油烟监管云平台在油烟净化技术中应用研究

摘 要：介绍了生活中餐饮业油烟废气的排放特点、产生过程及其对人体和环境带来的环境，分析了餐饮油烟组成成分的成分特性及相关的致病症状。油烟净化器仍然是目前治理餐饮油烟比较有用的方法，基于高压静电原理的复合型油烟净化技术具有更好的治理效果，是市场主流的油烟治理方法。并对基于高压静电原理的几种常见的复合型油烟净化技术进行了阐述分析，并对未来复合型餐饮油烟净化器的研究方向进行了展望。

 

我国普遍喜好的高油、高温烹饪方式，在满足人们生活、丰富饮食文化的同时，其烹饪过程也带来了较为严重的城市空气污染问题。餐饮业油烟污染已经是城市空气污染的三大主要因素之一，其具有分布面广、排放频率高、低空排放、无组织排放等显著特点，而且居民一日三餐关乎民生，其管理难度较大。针对餐饮油烟的污染问题，目前比较有用的方法是通过油烟净化器进行尾端治理。市场上有多种原理的油烟净化技术，高压静电技术市场认可度较高的餐饮油烟净化技术，根据实际现场的不同需求，在高压静电技术的基础上，会附加机械分离、过滤、吸附吸收、紫外光解等一种或几种净化技术，进而形成各种形式的复合型餐饮油烟净化技术。

 

  餐饮油烟是指在高温条件下，食用油、水和食材受热分解时所形成的一种物理状态多样、化学成分复杂的气溶胶状烟雾。根据食用油成分的不同、烹饪食物的不同、加热温度的变化以及受热时间的长短，产生的烟雾具有不同比例的相态，油烟烟雾的粒径很细，整体分布于1-10μm，其中PM2.5的权重高，因此油烟烟雾会被吸入至人体的呼吸系统。油烟烟雾中包含有水、氧化物、烃类、多环芳烃和芳香胺类等，具有严重的有毒有害性。多项研究结果表明，油烟中可吸入颗粒物和化学成分能引发皮肤、呼吸系统和消化系统的多种炎症和病变，会产生严重的吸入毒性、致变毒性，且具有明显的慢性累积的特点。

 

  油烟烟雾被风机吸入油烟净化器，可被极化的油烟颗粒在高压电场中被极化荷电，带电粒子或颗粒在电场力的作用下产生定向移动，随着时间的推移，可把油烟颗粒从烟道气流中分离出来，这种对油烟进行净化的方式叫高压静电法。油烟净化器的静电模块在结构上包含前端高低压电离区和后端收集区。前端电离区一般是采用线状或尖锐锯齿状进行放电的方式对油烟颗粒进行荷电。后端采集区在结构上多采用板式结构配合高压电场对油烟颗粒进行定向离心收集。在设计和使用时，对静电模块的布局结构和电场电压都有较高的要求，不仅要保证静电模块高压放电的稳定，还要保证油烟颗粒能够得到极化、荷电和沉积。电厂电压较低会使得油烟颗粒得不到充分的极化荷电，且带电油粒也很容易发生静电结合，降低了油烟的去除效率。电场电压太高时，静电模块可能会发生高压击穿，容易导致油烟管道内高浓度油烟产生隐患。

 

  随着全国各地餐饮油烟排放标准、油烟净化器产品标准及相关油烟净化器监测方法标准的逐步实施，目前已存在多种餐饮油烟污染治理技术，其中高压静电技术比较成熟。以高压静电技术为核心，同时辅助添加相关原理的净化技术，以达到油烟排放各项指标更加优化的目的。针对市场上常用的复合型油烟净化器的复合方式，简介如下:

  前端机械分离模块与后端高压静电模块配合使用，是一种二级油烟净化方式。油烟中含有不同尺寸的油粒在通过特定几何尺寸、形状的风管道或机械旋转组件时，会发生油烟气流方向的转变，这种局部和整体的旋转作用对油烟颗粒产生离心现象，这种离心现象会对油烟中较大粒径的油烟颗粒进行初步与分离，未被分离的较小油粒随着气流进入二级高压静电模块，通过高压静电方式对油烟进行二级净化处理 。二级净化处理后的低浓度油烟经出口排出。

