事業單位食堂油煙凈化系統改造設計探討
——以國家圖書館為例

姜 曼 國家圖書館

前言

過去的很長時間，大氣污染治理特別是餐飲油煙治理大多集中在油、氣味和顆粒物的去除上，很少關注油煙中的 VOCs，而VOCs作為餐飲油煙的重要污染源，政府對其治理要求也提上日程。我國“十三五”規劃中明確指出：“要在重點區域和行業控制 VOCs 的排放總量，截至 2020 年，排放量要降低 10%以上”。各地方政府紛紛響應，2018 年，北京市也對油煙排放制定了最新標準。

國家圖書館員工食堂油煙凈化設備共有6組，排風機6個，無排風不暢現象。但是由于凈化設備陳舊老化、壞損等問題，現有的食堂油煙凈化系統已無法滿足北京頒布的新的油煙凈化排放標準，為此國家圖書館積極響應油煙凈化排放標準的提高和滿足員工食堂生產安全及改善就餐環境建設的需求，對原有凈化設備進行升級改造。

一、項目概況

國家圖書館員工食堂凈化設備主要分布在地下一層和三層的機房和廚房天花板吊頂內，地下一層廚房內共有 6個煙罩及 2套廚房排煙系統，三層廚房內共有 3個煙罩及 2套廚房排煙系統，使用的是油網煙罩、運水煙罩+控制箱、排煙管+抽風風柜+凈化器等組合的方式凈化，員工食堂定期對油煙管道進行維護和清洗。但由于凈化系統壞損失效或無前端凈化系統，油煙大部分吸附于煙罩、煙管、煙井表面，剩余的部分油煙、廢氣在抽風風柜作用下，被抽排于大氣中。造成煙罩、煙管、煙井、風機、樓頂平臺每一處都嚴重積油，存在一定的安全隱患。

二、設計依據

(一)飲食業油煙排放標準(GB18483-2001)[1]

2001年，國家環境保護總局頒布飲食業油煙排放標準GB18483-2001，規定“排放油煙的飲食業單位必須安裝油煙凈化設施，并保證操作期間按要求運行。油煙無組織排放視同超標。”最高允許排放濃度限值為2mg/m3。

表1 飲食業單位的規模劃分

飲食業單位油煙的最高允許排放濃度和油煙化設施最低去除效率，按表2的規定執行。

表2 飲食業單位的油煙最高允許排放濃度和油煙凈化設施最低去除效率

(二)飲食業環境保護技術規范(HJ554-2010)[2]

本標準規定了飲食業單位選址與總平面布置、環境保護設計的總體要求、油 煙凈化與排放、排水與隔油、噪聲與振動控制、固體廢物控制要求等。

(三)飲食業油煙凈化設備技術要求及檢測技術規范(HJT62-2001)[3]

該標準中規定了飲食業油煙排放檢測系統和試驗方法。油煙凈化設備進出風連接管道內風速應小于20m/s，進出風連接管道各應有一段4.5倍直徑(或當量直徑)的直管段。

(四)相關法規2016年《中華人民共和國大氣污染防治法》

(五)北京市地標

餐飲服務單位排放的油煙、顆粒物的最高允許排放濃度，油煙的最高允許排放濃度為1.0mg/m、顆粒物濃度為5.0 mg/m以及非甲烷總烴的限值為10mg/m。油煙和顆粒物限值于2019年1月1日起執行，非甲烷總烴限值次年開始執行，具體的油煙標排放濃度，應符合表3的規定。

表3 大氣污染物最高允許排放濃度單位：mg/m3

三、廚房油煙凈化主要設計內容

(一)國家圖書館員工食堂油煙凈化設備現狀

1.現有系統工藝結構復雜，占地面積和空間大，浪費空間。

2.現有系統結構復雜，安裝成本高。

3.現有系統在運行過程中，耗費的水電比較多，不節能；

4.現有凈化系統經常堵塞，需定期清洗，一旦壞損，整套系統全部失效，后期維護使用成本高。

5.現有系統一個控制箱控制整組煙罩，不能根據灶頭對應的煙罩單臺運行，能耗高。

6.不符合北京市新地標。

(二)凈化需求

1.除油煙、顆粒物

油煙中油煙及顆粒物粒徑大部分集中在 0.01μm—10μm之間，其中以對人體危害最大的 PM2.5居多，目前主流且成熟技術主要為高壓靜電原理設備，通過靜電吸附將油煙顆粒去除干凈。

2.除油煙異味

依據北京地標 DB11/T1488-2018，截至2020 年1月1 日，所有餐飲企業排放口非甲烷總烴濃度均應小于 10 mg/m3。

3.在線監測系統

根據北京市海淀區大氣污染治理小組下達的指示，重點企業、事業單位食堂需安裝高效油煙凈化設施，確保達到北京市《餐飲業大氣污染排放標準》，安裝具有運行狀態監控、報警、記錄和查詢功能的在線監測系統并納入監控平臺。

