油烟零排放技术的研究

摘要：通过对餐饮业烹饪中产生的油烟及其排放净化设备的研究，加上多年对油烟净化产品研制的经验，提出油烟零排放技术。该技术产品特别适用于餐饮业的厨房排烟净化，效率高、投资省、运行费用低，还可消除火源隐患，起到防火功效。

关键词：洗气机；烟罩气幕；零排放；防火；节能

一、概述

节能减排是国家当前的总方针，在各领域，创新是实现这一目标的重要手段，改革旧的工艺、改进传统的操作方式和思维方式，开发新的技术、创立新的理论都是实现这一目标的重要措施，尤其是在传统领域其潜力是巨大的。

在餐饮业这一与人们息息相关的行业，同样存在着能耗与污染的问题，中餐由于其工艺特点决定这一问题更加突出。在能耗方面有电力消耗、燃料消耗，在污染方面有油烟污染、水污染、固体垃圾，其中通排风的电耗及油烟污染是最重要的问题，除此之外还有城市景观和消防安全的问题，即厨房要排烟就要有烟道，烟道或烟筒短矮则几米，长高则从楼底一直到楼顶，不仅影响城市的美观，还由于长期的使用，管道内积累了大量的油垢，对消防安全造成很大的火灾隐患，因此对于餐饮业的节能减排、城市景观、消防安全等综合问题需要进行研讨，找到解决问题的办法。

餐饮业的油烟污染量大面广，且不易控制，市场上销售的净化设备大多数不能正常运行，为了能够充分有效地将油烟污染控制，使其对人类生存不构成影响，最新提出的零排放技术可实现这一目标。

零排放技术是多年来经过对油烟产生的机理、条件及生产过程的反复研究而得出的，它分析了整体系统中各部分的相互关系和作用（如图1所示），得知：①在整体的烟气排放过程中，其成分是由空气、油烟水蒸汽及燃料燃烧的烟气（火烟）所组成，以总排烟量为2500～3000m3/h为例，其中，火烟气量为1000～1500m3/h，油烟水蒸汽量为500m3/h，其它为空气量；②在能耗方面，普遍存在高能耗问题，由于系统在工作时要放出很大热量，这些热量都要经空气携带排出，又由于管线过长、弯路径过多，再加上净化设备的阻力，因此高能耗是不可避免的；③目前净化设备多数为静电式，而静电式是一个运行极不稳定的设备，多则一个月，少则几天便失去功效，成为摆设。综合以上三条，油烟高污染是必然的。

图1 传统油烟净化方式

二、传统烹饪系统现状

1、油烟发生排放流程

2、排风电耗

厨房常规排烟系统中计算耗电量的公式为：，从公式中可以看出，功率N消耗的大小取决于风量Q、风压P，当风量确定后，风压越小消耗功率越少，但风压的大小又与管网阻力及系统阻力有关，所以如何降低阻力是关键，如管道长度尽可能短，系统阻力也会减小。

3、灶台及燃料使用（燃烧方式）

目前很多企业及科研人员对灶台进行了多年的研制改进，节能型灶具不断更新，并且走向市场，但是仍不能摆脱传统工艺的总思路，如必须配高压鼓风机、热量不能循环使用、不能利用燃烧方式解决油烟污染问题。

4、油烟净化设备

目前厨房的排油烟净化设备多为静电型，它的最大不足是不能长期稳定运行，多则十几天，少则三、五天，就需要维护清洗，现今正常运行的静电式油烟净化器寥寥无几，所以研制、推广先进的、高效的、能长期稳定运行的净化设备是当务之急的事情。

5、消防安全

目前厨房的排烟净化系统多为风机加净化器的形式，风机作为动力设备，净化器为干式净化器，并且烟罩至净化器之间的管道很长，经过长期运行，管道内壁容易积累大量油垢，存在火灾隐患。如果管道在室外为爬楼竖管，还不容易清洗。

三、零排放技术产品结构

产品结构示意图如下（图2、图3）：

图2 YZL型油烟净化方式

 

我们将自主研发的两种洗气机（YZL型、YZL-Ⅲ型）应用于该技术中，形成两种结构形式，如图2、图3。由于YZL型风机体积稍大一些，便将其安装在室外，如图所示，该套系统由洗气机、脱水器、水箱、烟罩、管道组成，为了方便检修和收集废油，循环水箱也可放置在室内。YZL-Ⅲ型风机体积稍小，可安装在室内烟罩上方，如图所示，该系统由洗气机、烟罩、管道、水箱（未表示）组成，其中该系统的灶台为特殊设计的倒焰式旋风灶台，下面还设有热水装置，可供洗碗等用水。

图3 YZL-Ⅲ型油烟净化方式

 

四、零排放技术产品设计

1、油烟零排放流程


2、YZL、YZL-Ⅲ型洗气机的净化原理

整套设备由风系统和水系统组合而成。在风机叶轮的前端，利用水泵将循环水加压至叶轮中心部，由于洗气机叶轮高速旋转，水将呈辐射状分布于叶轮上方，此时油烟气体运动方向与水运动方向相互垂直，细小的水雾与油烟冷凝物混合，当混合物经过叶轮叶片时受到叶片的高速撞击，油烟冷凝物便被乳化，与水混合在一起，混合物离开叶轮后，进入脱水器，并通过脱水器的作用与空气分离。由于机械乳化的作用，风机叶轮及机壳内能够保持清洁，循环洗涤液中无须再加洗涤剂，系统即可达到免清洗的目的。为了有助于油水分离，使洗涤液在水箱停留时间大于15分钟，水箱一般设计为隔油型，废油定期回收利用。