  前端机械过滤模块与后端高压静电模块配合使用，是一种二级油烟净化方式。过滤层能够对流动油烟中的油烟颗粒进行阻拦，被截留下来的油烟颗粒本身具有一定的相融作用，可以继续附着气流中的油烟颗粒。滤层多数采用亲油性高分子材料或不锈钢材质。前端过滤层对油烟颗粒净化效果很好，虽然过滤层密度越大滤除率越高，但是高密度过滤层产生的本体阻力也会很大，且过滤层孔径在油烟粘附量增加时会产生局部堵塞，易导致设备管道抖动及噪音污染，同时也需要更换更大风量的风机，加大安装成本。前端过滤层的去除效果很大程度上取决于滤层的面积、孔径和积油体积比，单一的追求滤层的净化效率只会增加设备本身的负载，即使前期过滤效果很好，但是后期过滤效果必然会随着积油量的增加而下降。单一过滤法的缺点是对粒径较小的油烟颗粒很难滤除，其会随气流外排，这必然会导致排放浓度超标的问题。因此，在机械过滤模块的后端配合加上高压静电模块能够很好的对过滤模块预处理后的低浓度、小粒径的油烟颗粒进行极化、荷电与分离，这种二级油烟净化方式提高了油烟的去除效率、降低了油烟的排放浓度。

  前端高压静电模块与后端紫外灯管模块配合使用，是一种二级油烟净化方式。进入油烟净化器的油烟烟雾在高压电场中可被极化、荷电与分离。此外，通过开启灯管，其双波长的紫外光速具有很高的能量，可以对被照射的油烟颗粒进行高能分解，改变油烟颗粒的宏观粒径大小和微观分子结构，被紫外线光束照射进行高能断链的油粒，可以从高分子有机化合物逐渐降解为低分子链有机化合物。同时，在紫外线的高能状态下，空气中的氧气分子会被分解，反应产生游离状态不稳定的氧原子，游离状态的氧原子与氧气结合反应生产臭氧。臭氧的化学性质很不稳定，具有很强的氧化作用，能够对油烟管道中的油烟有机物惊醒氧化降解，对油烟颗粒及其管道中的油烟有机物进行氧化降解，对油烟颗粒及其管道中的餐饮异味都有很强的去除作用。这种前端高压静电模块与后端紫外灯管模块配合使用的油烟油烟净化方式使得管道油烟经过高压静电、紫外光解和臭氧氧化的三步过程，对管道油烟浓度具有很好的去除效果，而且能够很好的去除餐饮异味。

  前端机械过滤模块、中段高压静电模块与后端紫外灯管模块配合使用，是一种三级油烟净化方式。实际工况中，前端油烟浓度存在一定的波动性，在没有经过初级过滤的条件下，高浓度、大颗粒的油烟在中段高压静电模块很难被处理，被处理的油烟颗粒在集尘极上积累以后，容易导致集尘极部分区域上形成一定厚度的粘附油层，随着时间的延长，会影响到静电模块放电电压稳定性。板间电场均匀性和静电截面积的大小，净化模块净化效率必然下降。在静电模块的前端加上机械过滤模块，用滤层对油烟颗粒进行初步滤除可以降低进入静电模块的油烟浓度。而且前端机械过滤模块中滤层的物理结构能够起到整流罩的作用，能够对前端油烟管道内的涡旋油烟气流进行整流，一方面使得油烟气流能够较为=均匀的进入中段静电模块；另外一方面能够保证静电模块的整个截面上都能够对从前端机械过滤模块逃逸出的油烟进行处理，而不是局域性的、寡头式处理。被前端机械过滤模块和中段高压静电模块净化处理后的油烟，其浓度已经很小，主要含有微少量的小粒径油烟颗粒和气态有机物，其中气态有机物具有较较重的异味。后端再配合使用紫外灯管对微量小粒径油烟颗粒和气态有机物进行净化分解。这种三级油烟进净化方式，一方面能够保证油烟得到充分发净化处理，油烟排放浓度达到标注要求；另一方面能够保证餐饮异味得到去除，避免异味扰民。目前来说，前端机械过滤模块、中段高压静电模块和后端紫外灯管模块配合使用的三级油烟净化方式是市场主流的油烟净化方式，实际治理效果很好。