(三)解決方案

首先，國家圖書館員工食堂的原凈化設備龐大且大多都放置在天花板的吊頂里，一方面吊頂里空間有限進一步升級改造的可能不大，而且主機放置的位置已不符合新標準的放置要求，另一方面吊頂里線路繁多，如果改動需要耗費大量的人力物力；其次，國家圖書館是一個擁有2 000多員工和眾多讀者的服務單位，員工食堂承擔著保障員工和讀者就餐的任務，一旦停餐，給員工和讀者帶來很大不便。第三，員工食堂操作空間安排緊湊，沒有多余空間放置新的凈化裝置。綜合以上幾點，采用了復合工藝濕式液沫洗滌油煙凈化一體機來更換原有老舊設備，力求通過濕式液沫一體機的更換能提高油煙凈化效率達到北京市油煙凈化新標準。

1.濕式液沫洗滌油煙凈化一體機功能及結構

(1)根據傳質雙膜理論以多級微分化學反應方式對油煙進行碰撞、吸收、冷凝、過濾、反應等工藝過程處理，高效凈化油煙。凈化效率達95%。

(2)設備油煙排放標準需符合國家標準：飲食業油煙排放標準：GB-18483-2001；北京市地方標準：DB11/1488-2018。

(3)設備排出的污水符合《水污染物排放標準》DB44/26-2001第二時段一級最高允許排放濃度的要求。

(4)特級防火，設備前端具備防火設計，電控雙保護系統。

(5)單臺獨立控制，節能省電；按規范操作維護，可實現風管5年內免清洗。

(6)匹配二級凈化：在高壓電場的作用下，油煙氣體、黑煙顆粒及臭味荷電分離并吸附與電極上，凈化效率可達到98%以上，低空直排目測無煙微味。

2.凈化原理說明

濕式液沫洗滌油煙凈化一體機應用最新設計原理-濕式液沫洗滌。內含多級微分及化學反應方式高效凈化油煙：

一級(如視圖標注1)：烹飪過程中產生的油煙及顆粒物被油網均流并碰撞，將大顆粒的油煙分子攔截；

二級(如視圖標注2)：進入煙罩里的油煙氣體經過網孔板，被密集水流冷凝，吸附，被二次攔截在網孔板下；

三級(如視圖標注3)：設備運行過程中，通過風機負壓及堿性水流碰撞，腔體液沫形成，再對油煙進行充分包裹吸收和化學中和反應，綜合有效去除油煙氣體里的油煙分子、非甲烷總烴及顆粒物。

四級(如視圖標注4)：通過導流層對剩余油煙進行再次過濾。

五級：最后經過低空靜電器，通過攔截吸附，對凈化過后的氣體再進行深度凈化，去除油煙氣體里的微小顆粒物、非甲烷總烴。

3.設備安裝效果圖

4.濕式液沫洗滌油煙凈化一體機優勢

(1)操作簡便，節省空間。

(2)前端凈化，管道不積油，特級防火，放心運營。

(3)持續穩定的凈化效果，不僅達標排放，零污染，更讓廚師工作環境大大改善。

(4)每臺凈化設備可以單獨運行，節省能耗。

(5)可低空直排，取消高空管道，讓建筑自然美觀。

(6)全不銹鋼機身，高雅亮潔，無易損件，無需專業清洗，保用8年以上。

5.排油煙風機風量測算

根據現場煙罩尺寸、灶眼數量等數據計算風機風量，風量計算如下(以地下一層廚房為例)。

按照煙罩長度計算風量：

廚房總風量=煙罩長度m*2 000m/h=30.6m*2 000m/h=61 200m/h；

按照灶眼數量計算風量：

廚房總風量=灶眼數量*2 000m3/h=23 個*2 000m3/h=46 000m3/h。

因此，綜合考慮，地下一層廚房排煙系統凈化器總風量為 46 000—61 200m3/h，數量9臺。

(四)在線監測系統

餐飲業的油煙監測系統主要包含油煙凈化器開關監測和數據通訊及聲光報警反控模塊。在凈化設備下游管道安裝油煙在線監測系統，實時監測風機、凈化設備運行狀態、報警等，同時可以將實時排放、凈化數據上傳到監測平臺，方便員工食堂及環境監測部門對油煙排放的控制和監督。

四、結語

本文基于現行國家和北京市的法規、標準，主要探討了事業單位中員工食堂油煙凈化系統升級改造的設計問題，主要包括根據單位實際情況選擇合適的油煙凈化設備、排風機風量測量、油煙排放量測算、排油煙管道的鋪設以及在線油煙凈化系統的安裝等。在進行油煙凈化系統升級改造的設計時，不僅需要符合國家和地方的排放標準，還要注意選擇合理的油煙量計算方法，在多種油煙凈化方案中，選擇最優方案。