆粒得不到充分的極化荷電，且?guī)щ娪土Ｒ埠苋菀装l(fā)生靜電結(jié)合，降低了油煙的去除效率。電場電壓太高時，靜電模塊可能會發(fā)生高壓擊穿，容易導(dǎo)致油煙管道內(nèi)高濃度油煙產(chǎn)生隱患。

 

  隨著全國各地餐飲油煙排放標(biāo)準(zhǔn)、油煙凈化器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)油煙凈化器監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)的逐步實(shí)施，目前已存在多種餐飲油煙污染治理技術(shù)，其中高壓靜電技術(shù)比較成熟。以高壓靜電技術(shù)為核心，同時輔助添加相關(guān)原理的凈化技術(shù)，以達(dá)到油煙排放各項(xiàng)指標(biāo)更加優(yōu)化的目的。針對市場上常用的復(fù)合型油煙凈化器的復(fù)合方式，簡介如下:

  前端機(jī)械分離模塊與后端高壓靜電模塊配合使用，是一種二級油煙凈化方式。油煙中含有不同尺寸的油粒在通過特定幾何尺寸、形狀的風(fēng)管道或機(jī)械旋轉(zhuǎn)組件時，會發(fā)生油煙氣流方向的轉(zhuǎn)變，這種局部和整體的旋轉(zhuǎn)作用對油煙顆粒產(chǎn)生離心現(xiàn)象，這種離心現(xiàn)象會對油煙中較大粒徑的油煙顆粒進(jìn)行初步與分離，未被分離的較小油粒隨著氣流進(jìn)入二級高壓靜電模塊，通過高壓靜電方式對油煙進(jìn)行二級凈化處理 。二級凈化處理后的低濃度油煙經(jīng)出口排出。

  前端機(jī)械過濾模塊與后端高壓靜電模塊配合使用，是一種二級油煙凈化方式。過濾層能夠?qū)α鲃佑蜔熤械挠蜔燁w粒進(jìn)行阻攔，被截留下來的油煙顆粒本身具有一定的相融作用，可以繼續(xù)附著氣流中的油煙顆粒。濾層多數(shù)采用親油性高分子材料或不銹鋼材質(zhì)。前端過濾層對油煙顆粒凈化效果很好，雖然過濾層密度越大濾除率越高，但是高密度過濾層產(chǎn)生的本體阻力也會很大，且過濾層孔徑在油煙粘附量增加時會產(chǎn)生局部堵塞，易導(dǎo)致設(shè)備管道抖動及噪音污染，同時也需要更換更大風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，加大安裝成本。前端過濾層的去除效果很大程度上取決于濾層的面積、孔徑和積油體積比，單一的追求濾層的凈化效率只會增加設(shè)備本身的負(fù)載，即使前期過濾效果很好，但是后期過濾效果必然會隨著積油量的增加而下降。單一過濾法的缺點(diǎn)是對粒徑較小的油煙顆粒很難濾除，其會隨氣流外排，這必然會導(dǎo)致排放濃度超標(biāo)的問題。因此，在機(jī)械過濾模塊的后端配合加上高壓靜電模塊能夠很好的對過濾模塊預(yù)處理后的低濃度、小粒徑的油煙顆粒進(jìn)行極化、荷電與分離，這種二級油煙凈化方式提高了油煙的去除效率、降低了油煙的排放濃度。

  前端高壓靜電模塊與后端紫外燈管模塊配合使用，是一種二級油煙凈化方式。進(jìn)入油煙凈化器的油煙煙霧在高壓電場中可被極化、荷電與分離。此外，通過開啟燈管，其雙波長的紫外光速具有很高的能量，可以對被照射的油煙顆粒進(jìn)行高能分解，改變油煙顆粒的宏觀粒徑大小和微觀分子結(jié)構(gòu)，被紫外線光束照射進(jìn)行高能斷鏈的油粒，可以從高分子有機(jī)化合物逐漸降解為低分子鏈有機(jī)化合物。同時，在紫外線的高能狀態(tài)下，空氣中的氧氣分子會被分解，反應(yīng)產(chǎn)生游離狀態(tài)不穩(wěn)定的氧原子，游離狀態(tài)的氧原子與氧氣結(jié)合反應(yīng)生產(chǎn)臭氧。臭氧的化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的氧化作用，能夠?qū)τ蜔煿艿乐械挠蜔熡袡C(jī)物驚醒氧化降解，對油煙顆粒及其管道中的油煙有機(jī)物進(jìn)行氧化降解，對油煙顆粒及其管道中的餐飲異味都有很強(qiáng)的去除作用。這種前端高壓靜電模塊與后端紫外燈管模塊配合使用的油煙油煙凈化方式使得管道油煙經(jīng)過高壓靜電、紫外光解和臭氧氧化的三步過程，對管道油煙濃度具有很好的去除效果，而且能夠很好的去除餐飲異味。

