廢氣除塵除油技術研究

滕人全

【摘要】隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，城市環境污染也越來越嚴重，除工業制造的廢氣廢水外，飲食加工的廚房產生的油煙污染物也為影響室內空氣品質的重要因素之一，如何開發有效可靠的凈化技術對保護環境、保障人民的健康具有重要意義。

【關鍵詞】廢氣 除塵 除油 技術

前言

在城市，對環境污染的4大公害是：飲食業油煙、汽車尾氣、噪音、工業廢水廢氣。對于飲食業油煙，城市中的大多數餐館，尤其是中小型餐館是直接用風機將油煙排到室外，油煙冷凝沉積而形成的油垢相當一部分附著在風機和附近的墻面上，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重惡化了周邊的環境，對居民的生活和身體健康造成了直接危害。

一、廢氣水洗凈化設備結構原理

在傳統的氣體水洗凈化設備中，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動，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的做法：洗滌液的水自下而上噴淋二次細化水洗氣體凈化新技術。待凈化的氣流經風機抽進設備，通過設備內的均布板對待凈化的廢氣在設備的橫截面上進行均化再分布進入水洗凈化段，然后與噴淋液接觸被洗滌凈化，再經過除沫段除去夾帶的細小液滴，由凈化設備的上部排出。作為洗滌液的水由水泵加壓，經過調節閥、轉子流量計，進入噴淋管的噴嘴，自下而上地噴灑，噴灑的液滴先向上運動，經過細化篩網到設備凈化段的頂部，當向上的速度降為零后，再回落向下運，第二次與氣體接觸進行清洗吸收凈化，并且與向上運動的水滴產生碰撞細化了液滴，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。因此要保障設備較高的凈化效率，就必須盡力增大單位體積內的液滴表面積。為此，從向上噴淋與傳統的向下噴淋作定量的計算比較方便考慮，洗滌凈化段的高度均為1000mm。

顯然，由物理學可知，傳統的向下噴淋時的初速度越小，液滴在洗滌凈化段的停留時間就越長。但是，噴淋孔口的噴出速度太小，就容易發生噴口堵塞的問題，或者液滴的細化效果差。因此，噴出時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動的停留時間延長為0.73s（沖過1000mm高度部分不計，下落的初始速度以0考慮），是傳統向下噴淋法停留時間的4.29倍。在相同的噴淋密度下，單位體積內的液滴數和氣液兩相接觸面積大小正比于液滴的有效停留時間。所以，向上噴淋法能夠比傳統的向下噴淋法顯著地提高氣體的凈化效果。同時，采用向上噴淋后，從頂部回落的水滴與向上運動的液滴發生碰撞，有利于液滴的細化，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、噴淋液滴再細化技術研究

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，運行過程中就愈容易發生堵塞，洗滌液循環使用后雜物愈來愈多時更是如此。

為了解決這一矛盾，采用 4mm以上的大噴淋孔以確保長期運行的高可靠性要求。大噴嘴孔噴出的粗大液滴，借助設置在噴嘴孔上方的立交鋼絲組或鋼絲圓錐螺旋線、不銹鋼篩網等，使噴出的液滴在運動過程中再次細化霧化。本研究對這些液滴二次細化技術進行了試驗。

通過試驗證明：噴嘴口的上下鋼絲十字細化器，完成了液滴的二次細化，又不堵塞噴嘴孔。流量較大時，孔徑為 5mm的噴嘴口、直徑為 1mm的鋼絲十字細化器的效果比孔徑為 4mm的噴嘴孔口、直徑為 2mm的鋼絲十字細化器分散作用好，并且擴散角也比較小；相比孔徑為 6mm的噴嘴孔口、直徑為 1mm的鋼絲十字細化器，其效果更好，細化的水滴也更小。

通過圓錐螺旋線細化器試驗表明：在孔徑為 5mm，流量1.0m3/h時，“標準”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處的擴散圓直徑比較小，比“壓扁”型小20mm，比“拉伸”型小50mm。同樣，“標準”型號的噴水器在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）。由于設備內的液滴密度越高，洗滌凈化就越充分，因此噴嘴孔徑為 5mm的“標準”型的圓錐螺旋線細化器較好。

四、入口氣體均布結構優化

由于進入的氣體受風機的影響，會形成強旋轉氣流進入凈化設備，而強旋轉氣流會將相當多的液滴甩到凈化設備的側壁上，嚴重影響了液滴上噴的高度及分布的均勻性。設備側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計了氣體均布器。按照測量的入口氣流的速度大小和方向，運用運動學理論設計制作了一個氣體均布器的結構，消除了入口氣體的強烈旋流，只有少量的液滴帶到側壁上，效果相當好。經測量，安裝了氣體均布器后設備的截面速度分布曲線比較平滑，上下波動幅度小，說明氣流速度分布比較均勻，上噴細化液滴的偏移度也不很大。因此，凈化效果可以得到進一步改善。

五、除沫技術

在采用向上噴淋凈化法后，外排氣體有可能會出現夾帶水沫的問題。這不僅會影響環境，而且會增加洗滌液的消耗量。為此，在設備頂部加裝了環保有機填料———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，用有機材料制成的薄板。其除沫原理是利用了慣性分離。當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，速度會逐漸減小。當到達最大的高度時，速度減為零，有利于小液滴的聚合和慣性分離。當液氣混合物撞到波紋板上時，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、循環水箱的設計

循環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，循環利用的水會夾帶較多的油污，影響油煙氣的充分凈化。要提高循環水箱的油水分離作用和雜物沉降作用，就必須保證循環水箱內的液體處于平靜的穩流狀態。為此，在循環水箱內設計了穩流柵板組，并且對其傾角進行了優化試驗。通過多種不同角度的方案比較試驗，得到穩流柵板組的傾角以30°為佳，油水分層平穩，分離效果比較好。此外，在箱底設計有定期清除沉積物的排污裝置和維持液面的自動補水裝置。

結束語

總之，現有的處理設備各有其優缺點，處理技術還不夠完善。國外油煙處理的先進技術可以拓展我國處理技術發展方向的思路，但因國情不同，不能簡單地照搬套用，應在國外技術的基礎上加以改進，使之適合我國國情，從而進一步開發符合實際需求、高效的油煙凈化新型設備。

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