 

  为了弥补现存餐饮行业在烟油监测上的漏洞，同时便利监管部门的监察，安科瑞油烟监测云平台应运而生。油烟监测模块通过2G/4G与云端平台进行通信和数据交互，系统能够对企业餐饮设备的开机状态、运行状态进行监控；实现开机率监测，净化效率监测，设施停运告警，待清洗告警，异常告警等功能；对采集数据进行统计分析、排名等统计功能；较之传统的静电监测方案，更具实效性。平台预留与其他应用系统、设备交互对接接口，具有很好的扩展性。

  平台GIS地图采集餐饮油烟处理设备运行状态和油烟排放的浓度数据，自动对超标排放及异常企业进行提示预警，监管部门可迅速进行处理，督促餐饮企业整改设备，并定期清洗、维护，实现减排环保，不扰民等目的。现场安装监测终端，持续监测油烟净化器的工作状态，包括设备运行的电流、电压、功率、耗电量等等，同时结合排烟口的挥发性物质、颗粒物浓度等进行对比分析，一旦排放超标，系统会发出异常信号。

 

■ 油烟监测设备用来监测油烟、颗粒物、NmHc等数据

■ 净化器和风机配合对油烟进行净化处理，同时对净化设备的电流、电压进行监测 

■ 设备通过4G网络将采集的数据上传至远程云端服务器

(1)在线监测

  对油烟排污数据的监测，包括油烟排放浓度，颗粒物，NmHc等数值采集监测;同时对监控风机和净化器的启停状态、运行数据进行监测。

(2)告警数据监测

系统根据采集的油烟数值大小，产生对应的排放超标告警;对净化器的运行数据分析，上传净化设备对应的运行、停机、故障等告警事件。

(3)数据分析

运行时长分析，离线分析；告警占比、排名分析；历史数据统计等。

 

 

(4)隐患管理

系统对采集的告警数据分析，产生对应的隐患记录，派发、处理隐患，及时处理告警，形成闭环。

 

(5)统计分析

包括时长分析、超标分析、历史数据、分析报告等模块。

 

 

(6)基础数据维护

个人信息、权限维护，企业信息录入，对应测点信息录入等。

(7)数据服务

数据采集，短信提醒，数据存储和解析。

  油烟监控主机是现场的管理设备，实时采集油烟浓度探测器和工况传感器的信号，进行数据处理，通过有线或无线网络通讯将数据传输到服务器平台。同时，对本地数据进行存储，监控现场设备状态，提供人机操作界面。

 

 

具体技术参数如下：

 

4.4 设备选型方案

注：双探头适合双排烟通道的场合，每路探头监测1路排烟通道。

 

  针对目前严重的餐饮油烟污染现象，餐饮油烟进化器仍然是治理餐饮油烟污染的手段。复合型餐饮油烟净化方方法更够弥补单一原理油烟净化方式的不足，基于高压静电原理的复合型油烟净化技术具有更好的治理效果，但同时也具有更高的造价成本和运营维护成本。经济适用、净化效率高、净化效果稳定、易于拆卸和后期维护的复合型餐饮油烟净化器是未来的趋势和方向。

 

［1］张亚飞，刘悦，李亚飞，于志强，胡俊磊. 基于高压静电原理的几种复合型油烟净化技术的探讨.［J］.山东化工，2019,48（7）:212-213.

［2］安科瑞AcrelCloud-3500餐饮油烟监测云平台. 2020.05版.