3、一灶一机可消除空载率

（1）厨房排烟系统空载率问题

目前所有的酒店、餐厅的排烟全部为集中抽排的方式，配套的风机小则1—2千瓦，大则上百千瓦。它的工作时间是自准备工作开始一直到晚间停止营业，一般情况均为12个小时。在这12个小时的时间里，能达到满负荷与运行的时间只有二至三个小时。在其它时间里虽然不是满负荷营业，但风机却一直在满负荷运行，因此存在着大量的能源流失。其中损失的除风机耗电外，还可使房间内冷量和热量造成流失，形成浪费。以北京市为例，全市经营性和非经营厨房约为50万家，平均风机耗电为5kw，平均工作时间为10小时，全年耗电为9亿度。如果能节约1/3，则北京市一年可节电3亿度。如果厨房按一灶一机的模块化配置，就可实现这一目标。真正做到节能减排或节能零排。

（2）节能路径：

4、灶台燃烧

油烟零排放技术充分利用了灶具的燃烧功能，经过鼓风机将油烟废气补到灶具，与燃气同时燃烧，达到节能减排的目的。在此过程中约有50%的净化后的气态污染物经过燃烧后生成CO2排放。

5、气幕式油烟罩

烹饪过程中产生的油、烟、汽，经过烟罩被吸入洗气机，净化后的气体被输送到烟罩的条缝式气幕回风口处，形成气幕，可起到补风和屏障的作用。回风气幕作为屏障可抑制油烟向烟罩以外扩散，同时可防止横向气流干扰，保证很少量的自然空气参与净化；作为补风可携带新生油烟进行净化。同时，由于压差射流作用，保证油烟在一个密闭空间全部参与循环净化过程，这样由于在油烟产生的空间形成有序稳定的流场，其风量可大量减少，约在50%以上，所以用于通风的总能耗可减少50～70%。

6、送风方式改变的意义和效果

灶间的送风是保证灶间通风不可或缺的组成部分。传统的送风方式有许多的弊端：

如图：气流的形状为柱状，所以不能形成较为完整的流场。

零排系统设计就完全彻底解决以上这些问题：

7、消防安全

零排放技术中的洗气机与烟罩的距离很近，两者之间的管道很短，不易积累油烟；洗气机属湿法净化，净化效率高，净化用洗涤液（或自来水）可起到降温的作用，降低燃烧质的温度，消除火灾隐患。

五、气幕式油烟罩对油烟吸力的作用

1、压差射流

射流是采暖通风设计中的一个重要概念，通风设计中经常接触的有温差射流、浓差射流，压差射流是一个新的概念，即射流离开喷嘴后受到压力的作用而产生方向上的偏移，更加有利于气态污染物的集中和输送。（如图4）

图4压差射流图5烟罩吸力等压曲线

图5中a为无气幕式烟罩，它的等压曲线是变化的，即随着距烟罩口的距离的增加，其压力就减小，吸力也就越小。图中b为有气幕式烟罩，它的等压曲线是趋于恒定的，并且高压区下移，甚至会增加；因为有射流动压的存在，所以会对原气流有积极的影响；另外，由于压差射流的作用，会沿灶台面形成附壁效应，促使污染物的收集。

2、气幕风量及喷口速度的确定

排烟量的确定有多种方法，如按烟罩的投影面积计算、按灶间换气次数计算、按灶头数量计算。在以往的计算中都是将油烟、火烟混合在一起的，如果将火烟直接分流排出，那么可使排烟量降低1/2～2/3，按保守做法，减少1/2是可行的。以单个灶眼为例，经过反复实验得到经验公式为：

Q =0.25m2×1m/s×3600s=900m3/h图6风量分布及喷射距离示意

其中0.25m2为锅口的面积（平米），1m/s为风速（米/秒），3600s为时间（秒）。

喷口速度取决于所需喷出的距离，一般烟罩与灶台的距离为1m左右，其喷射距离在600～800mm之间即可（如图6）。

六、研究方向

油烟中的有机物其成分复杂，有上百种之多，其中不乏有致癌物等对身体造成极大的危害，同时又影响着大气质量，到目前为止，还没有一种净化装置对油烟有很好的净化作用。若能利用燃烧的方法，将油烟废气通过燃烧变成无害的二氧化碳，应该是最为理想的选择。经过多年的研究试验，这一想法最终变成了现实。

众所周知，燃料在燃烧时需要空气中的氧参与，如果在常规的排烟系统中，将油烟用燃烧的方法烧掉是不可能的，因为在排出的烟气中，油烟浓度含量很低，绝大部分为空气和灶具燃烧产生的CO2，如果将灶具产生的CO2进行分流或直接排放，不但可减轻净化器的负荷，还可减少风机的能耗，此时烟气中只剩余空气和油烟了，如果此时把含有油烟的空气输送至燃烧器的前端，作为燃烧器所需的空气，这样便可达到一举两得的效果，即得到热量，又将油烟气体燃烧生成CO2。

在设计时，将洗气机设计在灶台的下部，把原灶台的鼓风机拆除，利用有限的空间，实现鼓风、排烟、净化三种功效集于一机，一举三得，用足各配件的功能，真正做到节能减排。

改变厨房设备目前的生产安装方式。目前烹饪系统中除了灶台、风机可在工厂加工生产，其余大部分在现场完成，这样便造成投资成本增加，安装施工周期加长。所谓改变这一生产安装方式，就是要将现场化变为工厂化、大型化变为模块化，大部分工作由工厂完成。

七．结论

本技术经过实际比例试验，取得大量的试验数据。目前已在北大临湖居酒家和渝乡人家北京左岸店使用，效果很好。

 

首页 /零排放技术 /油烟零排技术的研究