  前端機(jī)械過濾模塊、中段高壓靜電模塊與后端紫外燈管模塊配合使用，是一種三級油煙凈化方式。實(shí)際工況中，前端油煙濃度存在一定的波動性，在沒有經(jīng)過初級過濾的條件下，高濃度、大顆粒的油煙在中段高壓靜電模塊很難被處理，被處理的油煙顆粒在集塵極上積累以后，容易導(dǎo)致集塵極部分區(qū)域上形成一定厚度的粘附油層，隨著時間的延長，會影響到靜電模塊放電電壓穩(wěn)定性。板間電場均勻性和靜電截面積的大小，凈化模塊凈化效率必然下降。在靜電模塊的前端加上機(jī)械過濾模塊，用濾層對油煙顆粒進(jìn)行初步濾除可以降低進(jìn)入靜電模塊的油煙濃度。而且前端機(jī)械過濾模塊中濾層的物理結(jié)構(gòu)能夠起到整流罩的作用，能夠?qū)η岸擞蜔煿艿纼?nèi)的渦旋油煙氣流進(jìn)行整流，一方面使得油煙氣流能夠較為=均勻的進(jìn)入中段靜電模塊；另外一方面能夠保證靜電模塊的整個截面上都能夠?qū)那岸藱C(jī)械過濾模塊逃逸出的油煙進(jìn)行處理，而不是局域性的、寡頭式處理。被前端機(jī)械過濾模塊和中段高壓靜電模塊凈化處理后的油煙，其濃度已經(jīng)很小，主要含有微少量的小粒徑油煙顆粒和氣態(tài)有機(jī)物，其中氣態(tài)有機(jī)物具有較較重的異味。后端再配合使用紫外燈管對微量小粒徑油煙顆粒和氣態(tài)有機(jī)物進(jìn)行凈化分解。這種三級油煙進(jìn)凈化方式，一方面能夠保證油煙得到充分發(fā)凈化處理，油煙排放濃度達(dá)到標(biāo)注要求；另一方面能夠保證餐飲異味得到去除，避免異味擾民。目前來說，前端機(jī)械過濾模塊、中段高壓靜電模塊和后端紫外燈管模塊配合使用的三級油煙凈化方式是市場主流的油煙凈化方式，實(shí)際治理效果很好。

 

  為了彌補(bǔ)現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺應(yīng)運(yùn)而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)餐飲設(shè)備的開機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)開機(jī)率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設(shè)施停運(yùn)告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、排名等統(tǒng)計(jì)功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，更具實(shí)效性。平臺預(yù)留與其他應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備交互對接接口，具有很好的擴(kuò)展性。

  平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和油煙排放的濃度數(shù)據(jù)，自動對超標(biāo)排放及異常企業(yè)進(jìn)行提示預(yù)警，監(jiān)管部門可迅速進(jìn)行處理，督促餐飲企業(yè)整改設(shè)備，并定期清洗、維護(hù)，實(shí)現(xiàn)減排環(huán)保，不擾民等目的。現(xiàn)場安裝監(jiān)測終端，持續(xù)監(jiān)測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設(shè)備運(yùn)行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結(jié)合排煙口的揮發(fā)性物質(zhì)、顆粒物濃度等進(jìn)行對比分析，一旦排放超標(biāo)，系統(tǒng)會發(fā)出異常信號。

 

■ 油煙監(jiān)測設(shè)備用來監(jiān)測油煙、顆粒物、NmHc等數(shù)據(jù)

■ 凈化器和風(fēng)機(jī)配合對油煙進(jìn)行凈化處理，同時對凈化設(shè)備的電流、電壓進(jìn)行監(jiān)測 

■ 設(shè)備通過4G網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程云端服務(wù)器

(1)在線監(jiān)測

  對油煙排污數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數(shù)值采集監(jiān)測;同時對監(jiān)控風(fēng)機(jī)和凈化器的啟停狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

(2)告警數(shù)據(jù)監(jiān)測

系統(tǒng)根據(jù)采集的油煙數(shù)值大小，產(chǎn)生對應(yīng)的排放超標(biāo)告警;對凈化器的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設(shè)備對應(yīng)的運(yùn)行、停機(jī)、故障等告警事件。

(3)數(shù)據(jù)分析

運(yùn)行時長分析，離線分析；告警占比、排名分析；歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。

 

 

(4)隱患管理

系統(tǒng)對采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對應(yīng)的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時處理告警，形成閉環(huán)。

 

(5)統(tǒng)計(jì)分析

包括時長分析、超標(biāo)分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報告等模塊。

 

 

(6)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)

個人信息、權(quán)限維護(hù)，企業(yè)信息錄入，對應(yīng)測點(diǎn)信息錄入等。

(7)數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析。

  油煙監(jiān)控主機(jī)是現(xiàn)場的管理設(shè)備，實(shí)時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器平臺。同時，對本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，提供人機(jī)操作界面。

 

 

具體技術(shù)參數(shù)如下：

 

4.4 設(shè)備選型方案

注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監(jiān)測1路排煙通道。

 

  針對目前嚴(yán)重的餐飲油煙污染現(xiàn)象，餐飲油煙進(jìn)化器仍然是治理餐飲油煙污染的手段。復(fù)合型餐飲油煙凈化方方法更夠彌補(bǔ)單一原理油煙凈化方式的不足，基于高壓靜電原理的復(fù)合型油煙凈化技術(shù)具有更好的治理效果，但同時也具有更高的造價成本和運(yùn)營維護(hù)成本。經(jīng)濟(jì)適用、凈化效率高、凈化效果穩(wěn)定、易于拆卸和后期維護(hù)的復(fù)合型餐飲油煙凈化器是未來的趨勢和方向。

 

［1］張亞飛，劉悅，李亞飛，于志強(qiáng)，胡俊磊. 基于高壓靜電原理的幾種復(fù)合型油煙凈化技術(shù)的探討.［J］.山東化工，2019,48（7）:212-213.

［2］安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺. 2020.05版.